Internacional. Investigadores que trabajan con socios industriales han desarrollado la primera bomba de calor del mundo que produce temperaturas de hasta 180 grados centígrados. Estas temperaturas récord permitirán que una quinta parte de la industria europea reduzca su consumo de energía hasta en un 70 por ciento y se vuelva completamente neutral para el clima.
Las bombas de calor que se usan para calentar los hogares y el agua doméstica operan a temperaturas de entre 30 y 60 grados, pero muchos procesos industriales requieren temperaturas mucho más altas, y algunas industrias requieren una tecnología completamente diferente.
Las industrias, en colaboración con sus socios de investigación, han desarrollado recientemente la primera bomba de calor del mundo que puede producir calor de proceso a temperaturas de hasta 180 grados.
“Esta nueva bomba de calor entrega exactamente lo que quieren, por lo que tiene un gran potencial comercial”, dice el investigador de SINTEF, Michael Bantle. “Esta será una fruta madura para las industrias que tienen como objetivo reducir tanto las emisiones de gases de efecto invernadero como el consumo de energía”, dice.
Las industrias que se beneficiarán de las bombas de calor que operan a estas temperaturas incluyen los sectores de alimentos, pesca y acuicultura, papel, petróleo y gas y metalurgia.
La primera lechería del mundo con cero emisiones
La nueva bomba de calor representa el avance de una tecnología desarrollada inicialmente para el procesamiento de productos lácteos en TINE, en la ciudad noruega de Bergen, y permitió a la empresa convertirse en la primera lechería del mundo con cero emisiones. Fue el primero en utilizar solo bombas de calor para el calentamiento industrial de estos productos y en un rango de temperatura de 100 ° C.
“El proyecto demostró cómo se puede lograr la rentabilidad utilizando procesos industriales verdes”, dice Bantle. “La bomba de calor nos permitió eliminar las emisiones de gases de efecto invernadero y ahorrar energía primaria al mismo tiempo. La energía primaria es la que se introduce en la instalación desde fuentes externas”, dice.
TINE logra esto mejorando su exceso de calor para procesar la temperatura del calor con una serie de bombas de calor y almacenamientos térmicos, reduciendo así su consumo total de energía hasta en un 50 por ciento.
Normalmente no se requieren temperaturas superiores a los 100 grados en el sector lácteo y se pueden generar utilizando amoníaco y agua como medio de trabajo.
“Esta mezcla es un conocido agente refrigerante, apto para temperaturas de trabajo de entre 50 y 120 grados”, añade Bantle.
Desde su éxito en TINE, los investigadores han estado estudiando cómo podría ser posible producir temperaturas aún más altas utilizando un concepto de bomba de calor que también utiliza un agente de refrigeración respetuoso con el clima.
“Para alcanzar temperaturas de hasta 180 grados, tuvimos que identificar un agente de refrigeración con propiedades térmicas algo diferentes, y finalmente terminamos con el más natural de todos: el agua”, dice Bantle.
Combinar dos máquinas en una
El proyecto es un esfuerzo de colaboración entre SINTEF, NTNU y el fabricante noruego de compresores Tocircle. Juntos han desarrollado una bomba de calor que combina la amplia experiencia en I + D de SINTEF en el campo de la tecnología del agua y el vapor, con una máquina de paletas rotativas especialmente diseñada y construida por Tocircle.
“La máquina de paletas es un tipo de compresor equipado con paletas que gira de tal manera que cambia el volumen del compresor con cada revolución”, explica Bantle. “El secreto del compresor de Tocircle es que todas sus partes móviles que están en contacto con el medio de trabajo se lubrican con agua”, dice.
El uso de agua inyectada en conexión con la compresión de vapor no solo promueve la lubricación, sino que también reduce el estrés térmico en el sistema. Sin el agua, existe el peligro de sobrecalentamiento del compresor mientras se comprime.
“Todos estos factores combinados en una sola máquina ofrecen una plataforma muy prometedora para el desarrollo de una bomba de calor de alta temperatura con agua pura como medio de trabajo, y sobre todo porque muchos procesos industriales ya utilizan vapor como portador de energía en primer lugar”, explica Bantle.
Sin desperdicio de calor
Los investigadores anticipan que la nueva tecnología de bomba de calor permitirá reducciones en el consumo de energía industrial de entre un 40 y un 70 por ciento, facilitado por la recuperación del calor residual a baja temperatura. En consecuencia, esto reducirá la necesidad de utilizar calderas de gas o eléctricas.
“Esto significa que ya no tenemos que desperdiciar calor, pero podemos mantener el calor que generamos para nosotros”, dice Bantle. “Esto a su vez reducirá drásticamente nuestras emisiones de gases de efecto invernadero porque será posible retener el exceso de calor generado por el proceso industrial, alimentarlo a la bomba de calor y así aumentar la temperatura del proceso”, dice.
“La inversión en una bomba de calor cuesta dinero, pero esta tecnología garantizará grandes ahorros que nos permitirán recuperar nuestros costes de inversión con relativa rapidez”, añade Bantle.
Cero emisiones de gases de efecto invernadero
“Dado que tenemos un excelente acceso a la energía limpia aquí en Noruega, no habrá emisiones de gases de efecto invernadero por el uso de esta tecnología de bomba de calor”, dice Bantle.
Se prevé que la tecnología se lance al mercado durante 2021.
Fuente: Sintef.
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