09 abril 2023
Reducción de la huella de carbono de la refrigeración mediante a la detección de fugas de gas refrigerante
1. La reducción de la huella de carbono
Reducir la huella de carbono se ha convertido en una de las prioridades de nuestra sociedad. En efecto, la sostenibilidad figura en la agenda de la mayoría de las organizaciones y empresas que consideran que el futuro del planeta y el cambio climático, son aspectos fundamentales y que deben ser tratados en el presente.
La huella de carbono corporativa describe la cantidad total de emisiones de gases de efecto invernadero (que incluye gases como el CO2 y otros) y que provienen de todas las actividades de la empresa, incluyendo las emisiones directas e indirectas.
2. Por qué es tan importante reducir la huella de carbono
El calentamiento global es un fenómeno indiscutible. Su relación con la industrialización y los gases de efecto invernadero es diáfana y, como tal, la reducción de las emisiones directas e indirectas de las empresas es fundamental.
La importancia de este problema se ha recogido dentro del objetivo numero 13 de la ONU para el desarrollo sostenible: Adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos.
Algunos hechos destacables y que nos permiten entender la importancia de este reto planetario:
Entre 1880 y 2012, la temperatura media mundial aumentó 0,85 grados centígrados. Esto quiere decir que por cada grado que aumenta la temperatura, la producción de cereales se reduce un 5% aproximadamente. Se ha producido una reducción significativa en la producción de maíz, trigo y otros cultivos importantes, de 40 megatones anuales a nivel mundial entre 1981 y 2002 debido a un clima más cálido.
Los océanos se han calentado, la cantidad de nieve y de hielo ha disminuido, y ha subido el nivel del mar. Entre 1901 y 2010, el nivel medio del mar aumentó 19 cm, pues los océanos se expandieron debido al calentamiento y al deshielo. La extensión del hielo marino del Ártico se ha reducido en los últimos decenios desde 1979, con una pérdida de hielo de 1,07 millones de km2 cada decenio.
Dada la actual concentración y las continuas emisiones de gases de efecto invernadero, es probable que a finales de siglo el incremento de la temperatura mundial supere los 1,5 grados centígrados en comparación con el período comprendido entre 1850 y 1900 en todos los escenarios menos en uno. Los océanos del mundo seguirán calentándose y continuará el deshielo. Se prevé una elevación media del nivel del mar de entre 24 y 30 cm para 2065 y entre 40 y 63 cm para 2100. La mayor parte de las cuestiones relacionadas con el cambio climático persistirán durante muchos siglos, a pesar de que se frenen las emisiones.
Las emisiones mundiales de dióxido de carbono (CO2) han aumentado casi un 50% desde 1990.
Entre 2000 y 2010 se produjo un incremento de las emisiones mayor que en las tres décadas anteriores.
Si se adopta una amplia gama de medidas tecnológicas y cambios en el comportamiento, aún es posible limitar el aumento de la temperatura media mundial a 2 grados centígrados por encima de los niveles preindustriales.
Precisamente, el objetivo de AKO es el de proporcionar herramientas para reducir las emisiones equivalentes de gases de efecto invernadero, en este caso ahorrando emisiones directas, como describimos en la siguiente sección.
3. Las emisiones directas de los sistemas de refrigeración
Como se ha definido anteriormente, las emisiones de gases de efecto invernadero atribuibles a empresas y organizaciones (y personas) son de dos tipos:
- Indirectas: por ejemplo, el uso de energía eléctrica por parte de la empresa genera gases de efecto invernadero, puesto que toda esa energía (o al menos parte de ella) proviene de centrales térmicas, de gas, etc. que generan gases de efecto invernador para su producción.
- Directas: cuando es la propia empresa la que genera gases de efecto invernadero ya sea por combustión de derivados del petróleo o por fugas de gases de efecto invernadero, como por ejemplo los refrigerantes HFC.
La refrigeración, que es una tecnología intensiva en energía eléctrica, genera por consiguiente emisiones INDIRECTAS y cualquier medida de eficiencia energética reducirá su huella de carbono.
El artículo que presentamos, sin embargo, describe un sistema y un método que efectivamente reduce las emisiones DIRECTAS de gases de efecto invernadero, evitando la emisión de gases refrigerantes a la atmosfera mediante la pronta detección de la fuga en la instalación y, por consiguiente, pronta reparación de esta.
En efecto, los gases refrigerantes HFC, debido a sus características químicas (de alta estabilidad en la atmósfera y alta capacidad de capturar el albedo solar) tienen un potencial de calentamiento muy superior al del CO2. Algunos gases, como el mítico R404A tiene un potencial de calentamiento atmosférico (PCA) alrededor de 4000. Eso significa que cada kg de R404A fugado de un sistema es equivalente a 4 TM (4 toneladas métricas) de CO2. Como referencia, 4000 kg de CO2 son las emisiones que generaría un coche utilitario a lo largo de 30 000 km. El impacto pues, de una pequeña fuga de refrigerante es muy importante.
Actualmente y a pesar de la transformación tecnológica que vive el sector de la refrigeración, la mayoría de los sistemas instalados utilizan refrigerantes HFC y es por ello que deben ser estrictamente supervisados evitando así sus muy contaminantes fugas.
