Ha desempeñado un papel vital en nuestro pasado y presente, y seguirá siendo esencial para nuestro progreso futuro. Sus cualidades superiores de energía térmica lo convierten en un elemento fundamental para producir gran parte de lo que damos por sentado, cada día. Y, gracias a la tecnología en rápida evolución y los avances en ingeniería, podemos esperar disfrutar de sus muchos beneficios en un mundo de emisiones netas cero mañana.
No hubo necesidad de inventarlo; ha estado en la Tierra más tiempo que nosotros. Todavía puedes verlo en su estado más natural, brotando de géiseres, creando exhibiciones impresionantes. Su pura potencia y fuerza dan una idea de por qué el vapor es el medio portador de calor más utilizado en el mundo. Y destacan su naturaleza elemental.
Su capacidad para contener una cantidad significativa de energía que puede usarse mecánicamente, por ejemplo para girar una turbina, o como calor para habilitar muchos procesos, convierte al vapor en un recurso clave sostenible y renovable. Gracias al circuito de vapor y condensado, el agua que utiliza puede ser reciclada por sistemas eficientes, ahorrando energía mientras lo hace.
Con alta eficiencia, baja toxicidad, facilidad de movimiento, capacidad calorífica superior y bajo coste en comparación con otras alternativas, un mundo sin vapor es impensable. Debemos agradecer al vapor muchos de los enormes avances tecnológicos de la sociedad en los últimos 300 años. Aunque los mecanismos que usan y necesitan vapor pueden haber cambiado, el vapor mismo ha seguido siendo fundamental para nuestra evolución.
Desempeña un papel clave en la industria farmacéutica, asegurando que los medicamentos y vacunas puedan producirse de forma segura, fiable y en grandes cantidades. Las instalaciones sanitarias dependen del vapor para mantener los instrumentos libres de riesgos al tratarnos. Tanto la industria química como la petrolera necesitan vapor para mantener sus plantas funcionando sin problemas y para crear los muchos productos en los que confiamos para la vida cotidiana. Desde plásticos hasta poliéster (el material de ropa más común del mundo), hasta la producción de amoníaco, que proporciona fertilizantes para alimentar al mundo. Y sus muchos usos en la industria de alimentación y bebidas significan que no necesitamos pensarlo dos veces sobre la seguridad y la vida útil de tantas cosas que comemos y bebemos para vivir.
Estos son solo algunos de los beneficios que el vapor nos brinda. Es la razón por la que vemos el vapor no solo como un fenómeno útil, sino como tecnología natural. Un medio seguro, sostenible y fiable de mejorar nuestra calidad de vida, casi sin comparación. ”
Pero, más allá de una oportunidad fotográfica, los géiseres no tienen mucho uso práctico para nosotros y, excepto en algunos lugares de la tierra, el vapor como energía geotérmica no es una opción. Eso significa que para aprovechar su valor, el vapor debe ser generado por nosotros. Y ahí es donde radica la prueba para garantizar su futuro sostenible.
Necesitamos vapor en grandes cantidades para mantener nuestro crecimiento y calidad de vida. Es vital que pasemos de generar vapor usando gas, carbón o petróleo a fuentes de energía renovables y eficientes, tan rápido como sea posible.
Abrazando nuevas posibilidades
La crisis energética global está acelerando cambios importantes en cómo generamos nuestra energía. En primer lugar, hay una participación rápidamente creciente de fuentes renovables (principalmente eólica o solar, pero con producción variable). En segundo lugar, el potencial del hidrógeno verde basado en energía renovable y electrólisis crece día a día. En tercer lugar, hay una creciente aceptación de la necesidad de la electrificación del calor en la industria y los edificios. Y finalmente, están emergiendo nuevas tecnologías tanto para el almacenamiento de calor como de energía, y pronto estarán disponibles a escala.
