Puede que haya pocos laboratorios reales mejores en los Estados Unidos que Cordova, Alaska, para evaluar los desafíos y beneficios de la transición a métodos nuevos y más limpios de calefacción doméstica en un clima más frío.

Los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) han estado llevando a cabo un proyecto en la comunidad durante el año pasado, centrado en la "electrificación", en este caso, la transición de unidades de calefacción doméstica a base de petróleo a bombas de calor eléctricas que funcionan sin la necesidad.para conductos de aire interiores.Implementado en todo el país, este tipo de electrificación puede ayudar a Estados Unidos a cumplir los objetivos de reducir las emisiones de carbono mediante el uso de fuentes de energía limpia.

El proyecto ha demostrado que no sólo hay un interés significativo por parte de los propietarios de viviendas de Cordova en cambiar a electricidad para calefacción, sino que es posible equilibrar los recursos de la red eléctrica existente y la nueva demanda.El esfuerzo también ha identificado lecciones aprendidas que pueden ayudar a otras comunidades remotas a avanzar hacia la electrificación.

Junto a los aspectos prácticos y técnicos del proyecto, hay un componente de equidad.La Oficina de Tecnologías de Construcción del Departamento de Energía, que financia el proyecto, busca mejorar la eficiencia de los hogares y edificios del país de una manera justa y equitativa que beneficie a todos los sectores de la sociedad estadounidense.

"La justicia y la equidad incluyen trabajar con comunidades que enfrentan obstáculos a la hora de adoptar nuevas tecnologías y que tal vez generalmente no reciben el mismo tipo de servicios que el resto del país", señala Sam Rosenberg de PNNL, científico principal del proyecto."Nuestro trabajo ayudará a reducir las barreras y brindará una mejor comprensión de las realidades y necesidades de estas áreas".

Proyecto pone a prueba las teorías

A Cordova, una comunidad costera de aproximadamente 2.600 personas ubicada a unas 150 millas al sureste de Anchorage, solo se puede acceder por aire y agua.Los hogares locales suelen depender de calderas alimentadas con fueloil para obtener calefacción.El petróleo se entrega a la comunidad a través de buques cisterna, que satisfacen una necesidad importante, pero también evocan recuerdos de un dañino derrame de petróleo en 1989 en la región.

En algunos hogares, las estufas de leña sirven como calor de respaldo.La fuente de energía eléctrica de la comunidad es esencialmente una "microrred" autónoma en la que toda la electricidad se genera localmente y nolíneas eléctricasconectando Córdoba a un suministro mayor.

Hasta la fecha, el proyecto liderado por PNNL ha coordinado instalaciones de bombas de calor en tres hogares de la comunidad, sin costo para los propietarios, y se planean instalaciones adicionales.Las unidades han funcionado de manera competente, tal como esperaban los investigadores.Rosenberg dijo que un residente planeaba usar la bomba de calor durante las épocas más moderadas del año, pero en cambio la empleó durante todo el invierno, renunciando por completo al uso de una caldera alimentada por diésel.

"Sabemos que Cordova es un caso de prueba clave que puede informar muchos otros esfuerzos de electrificación en comunidades rurales y frías de todo el país", dijo Rosenberg."Necesitamos responder una serie de preguntas para lograr una electrificación más amplia en los Estados Unidos, incluida cómo las bombas de calor eléctricas pueden funcionar de manera efectiva en áreas más frías donde la disponibilidad de electricidad puede ser limitada".

Un principio central del proyecto Cordova ha sido la evaluación de conceptos de "respuesta a la demanda".La respuesta a la demanda implica la comunicación automática entre las bombas de calor y la red eléctrica para coordinarconsumo de electricidadde una manera que garantice que haya suficiente energía para todos y, al mismo tiempo, brinde los niveles deseados de comodidad en el hogar.En cualquier comunidad, a medida que se conectan más dispositivos eléctricos, esta metodología se vuelve cada vez más importante.

"Nuestro proyecto ha demostrado que los nuevos métodos de comunicación y respuesta a la demanda pueden funcionar. Además, hemos empleado una serie de métodos de respuesta a la demanda que se han utilizado para la recopilación de datos adicionales este invierno", dijo Rosenberg.

Clay Koplin, director ejecutivo de Cordova Electric Cooperative, proveedor de electricidad para la comunidad, comenzó a imaginar estrategias de electrificación hace muchos años y ahora vive parte de esa visión.

"Como microrred pequeña y remota, a veces desperdiciamos el exceso de energía hidroeléctrica, y en otras ocasiones tenemos que complementar la generación con combustible diesel costoso. He estado considerando la respuesta a la demanda y la capacidad de despacho durante más de dos décadas", dijo Koplin.La capacidad de despacho se refiere al ajuste rápido de la generación de energía según las necesidades del mercado.

"También he estado monitoreando fuentes terrestresbomba de calortecnología durante más de 30 años, pero es una alternativa mucho más costosa que las bombas de calor de fuente de aire más nuevas implementadas por PNNL, de las cuales me di cuenta inmediatamente que podrían agregar valor como activo de respuesta a la demanda", agregó.

Factores singulares en juego en Córdoba

Algunos podrían preguntarse por qué sólo se instalaron tres bombas de calor durante el año pasado.Los investigadores querían más instalaciones, y la cooperativa eléctrica y muchos propietarios siguen entusiasmados con la perspectiva de la electrificación.Pero ha habido complicaciones.

Al principio, Rosenberg descubrió que la única empresa de calefacción, ventilación y aire acondicionado de la comunidad, Copper Highway Heating, no tenía el ancho de banda para agregar la instalación de bombas de calor residenciales.Después de conversaciones entre Rosenberg y el propietario, la empresa acordó proporcionar servicios de instalación y obtuvo la capacitación y certificación necesarias.

El siguiente desafío consistió en llevar bombas de calor a Córdoba.Los problemas de la cadena de suministro en 2022 retrasaron las llegadas de equipos varios meses.

"Los diversos problemas de instalación, distribución y diseño que enfrentamos son representativos de los tipos de desafíos que veremos en otras partes del país. Es información vital que debemos conocer en el futuro y podría facilitar los futuros esfuerzos de electrificación", dijo Rosenberg..

Además de Rosenberg, el personal que trabaja en el proyecto incluye a los investigadores Chitra Nambiar y Alex Vlachokostas y a los directores de proyecto Abinesh Selvacanabady y Cheryn Metzger.