Evaluando las opciones para la electrificación de la calefacción industrial

Sin embargo, existen numerosas barreras que dificultan esta transición a la electricidad, como cuestiones económicas, capacidad técnica, falta de conocimiento y problemas de infraestructura². Al analizar más detenidamente el uso de calor industrial, la magnitud del desafío de electrificación se hace más evidente. El 37 % del consumo total mundial de energía proviene de la industria: mientras que dos tercios de esta energía se utilizan para la generación de calor, aproximadamente el 80 % de esta demanda térmica se genera a partir de combustibles fósiles¹.

Como señalan los consultores de McKinsey & Company: "En general, la manufactura, la industria alimentaria y de bebidas, así como la agricultura y la silvicultura, son los sectores que más dependen de procesos con calor de baja temperatura (menos de 200 °C). En particular, la manufactura y la industria alimentaria y de bebidas podrían ver un potencial significativo de electrificación a corto y mediano plazo, con tasas de electrificación del 62 % y 44 % de la demanda total de energía, respectivamente, para 2030".

Existen diversos 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.

Las tecnologías maduras y bien establecidas, como la recompresión mecánica de vapor (MVR) y las bombas de calor, son adecuadas para temperaturas de 50 °C a más de 200 °C, mientras que las calderas eléctricas (e-boilers) y los calentadores turbo están ganando terreno y pueden producir temperaturas de hasta 500 °C o 1.000 °C respectivamente.

Los avances rápidos en la calefacción por inducción también están haciendo que este método sea cada vez más adecuado para una amplia gama de usos, incluyendo escenarios de alta temperatura. La velocidad de calentamiento es otro factor importante, y en este aspecto las calderas eléctricas suelen ser preferidas frente a las bombas de calor, por ejemplo.

Nuevamente, McKinsey & Company subrayan que el mercado aún no ha elegido a los “ganadores tecnológicos”, y no se espera una madurez de mercado antes de 2030 como mínimo. Sin embargo, algunas tecnologías, como la MVR y la calefacción óhmica, ya están bien establecidas y son utilizadas por HRS Heat Exchangers cuando es apropiado.

La MRV es uno de los métodos más económicos de evaporación de agua en términos de costes operativos.

Como ejemplo, en la pasteurización de jugo de frutas, la calefacción óhmica (que utiliza electricidad para calentar el producto de forma rápida y uniforme) ha demostrado científicamente ser altamente eficaz para inactivar bacterias, levaduras y mohos, manteniendo al mismo tiempo el sabor y la calidad del jugo.

El sistema HRS Ohmic hace pasar electricidad entre dos electrodos dentro del producto en un tubo cerámico de 1 m. El resultado es que el jugo se calienta a 105 °C en un segundo. Luego se mantiene a esta temperatura durante cuatro segundos antes de enfriarse. La tecnología óhmica no es nueva, pero el sistema HRS utiliza la electrónica más avanzada para garantizar que la curva de temperatura sea muy estable, lo que ayuda a preservar la calidad del producto y mejorar la eficiencia del proceso.

Dependiendo de los precios de la electricidad, la calefacción óhmica puede ser más costosa que los métodos tradicionales de pasteurización. También representa una inversión de capital mayor, ya que la unidad de calefacción óhmica constituye una parte importante del costo total del proyecto. Sin embargo, cada vez más clientes en todo el mundo recurren a esta técnica por sus beneficios comprobados en la calidad del producto, lo que les permite acceder a mercados premium de jugos “como frescos”, justificando así la inversión adicional.

HRS Heat Exchangers también ha observado un mayor interés en el uso de la MVR para la evaporación. Dada la volatilidad de los mercados energéticos desde 2020, esto es comprensible, ya que la energía eléctrica utilizada en 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 de alta temperatura (como vapor a presión) para elevar la temperatura del producto por encima de su punto de ebullición, de modo que el agua (y otros compuestos volátiles) se evaporen, dejando una solución más concentrada. La principal fuente de energía para este proceso es, por lo tanto, el combustible utilizado para calentar el agua (vapor) en la caldera, como gas o petróleo.

En la MVR, el vapor que se desprende del producto en el evaporador se canaliza hacia un compresor que aumenta su presión (y, por lo tanto, su temperatura). Este vapor, ahora por encima del punto de ebullición del producto, se utiliza como fluido de servicio para el evaporador. Como el compresor utiliza un motor eléctrico, el proceso se alimenta de electricidad en lugar de energía térmica. Al reutilizar y reciclar el vapor evaporado, se recupera gran parte del calor latente. Esto hace que la MVR sea uno de los métodos más económicos de evaporación de agua en términos de costos operativos, aunque no siempre es la solución más adecuada o rentable, dependiendo de la naturaleza del producto o corriente de desecho a 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 pretratamientos pueden ser necesarios. Esto nos permite determinar la mejor solución, ya sea mediante MVR o evaporación térmica tradicional, para cada proyecto individual.