Optimización energética en la producción alimentaria Resiliencia, eficiencia y rentabilidad: el trío clave de la transición energética para las lecherías y las cervecerías

Hasta ahora, las lecherías, las fábricas de cerveza y las panaderías desperdician el valioso calor residual procedente de las instalaciones de refrigeración, las salas de cocción o los hornos. Con bombas de calor industriales, sistemas de almacenamiento de energía y una gestión energética digital, es posible aprovechar este potencial de forma sistemática.

Según los cálculos del Ministerio Federal de Agricultura, Alimentación y Territorio, el «sector alimentario productor» alemán consumió en 2024 más de 231,6 millones de gigajulios de energía, lo que supone más del diez por ciento de la demanda total de energía final de todos los sectores industriales. El continuo aumento y la volatilidad de los precios de la energía, junto con el endurecimiento de los requisitos en materia de protección del clima y sostenibilidad, aumentan así la presión sobre las empresas de este sector —ya de por sí sensible a los precios— para que reestructuren su suministro energético. En este contexto, la atención se centra en tres objetivos fundamentales: el aumento de la resiliencia y la seguridad del suministro, la eficiencia energética y de CO₂, así como la rentabilidad y la estabilidad de los precios.

Tecnologías clave: bombas de calor y recuperación de calor

La producción alimentaria se caracteriza por una elevada demanda de calor y frío. Al mismo tiempo, se generan cantidades considerables de calor residual que hasta ahora no se aprovechaban, por ejemplo, procedente de instalaciones de refrigeración, compresores, sistemas de aire comprimido o instalaciones de producción térmica. Las tecnologías adecuadas para aprovechar este potencial de calor residual son los sistemas de recuperación de calor (para recuperar calor de las instalaciones de refrigeración) y las bombas de calor industriales.

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En las fábricas de productos lácteos, el calor recuperado de las instalaciones de refrigeración puede utilizarse, por ejemplo, para precalentar el agua de proceso o para los procesos de limpieza (CIP: Cleaning in Place). En las fábricas de cerveza, el calor residual procedente de la refrigeración, la fermentación o los procesos de la sala de cocción resulta adecuado para el suministro de agua caliente. Existen posibilidades similares en el sector cárnico, en la industria de las bebidas y en la fabricación de productos de confitería y panadería, donde se necesita calor para los procesos de secado, limpieza o producción.

Las bombas de calor industriales establecen así la conexión entre el calor residual disponible y el calor de proceso aprovechable. Así, por ejemplo, el calor residual procedente de cámaras frigoríficas, procesos de fermentación o de refrigeración puede elevarse a niveles de temperatura adecuados para aplicaciones de agua caliente, procesos de limpieza o la calefacción de edificios. De este modo, es posible sustituir, total o parcialmente, los combustibles fósiles.

También en otros ámbitos es posible optimizar los procesos desde el punto de vista energético. Por ejemplo, la generación de vapor puede pasar a utilizar la electricidad como fuente de energía o adoptarse una solución híbrida. En este sentido, es importante que los sistemas de almacenamiento de energía amortigüen los picos de demanda.

Elaboración innovadora, producción eficiente

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La solución técnica óptima depende siempre de la aplicación o tarea concreta. Así lo demuestra, por ejemplo, la comparación entre diferentes variantes de bombas de calor para la electrificación del suministro de calefacción. En general, hay tres opciones entre las que elegir: una bomba de calor de una etapa, una bomba de calor de dos etapas de diseño compacto o una bomba de calor de dos etapas con módulos independientes.

Las tres variantes de bombas de calor presentan sus ventajas y sus inconvenientes. Lo mismo ocurre con el resto de sistemas. Por ello, un enfoque de asesoramiento independiente del fabricante, como el que aplica Siemens, determina para cada medida de optimización la solución que mejor se adapta al objetivo concreto. Además, el enfoque de Siemens se caracteriza por una combinación de conocimientos en materia de energía, edificios y automatización, así como por la integración de la ingeniería, la financiación y la explotación.

Digitalización: la transparencia como clave para la eficiencia

Solo mediante la transparencia en los flujos de energía es posible aprovechar de forma sistemática el potencial del calor residual. Por ello, los sistemas digitales de gestión energética constituyen la base para un uso eficiente de las bombas de calor, los acumuladores y las cargas flexibles.

