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Hacia El Vapor Cero Neto

Eficiencia, Electrificación E Ingeniería Al Unísono

Geothermal area steaming boreholes

Sean Spencer, Solution Development Manager

Cinco minutos de lectura

Ha desempeñado un papel vital en nuestro pasado y presente, y seguirá siendo esencial también para nuestro progreso futuro. Sus cualidades de energía térmica lo convierten en un elemento fundamental a la hora de producir muchos bienes fundamentales que damos por hecho. Y, gracias a la rapidez con la que se desarrolla la tecnología y a los avances en el campo de la ingeniería, podremos disfrutar de sus muchas ventajas en un mundo futuro cero neto

No ha sido necesario inventarlo, lleva en la Tierra mucho más tiempo que nosotros. Todavía se puede ver en su estado más original, estallando desde géiseres, creando imágenes sobrecogedoras. Su enorme poder y fuerza nos da una pista de por qué el vapor es el medio portador de calor que más se utiliza en el mundo. Y estas cualidades destacan su naturaleza elemental. 

Su capacidad para retener una cantidad importante de energía que se puede utilizar mecánicamente, para girar una turbina, por ejemplo, o como calor para generar multitud de procesos, hace que el vapor sea una fuente renovable y sostenible fundamental. Gracias al ciclo de vapor y condensado, es posible reciclar el agua que se utiliza mediante sistemas eficientes que ahorran energía durante el proceso. 

Con unas cualidades tales como una elevada eficiencia, baja toxicidad, facilidad de movimiento, capacidad de calentamiento extraordinaria y de bajo coste en comparación con otras alternativas, no es posible concebir un mundo sin vapor. Muchos de los importantes avances tecnológicos de la sociedad a lo largo de los últimos 300 años hay que agradecérselos al vapor. Si bien los mecanismos que utiliza y la demanda de vapor pueden haber cambiado, el vapor en sí mismo sigue siendo fundamental para nuestra evolución. 

Desempeña un papel clave en la industria farmacéutica, puesto que garantiza una producción de medicamentos y vacunas segura, fiable y en grandes cantidades. Las instituciones sanitarias confían en el vapor a la hora de eliminar los riesgos en el instrumental cuando tratan a las personas. Tanto la industria química como la petrolífera requieren vapor para que sus plantas funcionen correctamente y para crear los numerosos productos en los que confiamos en nuestra vida diaria. Desde plásticos a poliéster (el material más utilizado en la industria textil), hasta la producción de amoniaco, que proporciona fertilizantes para alimentar al mundo. Tampoco hay que olvidar sus múltiples usos en la industria de la alimentación y bebidas, ya que esto significa que no tenemos que dudar sobre la seguridad y la durabilidad de muchas de las cosas que comemos y bebemos para vivir.

Estas son tan solo algunas de las ventajas que nos ofrece el vapor. Es la razón por la que no solo consideramos el vapor como un fenómeno útil, sino como una tecnología natural. Un medio seguro, sostenible y fiable para mejorar nuestra calidad de vida, prácticamente sin comparación.

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Abarcar Nuevas Posibilidades

La crisis global energética está acelerando los cambios importantes en la forma de generar nuestra energía. En primer lugar, existe un porcentaje que aumenta con rapidez y que procede de las energías renovables (principalmente la eólica o la solar, aunque con una producción variable). En segundo lugar, el potencial del  hidrógeno verde basado en la energía renovable y la electrolisis está aumentando día a día. En tercer lugar, cada vez se acepta más la necesidad de electrificar el calor en la industria y en los edificios. Y, por último, están apareciendo nuevas tecnologías  para el almacenamiento térmico que pronto estarán disponibles a grande escala. 

