Calefacción de un pabellón municipal: pellet o bomba de calor
El ayuntamiento de un municipio de La Rioja debe renovar la calefacción de un pabellón deportivo de 1.200 m². La demanda anual de calefacción se estima en 80 kWh/m²·año. Se comparan dos soluciones: una caldera de pellets de 120 kW con rendimiento estacional del 85 %, PCI del pellet 4,8 kWh/kg y precio 0,28 €/kg; y una bomba de calor aire-agua con COP estacional 3,2 y electricidad a 0,18 €/kWh. La caldera requiere 12 m² de sala, silo y limpieza semanal; la bomba de calor necesita 60 kW eléctricos de potencia contratada y tiene un coste de inversión un 35 % mayor. El edificio tiene cubierta sur disponible para 20 kWp de fotovoltaica, pero el ayuntamiento quiere decidir primero la solución base. Se pide comparar el consumo anual, el coste energético y las emisiones directas e indirectas, y recomendar una alternativa considerando el horizonte de 15 años y la gestión municipal.
1. Calcula la demanda anual, el consumo de pellet y de electricidad, y el coste energético anual de cada solución.
Read the worked answer
Demanda anual: 1.200 m² × 80 kWh/m²·año = 96.000 kWh/año.
Caldera de pellet: energía final = 96.000/0,85 = 112.941 kWh/año; masa = 112.941/4,8 = 23.529 kg/año ≈ 23,5 t/año. Coste = 23.529 × 0,28 = 6.588 €/año.
Bomba de calor: electricidad = 96.000/3,2 = 30.000 kWh/año. Coste = 30.000 × 0,18 = 5.400 €/año.
La bomba de calor ahorra 1.188 €/año en energía. Si la inversión inicial es un 35 % mayor, el sobrecoste debe compararse con ese ahorro: a 15 años, el sobrecoste admisible sin actualizar sería 1.188 × 15 = 17.820 €. Sin el importe absoluto de la inversión no se puede calcular el payback exacto, pero sí el umbral de decisión.
2. Analiza la decisión con criterios no solo económicos: espacio, mantenimiento, ruido, calidad del aire y gestión municipal. Propón una recomendación.
Read the worked answer
La bomba de calor tiene menor coste de energía, no necesita silo ni camiones, y reduce partículas y NOx en el entorno del pabellón; pero exige 60 kW eléctricos, puede requerir refuerzo de acometida y su COP baja en los días más fríos. La caldera de pellet ocupa 12 m², necesita silo, limpieza semanal y repostaje, y genera partículas y ruido de ventiladores y alimentación, aunque su potencia eléctrica es mucho menor.
Para una instalación municipal, valoraría el coste de ciclo de vida, el contrato de mantenimiento, las subvenciones y la capacidad eléctrica disponible. Recomendaría bomba de calor con depósito de inercia y gestión de demanda si la acometida y el presupuesto lo permiten; si no hay capacidad eléctrica o el coste de refuerzo es alto, la caldera de pellet con filtro de partículas y silo bien diseñado puede ser razonable. En ambos casos, mejorar el aislamiento y la regulación reduce la demanda y es la primera medida.
3. Calcula el efecto de añadir 20 kWp de fotovoltaica con 1.200 kWh/kWp·año y un 80 % de autoconsumo. ¿Cómo cambia el coste y las emisiones de la bomba de calor?
Read the worked answer
Generación PV = 20 × 1.200 = 24.000 kWh/año. Autoconsumo = 0,80 × 24.000 = 19.200 kWh/año. La bomba de calor consume 30.000 kWh/año, así que tomaría de la red 30.000 − 19.200 = 10.800 kWh/año. Coste eléctrico restante = 10.800 × 0,18 = 1.944 €/año, frente a 5.400 €/año sin PV; ahorro = 3.456 €/año antes de amortizar la instalación.
Con un factor de red de 0,25 kgCO₂/kWh, se evitarían 19.200 × 0,25 = 4.800 kgCO₂/año. Hay que advertir que el 80 % de autoconsumo es optimista sin batería o sin adaptar las horas de funcionamiento; la bomba de calor puede programarse en horas solar y apoyarse en inercia. La fotovoltaica no cubre los 60 kW de potencia de invierno, pero mejora mucho el coste anual y la factura eléctrica municipal.