Almacenamiento térmico: Elemento clave en la electrificación renovable de procesos industriales

Julio Terrón

Julio Terrón

Project & Solutions Manager

Almacenamiento termico

Los procesos industriales, a diferencia del sector terciario y residencial, demandan una proporción más alta de calor que de electricidad. Es por ello, que la integración de energías renovables en dichos procesos debe considerar componentes térmicas que sustituyan a los sistemas de generación fósil.

En ese sentido existen diferentes formas de obtener calor renovable:

  • Mediante biomasa
  • Mediante energía solar térmica
  • Mediante electricidad renovable fotovoltaica o eólica.
 

La biomasa es una buena opción si tenemos un suministro fiable y barato. Sin embargo, esto no es extrapolable para todo tipo de industria y, en definitiva, se cambia la dependencia fósil por otra dependencia, la biomasa, sobre la que no tenemos control.

La energía solar térmica es una opción muy interesante, sobre todo con almacenamiento térmico, ya que permite ganar independencia energética a la hora de generar calor, tanto en su forma simple como de concentración. Sus ventajas ya fueron enumeradas en otro artículo de esta misma web: “La energía termosolar ha venido para quedarse”.

Por tanto, podemos decir que le toca el turno a la generación de calor mediante electricidad renovable, que puede lograrse mediante fotovoltaica y eólica ya sea por generación local o remota. Generalmente, por una cuestión meramente económica, la electricidad generada se consume en primer lugar en los equipos eléctricos de la factoría y los excedentes se utilizan para generar calor que se inyecta al proceso.

En este artículo trataremos la fotovoltaica como fuente de generación gracias a su adaptabilidad a tejados y al terreno, así como por su competitivo coste nivelado de la energía.

Indice de contenidos

Barreras al aumento de la penetración renovable eléctrica

Que las energías renovables son intermitentes no es un gran secreto: obtenemos electricidad y calor cuando hay sol o viento al igual que dependemos de las condiciones meteorológicas diarias y estacionales.

Esta aparente falta de gestionabilidad es el argumento preferido de los detractores de las energías limpias para justificar la estabilidad que ofrecen otras energías como las fósiles (más flexibles) y la nuclear (más estables).

A este hándicap, y si hablamos de electrificación de los procesos desde generación remota, se añaden algunos factores adicionales:

  • Según Red Eléctrica algunos nudos de la red están saturados por lo que la conexión de nuevas instalaciones fotovoltaicas y eólicas, así como su vertido a red no puede garantizarse de forma regular.
  • Las Administraciones no terminan de impulsar todas las formas de almacenamiento energético a excepción de las baterías eléctricas cuya inversión para almacenamiento masivo es aún elevado en entornos industriales.
  • La tramitación de proyectos de electricidad renovable por parte del Gobierno y las CCAA no es ágil llegando al punto que se acercan las fechas de caducidad de muchos de los avales otorgados a compañías desarrolladoras.
 

En definitiva, no es posible aprovechar al máximo el potencial de la capacidad renovable tanto instalada como proyectada por razones técnicas y, sobre todo, administrativas.

Superposición de la capacidad fotovoltaica instalada (en rojo) con el mapa de red eléctrica. Fuente: Red Eléctrica Española

La generación próxima y almacenamiento térmico como solución

Estas barreras pueden salvarse parcial o totalmente enfocando el problema desde dos puntos de vista distintos; por una parte, es necesario acercar generación al consumo y, por otra, gestionar en el tiempo la energía excedente. Para ello existen alternativas:

