El invento chino 'verde' que reduce un 75 % el consumo eléctrico para calefacción

La transición hacia edificios de consumo energético casi nulo es uno de los grandes retos a los que se tiene que enfrentar el mundo. Y es que calentar y enfriar hogares consume una gran parte de la energía doméstica, con la calefacción pudiendo representar más del 60 % del consumo final en Europa, que junto con el agua caliente, puede llegar casi hasta el 80 %.

El Acuerdo de París marcó el camino hacia la neutralidad climática, pero la realidad actual sigue mostrando una fuerte dependencia de los combustibles fósiles, que aún representan más del 80 % del suministro energético mundial. Al mismo tiempo, el crecimiento del nivel de vida y de los servicios en los edificios mantiene al alza la demanda de energía. En este contexto, la combinación de energías renovables y sistemas de climatización eficientes se presenta como una de las soluciones más prometedoras.

Entre las tecnologías con mayor potencial destacan las bombas de calor, capaces de proporcionar calefacción y refrigeración con un consumo energético reducido. Cuando se integran con fuentes renovables como la solar fotovoltaica o la eólica, permiten avanzar hacia edificios que producen, gestionan y consumen su propia energía. Sin embargo, la intermitencia de estas fuentes y la complejidad de coordinar distintos sistemas siguen siendo un reto. Aquí adquieren un papel fundamental el almacenamiento energético y las estrategias avanzadas de gestión.

Un reciente estudio de investigadores chinos aborda estas dificultades mediante el diseño y la optimización de un sistema integrado que combina energía solar, energía eólica y bombas de calor, junto con baterías y almacenamiento térmico. El análisis se ha realizado en un edificio residencial real de bajo consumo, lo que permite evaluar el comportamiento del sistema en condiciones prácticas y no solo teóricas. La propuesta se centra en maximizar el aprovechamiento de la energía renovable generada, reduciendo al mínimo la dependencia de la red eléctrica convencional.

Gestión estacional, clave para aprovechar la energía

Uno de los aspectos más innovadores del trabajo es la estrategia de gestión energética estacional. En lugar de aplicar un control uniforme durante todo el año, el sistema adapta su funcionamiento a cada estación: utiliza la geotermia para precooling (preenfriamiento) en primavera, refrigeración eficiente en verano, precalentamiento en otoño y calefacción en invierno. Esta lógica permite convertir una mayor proporción de la electricidad renovable en energía térmica útil, ajustándose mejor a las necesidades reales del edificio.

Para evaluar el rendimiento de esta interacción, los investigadores introducen nuevos indicadores. El denominado «factor potencia-carga» mide la capacidad del sistema para transformar la electricidad renovable en calefacción o refrigeración. Por su parte, el «factor de independencia del sistema» cuantifica hasta qué punto el edificio puede operar sin recurrir a la red eléctrica. Ambos parámetros ofrecen una visión más completa del grado de autosuficiencia energética.

Los resultados son contundentes. En el caso de un sistema que combina energía solar y bomba de calor, el factor potencia-carga alcanza valores cercanos a 1,45, mientras que al añadir energía eólica se sitúa en torno a 1,34. Esto refleja una elevada capacidad de aprovechamiento de la energía generada. Además, la dependencia de la red eléctrica se reduce de forma notable: hasta un 75 % en el sistema solar y cerca del 70 % en el sistema mixto solar-eólico.

Desde el punto de vista económico, el estudio también aporta conclusiones relevantes. El coste nivelado de la energía –un indicador que integra inversión inicial, operación y mantenimiento– se reduce en más de un 54 % en los escenarios optimizados. Al mismo tiempo, el rendimiento global del sistema mejora al menos un 4 %, lo que refuerza la viabilidad económica de este tipo de soluciones para su implantación a gran escala.

Otro aspecto clave es el impacto a largo plazo sobre el terreno en los sistemas geotérmicos. Uno de los problemas habituales de las bombas de calor de fuente terrestre es el desequilibrio térmico del suelo, causado por una diferencia entre las demandas de calefacción y refrigeración. La estrategia propuesta logra mitigar este efecto: tras diez años de funcionamiento, la temperatura del suelo solo desciende 0,42 °C, una variación mínima que ayuda a mantener la eficiencia del sistema en el tiempo.

Más allá de los datos técnicos, el estudio pone de relieve una idea central para la transición energética: no basta con instalar tecnologías renovables de forma aislada. El verdadero avance reside en su integración inteligente y en la gestión coordinada de la producción, el almacenamiento y el consumo. En un escenario de creciente penetración de energías limpias y de presión sobre las redes eléctricas, este tipo de soluciones puede aliviar la carga del sistema y acelerar el camino hacia edificios más sostenibles.

La investigación demuestra que, con un diseño adecuado y estrategias de control avanzadas, los edificios residenciales pueden avanzar de manera realista hacia el objetivo de consumo energético casi nulo, reduciendo costes, emisiones y dependencia de la red, y contribuyendo activamente a un modelo energético más limpio y eficiente.