De sistemas de calentamiento a gas a sistemas eléctricos en las refinerías de litio: Ventajas y desafíos

La demanda de baterías de iones de litio se encuentra en su máximo histórico. Debido a la creciente apertura de refinerías de litio alrededor del mundo, proponemos un análisis exhaustivo de las posibles ventajas y desafíos que implica reemplazar los sistemas de calentamiento a gas por soluciones de calentamiento eléctrico.

Daniel Burton, Business Development Manager and electrification expert, KanthalPor su parte, la demanda constante y creciente de vehículos eléctricos (EV) trae aparejado una necesidad cada vez mayor de baterías de iones de litio a nivel mundial. Cabe destacar, sin embargo, que para que la tecnología de baterías se convierta verdaderamente en parte integral de un futuro libre de combustibles fósiles, los fabricantes también deben examinar el impacto climático de sus propias operaciones.

Si durante el proceso de tostado con ácido sulfúrico se reemplazan los sistemas de calentamiento a gas por soluciones eléctricas, los productores de litio pueden obtener ganancias considerables en términos de costes, eficiencia y cuidado del medioambiente. Pero, ¿qué sucede con los riesgos potenciales de este cambio? Le consultamos a dos expertos de Kanthal, Sachin Pimpalnerkar, responsable del segmento global de Energías renovables, y al especialista en electrificación Daniel Burton, qué opinan acerca de cómo cosechar los frutos y superar los obstáculos inherentes que implica realizar el cambio.

LAS VENTAJAS

El calentamiento eléctrico es una tecnología probada. Según Daniel Burton, existe una concepción errónea y generalizada de que los sistemas de calentamiento eléctrico son una tecnología no probada.

«Es importante recordar que no se está cambiando el proceso en sí, sino la forma en que se introduce el calor», comenta. «Para ello, recurrimos a nuestros elementos de calentamiento estándar, los que ya se utilizan en la industria de iones de litio y sobre los que disponemos de amplias referencias».

Eficiencia térmica

El calentamiento eléctrico ofrece ventajas significativas en términos de eficiencia en comparación con el calentamiento a gas. Esta ventaja deriva de la eficiencia térmica que ofrece el primer tipo de sistema.

«En el sistema de calentamiento a gas, se pierde una gran cantidad de aire caliente a través del escape, y esa pérdida de calor se traduce en ineficiencia», explica Burton; además, agrega que uno de los principales factores que permiten que los sistemas de calentamiento eléctrico sean considerablemente más eficientes es que no sufren ninguna pérdida de calor a través de los gases de escape.

Rentabilidad

Sachin Sachin Pimpalnerkar, Global Segment Manager for Renewables, KanthalGracias a una eficiencia térmica ampliamente mejorada, se obtiene una mayor rentabilidad directa, ya que se consume menos energía.

Además, como lo explica Sachin Pimpalnerkar, el proceso de tostado con ácido sulfúrico requiere el uso de una serie adicional de equipos cuando se utilizan calentadores a gas.

«Desde siempre, este proceso implica una gran cantidad de conductos complejos, quemadores, controles de flujo, reguladores de tiro y ventiladores», comenta. «Los sistemas de calentamiento eléctrico son menos costosos, más sencillos y más fáciles de mantener, ya que no necesitan tanto equipo adicional».

El calentamiento eléctrico es además menos costoso en términos de horas-hombre, ya que no requiere supervisión permanente e incluso permite su operación de forma remota.

Rendimiento medioambiental

El calentamiento eléctrico no contamina el ambiente de trabajo con CO2, NOx, CO, SOx ni con fuentes de contaminación acústica, más allá de la fuente de energía. Además, si este tipo de sistema funciona con energía renovable, todo el proceso libera cero emisiones al medioambiente.

Esta ventaja es especialmente relevante para el mercado de los vehículos eléctricos, que se encuentra en rápido crecimiento.

Si en el proceso de calcinación no se utilizan fuentes fósiles de combustible, se reduce notablemente la huella de carbono de la batería

«A los escépticos les gusta cuestionar qué tan ecológico son, de hecho, los vehículos eléctricos, basados en que la producción de baterías de iones de litio emite grandes cantidades de carbono», reflexiona Burton. «Sin embargo, si en el proceso de calcinación no se utilizan fuentes fósiles de combustible, se reduce notablemente la huella de carbono de la batería».

Eficiencia de producción

Dado que los sistemas eléctricos implican un proceso de calentamiento más controlado, las temperaturas y las zonas de calentamiento se pueden ajustar con precisión, y esto mejora la calidad.

«El calentamiento eléctrico habilita un excelente control de la temperatura, una característica que mejora el rendimiento y la calidad de producción», comenta Pimpalnerkar. «Una menor cantidad de rechazos se traduce directamente en una mayor eficiencia de producción».

