La transición a la calefacción urbana está sometida a una gran presión: las redes de calefacción deben construirse más rápido, las emisiones de CO₂ deben disminuir y los costes de suministro deben permanecer estables. Pero, ¿cómo se debe proporcionar calor: de forma centralizada a través de grandes infraestructuras o de forma descentralizada con soluciones cercanas al distrito? Ambos enfoques tienen su justificación. La decisión correcta depende del contexto del proyecto: urbano o rural, nueva construcción o edificio existente, alta o baja densidad de conexión. Las estrategias internacionales, como las de la Comisión de la UE, la AIE o el IPCC, enfatizan que no existe una cosa o la otra, sino una caja de herramientas flexible para un suministro de calor respetuoso con el clima.
Tres acontecimientos hacen que el tema sea especialmente relevante:
Este blog explica lo que significa el término centralizado o descentralizado y lo que esto significa técnica, económica y en términos de planificación.
La calefacción urbana central se basa en el un principio: la energía se genera en grandes plantas y se distribuye a través de una red suprarregional. Son típicas las plantas combinadas de calor y electricidad, las grandes bombas de calor o las plantas geotérmicas. El calor generado se transporta a una temperatura de hasta 130 °C a través de tuberías aisladas, según el llamado principio de suministro y retorno. El control es central. El sistema solo se vuelve económico con una alta densidad de conexión.
Los sistemas descentralizados, por otro lado, producen calor donde se necesita, por ejemplo, a través de bombas de calor, cogeneración, biomasa o energía solar térmica directamente en el edificio o en el vecindario. Las longitudes de las tuberías son más cortas, las temperaturas son más bajas (generalmente entre 35 °C y 70 °C) y las pérdidas son menores. La responsabilidad también recae en el sitio: la planificación, la operación y el mantenimiento están descentralizados. Las transiciones son fluidas. Las pequeñas redes de calefacción local con una longitud de tubería de unos pocos cientos de metros a menudo se consideran descentralizadas, aunque son estructuralmente similares a un sistema centralizado. La diferencia radica menos en la definición que en la función: tamaño de la cuadrícula, estructura de generación, flexibilidad y escalabilidad.
Los sistemas centrales se basan en grandes unidades de generación con alto rendimiento, desde plantas de cogeneración hasta bombas de calor a gran escala. El calor generado se transporta a largas distancias en tuberías aisladas. Esto da como resultado pérdidas de calor de hasta el 15%, dependiendo de la longitud de la tubería y el aislamiento. El sistema de control está centralizado, la operación es eficiente, pero depende de una demanda estable y una alta densidad de conexión.
Los sistemas descentralizados consisten en muchos pequeños generadores de calor: bombas de calor, sistemas solares térmicos, calderas de pellets o plantas combinadas de calor y electricidad. Tienen una estructura modular, son escalables de forma flexible y ofrecen ventajas en términos de velocidad de planificación, seguridad de suministro e integración de fuentes de energía renovables. Los recorridos cortos de la tubería no solo reducen las pérdidas, sino también los requisitos de resistencia a la temperatura y al material.
Una red de calefacción central impone grandes exigencias en cuanto a materiales, aislamiento y resistencia a la compresión. En las redes descentralizadas, la instalación modular, la instalación rápida y la alta eficiencia energética son cruciales. Los sistemas de tuberías de plástico, por ejemplo, de PP, ofrecen ventajas en este sentido: son resistentes a la corrosión, fáciles de instalar y especialmente adecuados para rangos de temperatura media.
El proyecto piloto aplicado en condiciones reales de Hamburgo IW³ ("Integrated Heat Transition Wilhelmsburg") es un ejemplo de un innovador concepto de suministro descentralizado. Alrededor de 50.000 personas en el distrito de Wilhelmsburg son abastecidas por un sistema de calefacción inteligente.
En Veksø, al norte de Copenhague, alrededor de 400 casas se conectarán a una nueva red de calefacción urbana . El sistema de tuberías cubre un total de 15 kilómetros y es crucial para la eficiencia del proyecto.
La ciudad de Gateshead, en el noreste de Inglaterra, amplió su red de calefacción urbana existente en 1,3 kilómetros en 2018. El objetivo era una implementación rentable con restricciones mínimas para los residentes y el tráfico.
