En Sedical seguimos avanzando hacia la sostenibilidad industrial, la descarbonización avanzada y la eficiencia energética, esto ha sido siempre uno de nuestros retos principales. A través de la implementación de tecnologías innovadoras como las bombas de calor de muy alta temperatura y prácticas empresariales responsables, buscamos ayudar a nuestros clientes a reducir la huella ambiental. Estamos comprometidos con la investigación continua y la mejora constante para alcanzar nuestros objetivos de manera efectiva y responsable.
ThermBooster™ de SPH Bombas de calor industriales de muy alta temperatura
La tecnología ThermBooster™ de SPH Sustainable Process Heat GmbH está revolucionando el panorama industrial al ofrecer una solución sostenible, eficiente y económicamente viable para la generación de calor de procesos industriales. A través de la utilización de bombas de calor industriales de muy alta temperatura, las empresas pueden conseguir la descarbonización avanzada, la disminución de emisiones de CO2, obtener mayor eficiencia energética, reducir sus costos energéticos y contribuir significativamente a la protección del clima.
Innovación en eficiencia energética y descarbonización avanzada
Las bombas de calor industriales de muy alta temperatura, conocidas también por sus siglas en inglés VHTHP (Very High Temperature Heat Pumps), representan un hito en la eficiencia energética industrial y la descarbonización. Al aprovechar el calor residual de los procesos industriales, estas bombas pueden generar calor de hasta 200 °C de manera altamente eficiente. La tecnología ThermBooster™ utiliza un compresor de pistón de alta temperatura diseñado específicamente para este propósito, combinado con innovadoras técnicas de proceso, para alcanzar temperaturas de hasta 165 °C, con perspectivas de superar los 200 °C en el futuro cercano.
Esté tecnología proporciona dos beneficios claros: la reducción de costos a través del ahorro de energía y la ventaja competitiva mediante la sostenibilidad.
Son una solución innovadora para muchas industrias en términos de eficiencia energética, ahorro de costos y reducción de CO2. Sin embargo, su potencial permanece sin explotar en muchos casos, por el desconocimiento actual sobre sus aplicaciones potenciales.
Beneficios de la bomba industrial de calor ThermBooster™
Reducción de la demanda de energía primaria y costos energéticos
Los combustibles fósiles generan calor para procesos industriales, mientras que el calor residual se pierde o debe ser enfriado. Esto no es eficiente ni respetuoso con el medio ambiente. El ThermBooster™ hace un uso efectivo del calor residual y, por lo tanto, ahorra en costos energéticos.
Rentabilidad a través de procesos energéticamente eficientes
Históricamente, las bombas de calor industriales se han limitado a temperaturas de salida por debajo de los 100 °C, mientras que la mayoría de los procesos requieren temperaturas entre 100 °C y 200 °C. SPH Sustainable Process Heat GmbH está cambiando esto ahora con su serie de bombas de calor de muy alta temperatura para generar calor de proceso industrial. Actualmente, las bombas de calor pueden generar temperaturas de hasta 165 °C y en el futuro, de 200 °C y más. Esto es posible gracias a un compresor de pistón de alta temperatura desarrollado especialmente para este propósito en conjunto con una tecnología innovadora.
100% de generación de calor libre de CO2 cuando se utiliza electricidad verde
La demanda global de calor para procesos industriales de entre 100 °C y 200 °C es de 6.500 TWh por año y se espera que aumente un 20% para 2030. Actualmente, más del 80% de este calor se genera quemando combustibles fósiles, lo que emite millones de toneladas de CO2 a la atmósfera. El ThermBooster™ permite reducir considerablemente las emisiones de CO2 y avanzar en la descarbonización. Si se utiliza electricidad verde, se llega a conseguir que no haya emisiones de CO2.
Descarbonización avanzada
El cambio de combustibles fósiles a la utilización de calor residual y recuperación de calor aumenta la eficiencia energética y de recursos, y reduce drásticamente la huella de carbono de la industria. Dado su nivel de temperatura relativamente alto, que va desde aproximadamente 20 °C hasta cerca de 100 °C, el calor residual industrial representa una fuente de calor particularmente valiosa para las bombas de calor en términos energéticos. Este calor residual puede convertirse eficientemente en calor útil para procesos mediante el ThermBooster™.
Incorporación sencilla en entornos de producción existentes
La integración sin complicaciones permite que el ThermBooster™ se incorpore fácilmente en el entorno de producción, y su modo de operación flexible significa que se adapta automáticamente a las necesidades de calefacción.
