El calor industrial es una fuente importante de CO2 emisiones, lo que contribuye a alrededor de 7 GT a nivel mundial (alrededor del 20% de todas las emisiones). Si bien gran parte de esto proviene del calor a altas temperaturas, como el calor de proceso utilizado en la fabricación de acero o de hormigón, el calor a bajas temperaturas por debajo de 250 °C es una fuente importante de CO international.2 emisiones, que representan alrededor del 7%. La buena noticia es que gran parte de este calor, especialmente en las industrias láctea, de alimentos y bebidas, y de papel y pulpa, ya podría descarbonizarse hoy.
Las bombas de calor industriales están surgiendo como una solución viable para electrificar el calor industrial, junto con las calderas eléctricas, la calefacción por resistencia y la biomasa. El principal punto de venta de las bombas de calor industriales es su eficiencia superior: todas las tecnologías de la competencia tienen eficiencias inferiores al 100 %, mientras que la eficiencia de las bombas de calor puede alcanzar hasta el 600 % cuando funcionan con ciclos de calefacción y refrigeración. Si bien las bombas de calor tienen un mayor CAPEX que las tecnologías de la competencia, incluida la tecnología de calderas de gasoline tradicional, la eficiencia superior ayuda a reducir el período de recuperación a tan solo cinco años.
Los altos precios de la energía en comparación con el gasoline pure, el rango de temperatura limitado (80⁰-100⁰C) y la comprensión limitada por parte del consumidor han sido algunas de las razones clave de la lenta adopción de las bombas de calor industriales, mientras que un alto CAPEX, largos tiempos de integración con importantes tiempos de inactividad de la planta han actuaron como factores disuasorios adicionales para la adopción.
La innovación ahora aborda muchos de esos puntos críticos
La innovación se centra en aumentar la eficiencia, realizar mayores aumentos de temperatura con mayor eficiencia y reducir los costos de instalación y mantenimiento del sistema, con especial atención en compresores, refrigerantes, intercambiadores de calor y nuevos diseños de bombas de calor.
Los compresores consumen hasta el 90 % de la energía, mientras que los costos de los compresores representan hasta el 40 % del costo de la bomba de calor, por lo que cualquier aumento de eficiencia ayudará a mejorar el rendimiento common del sistema. futraheat está desarrollando un turbocompresor centrífugo de bajo mantenimiento que puede funcionar a altas temperaturas, reduciendo la necesidad de mantenimiento y aumentando la eficiencia common de la bomba de calor.
Los refrigerantes tradicionales, como los hidrofluorocarbonos (HFC), son perjudiciales para el medio ambiente y tienen dificultades para alcanzar temperaturas superiores a los 100⁰C. Los costos de refrigerante representan hasta el 15% del costo del sistema. exergyn está desarrollando refrigerantes de estado sólido con bajo PCA a partir de ematerials lastocrórico que podría aumentar el coeficiente de rendimiento (COP) de la bomba de calor, una medida de eficiencia, a 20-25. QPellizcar está utilizando un circuito químico de ácido fosforado como refrigerante, lo que permite aumentos de temperatura más altos y al mismo tiempo scale back las piezas móviles.
Por último, los nuevos diseños de bombas de calor combinan bombas de calor con almacenamiento de energía (Verde), que permite a las bombas de calor optimizar el uso de la electricidad de la pink. Los diseños que toman prestados de otras tecnologías de calor residual, como los motores Stirling, pueden funcionar en una variedad de temperaturas y fuentes de calor residual diferentes.Airtio).
Innovación impulsada por subvenciones
La innovación en bombas de calor industriales ha estado bien respaldada por un entorno de subvenciones saludable en EE. UU. y Europa tanto para I+D como para adopción, con diferentes subsidios disponibles para instalaciones que buscan cambiar los sistemas de calefacción existentes por bombas de calor. Esto podría ayudar aún más a reducir el retorno de la inversión a tan solo 2 o 3 años. Mientras tanto, el capital de riesgo para la innovación de bombas de calor comerciales en sus primeras etapas ha sido limitado, ya que las empresas emergentes tienen acceso a subvenciones no dilutivas. Esto ha ayudado a las empresas emergentes a incubar sus tecnologías hasta la etapa comercial inicial. Los fundadores suelen tener experiencia previa en el sector de calefacción y refrigeración, lo que también ha ayudado a asegurar la financiación del proyecto.
Uno de los ejemplos más notables de financiación no dilutiva es la subvención de 150 millones de dólares del Departamento de Energía (DOE) de EE. UU. a Skyven Industries para impulsar el despliegue de bombas de calor generadoras de vapor en instalaciones de fabricación en EE. UU. Esta subvención debe ir acompañada de financiación privada, pero sigue siendo una de las mayores subvenciones disponibles para la industria de las bombas de calor de alta temperatura y ayudará a impulsar la adopción y la comprensión de las bombas de calor industriales.
Varias empresas emergentes, como Rango ORC y Tecnologías Skyven, ya han puesto en funcionamiento instalaciones en funcionamiento comercial. Los nuevos modelos de negocio, como un modelo de energía como servicio (EaaS) que no requiere que el cliente pague por CAPEX, y diseños modulares que permiten una fácil integración, también han hecho que las bombas de calor industriales sean más atractivas para los clientes.
Movimiento en el lado político
El Sistema Europeo de Comercio de Emisiones (EU ETS, por sus siglas en inglés) se ampliará a las pequeñas plantas combinadas de calor y energía (CHP), que en su mayoría funcionan con gasoline, agregando un impuesto al carbono sobre las instalaciones a partir de 2027, facilitando el cambio a tecnologías más limpias. La presión para eliminar gradualmente los gases fluorados (gases fluorados), incluidos los hidrofluorocarbonos (HFC), el principal refrigerante en los sistemas de refrigeración, está aumentando tanto en Europa como en EE. UU. Cuando se reemplazan equipos viejos, las bombas de calor probablemente sean una buena solución .
Todavía existen muchas barreras para la adopción de bombas de calor, algunas de las cuales pueden ser más difíciles de superar que otras, como la falta de disponibilidad de conexiones a la pink y las costosas tarifas de la pink. Sin embargo, con el movimiento en el lado de las políticas y la innovación, hay muchas razones para ser optimistas con respecto a las bombas de calor industriales.