La decisión de un sistema depende en gran medida de las condiciones estructurales, económicas y técnicas. Ambos sistemas tienen fortalezas y debilidades específicas:
Económicas
Técnicas
Ecológicas
Operacionales
Estratégicas
| Criterio | Calefacción urbana central | Suministro de calor descentralizado |
|
Inversión |
Alta (red y generación central) |
Inferior (modular, integrado en el edificio) |
|
Costes de explotación |
Baratos con alta ocupación |
Dependiendo del tipo de sistema y los requisitos de mantenimiento |
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Pérdidas de energía |
Aumenta con la longitud de la tubería |
Baja debido a la distribución corta |
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Flexibilidad |
Baja: conectada a la red |
Alta: escalable, abierto a la tecnología |
|
Complejidad de la planificación |
Infraestructura alta a largo plazo |
Posibilidad de optimización a medio plazo |
|
Dependencia de la cuadrícula |
Íntegra |
Ninguna: sistemas autosuficientes |
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Escalabilidad |
Económica a partir de aprox. 30 conexiones/km |
Soluciones desde edificios individuales hasta distritos |
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Mantenimiento |
Organización centralizada |
Descentralizado, mayor esfuerzo por edificio |
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Integración de renovables |
A gran escala (energía geotérmica, calor residual) |
Pequeña escala (fotovoltaica, energía solar térmica, biomasa) |
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Idoneidad típica |
Distritos urbanos densos, instalaciones municipales, edificios nuevos |
Zonas rurales, edificios existentes, proyectos que se pueden implementar rápidamente |
No es el sistema el que decide, sino el contexto. La elección entre calefacción urbana centralizada y descentralizada depende en gran medida de la ubicación, la estructura del edificio y los objetivos del proyecto.
Un suministro de calor central tiene sentido si muchos edificios pueden abastecerse a poca distancia, por ejemplo, en distritos urbanos con una alta densidad de conexión. Incluso en las nuevas áreas de desarrollo, donde la red de calefacción y la generación se planifican juntas desde el principio, el sistema central muestra sus ventajas de eficiencia. Las propiedades municipales como escuelas, piscinas u hospitales se benefician de un suministro estable y controlado centralmente. Las soluciones centrales también están disponibles en áreas industriales si se dispone de fuentes de calor residuales utilizables. En tales casos, el sistema central convence por su alta eficiencia general, una infraestructura integrada y un menor esfuerzo de planificación por edificio..
Los sistemas descentralizados, por otro lado, son particularmente adecuados para edificios existentes donde una conexión a la red no es técnica o económicamente posible. Incluso en las regiones rurales, donde los costes de línea por conexión serían desproporcionadamente altos, los conceptos descentralizados tienen una ventaja. También se pueden implementar más rápidamente, por ejemplo, en proyectos a corto plazo en los que la construcción de una red llevaría demasiado tiempo. Por último, pero no menos importante, son ideales para conceptos autosuficientes como casas con energía plus o edificios KfW 40, donde el suministro se planifica directamente en el edificio. Los sistemas descentralizados ganan puntos con alta escalabilidad, corto tiempo de implementación e integración flexible de energías renovables.
Soluciones híbridas
El futuro no está en una u otra. Cada vez son más los proyectos que apuestan por sistemas híbridos que combinan la generación centralizada y descentralizada. Ejemplo: Redes de calefacción urbana distribuidas dinámicamente, en las que partes de la red se separan temporalmente de la red central y se suministran localmente, por ejemplo, a través de grandes bombas de calor o sistemas de almacenamiento estacional.
Redes inteligentes y digitalización
Los sistemas de control digital permiten regular las temperaturas de impulsión, los picos de consumo y los flujos de energía en tiempo real y según la demanda. Esto reduce las pérdidas, aumenta la eficiencia y facilita la integración de fuentes fluctuantes.
Integración de energías renovables
La energía solar térmica, el calor residual industrial, la energía geotérmica y la biomasa se están incorporando cada vez más a los proyectos de calefacción. Particularmente en Escandinavia y Europa del Este, los proyectos actuales muestran que la descarbonización económica es posible, siempre que se modernice la infraestructura de la red.
Necesidades de inversión y objetivos climáticos
La conversión de las redes existentes a una generación neutra en CO₂ requiere grandes inversiones. Los estudios predicen una suma de decenas de miles de millones de euros sólo para Alemania en 2030, una hazaña de fuerza que requiere seguridad de planificación a largo plazo.
¿Calefacción urbana centralizada o descentralizada? No hay una respuesta general a esta pregunta, sino solo en el contexto de un proyecto. Cuanto más denso sea el desarrollo, mejor se podrá operar económicamente una red de calefacción central. Cuanto más individuales y flexibles sean los requisitos, más se verán las ventajas de un sistema descentralizado.
Lo que cuenta: densidad de conexión, tipo de edificio, disponibilidad de energías renovables, plazo del proyecto, viabilidad económica. En muchos casos, los enfoques híbridos son la opción más sostenible: combinan la seguridad del suministro con la flexibilidad.
aquatherm como socio para redes de calefacción centralizadas y descentralizadas.
Ya sea una red de calefacción urbana, un sistema de calefacción local o un concepto híbrido, elegir el sistema de tuberías adecuado es crucial para la eficiencia, la durabilidad y la seguridad de la inversión. aquatherm ofrece sistemas de tuberías de PP modulares y resistentes a la corrosión, que pueden integrarse de forma flexible en estructuras centrales y descentralizadas. Especialmente a temperaturas de funcionamiento medias, impresionan con:
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