Un novedoso concepto de intercambio de calor directo ayuda a las industrias de gran consumo energético a reutilizar el calor residual
Las industrias de gran consumo energético emiten una enorme cantidad de gases de efecto invernadero en Europa, siendo los sectores del cemento, los productos químicos y el acero los que generan mayores emisiones industriales. Encontrar tecnologías para reducir el consumo energético y las emisiones es de máxima prioridad. La explotación del calor residual favorece una economía circular, menores emisiones y una reducción del consumo de energías derivadas de combustibles fósiles. Con el proyecto TASIO, financiado con fondos europeos, se propuso apoyar tal propósito con una nueva generación de tecnología para la recuperación del calor residual destinada a aplicaciones industriales de gran consumo energético en las industrias del cemento, el vidrio, la siderurgia y la petroquímica, aunque también útil en otros sectores.
Prescindir de los intermediarios
Los sistemas de recuperación de calor residual transfieren el calor a un gas o líquido cuya energía térmica puede luego convertirse en energía eléctrica o mecánica. La energía generada puede consumirse directamente en la planta industrial donde se genera o conectarse a la red. El ciclo Rankine orgánico (CRO) es ideal para la recuperación y reutilización del calor residual. En lugar de utilizarse agua, como sucede en el ciclo Rankine estándar, se usa un fluido orgánico con un punto de ebullición mucho más bajo. El vapor alimenta una turbina, que puede acoplarse directamente a un generador, para producir electricidad, o a un compresor, para comprimir aire y destinarlo a trabajos mecánicos. El CRO se aplica normalmente con un intercambio de calor indirecto al fluido orgánico a través de un fluido transmisor de calor. El intercambio de calor directo es tema de investigación intensa en los sectores de la automoción y el transporte con la finalidad de aprovechar el calor de escape. Sin embargo, como explica Pedro Egizabal de Tecnalia, coordinador del proyecto, «TASIO fue la primera aplicación de la tecnología CRO basada en el intercambio de calor directo a las industrias de gran consumo energético. En comparación con la tecnología CRO convencional, https://www.mhi.com/products/energy/organic_rankine_cycle.html (elimina el fluido transmisor de calor intermedio, simplifica el proceso, mejora la eficiencia de la transferencia de calor y reduce los costes de mantenimiento)».
Alimentar una revolución en la sostenibilidad
Egizabal añade: «Demostramos satisfactoriamente la viabilidad técnica y económica de la tecnología CRO de intercambio de calor directo para producir hasta 2 megavatios de capacidad eléctrica en una fábrica de cemento en funcionamiento. El sistema redujo también el consumo de agua; una temperatura operativa menor elimina la necesidad de disponer de una torre de acondicionamiento (con una bomba de alta presión que proporcione agua para enfriar el gas residual)». Además, el equipo validó un demostrador a pequeña escala de un módulo CRO de 15 kW para generar aire comprimido. Un elemento fundamental para el éxito del proyecto consistió en desarrollar nuevas combinaciones de recubrimientos/sustratos de acero para producir componentes adaptados a las condiciones de temperatura, superiores a las de un CRO convencional. Por último, los investigadores llevaron a cabo análisis de viabilidad y de los costes asociados con la aplicación de la tecnología CRO en una planta piloto para el tratamiento de lodos petroquímicos.
Incentivar la transición a la sostenibilidad
Aunque las industrias de gran consumo energético son responsables de más de la mitad del consumo industrial de la Unión Europea, producen bienes y materiales que permiten reducir las emisiones en otros sectores como el transporte, la construcción y la generación de energía. También son cruciales para muchas cadenas de valor estratégicas. Egizabal concluye: «En TASIO se han utilizado satisfactoriamente procesos industriales "sucios" y gases residuales para producir electricidad mediante tecnología CRO sostenible. Las políticas públicas y los incentivos que incrementen el uso de tal tecnología mejorarán la competitividad y la sostenibilidad de estas industrias de gran consumo energético, que repercuten de forma directa e indirecta en la creación de empleo y la economía».
Palabras clave
TASIO, calor, energía, calor residual, industrias de gran consumo energético, intercambio de calor directo, recuperación de calor residual, ciclo Rankine orgánico, cemento