Descarbonizando la industria con la instalación de bombas de calor
21 sep 2022
El calor es calor, tanto a -40 como +140 °C. Desaprovecharlo no solo significa perder dinero, sino que también aumenta la huella de carbono de muchos procesos industriales, sobre todo cuando se requiere tanto refrigeración como calentamiento. Las bombas de calor eficientes en energía se están convirtiendo rápidamente en la tecnología de elección para un futuro neutro en emisiones de carbono. Esta tecnología está ayudando a la industria y las ciudades a cumplir una normativa medioambiental cada vez más estricta, a alcanzar sus propios objetivos de sostenibilidad y a reducir sus costes operativos.
El cambio climático es un problema candente a nivel mundial. Es algo que quedó muy claro en la histórica Cumbre del Clima de 2015, donde se firmó el Acuerdo de París, un pacto global para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y limitar el aumento de las temperaturas a 1,5 °C. La Unión Europea ha definido ahora un nuevo acuerdo ecológico y se compromete a liderar el mundo en cuanto a decisiones sobre el clima, además de establecer metas claras. Esto incluye el objetivo de reducir las emisiones a la mitad para 2030 y convertirse en una zona de cero emisiones de carbono en 2050.
Desde luego, no son objetivos de poca envergadura dado que, según la Agencia Internacional de la Energía (IEA), el calor supone más de la mitad del consumo final de energía en todo el mundo, una energía que se genera a partir de combustibles fósiles. Por lo tanto, es necesario acelerar de manera significativa la descarbonización del calor si queremos cumplir estas metas ambiciosas. La UE también está empezando a eliminar los gases fluorados, que se utilizan como refrigerantes, de acuerdo con el reglamento europeo respectivo, puesto en vigor para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
La combinación de una legislación más restrictiva, los avances tecnológicos y el deseo de reducir su impacto ambiental está creando el 'momentum' necesario para que los fabricantes conecten sus estrategias de negocio con su estrategia de descarbonización. Los productores de alimentos, por ejemplo, que se comprometieron a reducir sus emisiones antes que los demás, están obteniendo significativos beneficios financieros y medioambientales como resultado de integrar bombas de calor con sus procesos de producción; esto es patente en las plantas que requieren la aplicación de calor durante la preparación y, después, para la refrigeración.
El campeón oculto de la industria: La bomba de calor
Con aplicaciones tanto en B2B como en B2C, la bomba de calor ha recorrido un largo camino desde que se utilizó por primera vez para secar la sal cosechada de las salinas de Austria en la década de los cincuenta del siglo XIX. Las bombas de calor también son reconocidas por su uso para calefacción urbana y en el sector residencial, y se están convirtiendo en la tecnología de elección para fabricantes que necesitan cumplir unas normativas medioambientales cada vez más estrictas, además de reducir sus emisiones de CO2 y sus costes operativos.
Las bombas de calor convierten la energía residual o renovable de los edificios y procesos para suministrar calefacción. Por ejemplo: Durante el enfriamiento, los sistemas de refrigeración emiten calor de un condensador, el cual se libera a la atmósfera. La bomba de calor captura este valioso recurso e incrementa su temperatura para producir un calor que es adecuado para otros objetivos de producción.
Cuando se combina una bomba de calor con una unidad de refrigeración, es posible tanto el enfriamiento como el calentamiento, convirtiendo un solo uso en un ciclo continuo y reduciendo los costes energéticos en un 30% o más. Esto representa un ahorro importante si consideramos que en la industria alimentaria, láctea y de bebidas, hasta un 60% de la energía se utiliza para calentamiento y refrigeración.
Instalación de una bomba de calor GEA, planta de producción de chocolate Mars, Veghel, Países Bajos. Esta solución a medida utiliza compresores de pistón GEA, que permiten la extracción y potenciación del calor a baja temperatura, el cual no podría aprovecharse de otro modo, y que proviene de las unidades de refrigeración, para utilizarlo en agua de calentamiento. (Fotografía: RCC K&L)
Reducción de las emisiones de CO2 y refrigerantes
A medida que empiezan a eliminarse los gases fluorados, los refrigerantes naturales empiezan a volverse más populares, especialmente el amoníaco, un refrigerante ecológico que está fácilmente disponible, es económico y no tiene ningún impacto en el calentamiento global ni en el agotamiento de la capa de ozono.
El amoníaco tiene un uso extensivo en plantas de elaboración de alimentos, en la industria de bebidas y lácteos, y en almacenes frigoríficos y fábricas de cerveza. Gracias a las mejoras en tecnología de compresores, las bombas de calor de amoníaco pueden producir ahora temperaturas más altas. Esto ha abierto el camino a un uso más amplio en la industria alimentaria, láctea y de bebidas, donde el calor residual se puede reutilizar y potenciar para lavar, limpiar y secar productos, además de calentar agua para limpieza y procesado, o pasteurización.
