Creciendo en Verde
CÓMO LOS REFRIGERANTES NATURALES ESTÁN GANANDO PARTICIPACIÓN EN NUEVOS SECTORES
TRADUCCIÓN: JUAN C. RODRÍGUEZ (JOHNSON CONTROLS) / FELIX SANZ (AEFYT)
Los hidrofluorocarbonos ocupan un nicho de mercado muy grande y diverso, desde el residencial hasta todo tipo de aplicaciones comerciales e industriales. Si bien los HFC parecen ser una buena opción por su seguridad, siguen siendo productos químicos contaminantes y cada vez más regulados. Los requisitos reglamentarios están obligando a los usuarios de HFC a cambiar a sistemas de menor potencial de calentamiento global y esto está afectando a estos sectores de diferentes formas.Según Kurt Liebendorfer, vicepresidente de EVAPCO, los refrigerantes naturales son más competitivos en mercados específicos, incluida la gran cadena de suministro de alimentos y bebidas, la industria farmacéutica, algunos sectores energéticos, centros deportivos como pistas de hielo y estadios, la industria, plantas de fabricación e instalaciones químicas y petroquímicas.
“La adopción de estas soluciones en estos sectores se está acelerando en los últimos dos años,” dijo Liebendorfer. “A medida que este éxito continúe en estos sectores principales, los refrigerantes naturales estarán bien posicionados para expandirse aún más a otros sectores tradicionales de HFC.”
Liebendorfer señala como los hidrocarburos se están volviendo frecuentes en vitrinas y refrigeradores, el CO2 tiene una creciente adopción en los supermercados y el amoníaco de baja carga está creciendo en el almacenamiento y distribución de alimentos.
Tristam Coffin, presidente de Livingstone Consulting, apunta que los refrigerantes naturales siempre han competido con los HFC en el frente industrial. Por el lado de la refrigeración comercial, están comenzando a competir.
Según Glenn Barrett, gerente de ingeniería de DC Engineering, el CO2 transcrítico ahora se considera el sistema elegido por algunos grandes supermercados comerciales. Para los sistemas de refrigeración comercial, el CO2 tiene un camino mucho más fácil de implementación y aceptación en comparación con el amoníaco.
“El estándar 34 de ASHRAE clasifica al amoníaco como un refrigerante del grupo B2L, lo que significa que el estándar de prueba lo considera tóxico y con problemas de inflamabilidad.” “Los códigos y estándares actuales no permiten que se utilice amoníaco en muchas de las aplicaciones en las que se han utilizado los HFC tradicionales, mientras que el CO2 está clasificado como refrigerante A1 y, por lo tanto, ha gozado de una aceptación más amplia.”
Aunque ha habido algunos diseños de sistemas de amoníaco, no es un refrigerante generalmente aceptado en aplicaciones comerciales. “Las razones principales son el retorno de la inversión y la capacidad de encontrar técnicos que puedan dar servicio con confianza y seguridad a un sistema de amoníaco. Cuando se han implementado sistemas de amoníaco, generalmente se ha hecho a través de sistemas de refrigeración en cascada, lo que aumenta el costo inicial y, con esta solución, se reduce la eficiencia energética debido al doble intercambio de calor.”
Según Coffin, otro desafío con los refrigerantes naturales es que no son una solución inmediata. No pueden utilizarse de forma directa en un sistema existente. Ahí radica el desafío.”
Christina Starr, analista de políticas senior de Environmental Investigation Industry, una organización ambiental sin ánimo de lucro, recuerda que los refrigerantes sintéticos de bajo PCA tampoco son de uso directo. “Como mínimo, hay algún tipo de rediseño del sistema. En general, ya se trate de un refrigerante natural o sintético, cuando comienza la transición a un PCA verdaderamente bajo, hay algún grado de inflamabilidad, toxicidad, o un alto nivel de presión, por lo que se deben reemplazar los componentes principales del sistema. En cualquier caso, necesitamos una visión a largo plazo .”
SISTEMAS DE AMONIACO DE CARGA BAJA
El uso de sistemas de amoníaco de baja carga se está incrementando rápidamente en el mercado, según Liebendorfer. “Esto es así para las nuevas instalaciones centralizadas de amoníaco que están reduciendo sus niveles de carga de refrigerante, pero aún más para las nuevas unidades compactas, como Evapcold, que están ganando popularidad. Esta tecnología está creciendo rápidamente en el mercado de alimentos y bebidas, donde el amoníaco ya es dominante, pero también tiene un enorme potencial para crecer en nuevos mercados debido a los beneficios del amoníaco como refrigerante.”
