Marta Anchústegui Mezquita, Director Project Development de Energynest

El sector industrial consume el 32% de la energía global, con el 90% del calor generado a partir de combustibles fósiles. En este contexto, el almacenamiento térmico (TES) es crucial para reducir emisiones, mejorar la eficiencia energética y facilitar la transición hacia energías limpias. Además, el TES permite la flexibilidad operativa, desacoplando la generación y uso del calor, y posibilita la participación en mercados energéticos mediante la gestión eficiente de la energía.

La descarbonización de la industria es crucial en la lucha contra el cambio climático, ya que el sector es responsable del 32% del consumo energético global, con el 74% de esa energía utilizada en forma de calor. El 90% de este calor se genera con combustibles fósiles, siendo una fuente importante de CO2. En este contexto, el almacenamiento térmico surge como una solución clave para reducir estas emisiones y mejorar la eficiencia energética, desempeñando un papel fundamental en la transición hacia fuentes de energía más limpias.

Tipos de almacenamiento térmico
Existen varias tecnologías de almacenamiento térmico, cada una con características únicas. El almacenamiento sensible, por ejemplo, utiliza materiales como agua, aceite térmico u hormigón de alto rendimiento, que almacenan calor aumentando su temperatura sin cambiar de estado. Este enfoque es simple y económico; tecnologías como la ThermalBattery de Energynest con Heatcrete han demostrado ser eficaces. 

Por otro lado, el almacenamiento latente recurre a materiales de cambio de fase (PCM), los cuales absorben y liberan grandes cantidades de energía durante la transición entre sólido y líquido. Aunque estos materiales tienen una capacidad de almacenamiento superior por volumen, también son más costosos. 

Por último, el almacenamiento termoquímico, basado en reacciones químicas reversibles, ofrece un alto potencial de almacenamiento a diferentes temperaturas. Sin embargo, su aplicación comercial sigue siendo limitada y requiere más investigación y pruebas.

Beneficios clave para la industria
El almacenamiento térmico no solo presenta ventajas significativas para la reducción de emisiones de CO2 al sustituir calderas de combustibles fósiles, sino que también facilita la integración de energías renovables.

 En industrias intensivas en energía, como la cementera, química, farmacéutica, alimentaria o incluso la producción de papel y pulpa, la implementación de soluciones de almacenamiento térmico puede lograr una reducción de hasta un 30% en sus emisiones, optimizando el uso del calor residual. 

Almacenar energía renovable como solar y eólica para su uso posterior combate su intermitencia y garantiza un suministro constante. Esto es particularmente relevante para sectores que operan de manera continua y no pueden permitirse interrupciones en su suministro energético.

Flexibilidad y participación en mercados energéticos
Además de contribuir a la estabilidad del suministro energético, el almacenamiento térmico ofrece una flexibilidad operativa que permite a las industrias desacoplar la generación y el uso de calor. Esto les permite ajustar el consumo según la energía disponible y el costo, beneficiando a aplicaciones como las plantas de cogeneración, donde el calor generado durante las horas de menor demanda eléctrica se puede almacenar para utilizarlo en momentos de mayor demanda. 

El uso de almacenamiento térmico también facilita la participación en mercados energéticos, proporcionando un mecanismo para aprovechar la variabilidad de los precios de la energía. Al generar y almacenar calor en baja demanda, las instalaciones industriales reducen costos y venden energía en alta demanda. Esta estrategia no solo mejora la competitividad económica, sino que también ayuda a estabilizar la red eléctrica.

Casos de éxito
Un caso de éxito que ilustra los beneficios del almacenamiento térmico es el de Avery Dennison, que ha implementado esta tecnología en su planta en Bélgica. Aprovechando la energía solar mediante 2.240 espejos parabólicos, la planta almacena el calor en seis módulos de ThermalBattery con una capacidad combinada de 5 MWh, utilizando Heatcrete para almacenar la energía térmica. Esto ha permitido reducir las emisiones de CO2 en un 9% anual.

La energía solar capturada durante el día se almacena en el material de hormigón especializado, lo que permite su uso continuo incluso durante la noche, asegurando un suministro constante de calor para los procesos de producción.

Consideraciones para la integración de un sistema TES
Para implementar un sistema TES industrial, se deben seguir varios pasos para garantizar el éxito y maximizar los beneficios. El primer paso es realizar un análisis energético detallado de la instalación para identificar las fuentes de calor residual y los requisitos específicos de energía térmica. Este análisis ayudará a determinar el tamaño y la configuración óptimos del sistema, considerando factores como la capacidad de almacenamiento requerida, la temperatura de operación y el tipo de medio de transferencia de calor más adecuado, como agua, vapor o aceite térmico.

Una vez completado el análisis inicial, es esencial evaluar la infraestructura existente para determinar la mejor manera de integrar el sistema de almacenamiento térmico. Las soluciones modulares, como la ThermalBattery, son particularmente ventajosas, ya que pueden adaptarse a diferentes espacios y necesidades energéticas. Por ejemplo, un sistema puede instalarse en módulos de 1 a 2 MWh, facilitando la ampliación futura si las necesidades energéticas cambian.

Optimización de los ciclos de carga y descarga
Para maximizar la eficiencia de un sistema TES, es crucial optimizar los ciclos de carga y descarga de calor. En la mayoría de las aplicaciones industriales, se pueden realizar entre uno y dos ciclos diarios, con un tiempo de carga de tres a cuatro horas. El sistema debe configurarse para una alta eficiencia, con rendimientos de hasta 98%. Además, se deben considerar los costos asociados con la electricidad o el calor que se utiliza para cargar el sistema, ya que esto afectará el retorno de la inversión.

Una consideración adicional es la amortización de las emisiones de CO2 asociadas con la producción del sistema. Con un ciclo de carga diario, el sistema puede compensar las emisiones iniciales en aproximadamente dos meses, lo que lo convierte en una solución rápida y efectiva para reducir la huella de carbono de la industria.

La importancia de la modularidad y la escalabilidad
La modularidad de los sistemas de almacenamiento térmico, como la ThermalBattery, permite a las industrias adaptar sus soluciones a necesidades específicas. Los módulos individuales, del tamaño de un contenedor de 20 pies, pueden combinarse para proporcionar capacidades de almacenamiento que van desde 8 MWh hasta 100 MWh en plantas de tamaño mediano. Esta flexibilidad facilita no solo la integración inicial, sino también la expansión futura, lo que garantiza que el sistema pueda crecer junto con las demandas de la planta.

Conclusión
El almacenamiento térmico es mucho más que una herramienta para la descarbonización; es una solución integral que proporciona a la industria la flexibilidad operativa y la seguridad energética necesarias en un mundo en constante cambio. Al implementar soluciones como la ThermalBattery y considerar cuidadosamente los factores de integración y optimización, las industrias pueden no solo alcanzar sus objetivos de sostenibilidad, sino también mejorar su competitividad y resiliencia frente a la volatilidad del mercado energético.