En una columna para Energía Estratégica, Leila Iannelli y Salvador Gil, expertos de la de la Escuela de Ciencia y Tecnología de la Universidad Nacional de San Martín (UNSAM), analizan la conveniencia de la instalación de equipos solares térmicos teniendo en cuenta diferentes escenarios y evaluando otras alternativas para generar ahorros en Agua Caliente Sanitaria (ACS).
Energía renovable07/05/2020
El calentamiento de agua sanitaria, es decir aquella que usamos para ducharnos o lavar vajillas, es el segundo consumo de energía en los hogares argentinos después de la calefacción. Representa aproximadamente el 33% del consumo de energía residencial. [1], [2]
De este modo, la búsqueda de formas más eficientes y sustentables de lograr Agua Caliente Sanitaria (ACS), es de gran relevancia social, económica y ambiental.
En esta columna se discutirán las distintas tecnologías disponibles en Argentina, sus consumos energéticos, costos, y emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Se analizan los casos de equipos que usan como combustible gas natural por redes (GN) de aquellos que emplean gas licuado en garrafas o tubos (GLP), Electricidad (EE) y solares térmicos (ST).
Esta diferenciación es muy importante, ya que la misma unidad de energía en Argentina tiene precios bien distintos según de qué insumo energético utilicemos, como se ilustra en la Figura 1.
Además, dado que el suministro solar es intermitente, los sistemas solares requieren de equipos complementarios que usan energía convencional para calentar el agua, a estos sistemas combinados se los denominan sistemas híbridos[1]. Se consideran equipos con tecnologías convencionales a gas y electricidad como los que trabajan con bomba de calor.
[1] Sistema solar térmico complementado con un sistema de energía convencional. [5]
En Argentina, el consumo medio de ACS para una familia típica de 3,3 personas es de unos 180 litros de agua por día. [3] La energía necesaria para llevar este volumen de agua de 17°C a 42°C (temperatura de confort para ACS), requiere de 5,2 kWh/día (equivalente a 0,5 m3(GN)/día). Paradojamente los equipos convencionales de ACS en Argentina tienen consumos pasivos (pilotos o consumos de mantenimiento del agua caliente) que varían entre 5 a 8 kWh/día.
Es decir, estos consumos pasivos son comparables o mayores a la energía intrínseca para calentar el agua. Por ejemplo, los termotanques tienen consumos de mantenimiento que varían entre 1,5 a 9 kWh/día.
Así vemos que el consumo total para ACS varía entre unos 6,7 a 15 kWh/día. Dado que el consumo residencial medio de electricidad en Argentina es de unos 8,2 kWh/día, advertimos que, si el calentamiento de agua se realiza con electricidad, este consumo duplica fácilmente el consumo eléctrico de una vivienda.
De la discusión anterior, surge que un requisito básico para que los equipos de ACS minimicen su consumo de energía y emisiones de GEI, tanto en su versión convencional como solares térmicos u otra tecnología, es crucial que disminuyan o eliminen los consumos pasivos. [4] Por ejemplo, un equipo solar térmico híbrido,[1] en la zona central de Argentina, típicamente puede proveer el 65% o 70% de la energía usada para ACS. O sea que deberíamos suplir el resto (1,6 kWh/día) de la energía con alguna fuente convencional.
Pero si nuestro equipo de apoyo es un termotanque convencional, su consumo de mantenimiento será del orden de los 5 ±2 kWh/día. Con lo que el ahorro total de energía convencional será del orden de 30 o 35%.
Si, por el contrario, el equipo de apoyo no tiene consumos pasivos, como por ejemplo un calefón a gas modulante clase A en eficiencia energética; el ahorro en energía convencional puede ser del orden de 86%, como se ilustra en la Figura 2.
[1] Sistema solar térmico complementado con un sistema de energía convencional. [5]
Las letras en esta figura indica la clase de eficiencia energética del equipo de apoyo, ya sea a gas o electricidad. Esta Figura ilustra la importancia de diseñar los sistemas solares térmicos híbrido teniendo en cuenta las pautas de eficiencia, para lograr los mejores resultados.
Sin embargo, el consumo de energía constituye solo un aspecto de los costos que están involucrados en la instalación de un equipo de ACS.