Instalación y mantenimiento

La instalación de sistemas de calentamiento eléctrico es más sencilla. El único requisito es contar con un suministro eléctrico, un servicio disponible en la mayoría de las plantas, incluso en aquellas que no siempre hay acceso al gas.

«La eliminación del complejo sistema de conductos y de equipos accesorios facilita la instalación», explica Pimpalnerkar.

«Además, cuanto menos equipos tenga una planta, menos tareas de mantenimiento por realizar», agrega. «En este caso, simplemente se colocan los elementos de calentamiento eléctrico en un horno y, luego, se encienden».

A diferencia de los quemadores a gas que requieren una recalibración periódica, en el sistema eléctrico se realiza de forma automática, lo que reduce aún más las necesidades de mantenimiento.

RIESGOS POTENCIALES

Cuando se ha trabajado con sistemas de calentamiento a gas durante varios años, es lógico que se sienta cierto temor para realizar el cambio a electricidad. No obstante, Pimpalnerkar y Burton consideran que estas inquietudes son, en gran medida, infundadas, ya que la electricidad simplifica las operaciones y permite que sean más seguras y, a largo plazo, más rentables.

Diseño de fábrica

Un sistema de calentamiento eléctrico se puede colocar en prácticamente cualquier lugar en el que se emplearía un quemador a gas.

«Se puede utilizar el mismo horno: solo se retiran los quemadores a gas y el equipo relacionado y, luego, se coloca el sistema de calentamiento eléctrico», explica Burton.

«Es posible que se deba invertir en una fuente de alimentación de suministro», reconoce. «De todos modos, es posible que la necesidad de potencia sea menor a lo previsto gracias a la eficiencia térmica mejorada».

Instalación

Los sistemas de calentamiento eléctrico son tan fáciles, o más fáciles, de instalar que los sistemas a gas.

«La puesta en servicio también es mucho más sencilla: solo se enciende la fuente de alimentación y los controles se encargan de los próximos pasos», comenta Pimpalnerkar. «No es necesario contar con tuberías de gas ni con sistemas de ventilación de escape».

Lo mismo ocurre con el mantenimiento, que es casi nulo.

«Los elementos de calentamiento se deben reemplazar cada pocos años, una tarea que puede hacer sin complicaciones un electricista en el sitio», agrega.

Acceso a fuentes sostenibles de electricidad

No es necesario aclarar que el cambio hacia el uso de electricidad tiene más sentido en países como Canadá o los países nórdicos, donde se dispone de un fácil acceso a fuentes renovables y asequibles de electricidad. Sin embargo, este acceso se está expandiendo hacia otras geografías, incluso en Alemania, donde se están estableciendo grupos de electricidad ecológica destinados a brindar apoyo a proyectos de este tipo.

Como señala Daniel Burton, vale la pena considerar realizar el cambio incluso en mercados donde el acceso a fuentes de energía ecológica aún no constituye el común denominador, en especial porque diversos países y mercados ampliarán el acceso a las energías renovables en los próximos años.

«Dada la situación política actual, el gas se ha vuelto un activo muy volátil, tanto en términos de coste como de suministro, una situación que ha llevado a que muchas empresas busquen depender cada vez menos de él», comenta.

Costes en comparación con el gas

Si bien el coste de la electricidad puede variar de un país a otro, Burton considera que estamos presenciando un cambio global a favor de la electricidad.

«Esta tendencia se hará más evidente conforme crezca el uso de más fuentes de energía renovable», dice. «Si bien el coste de todo tipo de energía ha sufrido aumentados, el gas es el que más ha aumentado de todos».

Costes de inversión y ROI

Al pasar de gas a electricidad, el retorno de la inversión (ROI) depende del coste de la electricidad frente al gas, así como de la ubicación de la fábrica. Por ejemplo, en aquellos países que imponen altas sanciones en relación con las emisiones de CO2, cambiar a una producción neutra en carbono es un imperativo cada vez más necesario.

Si bien la actualización de un sistema existente puede implicar un alto coste inicial, explica Burton, la recuperación de la inversión, en la mayoría de los casos, debería ser bastante rápida.

«En el caso de que cualquier cliente esté interesado en una conversión de gas a electricidad, podemos evaluar el tiempo de amortización y ayudarle con el cálculo del ROI», agrega.

Conocimientos técnicos en formación y producción

En el caso de los operadores de las fábricas, el cambio de gas a electricidad no supone un impacto negativo.

«Una vez que el sistema está en operación, el horno eléctrico funciona de la misma manera que un horno a gas», explica Pimpalnerkar. «La interfaz es prácticamente la misma y no se realiza ningún cambio en los métodos de producción. La única diferencia importante que van a notar los operadores es esta: no habrá gases nocivos, no se escucharán ruidos y no se registrarán problemas de seguridad por la presencia de gas en la planta de producción».

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