A finales del siglo XIX, las fábricas empezaron a adoptar la electrificación como forma de ahorrar costes. Ahora, más de dos siglos después, hay un renacimiento en la electrificación de la industria: desde las terminales de envío (enlace externo a ibm.com) en Nueva Jersey hasta la producción de acero (enlace externo a ibm.com) en Nueva Zelanda, las operaciones industriales están convirtiendo a la electrificación más que nunca.
Sin embargo, el actual impulso hacia la electrificación no se trata sólo de ahorrar dinero: se trata de salvar el planeta.
La electrificación es la conversión de un dispositivo, sistema o proceso que depende de fuentes de energía no eléctricas en uno impulsado por electricidad. En el contexto de las iniciativas de sostenibilidad, las tecnologías de electrificación utilizan electricidad renovable, que es la energía eléctrica procedente de la energía solar, la energía eólica y otras fuentes limpias y renovables.
Como tal, la electrificación se ha convertido en clave para apoyar la transición global a la energía renovable, una faceta central del movimiento para descarbonizar la economía, lograr emisiones cero netas y mitigar el cambio climático. Como señaló el Institute for Business Value de IBM, "se necesita una acción agresiva para descarbonizar", y la electrificación en todas las industrias, en particular, emerge como un "imperativo crucial".
El sector industrial consume mucha energía y representa el 37 % del uso mundial de energía. Su consumo de energía conlleva una huella de carbono considerable y creciente: las emisiones industriales aumentaron un 70 % (enlace externo a ibm.com) en las últimas dos décadas, y las empresas industriales contribuyen aproximadamente a una cuarta parte de las emisiones de carbono del mundo.
Las emisiones industriales se deben tanto al consumo de energía como al tipo de energía utilizada. Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), el consumo energético industrial sigue "dominado" por los combustibles fósiles. El carbón ha sido durante mucho tiempo el combustible más común en las operaciones industriales y, en 2022, la cuota total de combustibles fósiles (enlace externo a ibm.com) (incluidos el gas natural y el petróleo) en la combinación energética del sector industrial fue del 67 %. La reducción de las emisiones requerirá el cambio a energías más limpias y renovables para los procesos industriales.
Adelante con la electrificación.
Una electrificación exitosa y sostenible requiere reemplazar los medios de producción alimentados por combustibles fósiles por tecnologías y equipos eléctricos. Algunos ejemplos son:
Electrificación del calentamiento de procesos: el calentamiento de procesos industriales es un paso clave en la fabricación de todo, desde materiales como el acero y el cemento hasta productos de consumo como electrodomésticos y cosméticos. La calefacción representa una proporción significativa del uso de energía en el sitio porque gran parte se produce a altas temperaturas de-400 °C (752 °F) (enlace externo a ibm.com) o más. Dado que esas demandas de energía suelen satisfacerse mediante la combustión de combustibles fósiles, el calentamiento de procesos contribuye con el 30 % (enlace externo a ibm.com) de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) procedentes de las instalaciones de fabricación. La electrificación ofrece una alternativa respetuosa con el medio ambiente. El uso de tecnologías de calefacción electromagnética, calderas eléctricas, hornos eléctricos y bombas de calor industriales puede ayudar a las industrias a impulsar importantes reducciones de las emisiones de gases de efecto invernadero. En Nueva Zelanda, por ejemplo, se prevé que el cambio de una planta siderúrgica (enlace externo a ibm.com) a un horno de arco eléctrico reduzca las emisiones en al menos un 45 %.
Motores eléctricos: las turbinas de gas y las turbinas de vapor (alimentadas por combustibles fósiles) impulsan diferentes tipos de maquinaria rotatoria, como ventiladores y compresores. Reemplazar dichas turbinas por motores eléctricos alimentados con energía limpia puede reducir las emisiones en diversos sitios industriales, incluidas las estaciones de compresión de gasoductos. (El gas natural suele considerarse un “combustible puente” para complementar las fuentes de energía renovables). Las estaciones de compresión tradicionalmente han utilizado turbinas de gas industriales, pero eso está cambiando. Por ejemplo, a partir de 2023, más de 300 estaciones de compresión (enlace externo a ibm.com) en Europa dependen de motores eléctricos.