Tales cambios de paradigma en la forma en que opera la industria no sucederán de la noche a la mañana. Pero el tiempo es esencial si queremos alcanzar esos exigentes objetivos de emisiones netas cero. Es por eso que las opciones prácticas para cerrar la brecha entre la oferta y la demanda de electricidad son tan críticas para lograr operaciones sostenibles. Innovaciones como el almacenamiento de energía térmica, donde capturar el suministro renovable pico, convertirlo en vapor útil y luego retenerlo hasta que se necesite serán fundamentales en la transición. La Figura 1 ilustra por qué necesitamos encontrar formas de maximizar nuestra eficiencia a la hora de aprovechar al máximo las fuentes renovables, como la energía solar:
Tomando medidas positivas ahora
En su conjunto, el calor es responsable de más del doble de la demanda energética de la generación eléctrica global, y produce el 55% de las emisiones energéticas globales¹. Reducir esa cifra es un objetivo significativo de descarbonización², pero hasta ahora, los intentos a menudo han estado aislados, analizando áreas como la electrificación, el hidrógeno, la biomasa y la captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) por separado, y centrándose en usos finales específicos.
Es por eso que el camino hacia la neutralidad de carbono a veces parece tan difícil, esperando que nuevas tecnologías reemplacen a las que hemos utilizado durante décadas o incluso siglos. Afortunadamente, los medios para utilizar vapor generado de forma sostenible están al alcance de la mano.
A medida que la necesidad de descarbonizar nuestro planeta se vuelve más urgente, es tranquilizador saber que con el vapor, eso no significa perderlo por completo. Todos sabemos que los días de conducir vehículos de gasolina o diésel llegarán a su fin, que nuestro uso del gas natural se restringirá, y que habrá que tomar decisiones difíciles si queremos asegurar el futuro de nuestro planeta.
Este no es el caso del vapor. Alejarse de las calderas alimentadas por combustibles fósiles no requiere esperar décadas para que lleguen nuevas alternativas. Tampoco significa una revisión completa de los sistemas existentes. La capacidad de modernizar las calderas con tecnología de calefacción eléctrica está aquí, ahora. Cuando el equipo antiguo necesita ser reemplazado, las opciones eléctricas nuevas y más eficientes están fácilmente disponibles. A medida que la generación de energía se aleja del carbón, el gas y el petróleo, el vapor estará listo para demostrar su potencial de carbono neutral.
Paralelamente, habrá una necesidad creciente de hacer más con menos, evaluando y mejorando continuamente las medidas de eficiencia que harán que el vapor sea aún más importante para tantas industrias que dependen de él. Los enfoques basados en datos y de todo el sistema serán los medios más eficaces para lograrlo.
Debido a que el vapor es tan ampliamente utilizado por tantas industrias diversas, existe una enorme variedad de tamaños de sistemas de vapor, configuraciones, aplicaciones de uso final y prácticas operativas. Esto significa que hay muchas opciones para identificar oportunidades de mejora del rendimiento del sistema de vapor. Así como el vapor ha ayudado a las civilizaciones de todo el mundo a crecer y desarrollarse, ahora es el turno de los ingenieros para ayudar al vapor a continuar su lugar en nuestra historia. El vapor nos ha llevado en un viaje gratificante hasta ahora, y continuará haciéndolo durante los siglos venideros.
> Son los ingenieros de todas las disciplinas quienes diseñarán, construirán, modernizarán, operarán y harán segura la infraestructura y las tecnologías para que un Reino Unido descarbonizado se logre plenamente.”Fuentes:
¹ “Global Energy Perspective 2022,” McKinsey, 26 de abril de 2022.
² Tenga en cuenta que alcanzar las emisiones netas cero no se trata solo de emisiones de CO2 sino de todos los gases de efecto invernadero, incluyendo metano y gases F. Aquí usamos descarbonización para cubrir todas las reducciones de emisiones relevantes.
National Engineering Policy Centre, Royal Academy of Engineering (https://raeng.org.uk/media/b4jpdttw/net-zero-a-systems-perspective-on-the-climate-challenge-final-nepc.pdf)
“Net-zero heat: Is it too hot to handle?”, McKinsey Sustainability, 22 de julio de 2022. (https://www.mckinsey.com/capabilities/sustainability/our-insights/sustainability-blog/net-zero-heat-is-it-too-hot-to-handle)
