Termos eléctricos: ¿Cómo funcionan y cuánto consumen?

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En su funcionamiento, el agua fría que proviene de la red general entra por la parte inferior del termo y es calentada a través de una resistencia eléctrica hasta una temperatura aproximada de 60ºC regulable por el usuario a través de un termostato.

• Instalación de un termo eléctrico
• Volumen del depósito y potencia del termo
• Componentes de un termo eléctrico
• Tipos de resistencias eléctricas
• Etiqueta energética
• Rendimiento energético
• Consumo de energía primaria no renovable
• Futuro y autoconsumo solar
• Emisiones de CO2 

Instalación de un termo eléctrico

Se trata de un equipo que se conecta directamente a la red eléctrica a través de una base de enchufe convencional de 16 Amperios, con toma de tierra. Es aconsejable instalar un interruptor de corte bipolar, que permita la fácil desconexión del termo, en el momento de utilizar el baño o ducha.

Lo normal es colocarlos cerca de los puntos de consumo de modo que si los puntos de utilización del agua caliente se encuentran a bastante distancia, es recomendable utilizar dos o más equipos, para evitar pérdidas de calor en las tuberías.

No necesitan ni ventilación ni chimeneas ni salida de gases. 

Volumen del depósito y potencia del termo

El parámetro más importante en la elección de un termo eléctrico es la determinación del volumen del depósito para que sea capaz de cubrir la demanda de agua caliente sanitaria.

Hay que tener en cuenta que si el depósito se vacía por completo, es necesario esperar unos minutos para permitir que el termo caliente de nuevo el agua.

El tiempo necesario para calentar el agua dependerá de la temperatura del agua de red, la temperatura final que se quiere alcanzar y de la potencia eléctrica del termo.

La potencia eléctrica de las resistencias, por tanto, determina la velocidad a la que se calentará el agua: a mayor potencia, más rápido. Normalmente, los termos habituales para aplicaciones domésticas de ACS oscilan entre 1KW y 3KW de potencia. En este sentido hay que tener en cuenta la potencia contratada por el usuario para evitar que salte la protección eléctrica (por ejemplo, entre 3.3KW y 5.5KW para viviendas convencionales).

Teniendo en cuenta que para una ducha se suelen consumir alrededor de unos 30 litros de agua se puede proyectar que para cada persona que vive se deben acumular entre 30-40 litros de agua caliente sanitaria. Así, por ejemplo, para una vivienda de 4 habitantes sería lógico utilizar un termo de unos 120-150 litros.

Componentes de un termo eléctrico

 

Tipos de resistencias eléctricas

La resistencia eléctrica es el elemento fundamental del termo eléctrico y en general, es bastante rápida en su funcionamiento

En general, pueden ser de dos clases diferentes:

• Blindada: La resistencia se encuentra dentro del agua donde la transmisión de calor es directa y más rápida.
• Envainada: La resistencia va alojada en un cilindro y no está en contacto directo con el agua. Se desgasta menos, pero el agua tarda más en calentarse.

Las resistencias envainadas son una evolución tecnológica de las resistencias blindadas ya que estas se desgastan mucho y pierden rendimiento debido a la cal del agua y además su sustitución requiere del vaciado completo del depósito.

En general, se recomienda recurrir a las resistencias blindadas sólo cuando el agua es particularmente blanda (con poca cantidad de cal) mientras que para las envainadas no importa demasiado el grado de dureza del agua ya que la resistencia siempre permanece aislada.

En España predominan las aguas con niveles medios o altos de dureza (siendo muy altos en la zona de Barcelona-Tarragona-Castellón). Sin embargo, también existen muchas zonas que tienen aguas blandas: Madrid, Galicia, Asturias, Toledo, Cáceres, Ávila, Salamanca, Valladolid, Zamora y León.

Etiqueta energética

Desde el 26 de septiembre de 2015, los termos eléctricos están obligados a disponer de una etiqueta energética que identifique su clase energética según se especifica en las Directivas sobre el diseño ecológico Ecodesign (ErP) y de Etiquetado Energético (ELD).

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La directiva ErP (diseño ecológico) marca varios requisitos de fabricación para los equipos productores de calor, depósitos y calderas de hasta 400 kW y 2000 litros, entre los que destacan:

• Niveles mínimos de eficiencia energética
• Emisiones máximas de NOx.
• Nivel de ruido
• Nivel máximo de pérdidas térmicas en los depósitos de A.C.S.

Por su parte la directiva ELD obliga a que los aparatos electrodomésticos como el termo eléctrico dispongan de una etiqueta de eficiencia energética que proporcione información sobre el consumo de electricidad, el nivel de ruido y sistema de control o regulación.

El consumo de energía del termo se calcula de manera anual en KWh en base a un perfil de carga estandarizado medido en laboratorio y que aparece definido en la etiqueta como M, L, XL etc... De esta forma usuario final puede comparar este parámetro entre todos los termos eléctricos del mercado que se venden en la Unión Europea.

La etiqueta energética se clasifica por letras y va desde la A+++ (mayor eficiencia) hasta la G (menor eficiencia).

Fuente de la imagen: Diario Oficial de la Unión Europea. REGLAMENTO DELEGADO (UE) N°812/2013 DE LA COMISIÓN

Rendimiento energético 

Los termos eléctricos son equipos de producción de agua caliente mediante la conversión de energía eléctrica en térmica.

El rendimiento de esta transformación es alta, muy cercana al 100% siempre y cuando la resistencia se encuentre en buen estado de mantenimiento.

Las únicas pérdidas térmicas vienen dadas del aislamiento exterior del termo, que actualmente suele ser bastante bueno.

