¿Pueden los ríos sustituir al gas en las redes de calefacción urbanas?
Un antiguo aparcamiento de camiones situado junto al Rin, en el norte de Colonia, está llamado a convertirse en una de las instalaciones de calefacción urbana más importantes de Europa. A partir de 2028, Rheinenergie tiene previsto utilizar una bomba de calor de agua fluvial de 150 megavatios para suministrar energía suficiente a unos 50 000 hogares. Se prevé que la planta proporcione hasta un 40 % de la calefacción con bajas emisiones de carbono que necesita la red de calefacción urbana del centro de la ciudad.
La envergadura del proyecto es excepcional, pero la idea en la que se basa no es exclusiva de Colonia. Muchas ciudades europeas cuentan con ríos que discurren cerca de barrios residenciales, polígonos industriales e infraestructuras energéticas municipales. Las bombas de calor de gran potencia pueden extraer energía térmica de esa agua, elevarla a una temperatura aprovechable mediante electricidad e inyectarla en una red de calefacción urbana.
Para las ciudades que intentan reducir su dependencia del gas, Colonia ofrece algo más útil que otro ambicioso objetivo climático. Ofrece un modelo práctico de los recursos, las decisiones y las concesiones necesarias para convertir un río en parte de un sistema energético urbano.
La lección no es que todas las ciudades ribereñas deban adquirir una bomba de calor de 150 megavatios. Es que los ayuntamientos deberían empezar a considerar los ríos, las antiguas centrales eléctricas, las redes de calefacción urbana y las conexiones eléctricas como partes de un mismo mapa de infraestructuras.
Empezar por la infraestructura con la que ya cuenta la ciudad
Colonia no eligió un terreno sin urbanizar para luego intentar construir un sistema energético completamente nuevo en torno a él. La bomba de calor se ha proyectado para el complejo energético de Niehl, que lleva décadas prestando servicio a la ciudad y que ya se encuentra situado entre el Rin y una dársena portuaria.
Esa ubicación reúne varias ventajas que resultarían costosas y llevarían mucho tiempo crear desde cero. Se dispone de acceso directo al agua, el emplazamiento es adecuado para grandes equipos industriales, hay una red de calefacción urbana ya establecida en las inmediaciones y el complejo energético existente cuenta con una potente conexión eléctrica.
Este modelo no es exclusivo de Colonia. En toda Europa, las centrales eléctricas convencionales, las plantas de cogeneración y otras instalaciones industriales de energía se construían con frecuencia junto a los ríos. El agua se utilizaba para la refrigeración, mientras que las instalaciones estaban conectadas a potentes redes eléctricas y, en algunos casos, a sistemas municipales de calefacción.
A medida que se reduce la generación de energía a partir de combustibles fósiles, estas ubicaciones no pierden necesariamente su valor. Pueden reconvertirse en centros de energía limpia, aprovechando la infraestructura que se construyó originalmente para un modelo energético diferente.
Por lo tanto, una ciudad que esté considerando aprovechar el calor del río debería empezar por analizar sus instalaciones energéticas e industriales existentes. Una antigua central eléctrica situada junto a un río puede resultar más valiosa que un terreno sin urbanizar que parezca ideal, ya que ya cuenta con las conexiones necesarias —que suelen ser difíciles de conseguir— entre el agua, la electricidad y la demanda de calor.
El ejemplo de Colonia sugiere que las transiciones energéticas urbanas pueden depender tanto de la reutilización inteligente como de la nueva construcción.
Analizar la demanda de calefacción antes de elegir la tecnología
Un río contiene una enorme cantidad de energía térmica, pero esa energía solo resulta útil cuando puede llegar a un número suficiente de edificios a un coste razonable.
Colonia ya cuenta con una red de calefacción urbana que abastece a algunas zonas del centro de la ciudad. Aunque la calefacción urbana representa actualmente una parte relativamente modesta de la demanda total de calefacción de la ciudad, la red ofrece un destino inmediato para el calor generado en Niehl. Rheinenergie tiene la intención de ampliar aún más su papel en los próximos años.
Otras ciudades deben partir de la misma pregunta básica: ¿dónde se concentra la demanda de calefacción lo suficiente como para sustentar una red?
Los grandes bloques de viviendas, los hospitales, los colegios, las oficinas, las universidades, los hoteles y los edificios públicos pueden constituir una base estable de demanda. Los barrios densamente poblados suelen ser más adecuados que las zonas en las que predominan las viviendas unifamiliares, ya que cada kilómetro de tubería puede dar servicio a un mayor número de edificios.
