Toda actividad industrial genera una cantidad de calor residual que, por su elevada temperatura, resulta difícil de almacenar. Por esta razón, habitualmente se desecha al ambiente a través de costosos sistemas de enfriamiento, sin ningún aprovechamiento adicional. Esto constituye lo que especialistas denominan “despilfarro energético”.
Ya en la década de 1980 científicos y técnicos de diversas disciplinas comenzaron a buscar formas de utilización y generación de energía que fueran neutras para el clima. La crisis energética global impulsó aún más los desarrollos en esta línea, en particular a los referidos a la captura y aprovechamiento del calor residual industrial, que es un recurso energético con presencia muy extendida en todo el mundo.
A partir de esta situación, en Alemania se desarrollaron iniciativas que almacenan este calor para utilizarlo con fines que van desde la calefacción hogareña hasta la generación de energía eléctrica.
Buena parte de estos emprendimientos son posibles porque en 2021 se amplió en ese país el Programa Federal de Financiación de la Eficiencia Energética.
Electricidad
Uno de los usos que se le da al calor residual de las industrias es el de generar electricidad. La empresa Orcan Energy, derivada de la Universidad Técnica de Múnich, se ocupa de recolectar el calor residual de las industrias, sea cual fuere su origen, y transformarlo en electricidad sin emisiones de CO2.
Orcan Energy creó un sistema denominado efficiency pack, que comercializa a distintas empresas. Por ejemplo, ya funciona en la planta de la compañía DGW, en Dortmund. Ahí, el vapor y el gas residual alimentan dos centrales que abastecen de electricidad a la misma industria y también a una empresa mediana que, a su vez, provee a 600 clientes finales.
La empresa calcula que el calor residual que actualmente producen —y desechan— una decena de refinerías podría generar por sí solo tanta electricidad limpia como un gran parque eólico.
Desde DGW precisaron que este sistema de uso de calor residual ahorra unas 45.000 toneladas de emisiones de CO2. Pero, además, los consumidores se benefician porque el precio final que pagan para calefaccionarse es más bajo que el de la electricidad convencional.
Según estimaciones de la Agencia Alemana de la Energía (dena), cada año podría aprovecharse una cantidad de calor residual industrial equivalente al 13 % del consumo total de gas de Alemania.
La gran tubería
La fundición y refinería de cobre Aurubis, una de las principales de Europa, es la fuente primaria con la que se calefaccionan unas 5.000 viviendas y empresas del sudeste de Hamburgo, a través de un sistema que hoy busca escalar Tiefstack, otra empresa en la misma ciudad.
El procedimiento es sencillo. En 2018, el proveedor de energía Enercity tendió una tubería de casi 4 kilómetros de longitud que sale de la fundición y llega hasta un complejo donde se almacena el calor residual, que luego de estabilizado llega a los usuarios finales.
El plan es llegar a unos 20.000 hogares más para el invierno 2024/2025.
El búnker de la energía
También en Hamburgo, en el barrio de Wilhelmsburg, funciona desde 2015 una iniciativa que, además del calor residual de las industrias, utiliza fuentes como la energía solar, el biogás y la biomasa. Se trata de un emprendimiento llevado adelante por Hamburg Energie que reúne tres proyectos autónomos que tienen la capacidad de integrarse y reforzarse.
Además de las características técnicas, que la ubican entre las plantas más innovadoras en el camino de la transición energética, esta central está cargada de historia. Se construyó sobre lo que fue un búnker antiaéreo, la única construcción que quedó en pie tras el bombardeo que sufrió la ciudad por parte de las fuerzas aliadas durante la Segunda Guerra Mundial.
En esa estructura de hormigón, que ocupa la superficie de tres canchas de fútbol y se eleva 42 metros, funciona una central de energía eléctrica ecológica local y un tanque de agua caliente gigante, que se alimenta de fuentes como el sol, el biogás, la biomasa y el calor residual de las industrias vecinas.
Conocido como el “búnker de la energía”, está conectado a la red eléctrica y de calefacción local de Hamburgo, y provee energía a un millar de hogares y contribuye a ahorrar la emisión de 6.000 toneladas de CO2 a la atmósfera.