  • Acercar la instalación generadora fotovoltaica al consumidor, o lo que es lo mismo, a nuestra factoría o proceso. Para ello, existen diferentes fórmulas como utilizar tejados de naves propias, comprar o alquilar terrenos adyacentes o explorar las nuevas fórmulas dadas por la revisión del Real Decreto-ley 18/2022 que permite instalar un campo fotovoltaico hasta 2 km del punto de consumo sin tener que realizar largos procedimientos burocráticos o tener que lidiar con problemas técnicos de Red Eléctrica.
Ejemplo de distancia máxima permitida desde consumidor para la instalación de plantas fotovoltaicas de autoconsumo
  • Utilizar sistemas de almacenamiento térmico (llamados también TES) que permitan sobredimensionar las instalaciones fotovoltaicas para nuestra factoría, gestionar los excedentes vertiéndolos al proceso en otro momento y, en consecuencia, aumentar la cobertura renovable global tanto eléctrica como térmica.
Cruce de demanda de proceso con energía generada por campo fotovoltaico y almacenada en TES. Fuente: CADE Engineered solutions

Ventajas de la electrificación y el almacenamiento térmico en procesos

Gracias a la combinación de equipos eléctricos de generación de calor como calderas, generadores y resistencias eléctricas con sistemas de almacenamiento térmico, es posible:

  • Aumentar el valor de los excedentes eléctricos ya que:
  • La mayor parte de los excedentes se autoconsumen en el proceso en forma de calor, lo que tiene dos ventajas: (1) no se venden a la red a un precio impuesto por las empresas eléctricas o el “pool” eléctrico, (2) convertirse en exportador de energía es opcional en la amortización de tu instalación.
  • Aumenta la independencia energética del proceso, ahorrando en gasto de combustibles fósiles y eliminando incertidumbre de coste de producción.
  • Diferir el momento de compra del de consumo: Los sistemas de almacenamiento térmico son capaces de cargarse a voluntad. Es decir, pueden cargarse con otras fuentes energéticas como electricidad de red en horas donde el precio es competitivo para liberar el calor a producción posteriormente. Esta estrategia aumentará su importancia a medida que aumente la capacidad renovable en los próximos años.
Ejemplo de esquema de sistema integrado fotovoltaico + almacenamiento térmico. Fuente: CADE Engineered solutions

Conclusiones: Extendiendo los límites de la cobertura renovable en nuestro proceso

La electrificación más almacenamiento térmico permite la generación directa electricidad y calor de forma simultánea y la liberación de calor de forma diferida. Esto hace posible aumentar la penetración renovable en los procesos de una forma significativa.

Si bien es cierto que cada proceso tiene sus singularidades y cada caso merece ser estudiado, la electrificación más almacenamiento alcanza su máximo desempeño cuando se acopla a procesos diarios y con una estacionalidad no muy acusada.

Por ejemplo, aplicar esta estrategia a un proceso de industria alimentaria 24/7 y con baja estacionalidad permite cubrir el 35-45% de la demanda eléctrica y un 60-85% de la demanda térmica con retornos de inversión y costes nivelados de energía atractivos sin aplicar ayudas ni subvenciones. La venta de la capacidad eléctrica remanente después de su aprovechamiento térmico tampoco se incluye, pero permite mejorar el retorno si el industrial decide exportarlo a red.

CADE te ayuda a mejorar tu independencia energética

La integración de energías renovables en procesos industriales en los que se pone en juego calor requiere un know-how especifico y esto hace que sea primordial contar con empresas especialistas en la integración renovable industrial. De esta manera, la instalación renovable es especificada desde su inicio de una forma optimizada, lo que incrementa su retorno y reduce el riesgo en cualquiera de los escenarios.

CADE, gracias a su notable expertise en integración de tecnologías renovables en proceso industriales, ofrece un acompañamiento integral al cliente a través de todas las fases de este proceso (análisis de integración, selección de la tecnología, análisis de viabilidad, el diseño conceptual, básico y de detalle, compras y construcción y puesta en marcha) pudiendo desempeñar diferentes roles, ya sea como ingeniería de la propiedad, desarrollador de proyectos “llave en mano” (EPC) o suministrador de equipos de generación y almacenamiento térmicos de tecnología propia.

Ejemplo de procedimiento de estudio de viabilidad

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