Qué es la aerotermia y por qué se combina tan bien con la energía solar
La aerotermia es una tecnología basada en una bomba de calor que extrae energía del aire exterior para producir calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria (ACS). Funciona de forma similar a un frigorífico, pero en sentido inverso: capta calor del ambiente y lo transfiere al interior de la vivienda o al agua del sistema de climatización.
En el contexto energético actual en España, combinar aerotermia con paneles solares fotovoltaicos se está convirtiendo en una de las soluciones más eficientes para viviendas unifamiliares y pequeños edificios residenciales. La razón principal es que ambos sistemas se complementan:
- La aerotermia consume electricidad, pero produce entre 3 y 5 kWh de calor por cada kWh eléctrico consumido (COP 3–5 en condiciones favorables).
- Los paneles solares producen electricidad que puede alimentar directamente la bomba de calor, reduciendo drásticamente el consumo de la red.
- La producción solar es máxima en las horas centrales del día, cuando también suele ser más rentable producir ACS o precalentar la vivienda.
En muchas zonas de España, donde el clima es templado, el rendimiento de la aerotermia es especialmente bueno, y la radiación solar es elevada durante gran parte del año. Esto hace que la integración de ambas tecnologías tenga un potencial de ahorro energético y económico muy notable.
Componentes principales de una instalación híbrida aerotermia–solar
Para diseñar una integración eficiente, es importante comprender los elementos básicos que intervienen en el sistema:
- Paneles solares fotovoltaicos: convierten la radiación solar en energía eléctrica en corriente continua (CC). Se conectan a un inversor para suministrar electricidad en corriente alterna (CA) a la vivienda.
- Inversor fotovoltaico: transforma la CC generada por los paneles en CA, sincronizada con la red eléctrica. Puede ser un inversor de conexión a red, híbrido (con baterías) o integrado con cargador de vehículo eléctrico.
- Bomba de calor aire-agua (aerotermia): equipo que extrae calor del aire exterior y lo transfiere al circuito de calefacción y/o ACS. Incluye unidad exterior (intercambiador y compresor) y, en muchos casos, una unidad interior con depósito de ACS.
- Depósito de inercia y/o acumulador de ACS: tanques de agua donde se acumula energía térmica para estabilizar el funcionamiento de la bomba de calor y disponer de agua caliente cuando se necesita.
- Sistema de emisión: puede ser suelo radiante, radiadores de baja temperatura, fancoils o incluso radiadores convencionales (con ciertos límites de temperatura y rendimiento).
- Cuadro eléctrico y protecciones: garantizan la seguridad y la correcta gestión de la energía entre paneles, consumo de la vivienda, aerotermia y red eléctrica.
- Sistema de monitorización y control: permite priorizar el uso de la energía solar para la bomba de calor, programar horarios y ajustar consignas de temperatura para maximizar la eficiencia.
Dimensionamiento básico: cómo equilibrar aerotermia y fotovoltaica
Un aspecto clave para maximizar la eficiencia es el dimensionamiento simultáneo del sistema fotovoltaico y de la bomba de calor. No se trata solo de “poner muchos paneles”, sino de adaptar la instalación al perfil de consumo real de la vivienda.
Algunos criterios prácticos en el contexto residencial español:
- Analizar la demanda térmica anual: estudiar la necesidad de calefacción, refrigeración y ACS según la zona climática (por ejemplo, C1 en costa mediterránea, D3 o E1 en zonas frías del interior).
- Elegir la potencia de la bomba de calor: para una vivienda unifamiliar bien aislada, suelen instalarse potencias entre 4 kW y 12 kW térmicos. Es preferible ajustar la potencia a la demanda real y evitar sobredimensionar, ya que se pierde eficiencia en parte de la temporada.
- Dimensionar los paneles solares según el consumo eléctrico global: no solo el consumo de la aerotermia, sino también el resto de la vivienda (electrodomésticos, iluminación, posibles vehículos eléctricos, etc.).
