Recuperação de calor: o herói desconhecido rumo ao zero líquido
A eficiência continua sendo a chave num mundo em rápida mudança
Tim Kraemer, Diretor de Desenvolvimento de Negócios de Vapor da GESTRA
4 minutos de leitura
À medida que os anos passam, tanto as empresas quanto a sociedade enfrentam muitos desafios e incertezas. Os mercados de energia continuam voláteis, com os conflitos na Europa tendo um impacto marcante na segurança energética em todo o mundo. E, já estamos vendo os efeitos da mudança climática, com eventos imprevisíveis ocorrendo cada vez mais.
O que é certo é que para atingir nosso objetivo universal de alcançar o zero líquido, será necessário um foco determinado em inovação e ação. As empresas já estão assumindo a liderança, percebendo que há mais a fazer, mas menos tempo para atingir estes objetivos.
Ecoando os esforços das empresas que pensam no futuro, os governos também estão começando a enfrentar os desafios futuros. Este ano, o EEG 2023 entra em vigor na Alemanha (uma emenda à Lei de Fontes Renováveis de Energia). Seu objetivo é que 80% do consumo de eletricidade do país provenha de energia renovável até 2030, e que a geração de energia esteja praticamente livre de gases de efeito estufa (GEE) até 2035.
Há também uma nova lei alemã de Eficiência Energética que está sendo considerada atualmente pelo Governo Federal. Se aprovado, isso exigiria que empresas que consomem mais de 10 Gigawatts-hora (GWh) de energia por ano implemente esquemas de gerenciamento de energia. As empresas menores que utilizam 2,5 GWh terão que realizar auditorias energéticas, enquanto todas as empresas devem evitar o desperdício de calor nos processos de produção ou utilizá-lo elas próprias, se economicamente viável.
Não é apenas a Alemanha que vê a eficiência como fundamental para um futuro zero líquido em potencial. Em setembro, a administração Biden-Harris nos EUA publicou seu Mapa da Descarbonização Industrial. Como na Alemanha, cerca de 30% das necessidades de calor de processos industriais nos Estados Unidos são contabilizadas pela produção de vapor.
A eficiência energética é uma estratégia fundamental de descarbonização transversal , e continua sendo a opção mais econômica para a redução das emissões de GEE a curto prazoMapa do Caminho da Descarbonização Industrial, Departamento de Energia dos Estados Unidos
Estamos vendo os maiores emissores de gases de efeito estufa do mundo - China, EUA e UE - tomarem a eficiência como um fator-chave para alcançar o zero líquido, e isso é um sinal extremamente positivo. Sim, é apenas um fator nessa jornada, mas é uma parte vital e contínua do processo.
À medida que os prazos para mitigar a mudança climática se aproximam, sem dúvida veremos outras alavancas desempenharem papéis cada vez mais críticos. A eletrificação de processos que utilizam energia renovável e o uso do hidrogênio como combustível e matéria-prima desempenharão papéis importantes, mas levará tempo para se desenvolver. Ao fazer mais com menos, o que é efetivamente o caso com eficiência, aceleraremos a mudança enquanto esperamos que surjam novas tecnologias.
Eficiência na Prática: Recuperação de calor em sua caldeira
Um grande benefício de se concentrar na eficiência é que ela envolve ação, agora, não amanhã, e sem grandes mudanças na infraestrutura. A necessidade de melhorar a eficiência dos sistemas de vapor não poderia ser mais claro. O vapor continua sendo vital para muitos processos e é o uso final mais significativo de energia no setor industrial. Entretanto, em nossa experiência, muitas empresas não estão cientes das oportunidades inexploradas para melhorar a eficiência do vapor.
No centro de qualquer sistema de vapor está a geração de vapor, e qualquer que seja seu combustível atual, que muito provavelmente virá de uma caldeira. Todas as caldeiras apresentam a evaporação contínua como parte de seu funcionamento normal. Isto aumenta gradualmente o número de sólidos dissolvidos no interior, que devem ser gerenciados para evitar danos tanto na caldeira quanto no sistema de vapor conectado.
A maneira usual de lidar com isso é algo chamada de “descarga da caldeira”. Isto é ainda dividido em duas categorias: descarga de fundo (também conhecido como purga intermitente), e descarga contínua. Qualquer um dos métodos eliminará efetivamente quaisquer depósitos indesejados, liberando parte da capacidade da caldeira. Quando isso é tratada simplesmente como uma operação necessária, sem nenhuma tentativa de recuperar o calor e a água envolvidos, temos um desperdício significativo de energia.
Mas, principalmente com os volumes maiores envolvidos com a descarga contínua, esta energia pode ser capturada e utilizada. Naturalmente, a natureza específica de um sistema de vapor determina o potencial de recuperação e economia de energia, mas, mesmo em um simples circuito de recuperação de calor, o período de retorno pode ser de apenas alguns meses.
Onde circuitos mais sofisticados são desenvolvidos (como no diagrama abaixo), o vapor flash e o calor da descarga são usados para aquecer e desaerar a água de alimentação, a economia anual pode chegar às dezenas de milhares. E isso é contra um investimento modesto.
Diagrama esquemático de uma instalação de descarga com tanque flash
A recuperação de calor pode economizar 15% do consumo de energia
Considerando que a vida média de uma caldeira a vapor pode estar na faixa de 20-30 anos, maximizar sua eficiência, recuperando o calor das descargas, é tanto sensato quanto econômico. Naturalmente, investigar todo o sistema e otimizar a recuperação do condensado, o isolamento e as muitas medidas de eficiência disponíveis é o próximo passo lógico. A Dena, a Agência Alemã de Energia, estima que lidar com a recuperação de calor poderia reduzir o consumo de energia para a geração de vapor e água quente em uma média de 15 %.
À medida que novas tecnologias emergem, as opções futuras podem se tornar viáveis. Pode ser que dentro de alguns anos, você tenha a opção de reequipar a caldeira, para que ela possa usar eletricidade renovável para criar vapor. Mas o uso da descarga de fundo para garantir seu bom funcionamento ainda será necessário, e a recuperação de calor ainda terá impacto em sua eficiência e operação sustentável.
Também faz perfeito sentido para os negócios. Como a maior economia da Europa e seu maior emissor de GEE, a Alemanha está em posição ideal para liderar esta mudança. Nossa trajetória em inovação e engenharia é respeitada em todo o mundo. Com base nisso, adaptar e mudar positivamente nossos processos nos ajudará a nos definir como um fornecedor líder de soluções para ajudar a combater a mudança climática.
Na GESTRA, temos estado focados no desempenho e eficiência de seu sistema de vapor por mais de 120 anos. Estamos aqui para ajudar sua empresa a navegar na transição de energia, usando nossa experiência e conhecimento para manter os benefícios do vapor para o futuro.
¹: Desenvolvimento de energias renováveis | Governo Federal (página em alemão: bundesregierung.de)
²: A Alemanha avança com lei de eficiência energética, em meio às conversações em andamento na UE - artigo em alemão: EURACTIV.com
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