El usuario, además del costo de la energía, debe tener en cuenta el costo de los equipos, su mantenimiento y el asociado a la instalación interna, sobre todo en el caso del GN.
En la Figura 3, se muestran los costos de distintas tecnologías de ACS disponible en el mercado para la región del GBA o CABA para enero de 2020. Los costos indicados aquí son los valores promedios de equipos de buena calidad en su tipo.
Para tener en cuenta que los combustibles se pagan a lo largo del tiempo de la vida útil de los equipos, su costo total se reduce a valor presente usando una tasa de descuento del 7%, esto se hace para tener en cuenta que el valor de dinero hoy es mayor que la misma cantidad de dinero “x” años después.
Además, al computar los valores en USD se minimizan los efectos de inflación. Lo mismo se hace con el costo de mantenimiento de los equipos; que se supone proporcional al costo del equipo (50%) a realizarse a mitad de su vida útil. Con estos criterios, en la Figura 3 se muestran los costos totales a lo largo de 15 años en USD. En esta figura se incluyen equipos que funcionan a GN, GLP, EE e híbridos ST.
Como se ve, el modo más económico de producir ACS en la zona central de Argentina, es utilizando calefones A a gas natural con encendido electrónico.
Si los usuarios tienen acceso a GN, los equipos solares térmicos (ST) no logran amortizarse en este tiempo (15 años). Asimismo, se observa, que instalar un sistema solar térmico a un termotanque a gas antiguo o etiqueta E (ST+TTQ E (GN)) no es una buena elección, un simple calefón clase A, es más económico.
Sin embargo, para aquellos usuarios que no disponen de gas natural por redes y dependen de la electricidad o el GLP, los sistemas solares térmicos y las bombas de calor constituyen buenas opciones, como lo ilustra la Figura 3.
Las tecnologías ST y las bombas de calor, tienen mucha potencialidad, por su bajo consumo energía, Figura 2; sin embargo, su alto costo, los convierten opciones menos atractivas, Figura 3.
Una barrera importante que se observa para el desarrollo de los sistemas solares térmicos y las bombas de calor en Argentina son sus altos costos iniciales, comparado con los convencionales.
Además, sería útil contar con garantías, que incluyan su mantenimiento, por al menos 5 años, así se aseguraría la buena prestación y reducirían los riesgos de optar por una tecnología que no es estándar. El desarrollo de la tecnología solar térmica depende de costos asequible y una amplia aceptación social. Esto último requiere de un buen funcionamiento y correcto mantenimiento de modo tal que sus beneficios se extiendan en el tiempo.
Resultaría deseable promover la capacitación de los vecinos y una red de técnicos que faciliten el funcionamiento y buen mantenimiento de los equipos, para así aumentar la aceptación social de estas tecnologías.
Otra barrera importante de las nuevas tecnologías proviene de la actual coyuntura nacional. Los equipos en general se cotizan en dólares, mientras que las tarifas de energía están en pesos. Así, un equipo solar o bomba de calor implica invertir un valor en dólares al presente para ahorrar pesos a futuro, lo que no resulta una inversión muy atractiva en estos tiempos.
M. Gastiarena y a. et, «Gas versus Electricidad: Uso de la energía en el sector residencial,» Revista PETROTECNIA, vol. LVI, pp. 50-60, Abril 2017.
D. Ürge-Vorsatz y a. et, «Energy End-Use: Buildings,» de Global Energy Assessment: Toward a Sustainable Future, Cambridge, Cambridge University Press, 2012, p. 649–760.
L. M. Iannelli, «Eficiencia en el Calentamiento de Agua Sanitaria para Uso Residencial en Argentina-Tesis,» CERARE -UBA, Buenos Aires, 2019.
L. Iannelli y a. et, «Eficiencia en el calentamiento de agua. Consumos pasivos en sistemas convencionales y solares híbridos.,» PETROTECNIA, LV, N03, P.586-95, Agosto, 2016, vol. LV, nº 3, pp. 586-595, 2016.
L. Iannelli y a. et , «Eficiencia en el calentamiento de agua caliente sanitaria en argentina.,,» Energías Renovables y Medio Ambiente, ASADES, vol. 39, pp. 21-29, 2017.
Fuente: Energia Estrategica
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