Evaluación de las opciones para la electrificación de la calefacción industrial
La demanda de calor industrial representa más del 20 % del consumo energético mundial.. Esto significa que la descarbonización del calor industrial es esencial para cumplir los objetivos de cero emisiones netas, y que la transición hacia la electrificación de una amplia gama de procesos y equipos —desde la calefacción de espacios hasta los hornos— es una de las formas más evidentes de lograrlo. La electrificación de los procesos de calentamiento industrial también puede ofrecer otros beneficios, como una mayor eficiencia energética y menores costos de energía.
Sin embargo, existen numerosos obstáculos que dificultan el cambio hacia la electricidad, como las cuestiones económicas, la capacidad técnica, la falta de conocimiento y los problemas de infraestructura. Si se analiza con más detalle el uso del calor industrial, la magnitud del desafío de la electrificación se hace más evidente. El 37 % del consumo energético total mundial proviene de la industria: de este porcentaje, dos tercios se destinan a la generación de calor, y aproximadamente el 80 % de esta demanda térmica se satisface mediante combustibles fósiles.
Tecnologías para la electrificación del calor
Existen varios factores que determinan la tecnología óptima para proporcionar calor eléctrico a diferentes procesos industriales. Entre ellos se incluyen la temperatura requerida, el tiempo de mantenimiento y la capacidad del proceso. Tecnologías maduras y bien establecidas, como la recompresión mecánica de vapor (MVR) y las bombas de calor, son adecuadas para temperaturas que van desde los 50 hasta más de 200 °C, mientras que las calderas eléctricas (e-boilers) y los calentadores turbo se están volviendo más comunes y pueden alcanzar temperaturas de hasta 500 °C o 1 000 °C, respectivamente. Los rápidos avances en el calentamiento por inducción también están haciendo que este método sea cada vez más adecuado para una amplia variedad de usos, incluso en escenarios de alta temperatura.
La velocidad de captación de calor es otro factor importante, y en este aspecto, las calderas eléctricas serían preferibles a las bombas de calor, por ejemplo.
Calentamiento óhmico
El Sistema Óhmico HRS hace pasar electricidad entre dos electrodos situados en el producto dentro de un tubo cerámico de 1 m. El resultado es que el jugo se calienta hasta 105 °C en un segundo, se mantiene a esta temperatura durante cuatro segundos y luego se enfría. Aunque la tecnología óhmica no es nueva, el sistema de HRS utiliza la electrónica más avanzada para garantizar que la curva de temperatura sea muy uniforme, lo que ayuda a preservar la calidad del producto y a mejorar la eficiencia del proceso.
Recompresión mecánica de vapor (MVR)
HRS Heat Exchangers también ha observado un creciente interés en el uso de la MVR para procesos de evaporación. Dadas las fluctuaciones turbulentas de los mercados energéticos desde 2020, esto es comprensible, ya que la energía eléctrica empleada en la MVR suele ser considerablemente más barata que la energía térmica necesaria para la evaporación tradicional.
Las técnicas tradicionales de evaporación utilizan un fluido de servicio a alta temperatura (como vapor presurizado) para elevar la temperatura del producto por encima de su punto de ebullición, de modo que el agua (y otros compuestos volátiles) se eliminen, dejando una solución más concentrada. La principal fuente de energía de este proceso es, por tanto, el combustible utilizado para calentar el agua (vapor) en la caldera, como gas o petróleo.
En el proceso MVR, el vapor que se genera a partir del producto en el evaporador se canaliza hacia un compresor que incrementa su presión (y, por tanto, su temperatura). Este vapor, ahora por encima del punto de ebullición del producto, se utiliza como fluido de servicio del propio evaporador. Como el compresor funciona con un motor eléctrico, el proceso es impulsado por electricidad en lugar de energía térmica. Además, el compresor reutiliza o recicla el vapor evaporado, lo que permite recuperar gran parte del calor latente. Esto convierte a la MVR en uno de los métodos más económicos para evaporar agua en términos de costos operativos, aunque no siempre es la solución más adecuada o rentable, dependiendo de la naturaleza del producto o del flujo de residuos que se desee evaporar.
En HRS, siempre probamos el material con el que trabajará cada cliente para determinar no solo la mejor solución de intercambiador de calor para el proceso de evaporación, sino también qué pretratamiento puede ser necesario. Esto nos permite definir la mejor solución de evaporación, ya sea mediante MVR o basada en energía térmica tradicional, para cada proyecto individual.