Helburua industriaren faktura energetikoa murriztea da, eta, horretarako, irtenbide errentagarri bat ematea, hondakin-energia asko berreskuratu eta eskariaren arabera erabiltzeko. Industriaren energia-fakturaren aurrezpena % 30 ere izan daiteke, eta, aldi berean, energia-eraginkortasuneko Europako helburuak lortzen lagundu dezake.

Sinplea da, kostu txikikoa (5-10 €/ kWh), mantentze-lanik gabea eta jarduteko erraza. Teknologia hori kostu txikiko partikula solidoz osatutako ohe trinkotu batean oinarritzen da; bertan, biltegiratzearen zamalanak egiteko, beroa zuzenean trukatzen da hondar-beroaren fluxuaren eta partikula solidoen artean, bero sentikor moduan, partikula solidoen tenperatura handituz edo txikituz. Sekretua betegarri solidoko material egokia garatzean datza, baita sistemaren diseinua optimizatzeko modelizazio fluidodinamikoko teknikak aplikatzean ere.

Duela 10 urte baino gehiago, CIC energiGUNEk industria-prozesuetarako energia termikoa biltegiratzeari buruzko ikerketa-jarduera handia hasi zuen, industria-hondakinen beroa berreskuratzea irtenbide lehiakorra izan zedin. Jarduerak materialei buruzko ikerketa sakona, modelizazio fluidodinamikoa eta ingeniaritza biltzen zituen, Europako eta industriako zenbait proiekturen barruan, hala nola ORC-Plus eta ReSlag. Lan horren ondorioz, CIC energiGUNEko sistemen ingeniaritza-taldearen esparruan egindako eskala errealeko zenbait prototipo arrakastaz abiarazi ziren, hala nola ArcelorMittal munduko siderurgia-enpresa nagusian abiarazitako labe elektrikoaren hondar-beroa berreskuratzeko unitatea.

Industriako hondar-beroa berreskuratzea edo industriako ingurumen-kontzientzia berreskuratzea

Ezin da zalantzan jarri beroketa globalaren aurkako ekintza sendoak egin behar direla, eta prozesuen industriak zeregin garrantzitsua izan dezake.

Industria-sektorea da mundu osoko energia-kontsumo osoaren herena baino gehiagoren erantzulea, eta goranzko joera du, batez ere energia modu intentsiboan (IIE) erabiltzen duten industrien hazkunde txikiak bultzatuta. IIE industriak karbono-aztarna handiena duten industriak dira, eta honako hauek errepresentatzen dute: Elikadura, pasta eta papera, oinarrizko produktu kimikoak, fintzea, burdina eta altzairua, burdinazkoak ez diren metalak (batez ere aluminioa) eta mineral ez-metalikoak (nagusiki zementua).

Industria horien artean energiaren azken erabilera mota nagusia beroa da, mundu osoko bero-kontsumo osoaren % 50 hartzen baitu, eta horrek, alde handiz, energiaren azken erabilera mota handiena dakar.

Eskaintzari dagokionez, gaur egun beroa ekoizteko bitartekoak erregai fosilen mende daude argi eta garbi, baina okerrena da beroak bere misioa industria-prozesu batean amaitzen duenean, emandako energiaren % 20 eta % 50 artean hondar-bero gisa galtzen dela. Ihes-gas beroak, hozteko ur-korronteak edo gainazal gorien bero-emisioak unibertsoaren exergia handitzeko doako ekarpenaren adibide oso hedatuak dira.

Gainera, gehienetan, energia gehiago sartzen da prozesuan hondar-beroaren iturria hozteko, tenperatura altuegia baita atmosferara zuzenean askatzeko.

Erraz ondoriozta daiteke bero industrialaren erabilera dela energia erabiltzeko modurik eraginkorrena, baina ondorio ez oso zehatza izango litzateke. Eraginkortasunik ezak erregai fosilak erretzea hondar-beroa deritzonaren soberakina berreskuratzea eta berrerabiltzea baino merkeagoa izaten jarraitzen duen egoera apetatsu bati dagozkio.

Hala ere, jokoaren arauak azkar aldatzen ari dira, batez ere erregai fosilentzako subsidioak ezabatzeko aurrerapenak ordezkatuta, eta energia-eraginkortasunerako subsidioak, berriz, handitzen ari dira.

Politika horien ekarpena, garapen teknologikoarekin batera, hondar-beroa berreskuratzeko eta berrerabiltzeko soluzio baten inbertsioaren itzulera finantza-kudeatzaileen interesa pizten hasi da, inbertsio fidagarri bihurtzen ari baita.

Industria siderurgikoko kasu erreal baten analisi ekonomikoa

Gaur egun, Europako elektrizitatearen prezioaren batez besteko balioa kontuan hartuta (0,125 €/ kWh), industria siderurgikoaren barruan hondakin-beroa elektrizitate bihurtzeko soluzioen egungo egoerak inbertsioaren batez besteko itzulera 4 urte inguruan berma dezake, eta datozen urteetan oraindik murriztu egin daiteke.

