Calor residual: recuperar un valioso recurso renovable

La nueva plataforma de recuperación de calor, EMB3Rspuede ayudar a las industrias a encontrar las mejores formas de reutilizar la energía calorífica residual que normalmente se liberaría al medio ambiente. A continuación se explica cómo se combinan las fuentes de calor con los sumideros para reducir las emisiones de carbono.

El año pasado, CORDIS, el Servicio Comunitario de Información sobre Investigación y Desarrollo de la Comisión Europea, informó de que la energía representa hasta el 20% de los costes totales de producción de muchas industrias europeas. En un momento en que las empresas de todo el mundo tienen dificultades para pagar los elevadísimos precios de la energía y la lucha contra el cambio climático está en todas las agendas políticas, encontrar una fuente de energía barata, limpia y fiable nunca ha sido tan importante.

El calor residual es una opción que ahora se toma muy en serio, con innumerables proyectos financiados por la Unión Europea en marcha para averiguar cómo explotar mejor este recurso libre de carbono. Un ejemplo de ello es la plataforma de emparejamiento de calor y frío, EMB3Rs.

Ya en 2019, investigadores de toda Europa unieron sus fuerzas para desarrollar EMB3Rs, una plataforma de código abierto de equiparación del exceso de calor y frío que determina los costes y beneficios de la reutilización de la energía térmica residual industrial, que de otro modo se liberaría al medio ambiente. Pruebas recientes han demostrado claramente cómo el exceso de calor/frío de las industrias, incluida la producción de biomasa y acero, puede capturarse y reutilizarse como energía libre de carbono en procesos y servicios, como el envasado de queso y los supermercados.

Además, los experimentos confirman que el calor y el frío recuperados pueden utilizarse eficazmente en las redes de calefacción urbana. Entre los estudios de casos reales figuran la red de calor y frío de Climaespaço en Portugal y un sistema de calefacción urbana en Landskrona (Suecia).

Plataforma de código abierto para impulsar la recuperación de calor/frío a nivel industrial

A punto de concluir el proyecto, Shravan Kannan, investigador del Real Instituto de Tecnología de Suecia (KTH), está entusiasmado con el futuro de la plataforma. Como parte de su doctorado, Kannan desarrolló el llamado módulo de Optimización Técnica Económica (TEO) de la plataforma, que identifica la forma más rentable de utilizar distintas tecnologías en fuentes y sumideros de calor/frío. Al igual que los demás módulos de la plataforma, se trata de una herramienta "plug-and-play" que puede utilizarse sola o en otras plataformas.

"Una de mis principales conclusiones ha sido asegurarme de que las herramientas que desarrollamos sean realmente útiles para nuestros usuarios industriales: tienen que ser de código abierto y tener una curva de aprendizaje fácil", afirma. Creo que lo hemos conseguido, y una vez que hayamos terminado por completo esta plataforma, podremos aprovechar las lecciones aprendidas y aplicarlas a nuevas plataformas". EMB3Rs también proporciona una base excelente y puede modificarse muy fácilmente: la gente podrá añadir cosas a esta plataforma en el futuro".

Kannan está convencido de que utilizar EMB3Rs para cualquier tipo de análisis de recuperación de calor o estudio de viabilidad -tanto a nivel industrial como municipal- será útil tanto para los proveedores de calor y frío excedentes como para los usuarios. "EMB3Rs permite tomar decisiones a distintos niveles: los usuarios pueden ver, por ejemplo, cuáles podrían ser los beneficios de distintos proyectos y, a continuación, determinar dónde están las sinergias y las compensaciones", afirma.

Todos los ojos puestos en EMB3R

Patrick Hoffmann, del Departamento de Mercados Energéticos del Institut für Zukunftsenergie- und Stoffstromsysteme (IZES) de Saarbrücken (Alemania), ha seguido con avidez el desarrollo de las EMB3R y está deseando ver qué ocurre a continuación. Como él dice: "El exceso de calor o calor residual no emite carbono... y creo que en los próximos dos años vamos a ver una enorme demanda de plataformas como los EMB3R, que pueden reunir las fuentes de calor residual con los disipadores de calor".