La ubicación de esos barrios es importante. Una bomba de calor fluvial situada a muchos kilómetros de la red más cercana puede ser técnicamente viable, pero poco rentable desde el punto de vista económico. Las nuevas tuberías requieren obras viales, una planificación compleja y una inversión considerable. Además, pueden provocar años de trastornos en los centros urbanos, que ya están saturados.
La elaboración de mapas térmicos municipales permite identificar dónde se concentra la demanda, qué edificios ya utilizan la calefacción urbana y dónde los proyectos de desarrollo previstos podrían favorecer una futura expansión. De este modo, el río puede evaluarse en relación con este mapa, en lugar de considerarse una fuente aislada de energía renovable.
El proyecto de Colonia funciona porque la bomba de calor se está integrando en una estrategia de calefacción más amplia. Las ciudades que invierten el orden —es decir, que eligen una tecnología impresionante antes de determinar a dónde se destinará su producción— corren el riesgo de crear una planta costosa sin un mercado adecuado.
Busca una conexión eléctrica resistente
Las bombas de calor que utilizan agua de río no queman combustible, pero requieren cantidades considerables de electricidad. El compresor eleva la energía a baja temperatura extraída del río hasta el nivel que necesita la red de calefacción urbana.
En el caso de una instalación de gran envergadura, el acceso a la red eléctrica puede determinar la viabilidad de un proyecto. Una regla de planificación útil citada por el equipo del proyecto de Colonia es que la conexión eléctrica podría tener que proporcionar aproximadamente la mitad de la capacidad térmica de la bomba de calor. Por lo tanto, una instalación de 150 megavatios podría requerir una conexión de al menos 75 megavatios.
Conseguir esa capacidad en una nueva ubicación puede resultar complicado. Los operadores de la red ya están tramitando solicitudes de conexión procedentes de centros de datos, proyectos de almacenamiento en baterías, instalaciones de energías renovables, electrificación industrial e infraestructura para vehículos eléctricos. La planificación y construcción de una nueva conexión de alta capacidad puede llevar años.
Los antiguos emplazamientos de centrales eléctricas vuelven a ofrecer una ventaja. Se diseñaron para inyectar grandes cantidades de electricidad a la red. Un proyecto de bomba de calor puede adaptar parte de esa infraestructura para extraer electricidad en sentido contrario.
Las ciudades deberían tener en cuenta la capacidad eléctrica en su evaluación inicial de los posibles emplazamientos. El acceso a un río es evidente; el acceso a la conexión a la red eléctrica necesaria es menos obvio y, potencialmente, más decisivo.
El cálculo también debe tener en cuenta de dónde procederá la electricidad y cómo su precio afectará al coste de la calefacción. Una bomba de calor alimentada con electricidad con bajas emisiones de carbono puede reducir las emisiones de forma significativa, pero su rentabilidad sigue dependiendo de la relación entre los precios de la electricidad y del gas.
Los contratos a largo plazo de energía renovable, la generación municipal y el almacenamiento térmico pueden ser de ayuda. Una ciudad también puede diseñar la central para que funcione a mayor rendimiento cuando haya abundancia de electricidad renovable y almacene calor para su distribución posterior.
De este modo, el calor del río pasa a formar parte de un sistema energético urbano más flexible, en lugar de ser un sustituto de uso único de una caldera de gas.
Incorporar a las autoridades medioambientales al proyecto desde el principio
Colonia también nos ofrece una advertencia. El proyecto ha avanzado más lentamente de lo previsto inicialmente, ya que el proceso de concesión de permisos planteó dudas sobre sus posibles efectos en los peces y otros organismos acuáticos.
El uso de agua del río para la calefacción requiere algo más que un permiso para construir un edificio industrial. El operador necesita autorización para extraer agua, hacerla circular por el sistema y devolverla al río a una temperatura más baja.
El enfriamiento del agua de los ríos puede parecer inofensivo para el medio ambiente, sobre todo teniendo en cuenta que los ríos europeos registran cada vez más altas temperaturas en verano. Aún es necesario evaluar los efectos locales. Los sistemas de captación pueden afectar a los peces y a los organismos más pequeños, mientras que los cambios en la temperatura del agua pueden influir en los hábitats cercanos al punto de vertido.
