Europa recurre a calderas eléctricas para equilibrar la red

Para la gestión de ingeniería y los ingenieros, el mercado energético global está cambiando rápidamente. Por consiguiente, las redes de calefacción urbana y los procesadores industriales norteamericanos están atentos a los avances clave del mercado energético europeo.

En concreto, Finlandia ha establecido una de las políticas climáticas más avanzadas de la región, comprometiéndose a la neutralidad de carbono para 2035. Integrante de la Unión Europea desde 1995, el país ha establecido objetivos provisionales de reducción de emisiones del 60 % para 2030, del 80 % para 2040 y del 90 % al 95 % para 2050, todos con respecto a los niveles de 1990. Recientemente, el país cerró su última central eléctrica de carbón a escala de servicios públicos .

Finlandia, al igual que otros miembros de la UE, se esfuerza por aprovechar incentivos financieros y políticos como el Mecanismo de Recuperación y Resiliencia (MRR), un importante programa de financiación de la UE lanzado tras la pandemia para promover la electrificación, el despliegue de energías renovables y la resiliencia. El programa asigna aproximadamente 672 500 millones de euros (768 700 millones de dólares) a los Estados miembros de la UE, distribuidos mediante una combinación de subvenciones y préstamos.

Al igual que todos los Estados miembros de la UE, Finlandia debe implementar plenamente todas las iniciativas financiadas por el FRR antes de la fecha límite del programa, agosto de 2026. Para alcanzar sus ambiciosos objetivos a tiempo, Finlandia está destinando una parte significativa de los aproximadamente 500 millones de euros (571,6 millones de dólares) que ya ha recibido a la modernización de su infraestructura energética, con especial énfasis en la implementación de calderas eléctricas de alta eficiencia. El país también está diversificando su cartera de generación eléctrica y recientemente lanzó un proyecto de equilibrio de red optimizado mediante inteligencia artificial .

Hoy en día, las calderas de electrodos avanzadas de alto rendimiento son sistemas con marcado CE diseñados para generar vapor o agua caliente mediante electricidad de alto voltaje, con capacidades de salida de hasta 60 MW y presiones de producción de vapor de hasta 32 barg (la unidad de medida de la presión manométrica). Estos sistemas generan cero emisiones en el punto de uso, ofrecen modulación completa de cero al 100 % de la producción y ofrecen configuraciones flexibles, incluyendo diseños de electrodos de tipo chorro y sumergidos, ideales tanto para nuevas instalaciones como para proyectos de modernización en aplicaciones de calefacción industrial y urbana.

“Se están instalando calderas de electrodos en las redes de calefacción urbana para contribuir a la descarbonización de la producción de energía térmica, compensar el consumo de fuentes de calor fósiles y absorber el exceso de electricidad durante los periodos de alta producción de energías renovables. Su integración no solo contribuye a la reducción de emisiones, sino que también refuerza la estabilidad de la red, lo que las convierte en una inversión estratégica en el camino de Finlandia hacia la neutralidad de carbono”, afirmó Juha Mäntynen, vicepresidente de CT Industrial Oy (CTI), proveedor finlandés de tecnologías limpias especializado en sistemas energéticos llave en mano, de cero emisiones y alta eficiencia —incluidas calderas de electrodos de alto voltaje— para aplicaciones industriales y de calefacción urbana en 19 países europeos.

Estabilización de la red

En el esfuerzo de descarbonización de la UE, las calderas de electrodos de alto voltaje desempeñan un papel fundamental en aplicaciones que requieren una rápida absorción de carga y estabilización de la red, según Mäntynen.

Las calderas de electrodos son especialmente importantes para mantener el equilibrio de la red a medida que crece la producción de energía renovable. Dado que la generación eólica y solar puede fluctuar rápidamente, la red requiere tecnologías que respondan con la misma rapidez. Las calderas de electrodos satisfacen esta necesidad ajustando su consumo eléctrico casi instantáneamente, lo que les permite absorber el exceso de energía durante períodos de sobreoferta. Esto facilita la integración de fuentes renovables variables sin sobrecargar la red ni desperdiciar energía limpia.

Para Finlandia, esta es una consideración clave dadas sus sustanciales inversiones en energías renovables durante los últimos 15 años. A finales de 2023, Finlandia contaba con aproximadamente 1600 aerogeneradores operativos con una capacidad combinada de casi 7000 MW, incluyendo más de 1200 MW añadidos solo ese año. La energía eólica se ha convertido en la segunda fuente de electricidad más importante de Finlandia, generando aproximadamente 19,8 TWh en 2024, suficiente para abastecer aproximadamente el 25 % de la demanda nacional de electricidad. El país también realiza importantes inversiones en recuperación de calor, bombas de calor (aire a calor), energía eólica marina, solar y nuclear.

