Las 4 tecnologías de descarbonización de consumos térmicos industriales

La realidad muchas veces supera a la ficción y como no podía ser de otra manera, al escenario de la transición energética que tensionaba los objetivos de descarbonización tras la Cumbre de Glasgow, ha venido a sumarse más tensión de precios procedente del conflicto en Ucrania. Y con él, un nuevo objetivo: avanzar a nivel europeo de manera más ambiciosa hacia la independencia energética y la descarbonización de consumos térmicos.

No son pocas las empresas que en este contexto buscan una solución a sus consumos de gas natural, sobre todo aquellas donde las necesidades térmicas son intensivas bien por la gran cantidad de calor que necesitan por ejemplo en forma de vapor, o por las altas temperaturas que les obligan sus procesos industriales. Y la solución no es sencilla ni en lo técnico, ni en lo económico ni en lo previsible en los próximos años de una o de otra.

Descarbonización de consumos térmicos

Entre las tecnologías para la descarbonización de consumos térmicos industriales, hay 4 grandes elegidos que pueden llegar a estudiarse: la biomasa, el hidrógeno, el biogás o biometano y la electrificación. La opción más interesante va a depender, como suele siendo habitual en el contexto industrial, de un traje a medida en función de un buen puñado de características del consumo térmico.

Hidrógeno verde

El que más glamour ha tenido en los últimos meses ha sido el hidrógeno. Sin embargo, el hidrógeno se encuentra aún lejos económicamente hablando de la competitividad del gas natural. La tecnología es aún inmadura y si bien se espera una mejora exponencial en los costes de producción de hidrógeno derivado de la mejora en los electrolizadores y en los precios de energía renovable por debajo de los 20-25 €/MWh, su uso para combustión seguirá lejos de la competitividad de otras tecnologías.

Es cierto no obstante que podría haber un hueco para consumos mixtos a través del llamado blending con porcentajes que varían desde el 5 al 30%, pero seguramente sólo para procesos con quemadores en combustión directa que requieran de altas temperaturas. Es por ello por lo que los grandes proyectos de producción de hidrógeno se están basando fundamentalmente en el uso de este como feedstock de procesos industriales en la industria de los fertilizantes, el refino y el acero. También se empiezan a ver proyectos asociados a la movilidad pesada, fundamentalmente en flotas de transporte, vehículos industriales y flotas de autobuses.

A todo ello deberá añadirse la complejidad de la logística de una molécula tan pequeña como es el hidrógeno molecular, que escapa por casi cualquier sitio y que complica en gran medida el transporte y almacenaje. Ello hace que la producción on site sea la más adecuada, lo que obliga a aglutinarse alrededor de los llamados valles de hidrógeno con el fin de aprovechar las economías de escala, o bien olvidarse de ellas y buscar pequeños proyectos de electrolizadores de menor tamaño, lo que de nuevo supone un incremento en el precio unitario.

Electrificar para descarbonizar

Otra de las alternativas evidentes en este rompecabezas es el empleo de la electrificación. En este sentido, 3 grandes grupos dominan la tecnología. A saber, calderas de electrodos, calentadores por inmersión o calderas de inducción eléctrica. Según las necesidades de cada industria el empleo de una u otra tecnología será más adecuada y se encuentra más o menos generalizada con un amplio rango de precios desde los 100 a los 600 €/kW. Por ejemplo, en el sector siderúrgico este tipo de tecnologías se encuentra muy extendida y apenas existen plantas que no cuenten con hornos de arco eléctrico.

Según las temperaturas requeridas podría estudiarse el empleo de bombas de calor, las cuales cuentan con eficiencias mucho mayores, si bien entonces la limitación de temperaturas será muy limitante, no pudiendo alcanzar temperaturas altas. Ahora bien, son tecnologías que pueden tener una respuesta muy buena frente a picos de demanda de calor y por lo tanto, son buenos sistemas de back up para procesos relacionados con la generación de vapor, por ejemplo.
Sin embargo, en el actual marco de precios de electricidad siguen suponiendo un problema para la cuenta de resultados, precisando además de certificados de garantías de origen si se pretende que dicho vapor o calor sea considerado como verde o libre de emisiones.