Estos cambios de paradigma en la forma en que la industria trabaja no se producen de la noche a la mañana. Sin embargo, el tiempo es esencial si queremos alcanzar los objetivos de cero neto. Este es el motivo por el que las opciones prácticas para salvar la diferencia entre el suministro y la demanda de energía son tan importantes para conseguir operaciones sostenibles. En la transición serán fundamentales innovaciones tales como el almacenamiento de energía térmica, donde se captura un suministro pico renovable que se convierte en vapor útil y después se conserva hasta que se necesita. La Figura 1 ilustra por qué necesitamos encontrar formas de optimizar nuestra eficiencia cuando se trata de obtener el máximo beneficio de las fuentes renovables, como la energía solar:

Solar generation energy shifting

Dando Pasos Positivos Ahora

About half of the fuel consumed for energy in industry can be electrified

Si lo consideramos en su conjunto, el calor es el responsable de más del doble de la demanda energética de la generación global de electricidad y produce el 55 % de las emisiones globales¹. La reducción de dicha cifra es un objetivo de descarbonización² importante, pero hasta la fecha las tentativas a menudo han sido aisladas en campos tales como la electrificación, el hidrógeno, la biomasa y la captura de carbono, el uso y almacenamiento (CCUS por sus siglas en inglés) por separado, y se han centrado en específicos usos finales. 

Esta es la razón por la que el camino hacia la neutralidad del carbono a veces parece tan complejo, a la espera de nuevas tecnologías para reemplazar aquellas en las que hemos confiado durante décadas o incluso siglos. Afortunadamente, los medios para utilizar vapor generado de forma sostenible están a nuestro alcance. 

A medida que la descarbonización de nuestro planeta es más urgente, es alentador saber que con vapor, esto no significa que no sea viable. Todos sabemos que la conducción de vehículos de gasolina o diésel tiene los días contados, que el uso que hacemos del gas natural será restringido y que habrá que tomar decisiones difíciles si queremos garantizar el futuro de nuestro planeta. 

Este no es el caso con el vapor. Prescindir de calderas alimentadas con combustibles fósiles no exige esperar décadas a que lleguen nuevas alternativas. Tampoco implica la transformación completa de los sistemas existentes. La capacidad de reacondicionar las calderas con tecnologías de calentamiento eléctrico está aquí, ahora. Disponemos de opciones que están disponibles de forma inmediata cuando hay que sustituir equipos anticuados. A medida que la generación de electricidad se aleje del carbón, gas y petróleo, el vapor estará listo para demostrar su potencial neutro en carbón.

Asimismo, habrá una demanda creciente de hacer más con menos, de evaluar y mejorar continuamente medidas de eficiencia que harán que el vapor sea incluso más importante para muchos sectores que dependen de él. Los enfoques orientados en los datos de todo el sistema serán la forma más eficaz para conseguirlo. 

Dado que el uso del vapor está muy extendido en multitud de sectores, existe una enorme variedad de tamaños de sistemas de vapor, configuraciones, aplicaciones de uso final y prácticas operativas. Esto significa que existen diversas opciones para identificar las oportunidades para optimizar el rendimiento de los sistemas de vapor. 

De la misma forma en que el vapor ha contribuido al crecimiento de las civilizaciones de todo el mundo, ahora son los ingenieros y ingenieras quienes  tienen que ayudar a que el vapor siga ocupando su lugar en nuestra historia. El vapor nos ha llevado a un viaje muy gratificante hasta ahora, y continuará haciéndolo durante los próximos siglos.

Ingenieros/as procedentes de todas las disciplinas serán quienes diseñarán, construirán, reacondicionarán, pondrán en funcionamiento y harán que las infraestructuras y las tecnologías sean seguras para conseguir un sistema nacional totalmente descarbonizado.
National Engineering Policy Centre, Royal Academy of Engineering

Fuentes: 

¹ “Global Energy Perspective 2022,” McKinsey, 26 de abril de 2022. 
² Tenga en cuenta que alcanzar el cero neto no solo tiene que ver con las emisiones de CO2, sino también con todos los gases de efecto invernadero, incluyendo el metano y los gases fluorados. En este caso utilizamos la descarbonización para cubrir todas las reducciones de emisiones relevantes. 
National Engineering Policy Centre, Royal Academy of Engineering (https://raeng.org.uk/media/b4jpdttw/net-zero-a-systems-perspective-on-the-climate-challenge-final-nepc.pdf)
“Net-zero heat: Is it too hot to handle?”, McKinsey Sustainability, 22 de julio de 2022. (https://www.mckinsey.com/capabilities/sustainability/our-insights/sustainability-blog/net-zero-heat-is-it-too-hot-to-handle) "