- Evaluar el COP estacional (SCOP): para estimar el consumo eléctrico anual de la aerotermia, dividiendo la demanda térmica anual entre el SCOP del equipo en la zona climática correspondiente.
Por ejemplo, si una vivienda en Madrid requiere 8.000 kWh anuales para calefacción y ACS, y la aerotermia tiene un SCOP de 3,5, el consumo eléctrico aproximado de la bomba de calor será:
8.000 kWh / 3,5 ≈ 2.285 kWh eléctricos al año.
A esto se suma el resto de consumos eléctricos de la vivienda. Con esta referencia, se puede estimar la potencia pico fotovoltaica necesaria para cubrir, al menos, una parte importante de ese consumo, especialmente en horas solares centrales.
Estrategias para maximizar el autoconsumo con aerotermia
Una integración bien diseñada no se limita a conectar la bomba de calor al cuadro eléctrico. El objetivo es adaptar el funcionamiento de la aerotermia a la curva de producción solar. Algunas estrategias habituales son:
- Programar la producción de ACS en horas solares: configurar la bomba de calor para que el mayor porcentaje de producción de agua caliente se realice entre las 10:00 y las 17:00, aproximadamente, coincidiendo con la máxima generación fotovoltaica.
- Usar el depósito de inercia como “batería térmica”: incrementar ligeramente la temperatura del depósito en horas de sol para almacenar energía y reducir el funcionamiento de la aerotermia en horas nocturnas.
- Ajustar consignas de temperatura: en invierno, se puede permitir que el suelo radiante o los radiadores de baja temperatura trabajen con una temperatura algo superior durante el día (con fotovoltaica) y reducir la consigna por la noche.
- Integración con sistemas de gestión energética (EMS): algunos inversores e instalaciones domóticas permiten detectar excedentes fotovoltaicos en tiempo real y activar la bomba de calor o elevar la consigna del depósito cuando hay excedente.
- Compatibilidad con baterías eléctricas: en determinadas viviendas, puede ser interesante añadir almacenamiento eléctrico para cubrir consumos nocturnos de la aerotermia, aunque la “batería térmica” mediante depósitos de agua suele ser más económica por kWh almacenado.
Aspectos específicos en España: tarifas eléctricas y compensación de excedentes
El marco regulatorio español influye directamente en la rentabilidad de un sistema híbrido aerotermia–fotovoltaica. Algunos puntos clave:
- Compensación simplificada de excedentes: la energía sobrante que se vierte a la red se compensa en la factura, pero a un precio inferior al del kWh consumido. Por ello, resulta más rentable maximizar el autoconsumo.
- Tarifas con discriminación horaria: la estructura tarifaria con diferentes periodos horarios permite aprovechar precios más bajos en determinadas franjas. No obstante, la estrategia principal para este tipo de sistema es ajustar consumos a horas solares, incluso si el precio de la red no es el más alto, para reducir kWh comprados.
- Subvenciones y ayudas: existen programas autonómicos y estatales que apoyan tanto la instalación de aerotermia como de paneles solares. Es recomendable valorar estas ayudas en el estudio económico previo, ya que pueden reducir notablemente el periodo de retorno de la inversión.
Diseño hidráulico y de emisión para optimizar la eficiencia
El rendimiento de la aerotermia depende en gran medida de la temperatura a la que tiene que trabajar la bomba de calor. Cuanto más baja sea la temperatura del agua de impulsión, más alto será el COP.
Por este motivo, los sistemas de baja temperatura son los más adecuados:
- Suelo radiante-refrescante: permite trabajar con temperaturas de agua de 30–35 ºC en calefacción, lo que maximiza la eficiencia de la aerotermia.
- Radiadores de baja temperatura o fancoils: también son adecuados, aunque normalmente requieren temperaturas algo superiores (40–45 ºC).
- Radiadores existentes de alta temperatura: se pueden aprovechar en algunas rehabilitaciones, pero el COP será inferior. En climas fríos o edificios mal aislados puede ser necesario un apoyo auxiliar o sobredimensionar los emisores.