Ondorio horren alde egiteko, kasu erreal baten azterketa xehe-xehe aurkezten dugu.

Industria siderurgikoaren barruan, arku elektrikoko labea asko hazi da siderurgia modernoaren kontzeptuan, eta, beraz, erreferentziazko eszenatokitzat hartuko da.

Ohiko arku elektrikoko labe baten balantze energetikoak 700 kWh kontsumitzen ditu ekoitzitako altzairu tona bakoitzeko; horietatik, 150-250 kWh altzairu tona bakoitzeko, eskuliburuetan, labearen irteeran askatutako energia termiko sentikorraren guztizkoa ihes-gas bero gisa identifikatzen dira.

Altzairua ekoizteko prozesuko interferentzien ondorioz ihes-gasen fluxua arku elektrikoko labearen irteeran atera ezin bada (sarritan gerta daitekeena), egoera kontserbadoreago eta errealistago batek hurrengo erauzketa-puntuan ihes-gasen fluxuaren eduki energetiko erabilgarria 100 kWh/t ingurura murriztu daitekeela pentsatuko luke.

Labe elektriko baten galdaketa-prozesuak txatarra urtzeko 40-45 minutu inguru eskatzen ditu, eta prozesua manipulatzeko 15-20 minutu. Horrek esan nahi du hondar-beroa 45 minutuz baino ez dagoela eskuragarri, ordubetean.

Altzairutegi batek urtebete osoan modu jarraituan funtzionatzen duela jotzen bada, batez beste 100 t/isurketa ekoizteko gaitasuna duen arku elektrikoko labe batekin, urtean hondakin-beroaren guztizko ekoizpena 65,7 GWh da, energia termiko gisa. Kontuan hartuta beroa elektrizitate bihurtzeko sistema komertzialen errendimenduak (askotan Rankine ziklo organikoak) % 10-20ko tartean daudela, ekoizpen elektrikoa urtean 9,8 GWh-ra irits daiteke, 1,5 MW-ko potentzia elektrikoarekin.

Life HRII proiektuak emandako datuen arabera, hondakin-beroa elektrizitate bihurtzeko instalazio osoaren Capex eta OPEX kostua, kasu zehatz honetarako beharrezkoa dena, urtean 4 m €-koa eta 200 k €-koa izango litzateke, hurrenez hurren.

Kasu praktikoaren diru-sarrerak instalazioaren elektrizitate-ekoizpenak eta faktura elektrikoan dagokion aurrezkiak adierazten dituzte. Etxekoak ez diren kontsumitzaileen argindarraren prezioak egonkor mantendu dira Europan azken 10 urteetan, inflazio orokorraren antzera handituz, baina zergen pisuak etengabe egin du gora, 2008ko lehen seihilekoan % 13,8koa izatetik 2020ko lehen seihilekoan % 35,3koa izatera, eta igoera orokor esanguratsua izan da.

Europako elektrizitatearen batez besteko prezioak etxekoak ez diren kontsumitzaileentzat izan duen bilakaera hurrengo irudian ikus daiteke, eta elektrizitatea ekoizteko instalazioetan inbertitzeko etorkizun handiko egoera da. Aurreko datuak kontuan hartuta, Espainiako merkatuko eta Europako batez besteko merkatuko erreferentziazko azterketa-kasuaren ROI kalkuluaren hurbilketa erraz bat sartu dugu jarraian (2020ko baliora finkatutako elektrizitatearen prezioak).

Grafikotik ondoriozta daitekeenez, ROIren emaitzak 4 eta 5 urte bitartean alda daitezke, eta, beraz, elektrizitatearen prezioek gora egiten jarraituko dutela kontuan hartuta, oso inbertsio interesgarria bihurtzen da.

Azpimarratu behar da planteamendu hori oso egoera kontserbadorea dela; izan ere, kalkuluetan ez dira kontuan hartu Europako herrialdeetan energia-eraginkortasuna hobetzeko ekintzetarako dauden diru-laguntza ugariak, ez eta isurketa-eskubideen eskuragarritasun handiagoarekin lotutako onurak ere.

Biltegiratze termikoaren papera (TES)

Uste zabaldua dago TES sistema bat eskariaren bero-iturria bereizteko baino ez dela beharrezkoa, bereziki egokia lotekako prozesuetarako. Hala ere, hondar-beroa berreskuratzeko soluzio batean TES sistema bat sartzearen ondorio garrantzitsuena da inbertsioaren itzuleraren kalkulu fidagarria (ROI) bermatzea balizko inbertitzaileei hondar-beroa berreskuratzeko sistema batean, bestela ziurgabetasun handiak izan baititzake.