El mercado de reservas y los precios negativos

A medida que crece la producción de energía renovable en Europa, los precios negativos de la electricidad son cada vez más frecuentes. Esto crea una oportunidad financiera para los consumidores de energía que participan en el mercado de reserva, permitiéndoles generar ingresos absorbiendo el exceso de energía. Las calderas de electrodos son fundamentales para aprovechar esta tendencia, permitiendo un funcionamiento rápido y adaptado a la demanda, en línea con las condiciones del mercado.

Según Mäntynen, cuando la producción eólica supera la demanda, el excedente de electricidad provoca una caída drástica de los precios, que en ocasiones llegan a ser negativos. Explica que un precio negativo de la electricidad significa que los productores de electricidad pagan a los consumidores para que desconecten la red, en lugar de que los consumidores paguen por ella.

Las empresas que participan en los mercados de reserva pueden obtener ingresos considerables consumiendo el exceso de electricidad para equilibrar la red.

El mercado eléctrico de reserva, también conocido como mercado de servicios auxiliares o de equilibrio, es esencial para mantener la estabilidad de la red, compensando a productores y consumidores que pueden ajustar rápidamente la generación o el consumo de energía. Este mercado garantiza una frecuencia fiable del sistema y reduce el riesgo de apagones al responder a fluctuaciones repentinas en la oferta y la demanda. Tecnologías como las calderas de electrodos son especialmente valiosas en este contexto, ya que pueden absorber rápidamente el exceso de electricidad o desconectarse según la demanda, lo que las convierte en herramientas eficaces para equilibrar la red en tiempo real.

En condiciones favorables, una caldera eléctrica puede amortizarse en un año o menos. Por ejemplo, el año pasado, el precio medio pagado por el consumo de electricidad en el mercado de reserva fue de tres mil (3000) euros por megavatio-hora. Una caldera de 50 MW funcionando durante una hora podría generar unos 150 000 euros (171 500 dólares)», afirmó Mäntynen.

Energía térmica y calefacción urbana

Además, la energía térmica y la calefacción urbana son cruciales para la infraestructura energética europea, ya que suministran calor de forma constante a millones de hogares y empresas, a la vez que contribuyen a la fiabilidad de la red. Estos sistemas desempeñan un papel clave en la seguridad energética, especialmente en las regiones más frías y durante los periodos de máxima demanda.

Finlandia opera una de las redes de calefacción urbana más avanzadas del mundo, con más de 16.000 kilómetros (9.941 millas) de tuberías subterráneas aisladas, que abastece a aproximadamente la mitad de la población, especialmente en zonas urbanas. El sistema distribuye agua caliente, normalmente calentada entre 65 °C y 115 °C, dependiendo de la temperatura exterior, y la devuelve a una temperatura de entre 40 °C y 60 °C, con una pérdida de calor mínima de tan solo el 8-9 %.

Aunque históricamente la red dependía del carbón, la turba y las astillas de madera, ahora está experimentando una importante transición hacia fuentes de energía renovables y bajas en carbono. Muchas ciudades están eliminando progresivamente las plantas de biomasa en favor de tecnologías modernas como las calderas de electrodos.

Los precios relativamente bajos de la electricidad y las ventajas fiscales han convertido a Finlandia en un lugar atractivo para grandes centros de datos operados por empresas como Google y Microsoft. Los centros de datos generan una gran cantidad de calor residual al enfriar los procesadores, y esta energía residual se ha utilizado para calentar las ciudades finlandesas.

“Las bombas de calor generan energía base a partir de los centros de datos, mientras que las calderas de electrodos aumentan la temperatura del agua de calefacción urbana para alcanzar el nivel de temperatura requerido para las necesidades de la ciudad”, dijo Mäntynen.

Implementación más rápida

Para acelerar la implementación, CTI se ha asociado con Acme Engineering para expandir la implementación de calderas de electrodos en Finlandia y otros mercados europeos.

