CÓMO DESCARBONIZAR EL SECTOR ENERGÉTICO CON CALENTAMIENTO INDUSTRIAL
El sector energético actualmente tiene una de las huellas de carbono más grandes del planeta, que es la razón por la cual los gobiernos de todo el mundo quieren «descarbonizarlo». El calentamiento industrial juega un papel importante en la liberación de emisiones nocivas, pero también puede contribuir reducir las emisiones si se utiliza adecuadamente. Existen algunos enfoques para el tipo de calentamiento y calentadores que pueden facilitar la reducción de los impactos del carbono.
El esfuerzo para descarbonizar el sector energético
El sector industrial es responsable del 30% de las emisiones de carbón provenientes del consumo de energía en Estados Unidos. Estos niveles alcanzaron un nuevo récord máximo en 2021, midiendo 36,3 gigatoneladas (Gt). Esa medida representa un aumento del 6% (2,1 Gt) con respecto al año 2020 cuando las emisiones habían disminuido en 5,2% debido a los confinamientos por la pandemia de COVID-19. Sin embargo, la reapertura de las industrias provocó un resurgimiento de las emisiones de carbono en 2021, superando los récords establecidos en 2010 del mayor aumento en un solo año.
Ciertos subconjuntos del sector energético son conocidos por ser los principales contaminantes. Entre estos, se encuentran:
- Químicos : Responsable del 20% de las emisiones industriales
- Refinado : Responsable del 17% de las emisiones industriales
- Hierro y Acero : Responsable del 7% de las emisiones industriales
- Alimentos y bebidas : Responsable del 6% de las emisiones industriales
- Cemento y cal: Responsable del 2% de las emisiones industriales
Lo más probable es que estas tendencias continúen sin una intervención, de ahí el por qué las agencias gubernamentales son inflexibles en cuanto a la descarbonización. ¿El objetivo general? Lograr cero emisiones netas; un equilibrio que se logra al eliminar la misma cantidad de emisiones liberadas por las industrias. ¿Cómo?
Métodos de descarbonización del calentamiento
La descarbonización se refiere a múltiples procesos, tanto prácticos como teóricos. Los métodos varían entre elegir combustibles más ecológicos y reciclar material de desecho, pero se ha identificado que maximizar los procesos de calentamiento es un paso fundamental para la descarbonización industrial.
El calentamiento es una etapa importante de muchos procesos industriales y, por extensión, puede contribuir a las emisiones de carbono. Lo pueden hacer dependiendo de los combustibles utilizados para alimentarlos y la energía utilizada para mantenerlos en funcionamiento. Por lo tanto, descarbonizar el sector energético en términos de calentamiento significa tres cosas:
1) Adoptar métodos de calentamiento nuevos o menos contaminantes.
2) Hacer que los métodos de calentamiento actuales sean más eficientes.
3) Utilizar fuentes de combustible más ecológicas para el calentamiento.
En muchas operaciones, puede que sea necesario utilizar dos o los tres métodos para reducir las emisiones de carbono.
Electrificación industrial del calor
Los combustibles fósiles por mucho tiempo han sido la principal fuente de energía para los calentadores, pero la electricidad puede reemplazar a los combustibles tradicionales en muchas aplicaciones. La ventaja más obvia de la electricidad es el bajo impacto de sus emisiones carbono, sin mencionar que es una fuente renovable.
La electrificación puede tomar varias formas. En primer lugar, están los métodos de calentamiento; la inducción y el calentamiento radiante, ambas siendo métodos viables de calor electrificado. Dicho esto, sería necesario utilizar calentadores específicos, tales como calentadores radiantes o calentadores eléctricos de inmersión. Independientemente del método, estos calentadores utilizan sus mecanismos de calefacción como una fuente de calor, transfiriendo casi el 100% del calor generado a su medio objetivo.
Finalmente, el propósito del calentamiento electrificado es reemplazar al gas y los combustibles contaminantes más importantes. En Wattco, ofrecemos calentadores preconstruidos y personalizados, incluyendo los calentadores radiantes y calentadores eléctricos de inmersión que pueden reemplazar a las soluciones que utilizan combustibles fósiles.
Maximizar la eficiencia del calentamiento de procesos industriales
Los sistemas de calentamiento de procesos industriales han sido identificados como contribuyentes a una mayor huella de carbono. Estos generan una cantidad significativa de calor residual, que con frecuencia empeora por la falta de sistemas de recuperación. Cuando el clima es un factor relevante, como en las regiones más frías, la falta de aislamiento y la ubicación incorrecta de los calentadores de procesos industriales pueden contribuir a la pérdida de calor. Esto siempre conduce a un mayor consumo de energía (y contaminación) para compensar esa pérdida de calor.