Sin embargo, el hardware es solo una de las facetas de la optimización energética. Para controlar los flujos de energía de forma transparente y aprovechar al máximo las instalaciones, también es imprescindible el uso de un sistema de gestión energética. Pero las posibilidades de la digitalización van ahora mucho más allá: si el sistema de gestión energética se integra en arquitecturas informáticas de mayor envergadura, los datos recopilados pueden aprovecharse de forma mucho más amplia. La base tecnológica para ello la constituyen plataformas abiertas como Building X, una suite basada en inteligencia artificial para la gestión integral de edificios de Siemens Smart Infrastructure.

Rentabilidad: una cervecería da ejemplo

Las medidas de optimización energética no solo garantizan una mayor resiliencia gracias a una mayor seguridad en el suministro y el funcionamiento, sino que también resultan rentables desde el punto de vista financiero. Entre las fuentes de ahorro habituales se encuentran la reducción de los costes de combustible y electricidad, así como, en su caso, de los pagos de compensación por CO₂. En general, se aplica lo siguiente: cuanto mayor sea la necesidad de modernización de las instalaciones existentes, mayor será el potencial de ahorro. Por lo general, este alcanza hasta un 20 %. En consecuencia, las medidas suelen amortizarse en tan solo unos pocos años.

Una cervecería mediana del norte de Alemania, asesorada por Siemens, ofrece cifras concretas como ejemplo práctico: también en este caso, el aprovechamiento del calor residual procedente de la sala de cocción, la refrigeración, la fermentación y otros procesos resultó ser el punto de partida más eficaz para lograr un ahorro energético. Esto supone, al año, una reducción de los costes de unos 410 000 euros y una disminución de las emisiones de CO₂ de 1 170 toneladas, lo que equivale a un 27 %.

También existen potenciales similares en otros sectores de la industria alimentaria. En las fábricas de productos lácteos se generan grandes cantidades de calor residual a baja temperatura procedente de los procesos de refrigeración, mientras que en las panaderías y pastelerías los gases de escape de los hornos y las instalaciones de refrigeración constituyen fuentes de calor especialmente interesantes. En la industria de las bebidas, la recuperación de calor y la gestión de la carga pueden permitir ahorros considerables, sobre todo en los procesos de limpieza, embotellado y refrigeración.

Flexibilidad: preparados para el mercado eléctrico del futuro

Los ahorros conseguidos gracias a las medidas de optimización correspondientes se deben, por un lado, a la reducción del consumo energético. Por otro lado, las instalaciones correspondientes, asistidas por software, aprovechan las ventajas de un mercado eléctrico dinámico: gracias a un funcionamiento flexible de las instalaciones y al uso de tecnologías de almacenamiento, es posible adquirir electricidad a precios ventajosos en los momentos de mayor oferta. Al mismo tiempo, la empresa ya está preparada para el futuro del suministro energético. Y es que la Agencia Federal de Redes suprimirá los privilegios previstos en el artículo 19 del Reglamento sobre tarifas de red eléctrica (StromNEV) a más tardar a finales de 2028 y los sustituirá por tarifas de red individuales que recompensarán aún más el uso atípico de la red.

Sin embargo, aunque los proyectos de optimización correspondientes se amortizan con relativa rapidez, primero deben financiarse (por adelantado). Esto puede hacerse mediante autofinanciación, aunque no es obligatorio. De hecho, Siemens ofrece flexibilidad a través de distintos modelos de negocio. En este contexto, las instalaciones siguen siendo, en un primer momento, propiedad del proveedor, y el operador abona las medidas más adelante, sin impacto en el presupuesto y optimizando el flujo de caja, a partir de los ahorros realmente conseguidos («Pay as you Save») o mediante una tarifa de servicio basada en el rendimiento, siguiendo el lema «Energy / Efficiency as a Service».

Ya se trate de una cervecería, una lechería, una panadería o una empresa de bebidas, prácticamente todas las empresas del sector alimentario disponen de fuentes de calor que, hasta ahora, no se han aprovechado lo suficiente. La combinación inteligente del aprovechamiento del calor residual, las bombas de calor industriales, los sistemas de almacenamiento de energía y la gestión digital de la energía permite aprovechar este potencial de forma rentable. De este modo, las empresas no solo aumentan su eficiencia energética y reducen las emisiones de CO₂, sino que también ganan en flexibilidad y seguridad de suministro en un mercado energético cada vez más volátil.

Este artículo se publicó por primera vez en nuestra marca de medios asociada FoodTec Insider.