Los productos de Acme se distinguen por su amplia gama de diseños y flexibilidad técnica. Su portafolio incluye la caldera de chorro, capaz de manejar presiones más altas con una capacidad de modulación de cero a 100%, y la caldera de electrodos sumergidos, configurable para aplicaciones de agua caliente o vapor. Además, el fabricante de equipos originales ofrece un diseño de caldera de agua caliente horizontal, especialmente adecuado para proyectos de modernización. Disponemos de una variedad de opciones de voltaje para satisfacer las diferentes necesidades regionales.

En la actualidad, CTI se asocia con Acme para suministrar calderas de electrodos de alta tensión al mercado europeo bajo la marca ACME-CTI. CTI fabrica y suministra calderas eléctricas de electrodos para la producción de vapor y agua caliente, tanto para la industria energética como para la de procesos. Estos sistemas se basan en la tecnología probada de calderas de electrodos desarrollada por ACME y cuentan con el marcado CE, de conformidad con las normas establecidas por la sociedad de clasificación europea. El diseño y la producción de las calderas cumplen con los requisitos de las normas EN 13445 y EN 12593. CTI supervisa todo el proceso de entrega del sistema de caldera eléctrica, desde la planificación inicial hasta la instalación, con soporte continuo.

Juntos, CTI y Acme forman una asociación altamente ágil y técnicamente capaz, que ofrece soluciones personalizadas, modificaciones rápidas a equipos existentes y un alto grado de capacidad de respuesta a los requisitos del cliente.

“Acme es una empresa pequeña y ágil, lo que le permite cotizar, tomar decisiones y adaptarse a las necesidades de los clientes mucho más rápido que los fabricantes de calderas más grandes y burocráticos”, afirmó Mäntynen.

Hito alcanzado

Ante el aumento de la demanda de soluciones de energía limpia, se alcanzó un hito significativo cuando CTI instaló con éxito la primera caldera de electrodos ACME-CTI europea en septiembre de 2024. En junio de 2025, operando en Jepua, la caldera de electrodos de tipo chorro de 10 MW generará 28 barg de vapor para aplicaciones de calefacción en procesos industriales. El alcance del suministro incluye también el sistema de agua desmineralizada, el sistema de agua de alimentación y el sistema de purga, con automatización integrada en la configuración de caldera existente del cliente, todo ello llave en mano.

Más recientemente, CTI instaló una caldera eléctrica de 15 MW y un tanque de agua de alimentación en la zona industrial de Honkajoki. También se instaló una nueva caldera eléctrica de 15 MW en conexión con la planta de calderas de biomasa de Vatajankoski, lo que aumentará la producción de vapor económico y no combustible.

La caldera de electrodos de alto voltaje fabricada por CTI producirá vapor para Vatajankoski Oy. En el futuro, también será posible almacenar la energía producida por una caldera eléctrica en un acumulador de calor, que posteriormente se instalará junto a la planta. El calor del acumulador también se suministrará a Honkajoki Oy (productor de materias primas renovables de alta calidad para nutrición animal, biocombustibles y fertilizantes).

Actualmente, CTI participa activamente en el sector de la industria de procesos, que se prevé será un área de gran crecimiento para las aplicaciones de calderas de electrodos. Actualmente, CTI tiene nueve proyectos llave en mano en marcha.

Un avance reciente destacable incluye la firma de un pedido adicional de dos calderas de 50 MW. Estas calderas están destinadas a un proyecto en la ciudad de Kajaani, ubicada en el centro de Finlandia. Inicialmente, el plan era suministrar calor únicamente a la red de calefacción urbana de la ciudad. Sin embargo, surgió una nueva demanda por parte de un cliente, que exige una temperatura diferente a la que suele requerir la red urbana.

CTI respondió con una propuesta innovadora: usar un solo conjunto de calderas para generar dos potencias térmicas diferentes sin duplicar la capacidad de la caldera. Al modificar el diseño para producir agua más caliente y distribuirla por separado a dos niveles de temperatura diferentes, CTI creó una solución que satisfacía ambas necesidades simultáneamente.

Europa está acelerando su transición energética con calderas de electrodos de alto voltaje e inversión sostenida en infraestructura limpia. El modelo europeo ofrece una vía de futuro comprobada: convierte el excedente de electricidad renovable en calor fiable, fortalece la estabilidad de la red y protege los sistemas energéticos de la volatilidad de los precios de los combustibles. A medida que se endurecen los mandatos de reducción de carbono y crece la necesidad de infraestructura resiliente, las empresas norteamericanas de calefacción urbana y procesamiento industrial pueden aprovechar la oportunidad para impulsar un futuro energético más limpio y adaptable.

— Del Williams es un escritor técnico que reside en Torrance, California.