Tecnología comprobada con más de 30 años de antigüedad
La tecnología del compresor de pistón es una tecnología robusta y probada que ha estado en uso durante más de 100 años, por ejemplo, en barcos. Esta tecnología también se ha utilizado en bombas de calor desde hace más de 30 años. El innovador ThermBooster™ se basa en el principio comprobado de compresión de pistón en combinación con refrigerantes innovadores y respetuosos con el medio ambiente.
Funcionamiento y Aplicaciones
Principio de Funcionamiento
Las bombas de calor industriales de alta temperatura operan según el principio de compresión de vapor, aprovechando un refrigerante líquido para extraer energía de la fuente de calor, que luego se comprime para elevar la temperatura y transferir el calor al proceso industrial deseado. Esta tecnología, combinada con un diseño modular y una ingeniería eficiente, permite alcanzar temperaturas de salida de hasta 200 °C.
Cuando se genera calor de proceso «convencional» utilizando combustibles fósiles, cualquier calor residual se pierde o incluso debe enfriarse nuevamente usando energía adicional. Esto se debe a que el calor residual de baja temperatura de los procesos de producción por debajo de 100 °C generalmente no se puede usar para otros fines y a menudo se desecha. Esto no es ni eficiente ni compatible con la descarbonización. Aquí es donde una bomba de calor tiene un potencial masivo: utiliza la energía del calor residual como fuente de calor, lo convierte en el calor de proceso industrial necesario a altas temperaturas con la ayuda de una pequeña cantidad de energía eléctrica y lo pone a disposición de los procesos de producción industrial.
¿Cómo funciona una bomba de calor de muy alta temperatura?
Las bombas de calor más comunes son las llamadas bombas de calor de compresión. Esta es una tecnología probada que se ha utilizado en sistemas de calefacción o, a la inversa, en refrigeradores durante décadas. Un refrigerante líquido extrae energía de la fuente de calor (es decir, el aire de salida o, en el refrigerador, los alimentos) y se calienta como resultado. Debido a su bajo punto de ebullición, el refrigerante se evapora y luego se comprime a una presión más alta en un compresor, donde se calienta sustancialmente.
Un intercambiador de calor transfiere el calor de alta temperatura resultante al sistema de aplicación (vapor o agua caliente). En el proceso, el refrigerante se vuelve a licuar y se enfría aún más. El refrigerante líquido, que está caliente y bajo alta presión, se expande nuevamente a baja presión y baja temperatura. Como este es un ciclo continuo, el refrigerante puede absorber calor nuevamente. Los refrigerantes utilizados son medios ambientalmente compatibles, como el propano o refrigerantes sintéticos modernos con bajo potencial de calentamiento global (PCG). Los factores de selección del refrigerante incluyen la idoneidad térmica, la compatibilidad ambiental, la seguridad, el precio y la eficiencia
Aplicaciones versátiles
Las aplicaciones de las bombas de calor industriales de muy alta temperatura abarcan una amplia gama de industrias, incluyendo la alimentaria, química, farmacéutica y papelera. Desde la pasteurización de alimentos hasta la destilación en la industria química, estas bombas son ideales para procesos que requieren altas temperaturas de manera eficiente y sostenible.
Hasta la fecha, las bombas de calor industriales se han limitado a temperaturas de hasta aproximadamente 100 °C y, por lo tanto, no son utilizables en muchos procesos industriales. SPH GmbH ha desarrollado ahora una solución atractiva, que incorpora tecnología de compresor innovadora y diseño modular de bomba de calor, combinada con refrigerantes especiales, para una amplia gama de escenarios de aplicación.
Las aplicaciones son diversas: desde la producción de alimentos (por ejemplo, esterilización y pasteurización) hasta la destilación en las industrias química o farmacéutica, pasando por procesos de secado en la fabricación de papel (donde se requiere generación de calor), las bombas de calor industriales de alta temperatura pueden garantizar una mayor eficiencia, un menor consumo de energía y como consecuencia contribuir a la descarbonización. Con la ayuda de la tecnología de compresor alternativo innovadora, ahora pueden generar temperaturas de hasta 200 °C, lo que las hace atractivas para empresas que requieren altas temperaturas para sus procesos.
Presentamos algunas aplicaciones típicas para bombas de calor industriales de muy alta temperatura. Todas se caracterizan por un alto requerimiento de calor durante etapas de proceso individuales combinadas con un alto nivel de calor residual.
Industria alimentaria:
- Calefacción y pasteurización de alimentos como leche, jugos y salsas
- Secado y deshidratación de alimentos, como frutas, verduras, cereales y carne
- Cocción, horneado y otros procesos térmicos involucrados en la producción de alimentos
Manufacturera química:
- Reacciones químicas en procesos como polimerización, destilación y reacciones catalíticas
- Secado y vaporización para eliminar la humedad de soluciones químicas, suspensiones y lodos
Industria papelera:
- Procesos de secado a lo largo de toda la cadena de producción.