4. Un sistema avanzado para detectar fugas
En AKO Group llevamos más de 5 años desarrollando y perfeccionando una solución pensada para las cada vez más peligrosas fugas de gas refrigerante. El sistema AKOGAS conectado IoT consigue información muy precisa sobre las fugas gracias a tres pilares tecnológicos absolutamente indispensables:
- La detección prematura, a muy pocas ppm, mediante la precisa y selectiva tecnología de detección NDIR (Non Dispersive Infra Red) que es capaz de detectar microfugas de hasta 1 gramo a la hora (1 g/h) a menos de 10 ppm de concentración. Dichas microfugas (difíciles de detectar) representan la gran mayoría del refrigerante fugado anualmente y pasan desapercibidas por los sistemas de detección convencionales. Ver Figura 1a.
- La conectividad, ya sea La
- a través de buses de comunicación y pasarelas a la nube en internet o, alternativamente, (Figura 1b)
- a través de módems celulares NB IoT en los propios detectores, facilitando la instalación del sistema y acelerando su implantación hasta 3 veces.
- La nube: que realiza los cálculos necesarios para notificar al instante cuándo, dónde y con qué gravedad las fugas ocurren en la instalación. (Ver Figuras 2 y 3).
Figura 1: (a) Detector/transmisor HFC AKO-575400 con tecnología de detección NDIR y
(b) Gateway para envío de las lecturas de concentración del sistema de detección a la nube akonet.cloud
Esta información tan precisa sobre las fugas (en qué zona, cuándo, y cuán grave) permite al instalador, a su vez, localizar y reparar la fuga en tiempos muy cortos, minimizando sus desplazamientos (gracias a la ausencia de falsas alarmas) y maximizando la eficiencia de su tiempo en la instalación.
El uso del sistema AKOGAS por parte del mantenedor, puede conseguir reducir hasta en un 90% las fugas de las instalaciones (reducir hasta en un 90% la cantidad de gas fugado anualmente) y, consecuentemente, se revela como la mejor herramienta para hacer frente a la dureza que el reglamento F-Gas aplica sobre las instalaciones HFC, todavía mayoritarias en el parque instalado español y europeo.
Figura 2: Sistema de detección de refrigerante R-448A en la nube akonet.cloud. Los equipos en este sistema están conectados mediante Gateway EDGE (ver Figura 2b).
Figura 3: Detalle del detector/transmior ubicado en el congelador P030. Se detecta una fuga a 62 ppm el día 14 de enero. La fuga se corrige progresivamente en las siguientes 2 semanas. El momento más probable para detectar la fuga es entre las 14h y las 16h, como se indica en el histograma.
5. Resultados tangibles
AKO tiene en la actualidad varios sistemas avanzados (EARLY DETECTION) de detección de fugas de gas refrigerante desplegados en distintos países de Europa.
El sistema, debidamente parametrizado en la nube, es capaz de estimar la intensidad de la fuga (kg/año) según la metodología AKO presentada en el artículo científico [1] y patentada según la patente europea [2]. Dichas fugas se basan en el indicador LPI (Leak Potential Index) que es un Indicador de Potencial de Fuga (de refrigerante), indicando -en base a la concentración y espacio donde ocurre la fuga- cuántos kilogramos de refrigerante sería capaz dicha fuga de emitir a la atmosfera durante un año natural.
Como ejemplo de funcionamiento del sistema, se describe el funcionamiento y los resultados de un sistema instalado en una cadena de supermercados de España durante 2022.
Del análisis de los registros de las alarmas LPI y los registros de prealarmas (a bajas concentraciones en ppm) se obtienen los resultados de fugas detectadas, fugas menores detectadas, kilogramos (potenciales) de refrigerante ahorrados y TM equivalentes de CO2 ahorradas.
En efecto, de enero de 2022 a diciembre de 2022 (inclusive) el funcionamiento del sistema AKOGAS estuvo instalado en 18 tiendas, monitorizando un parque de 1440 kg de R449A. Se detectaron 37 fugas con un potencial superior a 25 kg/año y adicionalmente 17 fugas menores con un potencial entre 5kg y 3 kg/año. El total de kg ahorrados por el sistema se estima en 648 kg de R449A durante solamente el año 2022. Debido al potencial de calentamiento atmosférico del R449A (1397) la reducción de la huella de carbono de la cadena se estima en 906 Toneladas equivalentes de CO2, o lo que es lo mismo, las emisiones de 1000 coches durante todo el año 2022 (asumiendo 10 000 km por coche y año).
6. Referencias
[1] A smart early detection system for gas leaks in refrigeration applications; Albets-Chico, X., Moreno, P., Palomino, X., Rovira, R. González, M.A. Refrigeration Science and Technology, 2019, 2019-August, pp. 1903–1911, 143 https://iifiir.org/fr/fridoc/systeme-de-detection-intelligente-precoce-des-fuites-de-gaz-dans-des-34985
[2] EP3751209A1 A COMPUTER IMPLEMENTED METHOD, A COMPUTER PROGRAM, AND A SYSTEM FOR MONITORING REFRIGERANT GAS LEAKS IN A REFRIGERATION SYSTEM https://worldwide.espacenet.com/patent/search/family/067003420/publication/EP3751209A1?q=pn%3DEP3751209
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“Reducción de la huella de carbono de la refrigeración mediante a la detección de fugas de gas refrigerante”
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Autor: Xavier Albets-Chico, Technical Director
Habla con nuestro experto: xalbets@ako.com