¿Imposible pagar el gas? Soluciones de energía térmica para el sector industrial

El sector industrial de España utiliza la energía térmica para una gran variedad de aplicaciones, como el lavado, la cocción, la esterilización, el secado, el precalentamiento del agua de alimentación de las calderas, el calentamiento de procesos y muchas otras. En total, el sector industrial utiliza unos 750 ktep.

Desgraciadamente, la mayoría de las empresas españolas dependen del gas para la producción de energía térmica. Gas que, según indican los analistas, ya no bajará de precio obligando a muchas empresas a cerrar, relocalizar sus procesos de producción o  buscar tecnologías alternativas a los combustibles fósiles.

La gran cantidad de ayudas a las empresas para modificar sus sistemas energéticos supone una oportunidad única para cambiar a sistemas más sostenibles, reducir la huella de carbono y ganar competitividad.

Un estudio sobre calefacción industrial en Europa muestra que el 30% de las aplicaciones de calefacción industrial requieren energía térmica por debajo de los 100ºC, otro 27% puede satisfacerse con calor entre 100 y 400°C, y el 43% restante requiere calor por encima de los 400°C.

La mayoría de las tecnologías de calefacción renovable existentes pueden suministrar calor fácilmente y de forma rentable dentro del rango de temperatura más bajo indicado. A menudo, el papel de las tecnologías de calefacción renovable en las aplicaciones industriales es proporcionar "precalentamiento" antes de utilizar una fuente de energía convencional existente.

Las principales consideraciones para las aplicaciones industriales de calefacción renovable son el coste, la intermitencia de los recursos y las opciones de integración y almacenamiento de los procesos.

Energía térmica industrial con renovables

Las tecnologías solares, bombas de calor o de biomasa pueden proporcionar toda o parte de la energía térmica en forma de vapor, aceites térmicos, agua o aire. Como se ha descrito anteriormente, más de la mitad de la calefacción industrial se satisface con temperaturas inferiores a 200 °C, y algunas industrias (agricultura, cocina) tienen necesidades de temperatura mucho más bajas.

Muchas fuentes de producción de energía térmica renovables pueden satisfacer fácilmente las necesidades de temperaturas por debajo de los 200ºC. Incluso si las fuentes renovables no pueden soportar toda la carga, pueden proporcionar un precalentamiento para complementar el proceso existente.

Dado que se necesita una cantidad relativamente grande de energía para elevar la temperatura del agua (en comparación con el calentamiento del aire, por ejemplo), incluso una cantidad modesta de precalentamiento puede reducir la dependencia de los combustibles fósiles y ahorros importantes en el proceso.

Tecnologías renovables compatibles

Los colectores solares térmicos y las bombas de calor pueden servir de apoyo a los procesos industriales que requieren agua tibia o caliente, como la presurización o el precalentamiento del agua. Muchos procesos agrícolas también requieren temperaturas no muy elevadas. Por ejemplo, los colectores solares planos y las bombas de calor pueden ayudar a calentar la tierra o el agua para la piscicultura a unos 38 °C.

Igualmente, la combinación de paneles solares fotovoltaicos con bombas de calor está siendo una solución técnica cada vez más extendida en todo el mundo. En un país como el nuestro, la radiación solar sobre la cubierta de nuestra nave industrial puede producir gran parte o toda la electricidad que requerirá nuestro proceso. Hay que recordar que las bombas de calor pueden producir agua a temperaturas por encima de los 80ºC.

Las actividades de procesamiento químico, horneado, secado, curado, esterilización y destilación que requieren temperaturas más altas pueden utilizar colectores solares de tubos de vacío, agua geotérmica de uso directo o calderas de biomasa.

Finalmente, las tecnologías de concentración solar térmica y los pozos geotérmicos profundos son ideales para aplicaciones de mayor temperatura que requieran vapor presurizado y sobrecalentado a más de 250°C.

Las instalaciones agrícolas e industriales pueden utilizar calderas de biomasa alimentadas con astilla de limpieza forestal sostenible o residuos agrícolas, como las cáscaras de arroz o el hueso de la aceituna. Del mismo modo, el calor residual de un proceso industrial de alta temperatura puede servir de apoyo a otro proceso que requiera una temperatura más baja.

El siguiente diagrama muestra cómo los procesos industriales se alinean con determinadas tecnologías renovables. Muestra las tecnologías y aplicaciones de procesos industriales en términos de "temperatura de trabajo", que es la temperatura requerida del fluido de transferencia de calor dentro del sistema de calefacción.

                        Clica sobre la tabla para verla mejor.

Los requisitos exactos de temperatura de trabajo para un sistema determinado dependerán de factores como el tipo de tecnología, el tamaño y la ubicación. La temperatura de trabajo que puede suministrar una tecnología renovable concreta también dependerá de factores específicos del lugar. Por ejemplo, la cantidad de calor que puede suministrar un sistema de colectores solares dependerá de la cantidad de radiación solar que reciba y de su ángulo.

Hibridación tecnológica

Como hemos visto en los ejemplos anteriores, normalmente se utilizarán varias tecnologías para dar la solución energética más apropiada para cada caso. Desgraciadamente, la especialización de los profesionales genera cierta miopía que a menudo les impide dar este tipo de soluciones holísticas. Por ejemplo, una empresa especializada en fotovoltaica siempre dará este tipo de solución cuando, muy probablemente, una combinación con otra u otras tecnologías sea la solución más apropiada para el cliente.

Imótica e Inteligencia Artificial

Los sistemas SCADA utilizan datos en red que generan una interfaz gráfica que permite monitorear el rendimiento de equipos. A la vez, posibilitan emitir comandos y configuraciones de proceso. Estos sistemas permiten a los operadores mejorar la información de los procesos. Hay empresas que no adoptaron estos sistemas por la elevada inversión que suponían.

La tecnología no para de avanzar y hoy en día, con una reducida inversión se puede disponer de un sistema de inmótica que no sólo le permite realizar las tareas de un SCADA sino que también puede, por ejemplo, integrar sistemas de producción energética permitiendo una gestión eficiente del uso de la energía además de aportar seguridad y comunicación entre el usuario y el sistema. Estos sistemas ya pueden operar con Inteligencia Artificial (IA), es decir, con los datos que generan ellos mismos, van aprendiendo para aportar más eficiencia y, por lo tanto ahorro y competitividad al empresario.

En conclusión típicamente, una buena solución energética consistirá de una combinación de tecnologías "integradas" que además estarán gestionada por un sistema de inmótica con Inteligencia Artificial.

Con un sustancial bagaje en dirección de proyectos internacionales y sostenibilidad energética, desde el año 2000, David Poveda ejerce como consultor y contratista internacional de soluciones energéticas sostenibles. Su extenso conocimiento de varias tecnologías le facilita la concepción de soluciones hibridas que facilitan a las empresas en su transición energética al tiempo que les ayuda a reducir sus facturas energéticas y huella de carbono.