El verano toca a su fin y empiezan a llegar las primeras masas de frío a España. Así, el aire acondicionado y los ventiladores ceden su sitio a radiadores y bombas de calor para calentar la casa. Éstas siguen ganando cuota de mercado frente a los métodos de calefacción tradicionales, porque también sirven para enfriar y ofrecer agua caliente y por su alta eficiencia energética. Sin embargo, también tienen desventajas, como un coste inicial muy elevado, su incompatibilidad con algunos hogares y la necesidad de instalar equipos bastante voluminosos.

Para combatir estos inconvenientes, varias empresas están desarrollando tecnología termoacústica para que las bombas de calor sean más baratas, puedan producir más energía y ocupen menos espacio. Una de las más avanzadas en ese sentido es la de la empresa neerlandesa BlueHeart, fundada en 2016 como spin-off de la Organización Neerlandesa para la Investigación Científica Aplicada (TNO), y en plena búsqueda de trabajadores especializados para mejorar las especificaciones y la escalabilidad de un dispositivo que cambiará para siempre las bombas de calor.

Es un invento compacto diseñado para reemplazar el motor de las bombas de calor, mejorando la eficiencia de la calefacción y la refrigeración de todo tipo de edificios, viviendas y superficies comerciales ya existentes o nuevas construcciones. Instalado de forma sencilla en el interior de una unidad independiente, utiliza el sonido para lograr una capacidad térmica de 6 kW sin usar gases potencialmente contaminantes.

Bombas de calor

En líneas generales, una bomba de calor utiliza una tecnología similar a la de un frigorífico o un aparato de aire acondicionado. Extrae calor de una fuente, como el aire circundante, fuentes de agua cercanas, el calor residual de una fábrica o incluso energía geotérmica almacenada en el suelo.

A continuación, amplifica y transfiere el calor al lugar donde se necesita. Como la mayor parte del calor se transfiere en lugar de generarse, las bombas de calor son mucho más eficientes que las tecnologías de calefacción convencionales, como las calderas o los calentadores eléctricos, y su funcionamiento puede resultar más barato.  Con una unidad de electricidad son capaces de suministrar entre cuatro y cinco unidades de calor, lo que las convierte en las más eficientes del mercado. 

El proceso que siguen para lograrlo se basa en el ciclo de compresión del vapor, que se utilizó comercialmente por primera vez hace más de 150 años. Para ello, se sirven de la evaporación y condensación de un refrigerante, el factor clave que permite transportar la energía y aumentar la temperatura. Un elemento fundamental en ese sentido es la presión de llenado del refrigerante, el único método para ajustar el punto de condensación. 

Hasta la fecha, las bombas de calor han demostrado ser muy eficaces cuando la temperatura tanto de entrada como de salida está cerca de ese punto de condensación. Para ampliar esa eficacia y eliminar la dependencia de gases refrigerantes contaminantes, como los hidrofluorocarbonos (HFC), la tecnología termoacústica cambia por completo el proceso.

Cómo funciona BlueHeart

En lugar de los gases refrigerantes utiliza helio, que siempre permanece como gas y no necesita hacer ningún cambio de fase, por lo que el dispositivo no está sujeto a ninguna temperatura de condensación. Para lograr el objetivo de aumentar la temperatura y convertir ese calor en electricidad, las bombas de calor termoacústicas utilizan una onda de sonido para comprimir o expandir el helio contenido en un recipiente a una presión de entre 30 y 60 bares, lo que calienta o enfría el agua del núcleo de la bomba a la temperatura deseada.

Lo que diferencia la propuesta de BlueHeart de otras bombas de calor termoacústicas, según describen en su página web, es que en lugar de altavoces de alta fidelidad utiliza un motor de dos pistones, lo que permite disminuir su tamaño a unas dimensiones de 55 x 55 x 55 cm. Eso permite integrarla fácilmente en viviendas sin ocupar mucho espacio, uno de los objetivos de la compañía neerlandesa.

Uno de los trabajadores de BlueHeart trabajando en un prototipo BlueHeart Omicrono

En el interior del dispositivo con forma de cápsula redondeada, los dos pistones realizan 100 movimientos por segundo. Eso genera una onda acústica capaz de transferir calor desde una fuente de baja temperatura a una de mayor temperatura. El proceso de transferencia de calor se desarrolla en 4 fases: expansión, desplazamiento, compresión y retorno.

Durante la primera fase, el gas se enfría y absorbe calor en un intercambiador de calor frío. Después, el gas se desplaza hacia el intercambiador de calor caliente, donde se comprime, lo que provoca un aumento de la temperatura y la liberación final de calor. Además, desde la compañía insisten en que el funcionamiento del equipo es silencioso gracias a su sistema de cancelación de ruido. Así, éstas bombas de calor generan una potencia sonora inferior a los 30 decibelios, similar a la de un frigorífico moderno.

Ilustración del interior de una unidad BlueHeart BlueHeart Omicrono

Las unidades BlueHeart son especialmente versátiles, ya que pueden aprovechar fuentes de calor como el aire, el agua y la tierra, y pueden integrarse en instalaciones con placas fotovoltaicas, para que su aplicación como principal fuente de calefacción y refrigeración de un edificio sea todavía más sostenible.

Según revelan desde la empresa, lo ideal es que su dispositivo se aplique en edificios de nueva construcción, con instalaciones diseñadas exprofeso para aprovechar todas las ventajas que ofrecen. Sin embargo, también se pueden adaptar a edificios en rehabilitación, como sustitutos directos de las calderas de gas.

La otra gran ventaja de este sistema es su sencillez: apenas tiene piezas móviles, por lo que no requiere mantenimiento, y su vida útil es superior a los 15 años. Según BlueHeart, su invento "permite reducir el coste de adquisición e instalación de la bomba de calor, así como el de su funcionamiento". Sin embargo, todavía no hay cifras concretas y el producto no está listo para su comercialización, aunque desde su sede en Alkmaar (Países Bajos) parecen deseosos de anunciarlo cuanto antes.