Los motores podrían reducir el consumo eléctrico global hasta en un 10 %

Los motores de alta eficiencia energética pueden reducir el consumo eléctrico global hasta en un 10 %, según ABB Motion. La compañía dedicada a la ingeniería industrial ha señalado que, actualmente, los motores eléctricos consumen casi la mitad de la energía a nivel mundial. Estos aparatos se han vuelto cada vez más importantes y las previsiones indican que su papel aumentará, pues suponen un factor clave para la transición energética.

El IPCC (Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático de la ONU) califica de urgente la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Un 80% de estas emisiones provienen del sector energético y según el grupo ABB, el 45% de la electricidad consumida en el mundo corresponde a motores en industrias o edificios.

Raúl Poveda, director de la división Motors & Generators de ABB, ha señalado que “estas cifras hablan por sí solas y posicionan al motor eléctrico como una tecnología de máxima relevancia a la hora de hablar de eficiencia energética tanto dentro de Europa como en un contexto global”.

En un informe publicado por la compañía se concluyó que las mejoras derivadas de la eficiencia energética en industrias e infraestructuras equivalen a un 40% de los objetivos planteados en los Acuerdos de París. “Aunque no lo percibamos, el motor eléctrico es el corazón de nuestro día a día y está presente en todo tipo de industrias: climatización, cogeneración, industria del metal, papel, etc. Ya que los ventiladores, bombas, extrusoras, grúas y demás mecanismos funcionan gracias a los motores. De ahí que su papel como impulsor de la eficiencia y la sostenibilidad sea tan relevante”, ha aseverado Poveda.

Según la AIE (Agencia Internacional de la Energía), la industria es responsable del 24% de las emisiones globales y el 70% de la electricidad total consumida por la misma está producida por motores. Por ello se pone de manifiesto la importancia de aplicar procesos de eficiencia energética que pueden reducir significativamente el consumo.

Los convertidores de frecuencia “son una solución que, conectada entre la red y el motor, permite controlar y cambiar la velocidad de este alimentándolo a frecuencias distintas de la frecuencia de la red. Con este sistema se ahorra energía y, por tanto, costes y se reducen los efectos derivados de su empleo sobre los propios motores y también sobre el medio ambiente. Por ejemplo, integrado en el motor de una bomba, ventilador o compresor, normalmente un convertidor de frecuencia puede reducir el consumo de energía en un 25 %”, ha asegurado Poveda.

El impacto en las industrias

Estas transformaciones tienen un impacto directo en los diferentes sectores industriales dependiendo de su grado de relación con los motores.

La mayoría de los procesos productivos del sector agroalimentario funcionan a través de sistemas con motores eléctricos desde bombas, compresores, o sistemas de vapor hasta equipos de refrigeración o climatización. Procesos que por lo general suelen tener un uso energético elevado.

Actualmente la elaboración de alimentos supone un 30% del consumo energético de la Unión Europea y genera el 20% de los GEI. Por ello, resulta importante aplicar para el sector medidas que permitan emplear la eficiencia energética y la economía circular si se quieren alcanzar los acuerdos de sostenibilidad adoptados por Europa.

Otra de las industrias que puede beneficiarse de estas tecnologías es la industria del agua. Se estima que entre un 10 y un 15 % del agua se pierde entre el punto de origen y el grifo. En España, existe una dotación de agua por habitante de 237 litros al día y casi 30.000 depósitos de almacenamiento.

Los motores de alta eficiencia y los procesos digitales de gestión y tratamiento del agua pueden suponer un gran impulso para todos los procesos relacionados con el bombeo de agua. En este sentido ABB ha logrado reducir un 25% el consumo energético de Saneago (empresa brasileña de agua) y aumentar el rendimiento de sus estaciones de bombeo empleando accionamientos, motores y sensores inteligente.