Aumentar al máximo la eficiencia del calentamiento de procesos industriales ha sido identificado como un método para ayudar a reducir la huella de carbono. Esto implica electrificar los mecanismos de calentamiento en los calentadores de procesos y los materiales de instalación que ayudan a minimizar la pérdida de calor. También puede implicar el uso de intercambiadores de calor y materiales de recubrimiento más eficientes para garantizar una mayor transferencia de calor al medio objetivo.
¿Cómo maximizamos la eficiencia del calentamiento de procesos industriales?
Hemos hablado sobre proceso de seis pasos anteriormente que ayuda a maximizar la eficiencia de los sistemas de proceso. Dos de los pasos que recomendamos para aumentar la eficiencia son reducir al mínimo el volumen de los gases de escape emitidos por las unidades de proceso y aislar el sistema de calentamiento. Para reducir al mínimo el volumen de gas, recomendamos técnicas como fortificar el aire utilizado para la combustión con oxígeno. Para aislar su sistema, sugerimos utilizar un material con un espesor adecuado para la aplicación en cuestión y para el propio sistema de calentamiento.
En Wattco podemos construir calentadores de circulación, los cuales a menudo facilitan el proceso de calentamiento, utilizando materiales y configuraciones que maximizan la eficiencia de calentamiento. Diseñamos esos calentadores en base a cálculos precisos que incorporan las necesidades de su aplicación industrial, pero, también, su producción de energía y contaminantes.
Uso de fuentes combustibles bajas en emisiones de carbono
El uso de fuentes de energía verde ha dado pie a los debates en el sector energético durante décadas, a pesar de ganar popularidad en América del Norte y Europa. Existen desafíos que han dificultado la adopción generalizada de estos combustibles, no obstante, se les considera reemplazos efectivos de los combustibles fósiles. La principal ventaja de estos combustibles es que son soluciones naturalmente bajas en emisiones de carbono y se queman de manera limpia, con poco impacto en la calidad del aire, el agua y el suelo.
Entre ellos se encuentran:
- Biocombustibles: plantas orgánicas, líquidos y materiales de desecho.
- Hidrógeno: incluyendo materias primas de hidrógeno y variantes.
- Energía Solar: utilizando el sol como una fuente de calentamiento.
El uso de estos combustibles para alimentar procesos de calentamiento a gran escala significaría reemplazar los combustibles fósiles, lo que invariablemente reduciría las emisiones nocivas. Pero, como se mencionó anteriormente, la implementación de biocombustibles puede ser un desafío.
Por ejemplo, un fabricante de biodiésel estadounidense descubrió que el uso de este combustible hacía que su calentador de inmersión fallara con mucha frecuencia debido a su composición cáustica. Esto es típico de los biocombustibles y un potencial problema para los calentadores de inmersión.
El análisis de laboratorio reveló que la mezcla de biodiésel excedió los límites del calentador. Al aumentar la densidad de vatios y reemplazar el material de recubrimiento del calentador, logramos mitigar las fallas del calentador.
¿Por qué importa eso?
Es un ejemplo de cómo se pueden procesar los biocombustibles, el cual es un tanto difícil de utilizar, para ayudar a facilitar la reducción de las emisiones de carbono. En Wattco, nuestros cálculos de diseño nos permiten construir calentadores que pueden manejar biocombustibles para evitar fallas. Esto, a su vez, le permite utilizar biocombustibles como una fuente de energía ecológica de manera segura.
El calentamiento descarbonizado está a su alcance
La descarbonización de un proceso industrial puede parecer intimidante, especialmente para empresas que tienen recursos limitados. Sin embargo, muchos de los pasos aquí mencionados para la reducción de las emisiones de carbono requieren una planificación y un diseño minucioso, y no necesariamente equipos costosos.
Nosotros podemos ayudarle a impulsar el proceso, ya que comprendemos los requisitos de la calefacción para sus aplicaciones, y así construir calentadores que puedan facilitarlos. Entre esas consideraciones, se encuentran cómo podemos maximizar la eficiencia de sus calentadores, o cómo podemos permitirles utilizar fuentes de combustible ecológico de manera más rentable.
Obtenga un presupuesto para su calentador industrial de bajo consumo energético hoy mismo. Nuestros representantes le ayudarán a encontrar la configuración exacta que necesita para sus necesidades industriales.