Biogás y biometano

El tercer elemento en escena sería el biogás y su posterior biometano. Se trata de una tecnología que va a tener previsiblemente un gran desarrollo en España. Nuestro país cuenta con un retraso histórico en la materia a pesar de su potencial, derivado fundamentalmente de la inexistencia de un esquema de garantías de origen y de un sistema de subsidios que dinamice los primeros desarrollos del mercado.

Sin embargo ya existe un borrador de Real Decreto que previsiblemente vea la luz antes de verano así como de un buen puñado de fondos provenientes del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia. Es además una tecnología madura fuera de España, sin olvidar que se trata a fin de cuentas de la misma molécula de metano que corre por la red nacional de transporte y distribución, lo que facilita su regulación y manejo. Otro componente para tener en cuenta es que no será necesario modificar equipos ni quemadores, siempre y cuando estemos hablando de biometano, es decir biogás tratado en una fase de upgrading.

Por el contrario, es necesario esperar a ver cómo evolucionan estas garantías de origen, así como empezar a generar un mercado con suficiente liquidez. España cuenta con un importante recurso precedente de vertederos, residuos ganaderos, agrícolas y derivados de la industria de la alimentación y bebidas fundamentalmente. Es un sector atomizado que tendrá que ir poco a poco acostumbrándose a valorizar sus residuos en plantas de biodigestión, y eso, lleva su tiempo.

Plantas de producción on site

Otra solución son las plantas de producción on site con el consiguiente problema asociado de asegurar el recurso homogéneo a lo largo del tiempo, problema que puede desaparecer cuando se valoriza un residuo producido en el propio proceso industrial.

Biomasa

Por último, una de las tecnologías con mayor producción y que más está creciendo es la biomasa. Aprovechar el residuo procedente del propio proceso industrial así como el potencial de nuestros bosques y cultivos es una opción que cada vez se torna más habitual entre los industriales. La biomasa además de considerarse libre de emisiones es capaz de alcanzar temperaturas altas y su uso cada vez se generaliza más en la producción de vapor, una de las principales utilities industriales. El empleo de pellets, residuos alimenticios o astilla forestal, por poner algunos ejemplos, cuenta con un entorno de precios poco volátil en los últimos 5-10 años, siendo más competitivos que el gas en los últimos tiempos.

Por el contrario, necesita de un espacio amplio y cubierto que lo proteja de la intemperie a no ser que se trate de procesos ligados a los black pellets. También es necesario tener en cuenta que su uso no puede adaptarse a cualquier proceso como por ejemplo la combustión directa en determinados tipos de hornos. En este sentido, su empleo cada vez más se generaliza en la producción de vapor en grandes calderas y aunque la gestión de cenizas o los permisos medioambientales pueden complicar la operativa, son riesgos mitigables de manera habitual por expertos en la materia.

Conclusión

En definitiva, las tecnologías están ahí y su evolución se acelera conforme se intensifican las necesidades de las industrias derivadas de la escalada de precios y del proceso de descarbonización en el que se encuentran. Quizá haya nuevas posibilidades que en nuestro país pasarán a ser también protagonistas como podría ser la termosolar, donde ya vemos proyectos pioneros en el empleo de esta tecnología para la producción de vapor en la industria de la alimentación y bebidas.

Para saber cuál de todas ellas es la más adecuada para alcanzar la descarbonización de consumos térmicos industriales, “sólo” es necesario un buen análisis de cada una de ellas adaptadas a los procesos productivos y la selección de un socio que asuma los riesgos de la producción de utilities como el vapor, para sacarle el mejor partido.

Autor: Darío Pérez Navarro – Head of Carbon Neutral Energy Solutions