Los caudales, los cambios estacionales de temperatura, las inundaciones y las sequías también influyen en la cantidad de calor que se puede extraer de forma segura. Una central debe mantenerse dentro de los límites ecológicos a lo largo de toda su vida útil, incluso en condiciones que puedan diferir de los promedios históricos.
La experiencia de Colonia pone de manifiesto por qué la autorización medioambiental no debe considerarse la última fase administrativa de un proyecto ya finalizado desde el punto de vista técnico. Las autoridades reguladoras, las autoridades responsables de la gestión del agua y los especialistas en ecología deben participar en la fase de diseño de las estructuras de captación, los límites de funcionamiento y los sistemas de vertido.
Mannheim, donde se prevé otro gran proyecto de energía térmica fluvial, ha destacado la importancia de involucrar a las autoridades desde el principio. Ese enfoque no puede eliminar todas las complicaciones, pero sí permite detectar los problemas antes de que se conviertan en costosos retrasos.
En el caso de otras ciudades, la lección práctica es clara: la estrategia de tramitación de permisos debe integrarse en la fase de diseño del proyecto, y no después de ella.
Utiliza el río como una de las varias fuentes disponibles
No se espera que la bomba de calor de Colonia caliente toda la ciudad. Incluso tras la ampliación prevista de la red de calefacción urbana, muchos hogares seguirán necesitando soluciones individuales o a nivel de barrio.
Esto hace que el proyecto sea más replicable, no menos. Una ciudad no necesita sustituir todas las calderas de gas por calor fluvial para que la inversión resulte rentable. Puede utilizar el río para descarbonizar aquellas partes del sistema de calefacción urbano en las que el suministro centralizado funciona mejor.
Los barrios céntricos más densamente poblados pueden conectarse a una red de calefacción alimentada por un río, mientras que las zonas menos densamente urbanizadas utilizan bombas de calor individuales, sistemas geotérmicos o redes energéticas locales. El calor residual industrial, el calor de las aguas residuales, las instalaciones solares térmicas y el calor de los centros de datos pueden complementar la fuente fluvial.
Un sistema diversificado también puede gestionar la demanda estacional de forma más eficaz. La energía térmica fluvial puede aportar una gran parte de la carga base, mientras que otras centrales se encargan de cubrir los días más fríos, los periodos de mantenimiento o los momentos en los que las restricciones medioambientales limitan la extracción de agua.
El proyecto de Colonia se está desarrollando en un complejo energético ya existente en el que pueden funcionar conjuntamente diferentes tecnologías. Otras ciudades deberían plantearse adoptar este mismo enfoque de cartera. El objetivo no es identificar una única fuente perfecta, sino combinar los recursos disponibles a nivel local para crear un sistema fiable.
Vincular el proyecto al desarrollo urbano
Una bomba de calor fluvial no debería ser planificada únicamente por la empresa municipal de servicios públicos. Su utilidad depende de las decisiones que tomen los departamentos de urbanismo, las autoridades de vivienda, los promotores inmobiliarios y las agencias de transporte.
Los nuevos barrios residenciales pueden diseñarse desde el principio en torno a un sistema de calefacción urbana de baja temperatura. Los edificios públicos pueden aportar una demanda fiable, mientras que los programas de rehabilitación pueden adaptar los inmuebles más antiguos a temperaturas de red más bajas. Las calles en las que estén previstas obras de transporte o de servicios públicos pueden aprovecharse para instalar al mismo tiempo las tuberías de calefacción, lo que reduce las molestias y los costes.
Las ciudades también pueden reservar terrenos ribereños e industriales adecuados antes de que otros proyectos competidores los dejen fuera de su alcance. Un antiguo emplazamiento energético puede parecer poco atractivo para la construcción de viviendas o para crear espacios públicos, pero puede tener un valor estratégico debido a su conexión a la red eléctrica y a su proximidad al agua.
La elección por parte de Colonia de un antiguo aparcamiento de camiones situado dentro de un complejo energético ya consolidado pone de manifiesto la importancia de la coordinación en el uso del suelo. El proyecto aprovecha un espacio compatible con la infraestructura industrial sin desplazar a un barrio residencial densamente poblado.
Otras ciudades deberían incluir posibles emplazamientos para el aprovechamiento del calor fluvial en sus planes generales y estrategias municipales de calefacción, incluso aunque la construcción no se lleve a cabo hasta dentro de varios años. La capacidad de la red, la titularidad de los terrenos y los corredores de la red resultan mucho más difíciles de garantizar una vez que el proyecto ha avanzado.