“El papel clave que desempeñan estos sectores en nuestra sociedad es tan significativo que nos ha llevado desarrollar motores específicos para cada uno de ellos, lo que a su vez implica una gran mejora en la reducción de los costes derivados de paradas no programadas. Todo ello, sin perder de vista las ventajas en cuanto al coste de su funcionamiento; ya que una mayor eficiencia implica un menor coste de energía para el usuario final y una reducción de las emisiones de CO2”, ha señalado Poveda.

Transporte sostenible

El transporte es responsable de una cuarta parte de las emisiones de GEI en la Unión Europea. Pese a ello, los trenes eléctricos son uno de los medios de transporte menos contaminantes, tan solo consume un 3% de la energía del mundo y representa un 9% de los envíos de mercancías globales y un 7% del tránsito de pasajeros.

Swiss Federal Railwaysn (SBB) como parte de un proyecto para modernizar su flota de trenes ha readaptado 119 locomotoras con convertidores de tracción que permitirán ahorrar 27GWh al año, el equivalente al consumo de 6.750 hogares.

Sin embargo, en este sector el 72% de las emisiones provienen de los desplazamientos por carretera. Alcanzar los objetivos de descarbonización marcados por la Unión Europea requerirá introducir 30 millones de vehículos 0 emisiones antes de 2030, según la estrategia de la Comisión Europea.

Un cambio que la industria ya está notando, en enero de 2022 las matriculaciones de vehículos electrificados, híbridos o de gas se incrementó en mas de un 57% con respecto al año anterior. José López-Tafall, director general de Anfac, ha señalado que “las ventas de vehículos electrificados e híbridos ya representan cerca de la mitad del mercado de matriculaciones en enero. Un dato histórico y especialmente relevante si se tiene en cuenta la coyuntura económica negativa que atravesamos. Los consumidores consideran estos vehículos una opción realista y por ello, es necesario un impulso mayor en el desarrollo de las infraestructuras”.

Los vehículos eléctricos y los híbridos enchufables representan un 10,4% de la cuota de mercado del mes de enero en España, mientras que la matriculación de los vehículos diésel y gasolina ha caído un 22% aproximadamente, según datos de Anfac.

Por otro lado, el transporte aéreo representa uno de los medios de transporte más contaminantes por pasajero. En esta línea, la empresa Rolls-Royce Holdings espera tener un avión pequeño totalmente eléctrico listo dentro de entre 3 y 5 años, según ha dicho Rob Watson, presidente de la División Eléctrica de la compañía, en una entrevista desde Singapur.

El sistema de baterías P-Volt que cuenta con alrededor de 600 kilovatios de energía, puede hacer volar a 8 personas hasta 148 kilómetros. Y desde la empresa esperan que esta cifra se multiplique hasta los 400 kilómetros en 2030. “Confiamos en la tecnología. Ahora necesitamos escalarlo para que pueda tener una influencia económica significativa. Ahí es donde ves la movilidad aérea urbana y regional, aviones con 8-18 asientos. Esto puede ser una alternativa real en los próximos años”, ha expresado Watson.

Nuevo reglamento europeo de motores eléctricos

Con el objetivo de mejorar la eficiencia energética de los motores eléctricos, en verano de 2021, la UE puso en marcha nuevas medidas. La nueva norma cubre los motores con un rango de potencia desde 0,12kW hasta 1000 kW. Además, esta incluye la regulación de los variadores de frecuencia para optimizar la eficiencia de los sistemas.

Según la anterior normativa se esperaba una mejora en la eficiencia de los motores que generase un ahorro de 57TWh para el año 2020. Con el nuevo reglamento, la Comisión Europea estima que el ahorro anual aumentará hasta los 110 TWh en 2030, una cifra equivalente a todo el consumo eléctrico de los Países Bajos.

Esto supone acabará con 40 millones de toneladas en emisiones de CO2 al año y, además, mitigará la factura energética en los hogares. Una cuestión que parece cada vez más necesaria en el contexto de escalada de los precios energéticos en el que nos encontramos.