Obviamente, mantener el amoníaco lejos del público y de los empleados que trabajan en las tiendas de alimentación es la única opción viable, dijo Barrett. “Por lo tanto, el amoníaco debe estar contenido fuera del edificio y en cantidades de carga relativamente pequeñas. Esto resalta el desafío de encontrar componentes para el amoníaco rentables y disponibles comercialmente ,” y agregó que la industria también necesita técnicos de servicio que sean competentes en el uso de amoníaco.
Tom Wolgamot, director de DC Engineering, indica que la industria comercial continuará desconfiando de los sistemas de amoníaco de baja carga hasta que las consideraciones de mantenimiento se puedan probar por completo y los retornos de inversión justifiquen la posible mayor complejidad y las consideraciones de diseño adicionales.
Hasta hace unos cinco años, el uso predominante de refrigerantes naturales supuso la incorporación de una gran cantidad de ingeniería especializada para ser aplicada sobre una parte del proyecto, pero con el tiempo, las personas y las empresas han incorporado la capacidad de replicar estos diseños probados en sistemas compactos y mejorarlos, dijo Liebendorfer. “El incremento de sistemas prediseñados reducirán el coste de los enfriadores y sistemas compactos con amoníaco de baja carga, al mismo tiempo que harán que el uso del amoníaco sea más seguro a partir de una mayor investigación y desarrollo de tecnologías prediseñadas y probadas.”
EL MERCADO DE LAS PLANTAS ENFRIADORAS
Las plantas enfriadoras con refrigerante natural pueden superar a los enfriadores de HFC basándose en un menor consumo de energía, una vida útil más larga y menor impacto para el medio ambiente, dijo Liebendorfer.
“Creo que el CO2 se está afianzando en el espacio comercial,” dijo Coffin. “El CO2 siempre va a desempeñar un papel fundamental, ya sea por sí solo o con otras soluciones naturales, por ejemplo, el amoníaco y el CO2 en sistemas en cascada.”
Según Coffin, el uso industrial de CO2 también está aumentando. “Hay muchas regulaciones en torno al amoníaco, especialmente cuando se trata de sistemas de alta carga. Eso plantea la cuestión de si podemos reducir la carga de amoníaco o utilizar el CO2 como único refrigerante.”
La mayoría de las instalaciones de pistas de hielo utilizan un serpentín enfriador con glicol u otro fluido secundario debajo de la capa de hielo, lo que ha permitido que el amoníaco se use de manera segura y amplia en un sistema indirecto. “Cuando se utiliza un HFC en un sistema de refrigeración de un gran supermercado, este se canaliza directamente a las vitrinas,” dijo Starr.
Actualmente los mayores obstáculos para las plantas enfriadoras de CO2 o amoníaco que se introducen en el mercado de HFC son los costes de adquisición más elevados y su canal de venta. “El camino hacia el mercado de las unidades compactas o plantas enfriadoras con CO2 y amoníaco es a través de contratistas, consultores y proveedores que comprenden estas nuevas tecnologías, mientras que en el caso de los HFC estas soluciones son más conocidas por el mercado de HVAC y la cadena de suministro, lo que hace que todavía no se conozcan las nuevas tecnologías con refrigerantes naturales,” dijo Liebendorfer. “Por ejemplo, el número de proveedores de servicios preparados para el uso de amoníaco y CO2 está limitado en el mercado de HCAV y de Refrigeración.”
La industria de los HFC ha reducido los costes mediante sistemas de producción masiva. “Las unidades enfriadoras comerciales de HFC en general son productos prediseñados y producidos en masa, y esta evolución ocurrió durante varias décadas lo que redujo su coste, convirtiéndolos en productos listos para usar,” dijo Liebendorfer.
Para expandirse más en el mercado tradicional de HFC y reducir su coste, tiene que suceder la misma dinámica con los sistemas de refrigerantes naturales, como el amoníaco y el CO2 CO2 . “Para que se produzca realmente una expansión en todos los mercados comerciales de aire acondicionado y refrigeración, tienen que ser más competitivos en costes respecto a los sistemas comerciales de HFC,” dijo Liebendorfer. “Esto ha tenido un buen comienzo, pero llevará tiempo ponerse al día.”
