Insight Brief: Thermal Energy Networks for Utility Carbon Reduction

A medida que las empresas de gas natural y electricidad aceleran sus esfuerzos para reducir las emisiones de carbono, están evaluando opciones para descarbonizar la calefacción de los edificios. Una de las vías más discutidas es la electrificación de la calefacción a través de bombas de calor de fuente de aire, para la cual se están utilizando incentivos a los clientes, créditos fiscales federales y el impulso del mercado. Sin embargo, la electrificación presenta riesgos comerciales para las empresas de gas natural, mientras que las compañías eléctricas están empezando a evaluar las implicaciones de un aumento en la demanda máxima asociado con la electrificación generalizada de edificios y vehículos. Recientemente, responsables políticos en 12 estados han elaborado legislación solicitando a los reguladores y empresas de servicios públicos que exploren una nueva vía para descarbonizar la calefacción de edificios: las redes de energía térmica (TEN). Estos sistemas también son conocidos por otros nombres, como geotermia en red, calefacción geotérmica distrital, bucles de temperatura ambiental, entre otros. Aunque la tecnología ha existido durante décadas, su uso en Estados Unidos ha sido limitado, y hasta hace poco, muchas empresas de servicios públicos no tenían un camino claro para ofrecer servicios de TEN a los clientes. No obstante, actualmente, las empresas de servicios públicos de todo el país están proponiendo e incluso gestionando demostraciones de TEN, mientras que los estados y las ONGs están desarrollando programas de incentivos, directrices de seguridad y facilitando el intercambio de conocimientos.


Sin embargo, surgen varias preguntas: ¿por qué se habla de esta tecnología solo ahora? ¿Cómo funciona y qué tan efectiva es? ¿Estarán los clientes interesados en adoptarla, y qué tan grande podría ser su papel en las estrategias de descarbonización de las empresas de gas natural y eléctricas? ¿Cuánto costaría un enfoque de TEN para la reducción de carbono y qué beneficios recibirían los clientes a cambio? En el verano de 2024, la Smart Electric Power Alliance (SEPA) emprendió un análisis del panorama actual y el futuro potencial de las TEN en la reducción de carbono para los servicios públicos. La pregunta central que guió este análisis fue: «Dado que los TEN tienen un alto potencial para calefacción de bajo carbono pero rara vez se utilizan o se conocen actualmente, ¿qué aspectos de esta tecnología deberían explorar los estados y las empresas de servicios públicos?» Este análisis reveló algunos factores clave que podrían influir en la adopción futura de TEN dentro de las estrategias de reducción de carbono de los servicios públicos. La investigación incluyó una revisión de literatura (como presentaciones regulatorias de servicios públicos, estudios económicos, estudios de caso, artículos de medios, entre otros) y entrevistas con expertos del sector, abarcando a grupos involucrados en TEN y calefacción geotérmica, incluidos los estados, organismos reguladores, empresas de gas natural, empresas eléctricas, defensores del medio ambiente y representantes laborales. La investigación subrayó la importancia de aumentar la experiencia de la industria de servicios públicos con la infraestructura necesaria para apoyar el despliegue de TEN, mejorar las estimaciones de los beneficios a largo plazo para consumidores y redes, y el papel fundamental de la legislación, regulación, educación e incentivos para respaldar tanto a las empresas de servicios públicos como a los consumidores en la adopción de esta tecnología.


Este informe define las redes de energía térmica geotérmica, describe casos iniciales de uso en la reducción de carbono y presenta marcos para comprender los posibles caminos hacia una mayor adopción. Los hallazgos de la investigación proporcionan información valiosa para dar forma a las conversaciones políticas sobre cómo apoyar a las comunidades y empresas de servicios públicos en la descarbonización de los edificios y la gestión de los costos energéticos. Para los responsables de políticas energéticas en estados o empresas de servicios públicos donde actualmente no existen caminos formales para los TEN, este informe ofrece lecciones sobre los aprendizajes previos y las preguntas clave que deben considerarse al evaluar el valor potencial de los TEN. Las redes de energía térmica proporcionan calefacción, refrigeración y almacenamiento de energía de alta eficiencia energética y bajas emisiones al transferir calor entre un grupo de edificios conectados y una fuente de calor libre de carbono, como el suelo (energía geotérmica), el agua (energía hidrotermal) u otros edificios (energía de calor residual). Este informe se centra en los TEN que utilizan calor geotérmico para calefacción y refrigeración de edificios, a través de pozos y bombas para acceder al calor del suelo y distribuirlo mediante un sistema de tuberías subterráneas. Las bombas de calor geotérmicas en cada edificio utilizan esta energía térmica para proporcionar calefacción en invierno y refrigeración en verano. Los TEN son una versión en red de las bombas de calor geotérmicas individuales, ampliadas para calentar toda una manzana, calle o vecindario.