Poveda ha señalado que “en ABB entendemos que toda regulación cuyo objetivo sea la eficiencia y la sostenibilidad está concebida en aras de un objetivo mayor: garantizar un equilibrio entre una demanda productiva en aumento y la protección de nuestros recursos naturales”.

La problemática de los componentes

Uno de los grandes inconvenientes a la hora de desarrollar motores eléctricos es el uso de materiales raros que resultan imprescindibles para su funcionamiento. Por ello, desde la Comisión han sugerido que se tenga esto muy en cuenta a la hora de desarrollar los nuevos equipos, ya que en el contexto de desabastecimiento que atraviesa el mercado, un crecimiento exponencial de la demanda de este tipo de materiales podría suponer un problema para las cadenas de suministros.

“Las materias primas principales que conforman un motor eléctrico son el cobre, la chapa magnética y las fundiciones de aluminio o de hierro, lo que, indudablemente nos ha llevado a desarrollar motores más eficientes, como el motor síncrono de reluctancia (SynRM) con eficiencia energética IE5, que permite un ahorro de energía de hasta un 40 % en comparación a los motores con eficiencia IE3 y reduce también el coste de propiedad del motor”, ha destacado Poveda.

Desde la Unión Europea proponen la apuesta por otro tipo de materiales para evitar que esta situación suponga un freno no deseado para los planes de transición ecológica. Y a esto sumarle procesos de economía circular para ampliar la vida útil de los productos.

Sin embargo, tradicionalmente estos procesos de reciclaje han sido complicados para algunos componentes en los que debes eliminar todo el material extraño para poder reutilizarlos, como puede ser el cobre. De no seguir estos complejos y laboriosos procedimientos el material reciclado puede sufrir un impacto negativo en sus propiedades. Y aún existen dudas de si los costes que representan estos trabajos resultan rentables para las empresas implicadas.

A raíz de los trastornos en los plazos de entrega, el litio que desempeña un papel vital en las baterías de los vehículos eléctricos ha quintuplicado su precio en tan solo un año, algo que no hace más que disparar la preocupación respecto a su disponibilidad en un futuro próximo. Y existe el riesgo de que la falta de existencias ralentice la transición ecológica antes incluso de despegar.

Los pronósticos sobre este mercado para 2025 van desde un déficit del 13% ha un superávit del 17%, según datos de Bloomberg. Unas variaciones que reflejan las dudas del mercado para afrontar la situación de escasez, cuando el litio ha pasado a ser una de las apuestas centrales de la industria automovilística.

Industria 4.0

Un factor fundamental para poder orientar el mercado hacia la economía circular pasa por la digitalización industrial. Las tecnologías de la industria 4.0 permiten recopilar y analizar datos de las máquinas y equipos en tiempo real.

Estas tecnologías permiten detectar fallos en el motor y contribuyen a prevenir futuros errores recopilando información. Gracias a el IoT (Internet of Things) estos datos están interconectados a través de la red para contribuir a la prevención de averías en los equipos.

Pero además destaca su papel en los procesos de economía circular con los materiales raros que componen los motores eléctricos. Un estudio de MDTI sobre el papel de la industria 4.0 en los motores eléctricos concluye que “las mejoras en las cadenas de información concederán al mercado beneficios para el proceso de recuperación, y estas nuevas tecnologías representan una gran oportunidad para acabar con las limitaciones existentes para reciclar estos materiales, como la falta de información sobre las condiciones o la calidad de los productos a reciclar. Combinar los desarrollos digitales con los principios del modelo de economía circular tiene el potencial para transformar el paisaje industrial y su relación con las materias primas y los recursos finitos”.

Estudios del instituto Karlsruhe de tecnología, en Alemania han revisado el desarrollo de sistemas de desmontaje automatizados y esta trabajando en un robot que automatice estas tareas. Por otra parte, la universidad de Birmingham está trabajando en un dispositivo para automatizar la retirada de tornillos en los motores eléctricos.