EVAPCO y otros fabricantes están dedicando mucho tiempo a la ingeniería de diseños de equipos estándar, probados, realizando una fabricación en cantidades cada vez mayores y reduciendo el coste de producción. “La fabricación de mayores unidades reducirá el costo de los sistemas de amoníaco compactos, y al mismo tiempo hará que el amoníaco sea más seguro gracias una mayor investigación y desarrollo de tecnologías prediseñadas,” dijo Liebendorfer.
Las plantas enfriadoras, que proporcionan un caudal de fluido secundario, como agua fría o glicol, al espacio ocupado, son la única solución para facilitar el uso del amoníaco a los espacios ocupados comerciales de uso diario, dijo Liebendorfer. “Esta es una gran aplicación, pero su mejor opción es para cargas de enfriamiento más elevadas asociadas con edificios más grandes donde las economías de escala benefician al amoníaco debido a su mejor eficiencia energética y una vida útil más larga.”
Coffin dijo que es importante estandarizar entorno a una gran cantidad de soluciones. “Necesitamos revisar esos sistemas o soluciones que se pueden estandarizar y comenzar a escalar rápidamente,” dijo. “Animaría a las personas a buscar soluciones adoptando la consideración que evite que lo perfecto sea enemigo de lo bueno.”
Barrett explicó que los costes se están volviendo competitivos para los sistemas transcríticos. Un estudio reciente publicado por el Consejo de Refrigerantes Sostenibles de América del Norte mostró que los sistemas transcríticos de CO2 son iguales o tienen un costo inicial menor que un sistema tradicional de HFC. Sin embargo, otros problemas con la implementación de CO2 son la complejidad y las presiones operativas relativamente más altas. “Todavía existe la necesidad de capacitación adicional de técnicos y oportunidades para mejorar la eficiencia energética a través de sistemas más pequeños con grupos de aspiración adicionales, y el despliegue en el uso de eyectores y diseños de compresión paralela.”
Según Liebendorfer, los sistemas con fluido secundario con cambio de fase de CO2 compactos, otra tecnología con refrigerante natural en crecimiento, son bastante nuevos en los EEUU. Sin embargo, tienen un gran éxito en Japón y también están creciendo en Europa.
“El CO2 como fluido secundario podría ser una buena solución para la refrigeración directa en aplicaciones tales como supermercados, pequeñas instalaciones de almacenamiento en frío y pistas de hielo. Sin embargo, para los grandes espacios ocupados en el mercado comercial, donde los enfriadores de HFC son dominantes, los obstáculos y la barrera para su implementación en el mercado será el coste ,” dijo Liebendorfer. “Además, será necesario abordar los desafíos para escalar esta tecnología para grandes aplicaciones o grandes instalaciones.”
De acuerdo con Coffin, están apareciendo escenarios en los que los usuarios finales están utilizando soluciones con fluido secundario, no necesariamente CO2 , para que el almacenamiento térmico se adapte a la demanda. También se han implementado varios sistemas comerciales con CO2 . “El problema con una solución secundaria es que se está bombeando mucho líquido, lo que tiende a ser menos eficiente,” y agregó que los tanques de fluido secundario pueden ocupar espacio, lo que se puede convertir en un problema.
Si bien existe un mercado en crecimiento para las plantas enfriadoras con refrigerante natural, los fabricantes de equipos están tratando de analizar en qué dirección van los indicadores del mercado. “Incluso siguiendo los indicadores del mercado, a veces hay puntos que necesitan conectarse,” dijo Coffin.
EL PAPEL DE LA NORMATIVA
La política juega un papel muy importante en la adopción de los refrigerantes naturales, “Si queremos abordar los efectos que los refrigerantes tienen sobre el cambio climático y promover nuevas tecnologías, dependerá del gobierno que regule los refrigerantes de alto PCA,” dijo David Fauser, director de ventas de CIMCO Refrigeration.
Según Starr, uno de los problemas que han sucedido en el pasado en los EEUU, desde un punto de vista regulatorio, ha sido realizar un primer enfoque para evitar los peores escenarios. El gobierno, a través del programa SNAP de la EPA, ha adoptado un enfoque que analiza los productos químicos, sector por sector, prohibiendo primero lo peor .”