Consideraciones para tener en cuenta y perspectivas futuras
Costos y Rentabilidad
Si bien los costos de inversión inicial pueden ser más altos que los sistemas de calefacción convencionales, el retorno de la inversión a largo plazo y los beneficios ambientales hacen que las bombas de calor industriales de muy alta temperatura sean una opción atractiva para las empresas preocupadas por la sostenibilidad y la eficiencia energética.
Retorno de inversión
El período de retorno de la inversión depende de varios factores, como el tipo de bomba de calor, su aplicación y las tendencias en los costos de la fuente de energía y las emisiones de CO2, por lo que no se puede estimar de manera generalizada. En principio, sin embargo, se aplica lo siguiente: cuanto más aumenten los costos de energía y las emisiones de CO2, más rápido se amortizará la inversión inicial. Si se diseña adecuadamente, los costos operativos adicionales de una bomba de calor son más bajos que los de los sistemas de calefacción convencionales, porque tiene una larga vida útil y requiere poco mantenimiento:
- Costos de inversión más altos que en plantas convencionales
- Los costos operativos son más bajos que para plantas convencionales
- Cuanto más altos sean los costos de energía, más rápida será la amortización
- También es factible la instalación en plantas existentes
Desafíos y oportunidades
A pesar de sus numerosos beneficios, la adopción generalizada de las bombas de calor industriales de muy alta temperatura aún enfrenta desafíos en términos de conciencia y disponibilidad de financiamiento. Sin embargo, con el aumento de los impuestos al carbono y la creciente presión para reducir las emisiones de CO2, se espera que estas tecnologías jueguen un papel cada vez más importante en el futuro de la industria y la descarbonización avanzada.
A diferencia de las bombas de calor industriales convencionales, las bombas de calor de alta temperatura pueden generar calor de proceso de hasta 200 °C utilizando de manera eficiente el calor residual de los procesos industriales y convirtiéndolo en el calor requerido en forma de vapor o agua. Esto significa que el calor de proceso entre 100 y 200 °C que se requiere en muchas industrias puede generarse utilizando la misma tecnología eficiente en energía que se utiliza en una bomba de calor residencial. Esto reduce significativamente el consumo de energía en la industria y al mismo tiempo reduce las emisiones de CO2 y facilita la descarbonización industrial. Esto no solo tiene sentido ambiental sino también comercial: las empresas ya no están sujetas a precios fluctuantes de adquisición de energía, pueden reducir sus costos energéticos y aumentar su competitividad.
Bombas de calor de alta temperatura y su papel en la transición energética y la descarbonización
Las bombas de calor industriales de alta temperatura también juegan un papel importante en relación con la transición energética y la protección del clima. Al reducir las emisiones de CO2, ayudan a las empresas a hacer negocios de manera sostenible y, por lo tanto, a alcanzar también los objetivos climáticos, un aspecto en el que los interesados están cada vez más enfocados. En combinación con la electricidad verde, la generación de calor incluso puede producirse de manera neutra en CO2.
- No dependencia de combustibles fósiles y precios fluctuantes de energía
- Reducción del consumo de energía
- Ayuda a las empresas a hacer negocios de manera sostenible
- Viabilidad futura dada la creciente tasa de impuestos al CO2
Una mirada al futuro
En el pasado, el rango de aplicaciones para bombas de calor industriales era limitado. Solo podían generar temperaturas de salida de menos de 100 °C, mientras que la mayor parte de la demanda de calor de proceso industrial requiere temperaturas entre 100 y 200 °C. Gracias a un compresor alternativo de alta temperatura especialmente desarrollado combinado con la tecnología de proceso adecuada, una bomba de calor como el ThermBoosterTM puede generar temperaturas de salida lo suficientemente altas de hasta 200 °C. Su diseño modular y multietapa le permite manejar grandes aumentos de temperatura y elevar las temperaturas de salida a los niveles requeridos. Además, esta tecnología innovadora no solo es adecuada para nuevas plantas de fabricación, sino que también se puede instalar en plantas existentes.
En resumen, las bombas de calor industriales de muy alta temperatura representan una solución innovadora y sostenible para la generación de calor de proceso en la industria. Con su capacidad para reducir costos, minimizar la dependencia de los combustibles fósiles y mitigar las emisiones de CO2, estas tecnologías están allanando el camino hacia la descarbonización avanzada, una producción industrial más eficiente y respetuosa con el medio ambiente.