Decide quién pagará la red
Aunque la bomba de calor en sí misma sea la parte más visible del proyecto, la red es la que determina su alcance y su rendimiento económico.
Colonia cuenta ya con un sistema de calefacción urbana, pero su ampliación a otros barrios requerirá la instalación de nuevas tuberías y la realización de conexiones en los edificios. La ciudad tiene como objetivo aumentar la proporción de calefacción suministrada por las redes urbanas, pero las limitaciones técnicas y económicas hacen que sea poco probable que se alcance una cobertura universal.
Las ciudades con escasa infraestructura de calefacción urbana se enfrentan a un reto mayor. La construcción de una nueva red conlleva unos elevados costes iniciales y un largo periodo hasta que se recupera la inversión. Las empresas de servicios públicos necesitan tener la seguridad de que se conectarán suficientes edificios y de que estos seguirán conectados.
Esto plantea un problema de coordinación. Los propietarios pueden mostrarse reacios a comprometerse antes de que la red exista, mientras que las empresas de servicios públicos pueden mostrarse reacias a construirla antes de que se haya comprometido un número suficiente de clientes.
Los ayuntamientos pueden reducir la incertidumbre definiendo las futuras zonas de calefacción, conectando los edificios públicos, coordinando las obras viales y estableciendo medidas claras de protección de los consumidores. Los modelos de financiación pueden combinar la inversión de las empresas de servicios públicos, las ayudas públicas, las contribuciones urbanísticas y los contratos de calefacción a largo plazo.
La estructura tarifaria merece una atención especial. Los residentes juzgarán el proyecto en función de sus facturas de calefacción, no de los megavatios instalados. Una central que sea un éxito desde el punto de vista técnico seguirá perdiendo el apoyo de la ciudadanía si el coste es impredecible o si los hogares se sienten atrapados en un monopolio costoso.
Puede que las dimensiones de Colonia no sean extrapolables a todas las ciudades, pero la cuestión de la financiación es universal: ¿quién paga la planta, quién paga las tuberías y quién asume el riesgo si se conectan menos edificios de lo previsto?
Construye un modelo de ciudad replicable, no una maqueta de exposición
Los grandes proyectos de infraestructura suelen describirse con superlativos. Colonia tiene previsto construir la bomba de calor fluvial más grande de Europa; Mannheim aspira a superar esa cifra, mientras que Hamburgo ha anunciado una instalación de 200 megavatios para finales de la década.
La competencia llama la atención, pero la capacidad por sí sola no es el indicador más útil del progreso. Una central más pequeña conectada de forma eficiente a un distrito densamente poblado puede ofrecer mejores resultados a nivel local que una instalación que bate récords pero cuya ampliación de la red se ve retrasada.
La verdadera importancia de Colonia radica en las interrelaciones en torno a la bomba de calor. La ciudad cuenta con un río importante, una central energética ya existente, una sólida red eléctrica, un sistema de calefacción urbana en funcionamiento y una demanda concentrada suficiente. Además, dispone de una empresa municipal de servicios públicos capaz de coordinar un proyecto a lo largo de varias décadas.
Otras ciudades pueden utilizar estas condiciones como marco de evaluación:
¿Dispone la ciudad de una fuente de agua adecuada con un caudal suficiente durante todo el año? ¿Existe alguna instalación energética o industrial junto a ella? ¿Puede la red eléctrica soportar una bomba de calor de gran potencia? ¿Existe ya una red de calefacción urbana o es posible ampliarla de forma rentable? ¿Hay barrios densamente poblados y edificios grandes que puedan garantizar una demanda estable? ¿Es posible involucrar a las autoridades medioambientales antes de que se fije el diseño definitivo?
A ciudad Quien pueda responder afirmativamente a la mayoría de estas preguntas podría tener una oportunidad viable de aprovechar el calor del río. Quien no pueda hacerlo, quizá le convenga más recurrir a otra fuente o a un sistema local más pequeño.
Por lo tanto, el proyecto del Rin debe entenderse como un modelo adaptable y no como un plan que deba copiarse a la misma escala. Colonia es un ejemplo de cómo las ciudades pueden identificar un recurso local que había pasado desapercibido, conectarlo a las infraestructuras construidas para la era de los combustibles fósiles y utilizarlo para impulsar un sistema de calefacción con menores emisiones de carbono.
El río es solo el principio. Lo que hace que el modelo sea transferible es la planificación que lo rodea.