La Enmienda de Kigali, supone una eliminación gradual, pero existe una gran posibilidad de que finalmente elimine los HFC. “Esto es algo de lo que las industrias deberían ser conscientes en términos de toma de decisiones a largo plazo. Deberían apuntar a emisiones netas cero para mediados de siglo,” dijo Starr. “Esperamos que lo que podríamos llamar soluciones de transición que se están introduciendo en forma de mezclas de HFC tengan que ser reemplazadas a corto o medio plazo.”
Según Liebendorfer, , aunque un proceso lento, es una inevitable que el gobierno federal también implemente normativas, particularmente bajo la nueva administración. “Las normativas ciertamente acelerarán el proceso de adopción fuera de nuestras porciones actuales del pastel.”
A medida que las normativas que eliminan los HFC a nivel nacional se desvanecen, los estados están avanzando con sus propias regulaciones como parte de la Alianza Climática de EEUU. Actualmente hay 25 estados que se han unido a la alianza.
“Muchos de los estados ya han respaldado las normativas federales,” dijo Starr, y agregó que California está en proceso de finalizar algunas propuestas para requerir el uso de refrigerantes de bajo PCA en grandes sistemas de refrigeración comerciales y residenciales.
California tomó la iniciativa, dijo Liebendorfer. “California está en el proceso de legislar las reducciones graduales basadas en fechas. Ahora hay usuarios en California que piensan: ‘Consideraré el amoníaco o veremos el CO2 ’.”
La Junta de Recursos del Aire de California ha marcado que para 2030 los supermercados deben reducir el impacto de GEI de todos los refrigerantes en instalaciones existentes. “Les da el objetivo que cumplir. Podrían lograrlo reemplazando completamente sus sistemas existentes con refrigerantes naturales, lo que generaría un impacto de reducción significativo ,” dijo Starr, y agregó que los refrigerantes naturales se convertirán en la tecnología más común para un supermercado en California en el futuro.
Las regulaciones de CARB, que se espera que finalicen en diciembre, también abordarán las pistas de hielo. California ha propuesto un umbral de PCA de 150 para nuevas pistas de hielo. Para las pistas de hielo existentes, las instalaciones podrían tener un PCA de 750.
Fauser dijo que California es clave porque la gente ve al estado como líder. “La posición de liderazgo de California reconoce que los refrigerantes naturales ofrecen una opción superior a los sintéticos en muchos frentes. Creo que otros territorios de Canadá y Estados Unidos seguirán el ejemplo de California y con esto, nuestro medio ambiente se beneficiará.”
“Esperamos que otros estados, como Nueva York, que tienen metas climáticas muy ambiciosas logren cero emisiones netas. Están buscando todos los puntos de mejora posibles, y la reducción de HFC es uno,” dijo Starr.
“Educación” del usuario final A medida que se eliminan los HFC, los usuarios finales pueden optar por los naturales o dar un paso de transición con sintéticos de menor PCA (menos de 150). Si bien los sintéticos tienden a verse como una opción comercial más segura, no son la mejor solución a largo plazo, dijo Coffin. “El hecho de que no sean tóxicos no significa que no sean contaminantes. Necesitamos tener esto bajo control en los próximos 10 años para evitar una crisis climática total.”
La educación del usuario final es importante para promover los refrigerantes naturales como sustitutos de los HFC. “Existe esta pregunta por gran parte de la industria de lo que se permitirá a largo plazo,” dijo Starr. “¿Cuándo podemos dejar de hacer la transición? Ahí es exactamente donde entran en juego los refrigerantes naturales.”
“Aquellos que piensan a largo plazo, buscarán los naturales como una solución porque están libres de este tipo de regulación,” dijo Coffin.
“En la mayoría de los casos, no podrás escapar de la regulación. Tendrás que mirar los sistemas existentes, lo que significa que habrá que hacer una reflexión importante sobre qué hacer con las infraestructuras existentes. No pensemos en esto como la prohibición del R-22. Pensemos a largo plazo y establezcamos estrategias en torno a los nuevos escenarios.”