Calefacción
Por otra parte, en la planta de energía Tiefstack, ubicada en Hamburgo, avanza un proyecto para almacenar el calor generado por la actividad industrial con el fin de usarlo luego en calefacción de los hogares urbanos de la zona.
El primer paso, que está en desarrollo, es realizar las perforaciones para instalar el sistema de almacenamiento de calor bajo la superficie de la tierra, en los denominados acuíferos, para recuperarlo en el invierno y llevarlo a las viviendas a través de una planta geotérmica. La ventaja de este sistema es que se trata de un procedimiento climáticamente neutro porque no genera CO2. Su puesta en marcha está prevista para 2024.
Tiefstack estima que la instalación tendrá una posibilidad de almacenamiento de 2,6 MW y una capacidad de generación de unos 5 GW hora al año, lo que puede ahorrar unas 1400 toneladas de emisiones de CO2 en el suministro de calefacción urbana.
Los depósitos acuíferos son espacios de almacenamiento subterráneo dentro de estratos rocosos portadores de agua. Las perforaciones de Tiefstack alcanzarán una profundidad cercana a los 1.300 metros, hasta llegar a las capas de arenisca que poseen agua termal. Un segundo pozo, que estará a unos 1.100 metros de distancia del primero, permitirá que pueda almacenarse suficiente calor entre ambos.
Desde 2014, la planta Tiefstack provee de calefacción y electricidad a 270.000 hogares. Con la instalación de este nuevo sistema, avanza hacia el objetivo de cerrar en 2030 la última central eléctrica de carbón que queda en Hamburgo y sustituirla por procedimientos de calefacción que sean neutros para el clima.
Otras experiencias
A menor escala, existen diversas experiencias de reciclado de calor residual en el mundo. Por ejemplo, en Londres, la iniciativa ReUseHeat ha lanzado un proyecto para utilizar el calor del metro para calefaccionar más de 1.350 hogares, dos centros de ocio y una escuela.
En este caso, se usa un gran ventilador subterráneo que succiona el aire caliente de los túneles y calienta el agua que más tarde se bombea a los edificios a través de una red de tuberías tendida para ese fin.
En la Argentina, el reciclado de calor residual industrial es una práctica que lleva muchos años. Sin embargo, su uso está limitado al ámbito de la misma planta que lo genera.
Pedro Wasiejko, secretario general de la Federación de Trabajadores de la Energía, Industria, Servicios y Afines (FETIA), explica que las grandes industrias, a través de centrales denominadas “de ciclo combinado”, aprovechan el vapor a alta temperatura para aplicarlo en otros procesos de la propia producción.
A diferencia de lo que ocurre en los casos de Alemania, todavía no existen desarrollos que permitan que ese calor llegue a la comunidad para calefaccionar los hogares en invierno o brindar servicios de electricidad.
“El mayor obstáculo para avanzar en ese sentido es la falta de fuentes de financiamiento, pues se trata de proyectos que requieren grandes inversiones”, comenta Wasiejko, quien es además presidente del Astillero Río Santiago.
La sinergia entre el sector industrial privado y el Estado es clave para encarar este tipo de iniciativas. Si bien en la Argentina existe una legislación que prevé incentivos estatales para la promoción de energías limpias y renovables, no contempla el uso del calor residual industrial con fines comunitarios.
Objetivos
En la conferencia de la ONU sobre el cambio climático (COP26) celebrada en 2021, se fijó como prioridad reducir las emisiones con el fin de limitar el incremento de la temperatura global a 1,5 °C. Para alcanzar este objetivo, los países miembros acordaron fomentar las inversiones en energías renovables y a la vez eliminar progresivamente el uso de combustibles fósiles.
Los procesos industriales, que representan más de una cuarta parte del consumo de energía primaria de Europa, producen una enorme cantidad de energía. El almacenamiento y reciclado de ese calor se ubica entre las tecnologías de vanguardia más prometedoras.
El desafío que debieron sortear los expertos para avanzar en su implementación se relaciona con la inmensa variedad de temperaturas y componentes de los gases de escape. La utilización de los acuíferos subterráneos y la instalación intermedia de centrales de estabilización son algunas de las modalidades a través de las cuales se está avanzando en el camino hacia el objetivo global.