Vehículos eléctricos: las emisiones de gases de efecto invernadero también provienen del uso intensivo de vehículos impulsados por combustibles fósiles dentro y fuera de la carretera, desde los camiones que transportan materiales y mercancías a lo largo de las cadenas de suministro hasta las carretillas elevadoras en las instalaciones de fabricación y los puertos. Cambiar a vehículos eléctricos es otra forma de reducir significativamente las emisiones en estos espacios. Por ejemplo, en una terminal marítima de Elizabeth (Nueva Jersey), los operadores portuarios calculan que una nueva iniciativa para implementar tractores eléctricos en las terminales (enlace externo a ibm.com) evitará 1100 toneladas de emisiones de gases de efecto invernadero al año por tractor.
La instalación de sistemas eléctricos de calefacción y refrigeración, como bombas de calor, también es una vía para la descarbonización en las instalaciones industriales. Sin embargo, hay menos investigación (enlace externo a ibm.com) sobre estas iniciativas en comparación con la investigación sobre la electrificación de los sistemas residenciales de calefacción y refrigeración.
Aunque la reducción potencial de las emisiones de gases de efecto invernadero es un motor clave de la electrificación a nivel mundial, los líderes empresariales tienden a tener otra motivación en mente: sus cuentas de resultados.
De hecho, la electrificación puede generar ahorros de costes a largo plazo para las empresas industriales. Los equipos eléctricos tienden a tener menores costes de mantenimiento al mismo tiempo que brindan una mayor eficiencia energética. En los últimos años, los precios de la electricidad y de la electricidad renovable también se han comparado favorablemente con los costes de la energía basada en combustibles fósiles, incluida la generación de electricidad basada en combustibles fósiles.
Además, la electrificación puede beneficiar la salud de los empleados. Esto se debe a que los vehículos y equipos eléctricos no emiten contaminantes atmosféricos nocivos. Sustituir las máquinas y vehículos que funcionan con combustibles fósiles por otros eléctricos podría mejorar la calidad del aire interior y exterior, reduciendo la probabilidad de que los empleados sufran efectos adversos para la salud.
La electrificación también puede ayudar a las empresas a cumplir sus objetivos ESG y obtener la aprobación de las partes interesadas, como inversores y clientes, por lo que las iniciativas de electrificación aparecen regularmente en los informes de sostenibilidad de las empresas.
A pesar de los beneficios de la electrificación, existen obstáculos para su adopción. Entre ellos se encuentran los altos costes iniciales. Aunque la electrificación ahorra dinero con el tiempo, sustituir los sistemas basados en combustibles fósiles por sistemas eléctricos puede resultar caro e incluso prohibitivo. Los incentivos gubernamentales están ayudando a que la electrificación industrial sea más asequible. Desde California (enlace externo a ibm.com) hasta Finlandia (enlace externo a ibm.com) y Nueva Zelanda (enlace externo a ibm.com), los responsables políticos han subvencionado inversiones en electrificación para sectores de gran consumo energético. Las iniciativas más importantes incluyen el plan europeo REPowerEU (enlace externo a ibm.com) y la inversión en descarbonización industrial del Departamento de Energía de EE. UU. (enlace externo a ibm.com).
La resiliencia y la capacidad de los sistemas energéticos actuales plantean otro reto importante. A medida que las industrias electrifican más equipos y vehículos, los aumentos resultantes en la demanda de electricidad pueden sobrecargar las redes eléctricas. Varios programas gubernamentales de todo el mundo tienen como objetivo ayudar a los operadores de redes a actualizar la infraestructura y ampliar la capacidad, pero según el análisis de la IEA (enlace externo a ibm.com), es necesario un mayor desarrollo de políticas.
Aunque las mejoras de las infraestructuras físicas son fundamentales para reforzar los sistemas de energía en medio de la creciente electrificación, las soluciones de software también pueden desempeñar un papel fundamental. IBM Environmental Intelligence Suite, por ejemplo, permite a las industrias y a los proveedores de energía anticiparse y prepararse para condiciones ambientales disruptivas, con capacidades de predicción de cortes, previsión de generación de energía renovable y más.
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