Hay escenarios en los que los usuarios finales y los propietarios/ instaladores tienen la oportunidad de adaptarse al uso de refrigerantes con un PCA más bajo, pero ese no es el fin. “Si el objetivo final es cero PCA y, en realidad, la neutralidad de la huella de carbono se está convirtiendo en la norma, este debe convertirse en el objetivo final. La gente debería pensar a más largo plazo, pero no siempre es así como funciona un plan financiero. Si la opción a corto plazo es la modernización y esa es la opción más barata y los usuarios finales no están pensando en más, pueden hacerlo, pero animo a todos a que al menos adopten un enfoque híbrido.”
En el sector de los supermercados, por ejemplo, el equipo tiene una vida útil de 15 a 20 años. “Si usted es un minorista de alimentos en este momento, algo que esté instalando en 2020 estará operativo hasta 2040 o más tarde,” dijo Starr, y el equipo podría quedar obsoleto al final de su vida útil. “Si está haciendo un reemplazo significativo con un nuevo sistema, debería buscar refrigerantes naturales. Sería una mala decisión empresarial no considerar los refrigerantes naturales.”
Coffin sugiere que los usuarios finales opten por la opción de PCA más bajo cuando los sistemas lleguen al final de su vida útil. “Esa estrategia en torno a la construcción de diferentes escenarios es de vital importancia en mi opinión y no es algo en lo que la gente esté pensando en este momento.”
Los refrigerantes naturales están a prueba de eliminación, a diferencia de los HFO, que tienen inconvenientes desde una perspectiva ambiental y otras implicaciones para los ecosistemas y la pirámide alimenticia, dijo Starr.
Según Fauser, incluso los principales proveedores han adoptado estos nuevos refrigerantes como una opción de transición. En última opción, los HFO, costará más a los propietarios porque tendrán que ser reemplazados. “Si nos fijamos en la industria de los supermercados, en 2020 este mercado ya pasó por tres cambios con los refrigerantes sintéticos. Ahora tienen que pensar en otras opciones,” dijo Benoit Rodier, director de desarrollo comercial de CIMCO Refrigeration.
Es más, algunos operadores de pistas de hielo tuvieron que reemplazar sistemas en perfecto estado por la eliminación del R-22. “Ahora tienen las siguientes opciones frente a ellos. Van a usar refrigerante sintético de transición o algo completamente natural para que no tengan que cambiar de nuevo.”
Hay varias empresas que comercializan HFO. “El marketing de estas empresas presenta las mezclas de HFO como respetuosas con el medio ambiente y, al mismo tiempo, reasegura a los propietarios que están tomando una decisión sostenible,” dijo Fauser, y si bien estos refrigerantes de transición tienen un PCA más bajo que los refrigerantes HFC, siguen siendo cientos de veces más dañinos para el medio ambiente que los naturales y no son opciones viables, ni siquiera a medio plazo. “Siempre sugiero a nuestros clientes que utilicen CARB como punto de referencia para decidir si se trata de un refrigerante de bajo o alto PCA. Ese es el tipo de mitos de los que tenemos que escapar.” Según Rodier, CIMCO Refrigeration siempre pregunta a los clientes sobre sus criterios, y los clientes suelen estar preocupados por el coste a largo plazo y el medio ambiente. Sin embargo, pueden estar considerando soluciones con refrigerante sintético, que no se ajusta a sus criterios.
Hay política en todo, dijo Coffin. “No se pueden patentar refrigerantes naturales. Cada vez que hay dinero que perder, y en este caso lo hay, habrá un rechazo de las empresas que desarrollan los sintéticos de menor PCA. Es comprensible que nadie quiera perder cuota de mercado.”
Los refrigerantes naturales tienen menos voz porque, a diferencia de sus homólogos sintéticos, se gana menos dinero con ellos. “Los fabricantes venden equipos, no venden refrigerantes. Hay agentes que representan al amoníaco y otros productos naturales, incluidos IIAR y NASRC, y representan a la industria, pero no hay una flota de vendedores y lobbys en torno a los refrigerantes naturales.”
La preocupación por el clima de los consumidores está creciendo, dijo Starr. Por ejemplo, los consumidores pueden visitar Climatefriendlysupermarkets.org para encontrar tiendas que reduzcan el uso de los HFC. “Estás viendo que la gente quiere actuar desde su casa. Estamos trabajando mucho para mejorar el conocimiento de los refrigerantes entre el consumidor ecológico. Estamos empezando a ver algunas oportunidades y movimiento en este sentido .”
