Descripción

La calefacción urbana, también llamada por su denominación en inglés, district heating, es un sistema de calefacción central a gran escala.

Consiste en la producción de calor en una central para distribuirlo a varios edificios o incluso a una ciudad entera.

El calor se distribuye transportando agua caliente en tuberías aisladas; una vez que el agua caliente se ha enfriado, regresa a la central por medio de la tubería de retorno, para ser calentada nuevamente.

Este tipo de sistemas también puede ser configurado para proporcionar agua caliente sanitaria (ACS) y refrigeración de edificios.

En algunas instalaciones, en lugar de distribuir el calor utilizando agua caliente, se utiliza vapor de agua. La ventaja de este tipo de instalaciones es que por su alta temperatura, el vapor puede ser aprovechado en procesos industriales, pero requiere tubería con resistencia a la corrosión y un mantenimiento más riguroso, lo cual incrementa los costes de la instalación.

Conceptos básicos

Es importante conocer los siguientes conceptos para tratar el tema de la calefacción urbana:

  • Planta de cogeneración. En una planta de cogeneración, se produce energía térmica y eléctrica de manera simultánea, lo cual permite tener una mayor eficiencia energética. Leer más.
  • Central térmica con caldera de biomasa. El funcionamiento de una caldera de biomasa se basa en el aprovechamiento de residuos biológicos (recurso renovable). Este tipo de instalaciones produce menos emisiones que un combustible fósil. Leer más.
  • Planta de energía geotérmica. Una planta geotérmica aprovecha el calor interno de la tierra. En determinadas zonas, existe una mayor concentración de calor a la habitual; es en dichas zonas donde es factible emplazar plantas geotérmicas, para aprovechar directamente la energía en forma de calor o para producir electricidad. Las emisiones a la atmósfera de una planta geotérmica son muy bajas, en comparación con las de una planta que utilice combustibles fósiles.
  • Sistema de refrigeración por absorción. En los sistemas de calefacción urbana que también proporcionan refrigeración, generalmente se integra un sistema de refrigeración por absorción en la central de generación de calor. Leer más.
  • Intercambiador de calor. Un intercambiador de calor es un sistema en el cual se realiza una transferencia de calor de un fluido o foco caliente a otro menos caliente de forma interesada y controlada. Leer más.

Componentes

  • Central de producción de calor

Se utilizan diferentes métodos para producir calor: centrales de cogeneración, biomasa, aprovechamiento de calor residual de procesos industriales, energía geotérmica, etc.

  • Tuberías de distribución

Las tuberías de distribución usualmente llevan una carcasa de polietileno rígido que protege de humedad e impacto mecánico. La red de distribución consta de dos conductos, uno transporta agua caliente y el otro es el conducto de retorno que devuelve el agua que ya ha perdido calor a la central de producción. Si se trata de sistemas de calefacción y refrigeración, la red consta de 4 conductos.

  • Subestación de edificio

La subestación (o subcentral) de edificio es el punto de transferencia de la energía desde la red de distribución (circuito primario) a las instalaciones del usuario (red secundaria). La función de la subestación será la de adecuar el agua o vapor a las condiciones de presión y temperatura que requiera el edificio.

Tienen tres componentes principales: intercambiadores de calor, grupos de bombeo y equipo de medición del consumo.

Estos equipos ocupan un espacio menor al que necesitaría una instalación generadora de frío o calor para el edificio.

Ventajas e inconvenientes

Ventajas

  • Este sistema tiene una mayor eficiencia que los sistemas individuales de calefacción y refrigeración.
  • Permite utilizar fuentes alternativas de energía que no sería posible utilizar de manera individualizada en los edificios. Por ejemplo, energía residual de incineradores de residuos urbanos, aprovechamiento de calor residual de procesos industriales, etc.
  • Tienen un menor impacto ambiental que el conjunto de sistemas individuales de climatización que sustituyen.

Inconvenientes

  • La implantación de este tipo de proyectos representa una fuerte inversión inicial y el tiempo de retorno de la inversión suele ser prolongado.
  • Altos costes de desarrollo de infraestructuras.

Ejemplo

Islandia

La red de calefacción urbana se comenzó a desarrollar en 1930, con la instalación de un sistema de calefacción en la escuela primaria Austurbaejarskoli en Reikiavik, utilizando conductos de 3 km de longitud para abastecerla de calor. Posteriormente se incluyeron en la red al Hospital Nacional y 60 viviendas privadas.

Actualmente el sistema de calefacción urbana abastece a más del 90% de los hogares en Islandia. La mayor parte de la energía utilizada proviene de tres plantas geotérmicas, que en conjunto producen más de 800 MWth (megavatios termales).

Estocolmo

En la ciudad de Estocolmo se comenzó a crear una infraestructura de calefacción urbana hace 50 años. Cuenta con cuatro plantas generadoras, en las que el 80% de la energía proviene de desechos utilizados como combustible y/o calor residual. El sistema también provee refrigeración, con un sistema que utiliza agua de mar.

El sistema cubre aproximadamente el 80% de las necesidades de calefacción de la ciudad.

Italia

Los recursos geotérmicos se utilizan en balnearios, agricultura, industria y calefacción urbana. Algunos ejemplos de plantas de calefacción urbana son las de Ferrara y Vicenza, las cuales iniciaron operaciones en 1990.

  • Ferrara: La planta geotérmica cuenta con Intercambiadores de calor que transfieren el calor al agua que utiliza el sistema de calefacción urbana municipal. La red conecta a 270 grandes usuarios, resultando en un total de 2,7 millones de metros cúbicos de volumen calentado.
  • Vicenza: La central y la red de distribución para calefacción urbana se construyeron entre 1988 y 1991. A partir de 1990 se comenzó a utilizar la energía geotérmica, sin embargo, a raíz de un problema relacionado con el precio del agua geotérmica, se instalaron unidades de cogeneración en 1996 para abastecer el sistema de calefacción urbana. La red consta de 7,4 km de tubería de acero aislada y un conducto paralelo de ACS. Abastece de calor a 74 grandes consumidores, calentando un volumen total de 1,33 millones de metros cúbicos.