De manera tradicional, estas industrias utilizaban calderas para cocinar o pasteurizar los productos, que después de refrigeraban para enfriarlos de nuevo, lo que producía un gasto masivo de energía, debido a que el calor de los procesos de refrigeración tenía una temperatura demasiado baja como para reutilizarlo. Una bomba de calor, sin embargo, puede incrementar la temperatura del calor residual a 90 °C y más para ponerlo de nuevo en circulación. Esto permite retirar más calderas que usan combustibles fósiles, el calor se puede regenerar o reciclar, y las emisiones de CO2 pueden reducirse de manera significativa —hasta un 50% o más en muchos casos. Además, estas emisiones de CO2 se pueden reducir a cero si se utiliza electricidad verde.
Las soluciones a medida representan un salto de gigante para la industria alimentaria
“Las bombas de calor industriales de GEA tienen una potencia de entre 300 kW y 10.000 kW, lo que significa que podemos manejar prácticamente cualquier aplicación, desde agua caliente para enjuague hasta calefacción urbana”, explica Kenneth Hoffmann, Director de Producto para Bombas de Calor, GEA Refrigeration Technologies. “Pero cada aplicación es distinta y requiere un método personalizado. Tenemos la ventaja de poder combinar nuestro amplio conocimiento de los procesos con nuestra experiencia en integrar soluciones de calentamiento y refrigeración. Diseñamos todo de manera que la fuente de calor permanezca estable y siempre disponible, para optimizar así el uso del calor residual”.
Las instalaciones tradicionales con calderas de gas se diseñan con una temperatura portadora del calor mucho más alta de la que realmente se necesita para el proceso; esto lleva a calcular unas cargas de calor imprecisas y, por lo tanto, a un despilfarro de energía innecesario. Mientras que la integración de un sistema de bomba de calor exige un análisis completo de las temperaturas requeridas y una evaluación de los parámetros de proceso, cuanto más preciso es el diseño inicial, más energía puede ahorrarse —cada grado de temperatura es importante. En vez de utilizar tuberías pequeñas con una diferencia de temperatura significativa para mantener unos costes iniciales reducidos, la inversión en bombas de calor se basa en un ahorro diario continuo.
Cada aplicación es distinta y requiere un método personalizado. Tenemos la ventaja de poder combinar nuestro amplio conocimiento de los procesos con nuestra experiencia en integrar soluciones de calentamiento y refrigeración”. - Kenneth Hoffmann, Director de Producto para Bombas de Calor, GEA Refrigeration Technologies
- Kenneth Hoffmann, Director de Producto para Bombas de Calor, GEA Refrigeration Technologies
“Tenemos una excelente relación, que en ocasiones viene de décadas atrás, con nuestros clientes de procesado. Muchas de estas relaciones han surgido por las instalaciones de refrigeración que hemos suministrado; este es nuestro verdadero campo de experiencia”, dice Maarten Gelens, Experto de Refrigeración, GEA Refrigeration Technologies, Países Bajos. Robert Unsworth, Director Técnico de Ventas para GEA Refrigeration Technologies Reino Unido, añade: “Cuando trabajamos con nuestros clientes, nos esforzamos por que cumplan sus objetivos de sostenibilidad, lo que incluye conseguir un ahorro de energía y reducir las emisiones de CO2. La aplicación de bombas de calor en el sector alimentario, lácteo y de bebidas va a suponer el avance más importante jamás implementado en la producción y refrigeración de alimentos”.
Crecimiento empresarial y sostenibilidad: las dos caras de la misma moneda
Para cumplir los objetivos de sostenibilidad, la IEA ha declarado que es necesario que las ventas de tecnología de energía limpia, como la que representan las bombas de calor y el calentamiento por energía solar, se tripliquen hasta abarcar más de una cuarta parte de los nuevos equipos de calentamiento para 2030. La tecnología de bombas de calor ofrece ahorros de energía y de costes con independencia de la industria en que se utilice o la amplitud de su aplicación. Puede servir para operaciones básicas, como refrigerar o proporcionar calefacción a un hogar pequeño, o desempeñar una función imprescindible en la estrategia de cero emisiones para calefacción urbana o una gran planta de elaboración de alimentos. GEA también ayuda a que los fabricantes adquieran una visión holística de sus plantas, pues se analiza cada proceso para identificar las oportunidades de incrementar la eficiencia y ahorrar costes. Este método u oferta, que denominamos Soluciones de Ingeniería Holísticas de GEA (NEXUS), suele incluir la integración de una bomba de calor para capturar y reutilizar el calor residual, que encontramos en abundancia en numerosos entornos de producción.La aplicación de bombas de calor en el sector alimentario, lácteo y de bebidas va a suponer el avance más importante jamás implementado en la producción y refrigeración de alimentos”. - Robert Unsworth, Director Técnico de Ventas para GEA Refrigeration Technologies Reino Unido
- Robert Unsworth, Director Técnico de Ventas para GEA Refrigeration Technologies Reino Unido