En la integración con solar fotovoltaica, un sistema de baja temperatura tiene la ventaja adicional de que permite acumular más energía térmica con menores pérdidas, aumentando la capacidad de “almacenar” la energía solar del día para uso nocturno.
Errores frecuentes al integrar aerotermia y paneles solares
En proyectos residenciales en España se observan ciertos errores recurrentes que reducen la eficiencia y el retorno de la inversión:
- Sobredimensionar sin estudio previo: instalar una potencia de aerotermia o un campo fotovoltaico excesivo sin análisis de demanda y perfil de consumo puede llevar a inversiones innecesarias.
- No priorizar el autoconsumo: conectar la aerotermia sin programación adecuada, dejando que funcione de forma indiferenciada durante el día y la noche, desaprovecha gran parte del potencial de la fotovoltaica.
- Ignorar la envolvente del edificio: una vivienda mal aislada tendrá una demanda térmica elevada que ni la mejor combinación de aerotermia y solar podrá compensar de forma eficiente. Mejorar aislamiento, ventanas y puentes térmicos suele ser tan importante como la tecnología instalada.
- Diseño hidráulico inadecuado: ausencia de depósito de inercia cuando es necesario, falta de equilibrado hidráulico o dimensionado incorrecto de emisores pueden provocar ciclos cortos y pérdida de rendimiento.
- Falta de monitorización: no disponer de un sistema de seguimiento del consumo y producción dificulta la optimización posterior del sistema.
Ejemplo orientativo de integración en una vivienda unifamiliar
Imaginemos una vivienda unifamiliar en la zona de Valencia, con una superficie útil de 140 m², buen nivel de aislamiento y sistema de suelo radiante. La demanda térmica anual se estima en 6.000 kWh para calefacción y 2.000 kWh para ACS.
Se instala una bomba de calor aerotérmica de 8 kW con un SCOP de 4 en calefacción y un rendimiento similar para ACS. El consumo eléctrico anual de la aerotermia será, aproximadamente:
(6.000 + 2.000) / 4 = 2.000 kWh eléctricos al año.
El consumo eléctrico de la vivienda (iluminación, electrodomésticos, etc.) se estima en 3.000 kWh adicionales. Por tanto, el consumo total anual rondará los 5.000 kWh.
Se proyecta una instalación fotovoltaica de 4 kWp, con una producción anual de alrededor de 6.000 kWh en esta zona. Con una buena gestión del autoconsumo y programación de la aerotermia:
- Una parte importante de esos 5.000 kWh podrá ser cubierta directamente por los paneles.
- Los excedentes en días soleados podrán compensarse en factura o destinarse a otros usos (carga de vehículo eléctrico, bombas de piscina, etc.).
- El depósito de ACS se programará para elevar su temperatura principalmente entre las 11:00 y las 16:00.
El resultado esperado es una reducción muy importante de la energía comprada a la red y una factura eléctrica sensiblemente menor, manteniendo un alto confort térmico durante todo el año.
Recomendaciones finales para una integración eficaz en España
Antes de poner en marcha un proyecto de este tipo, es recomendable:
- Realizar un estudio energético de la vivienda, incluyendo demanda térmica, consumos eléctricos actuales y potencial de mejora de la envolvente.
- Elegir equipos de aerotermia de fabricantes con servicio técnico consolidado en España y consultar su curva de rendimiento para la zona climática concreta.
- Seleccionar un instalador que tenga experiencia tanto en aerotermia como en fotovoltaica, o una coordinación clara entre ambos gremios.
- Valorar la integración de sistemas de monitorización que permitan ajustar consignas y horarios en función de la producción solar real.
- Informarse sobre ayudas y subvenciones disponibles a nivel estatal, autonómico y local, ya que pueden mejorar de forma decisiva la rentabilidad del proyecto.
En el contexto climático y regulatorio de España, la combinación de aerotermia y paneles solares representa una solución muy eficiente para reducir el consumo energético de las viviendas, estabilizar costes a largo plazo y avanzar hacia una mayor independencia energética, con un impacto ambiental significativamente menor que los sistemas tradicionales basados en combustibles fósiles.