Hoffmann lleva muchos años trabajando con calor residual y ha participado en varios proyectos financiados por el Ministerio Federal de Economía y Acción por el Clima (BMWK). Entre ellos figura el proyecto KoWa -Transición térmica en el suministro energético municipal-, que estudia cómo implantar o ampliar las redes de calefacción municipal en Alemania, como parte de la transición térmica a escala nacional.

Hoffmann también ha organizado el Congreso anual de Calor Residual, en nombre de BMWK, desde 2015, y como él destaca, el interés en la recuperación de calor residual ha aumentado drásticamente en los últimos años, en gran parte debido a las ambiciosas regulaciones climáticas. Según el investigador, la generación renovable representa alrededor del 41% de la electricidad de Alemania, pero la cuota renovable en el suministro de calor del país es solo del 17%. Dada la intención del Gobierno Federal alemán, dictada por la Ley de Cambio Climático, de reducir para 2030 las emisiones de gases de efecto invernadero en un 65% respecto a los niveles de 1990 y alcanzar la neutralidad climática en 2045, esta disparidad debe abordarse rápidamente.

"En un futuro próximo habrá una planificación térmica nacional para los municipios alemanes; ya tenemos una planificación térmica obligatoria en algunos estados federales", afirma Hoffmann. "El calor residual es neutro en dióxido de carbono, al igual que las energías renovables, por lo que estamos viendo un gran impulso a las redes de calor con muchas energías renovables, pero que también utilizan calor residual. Alemania tiene muchos programas de financiación, así que muchos en la industria están ahora tratando de encontrar las fuentes de calor residual."

Con esta idea en mente, Hoffmann analizó recientemente la plataforma EMB3Rs. El diseño general de la plataforma le pareció "muy atractivo", y descubrió que añadir datos relativos a nuevos sumideros y fuentes era muy sencillo: la facilidad de uso es fundamental para el éxito de cualquier plataforma.

"Una vez elegidos los datos e introducidos en EMB3Rs, la plataforma ofrece una amplia gama de opciones en cada módulo", señala. "Por ejemplo, en el módulo de mercado se puede establecer el periodo de tiempo de una simulación... y también se abordan los mercados descentralizados; todo esto es estupendo".

A Hoffman también le intrigó el módulo TEO, desarrollado por Kannan. Le gustó especialmente que esta herramienta tenga en cuenta las limitaciones del mercado derivadas de la regulación, la disponibilidad de calor y los perfiles de carga, así como las características tecnoeconómicas de las tecnologías y los planes de inversión.

Esperanzas de futuro

De cara al uso futuro de plataformas como EMB3R, tanto Kannan como Hoffman subrayan la importancia de utilizar datos precisos para generar resultados exactos. En palabras de Hoffman: "Siempre se trata de los datos".

En este sentido, Kannan destaca que él y sus colegas están pensando en desarrollar un módulo de análisis de confianza que pueda ayudar a los usuarios a calibrar la exactitud de los datos introducidos. Otra opción interesante es diseñar un módulo de "análisis de pellizco" que analice el flujo de calor a través de un proceso industrial, para minimizar el consumo de energía.

Aun así, Hoffmann se pregunta cómo afectará la disponibilidad de datos reales al uso de la plataforma. "En mi opinión, la disponibilidad de datos reales o, en su defecto, de datos empíricos realistas determinará si los EMB3R se utilizarán con intensidad o no", afirma. "De todos modos, desde la primera impresión, la plataforma parece muy prometedora. Desde el punto de vista funcional, todo tiene muy buena pinta y parece que se ha pensado en todo".

"Ahora tengo curiosidad por ver cómo funcionará finalmente la plataforma y cómo la aceptarán tanto las empresas como los ayuntamientos", añade. La plataforma estará disponible para que el público en general la pruebe poco después de que concluya su desarrollo, en febrero de 2023.

El 29 de marzo de 2023 tuvo lugar una prueba de la plataforma para las partes interesadas. Más información aquí.