Industrian lan egiten duen edonor, eta bereziki IIE-etan, ados egongo da ekoizpen-baldintza idealak karrera profesional batean oso maiz gertatzen ez direla esatean. Makinen akatsen ondoriozko ekoizpen-nahasmenduak, ezusteko plangintza-aldaketak, mantentze-lanetako jarduerak eta asteko 7 egunetan produkzioa ez da inoiz modu jarraituan mantentzen. Bestalde, industria-jarduera asko lotekako prozesu gisa diseinatuta daude jada, prozesuaren diseinuari berari datxezkion aldizkako eragiketekin.

Adibide praktiko gisa, altzairutegien barruan arku elektrikoko labeetan (EAF) sortutako gas-korrontearen kasu partikularra kontuan hartzen badugu, korronte bero ez uniformea sortzen da isurketa-denboran soilik, gutxi gorabehera 40-45 minutu irauten duena, orduko gainerako 15-20 minutuetan, EAFeko gasetatik atera eta beroa elektrizitatera bihurtzeko sistemara eraman daitekeen energia nabarmen murrizten da.

Uniformeak ez diren fluxu horien eta intermitentzien ondorioz, sortze-planta gaindimentsionatu behar da, inbertsioaren kostua handituz, edo eraginkortasuna galdu behar da etengabeko karga partzialen edo pizteko eta itzaltzeko eragiketen ondorioz. Kasu honetan, ORCren fabrikatzaileak adierazitako eta ROI balioesteko erabilitako ziklo organikoaren eraginkortasuna ez da inoiz lortuko; beraz, oso kontuan hartu behar da norbait horrelako inbertsio-proiektu bat aztertzen ari den.

Hurrengo irudietan ikus daitekeenez, eragin horiek eragin nabarmena dute teknologiaren finantza-bideragarritasunean. Inbertsio-kostuei eta Espainiako merkatuari buruz erreferentziazko agertoki gisa aurrez emandako datuak kontuan hartuta, ORCren efizientzia % 15etik (lerro morea) % 10era (lerro urdina) jaisteak ia bikoiztu egingo luke inbertsioaren itzulera-denbora hondar-beroa berreskuratzeko soluzio batetik. Bestalde, ORC turbomakinen efizientzia oso sentikorra da karga partzialekiko, eta % 5eko efizientzia-galera hori erraz gerta daiteke karga % 50etik behera jaisten denean; EAFen kasuan, hori orduro gertatzen da 15-20 minutuz.

Hala ere, prozesu etenek edo lotekako prozesuek berezkoa duten ahultasun horren konponbidea askoz ere hurbilago dago, eta uste baino errazagoa da, baina, ziur asko, oraindik ere hedapen faltako arazoei aurre egin behar die.

TES gailu bat hondakin-beroa berreskuratzeko soluzio batean sartzea, intermitentzia eta industria-hondar-beroaren tenperaturaren izaera ez-uniformea tratatzeko, ikuspegi ezaguna da, eta CIC energiGUNEk garatutako teknologia industriaren beharrak asetzeko diseinatu da.

Lehenik eta behin, CIC energiGUNEk hondakin-beroa berreskuratzeko instalazioan garatutako TES teknologiaren efektu positiboa ikus daiteke hurrengo irudietan, eta soluzioa errekuntza-gasen tenperaturaren irteera-profil berezi bati aplikatzen zaio erauzketa potentzialeko puntu jakin batean. Ihes-gasen fluxua TES sistema egoki baten bidez jasoz, tenperatura-profil ez-uniformea fluxu ia isotermiko bihur daiteke arku elektrikoko labearen funtzionamendu-ziklo osoan, ORC efizientzia handia eta konstantea bermatuz eta, beraz, hondar-beroa berreskuratzeko soluzioaren bideragarritasuna ebaluatzeko datu fidagarriak emanez.

Azkenik, CIC EnergiGUNEren ikerketa-jardueraren ondorioz, errendimendu ezin hobea eta kapital-kostua 5-10 €/ kWh-koa duen te teknologia pertsonalizagarria lortu da.

Hurrengo irudian, hondar-beroa berreskuratzeko instalazioaren ROIaren kalkulu globalean TES soluzioaren kostuak duen eragin hutsala ikus daiteke. Kostu hori ez da bi hilabetean handitzen, eta 5 urtetik behera mantentzen da; aldiz, ORCren errendimendu fidagarria eta ORCren potentziaren dimentsionamendu optimoa ahalbidetzen ditu, industrian hondar-beroa berreskuratzea bultzatzeko irtenbide oso interesgarria bihurtuz.

Hitz gutxitan esanda, CIC energiGUNEk industriako hondar-beroa berreskuratzea ikuspegi bideragarria izan dadin laguntzen du, ez bakarrik gure ingurumen-ondare industriala hobetzeko, baita industria-lehiakortasunean aurrerapauso bat emateko ere. CIC energiGUNEn arlo horretako aditu eta ezagutzarik onenekin bat egiten dugu, errealitate bihurtzeko eta kasu partikular bakoitzerako irtenbiderik onena emateko.

Industria-iraultza iraunkorrago eta berdeago baterantz batzeko unea da.