En general, se podría afirmar que un termo eléctrico en condiciones puede aprovechar, sin problemas, en torno al 97-99% de la energía eléctrica.

Consumo de energía primaria no renovable

Aunque como se ha comentado el termo eléctrico tiene un alto rendimiento en su conversión eléctrico-térmica la realidad actual es que el equipo se considera poco eficiente en las condiciones actuales de generación eléctrica basada en una importante (todavía) fracción de energía primaria no renovable.

El bajo rendimiento para la obtención de electricidad acompañado de las altas emisiones de CO2 por parte de las instalaciones que utilizan combustibles fósiles (54% de rendimiento medio en centrales de ciclo combinado o 36% en las térmicas de carbón) penaliza mucho en la actualidad la obtención de la energía útil a partir de electricidad.

Es probable que esto cambie en el futuro cuando la mayoría o toda la energía eléctrica se genere de forma totalmente renovable.

En el siguiente ejemplo se procede a comparar el consumo de energía primaria no renovable para la producción de ACS en una vivienda tipo con 4 personas con los siguientes equipos:

• Un termo eléctrico con rendimiento 98%
•  Un calentador de gas natural con rendimiento 95%
•  Bomba de calor aerotérmica son SCOPnet=320% (etiqueta energética E)

La demanda de agua caliente sanitaria anual se calcula según el Código Técnico de la Edificación DB-HE4 con una cantidad diaria de 28 litros al día y persona. En total, para 4 personas 112 litros/día y 40880 litros/año.

Suponiendo una temperatura media del agua de red de 12°C, una temperatura de preparación del ACS de 60°C se calcula la energía anual necesaria para calentar esa agua:

Energía ACS (KWh/año)=V_ACS· C_e·(t_ACS-t_red)

Donde:

• Energía ACS es la energía en KWh para calentar el agua
• VACS es la cantidad de m3 de ACS anuales (40,88 m3)
• Ce es el calor específico del agua (1,16 Kwh/m3·°C)
• Tacs es la temperatura de preparación del ACS (60°C)
• Tred es la temperatura media del agua de red (12°C)

Energía ACS (KWh/año)=40.88 m^3·1,16·(60-12)=2.276 KWh/año

Para los 3 equipos, en primer lugar se calcula la energía final utilizada en función del rendimiento de cada uno de ellos:

 

	Fuente de energía	Energía útil para ACS (KWh)	Rendimiento Equipo Medio Estacional	Energía final (KWh)
Termo eléctrico	Electricidad	2276 KWh	98%	2322,449 KWh
Caldera de gas natural	Gas natural	2276 KWh	95%	2395,789 KWh
Bomba de calor aerotérmica	Electricidad	<2276 KWh	320%	711,25 KWh

 

Como se puede observar la bomba de calor es la que menos energía final consume con mucha diferencia debido a su altísimo rendimiento, seguido por el termo eléctrico y por último la caldera de gas.

Posteriormente se calculan mediante los factores de paso oficiales de conversión de Energía final a energía primaria no renovable y emisiones de CO2 según, por ejemplo, el programa de certificación energética “Herramienta Unificada Lider Calener (HULC)”

 

	Fuente de energía	Energía final (KWh)	Factor paso	Consumo Energía Primaria NO renovable/año
Electricidad	2322,449 KWh	1,954	4538,1 KWh/año
Caldera de gas natural	Gas natural	2395,789 KWh	1,19	2851 KWh/año
Bomba de calor aerotérmica	Electricidad	711,25 KWh	1,954	1389,8 KWh/año

 

Al convertir la energía final en energía primaria de origen no renovable la bomba de calor sigue siendo la más eficiente ya que dispone del mínimo consumo pero ahora el termo eléctrico es penalizado por el bajo rendimiento de generación eléctrica de las instalaciones térmicas.

El consumo de energía primaria del termo es un 226% con respecto a la bomba de calor y un 59% peor que la caldera de gas.

Futuro y autoconsumo solar

Sin embargo, en un futuro está importante y peor diferencia de consumo de energía primaria no renovable con respecto a otras tecnologías puede minimizarse si se consigue reducir el factor de paso de generación eléctrica mediante una mayor contribución de energías renovables al sistema. En un proceso de descarbonización la reducción de este coeficiente por debajo del valor de 1,19 supondría que el termo consumiría menos energía primaria que la caldera de gas natural.

El aporte de energía fotovoltaica en la propia vivienda a través de la tecnología solar de autoconsumo también ayudaría a este objetivo. Por ejemplo, en este caso aportando un 40% de la energía necesaria para ACS mediante solar fotovoltaica (requisito similar a lo exigido por CTE-HE4) el consumo de energía primaria no renovable ya sería inferior que la consumida por la caldera de gas natural.

Emisiones de CO2

En cuanto a las emisiones de CO2 se utilizan los siguientes coeficientes de paso para el ejemplo planteado:

 

	Fuente de energía	Energía final (KWh)	Factor de paso Emisiones CO2	Emisiones totales kgCO2/año
Termo eléctrico	Electricidad	2322,449 KWh	0,331 Kg CO2/ KWh EF	768,73 Kg CO2/ año
Caldera de gas natural	Gas natural	2395,789 KWh	0,252 Kg CO2/ KWh EF	603,74 Kg CO2/ año
Bomba de calor aerotérmica	Electricidad	711,25 KWh	0,331 Kg CO2/ KWh EF	235,42 Kg CO2/ año

 

De manera similar al consumo de energía primaria no renovable, las emisiones de CO2 a la atmósfera asociadas al termo eléctrico también son un 226% superiores a la bomba de calor, aunque reduce a un 27% superior su diferencia con la caldera de gas.

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