Un concepto erróneo común sobre los TEN es que requieren recursos de calor a alta temperatura para funcionar. Sin embargo, a diferencia de la producción de energía geotérmica (que requiere calor significativo a más de una milla de profundidad), los TEN utilizan calor de baja temperatura disponible durante todo el año (45-55°F) a profundidades de entre 100 y 700 pies bajo tierra, lo que los hace accesibles en una gran parte de los EE. UU. El apoyo estatal, federal y de las empresas de servicios públicos a la calefacción geotérmica comenzó en los años 80 y 90. Aunque el interés ha fluctuado, comenzó a aumentar nuevamente hacia finales de la década de 2010, cuando los defensores del medio ambiente vieron en los TEN una oportunidad para que las empresas de servicios públicos contribuyeran a la descarbonización de la red de distribución de gas natural. Recientemente, estudios de modelado del sistema eléctrico han analizado los posibles costos y beneficios de los TEN para descarbonizar los sistemas de gas natural y electricidad. Por ejemplo, un estudio realizado en Massachusetts en 2022 comparó diferentes métodos en los que las empresas de gas natural podrían cumplir con las metas climáticas estatales para 2050, concluyendo que, al convertir el 25% de los edificios a TEN, se podría evitar alrededor del 25% del aumento de la demanda eléctrica máxima en invierno y reducir algunos costos incrementales por kWh de electrificación.


La adopción masiva de calefacción geotérmica podría reducir significativamente la demanda máxima de electricidad, disminuir las necesidades de generación y capacidad, y reducir los costos de electrificación, según un estudio del Laboratorio Nacional Oak Ridge en 2023. El despliegue de TEN dirigido por las empresas de servicios públicos podría ayudar a superar las barreras de adopción de los consumidores, y las empresas de servicios públicos se beneficiarían al integrar los TEN en sus estrategias de reducción de carbono, gestión de la red y exploración de nuevas líneas de negocio. Hasta hace poco, la regulación de servicios públicos no permitía que las empresas de servicios públicos ofrecieran servicios geotérmicos, pero ahora varios estados están considerando cómo modificar esta regulación para facilitar su implementación. La industria del calor geotérmico ha reconocido el creciente interés en los TEN, y organizaciones sin fines de lucro, empresas de perforación y empresas de servicios públicos están explorando cómo expandir la fuerza laboral geotérmica y aprovechar las capacidades de las empresas de gas natural para facilitar el despliegue.


En la actualidad, las empresas de servicios públicos que son pioneras en el uso de TEN están llevando a cabo demostraciones y pilotos, y la mayoría de estos proyectos aún se encuentran en fases de planificación, ingeniería o aprobación regulatoria. La educación y la participación activa de los clientes son clave para el éxito de estos primeros esfuerzos, alentando a los consumidores a participar en transformaciones de cómo calientan y enfrían sus hogares y negocios. Durante la próxima fase de despliegue, será crucial hacer un seguimiento del progreso y compartir mejores prácticas y resultados validados para evaluar cómo expandir el uso de esta tecnología y cómo combinarla con otras soluciones de descarbonización.

Para leer más ingrese a:

https://sepapower.org/resource/insight-brief-thermal-energy-networks-for-utility-carbon-reduction/

https://s3.us-east-1.amazonaws.com/fonteva-customer-media/00Do0000000Yi66EAC/cghNYjho_SEPA291_Thermal_Energy_Networks_Report_email_pdf

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