Indústria de descarbonização, a instalação de uma bomba de calor de cada vez
21 de setembro de 2022
Calor é calor, esteja -40 ou +140 graus Celsius. O desperdício não causa somente a perda de dinheiro, mas também aumenta a pegada de carbono de muitos processos industriais, especialmente onde são necessários aquecimento e resfriamento. As bombas de calor com eficiência energética estão se tornando rapidamente a tecnologia de escolha na unidade para um futuro sem carbono. Essa tecnologia está ajudando a indústria e as cidades a cumprir regulamentos ambientais cada vez mais rigorosos, a atingir suas próprias metas de sustentabilidade e a reduzir custos operacionais.
A mudança climática é uma questão premente em todo o mundo. Isso ficou muito claro na histórica cúpula climática de 2015, que resultou no Acordo de Paris, um pacto global para reduzir as emissões de gases de efeito estufa e limitar o aumento da temperatura a pelo menos 1,5 graus Celsius. A União Europeia estabeleceu agora um Acordo Verde Europeu e se comprometeu a ajudar o mundo em relação a ações climáticas e, mais importante, a estabelecer metas claras. Isso inclui o objetivo de reduzir pela metade suas emissões até 2030 e se tornar uma zona de zero líquido de carbono até 2050.
O desafio não é pequeno, uma vez que, de acordo com a Agência Internacional de Energia (AIE), o calor é responsável por mais da metade do consumo final total de energia global, a maior parte produzida a partir de combustíveis fósseis. Portanto, a descarbonização do calor precisa ser muito acelerada para que esses objetivos ambiciosos sejam alcançados. A UE também está eliminando gradualmente os gases fluorados, comumente usados como refrigerantes, de acordo com o regulamento europeu sobre F-gases, estabelecido para reduzir as emissões de gases de efeito estufa.
A combinação de uma maior legislação, de avanços tecnológicos e do seu próprio desejo de reduzir o impacto ambiental, está criando o momento necessário para os fabricantes conectarem sua estratégia de negócios à sua estratégia de descarbonização. Os fabricantes de alimentos que se comprometeram desde o início a reduzir suas emissões, por exemplo, já estão colhendo benefícios financeiros e ambientais significativos como resultado da integração de bombas de calor em seus processos de produção; esse é particularmente o caso nas fábricas que precisam da aplicação de calor durante a preparação e posteriormente para o resfriamento.
Campeão oculto da indústria: A bomba de calor
Com aplicações tanto em B2B como B2C, a bomba de calor percorreu um longo caminho desde que foi usada pela primeira vez para secar o sal extraído de marismas austríacas na década de 1850. Já conhecidas pelo uso no aquecimento urbano e no setor residencial, as bombas de calor estão rapidamente se tornando a tecnologia escolhida pelos fabricantes que se esforçam para cumprir regras ambientais cada vez mais rigorosas, reduzir as emissões de CO2 e os custos operacionais.
As bombas de calor convertem a energia renovável ou desperdiçada de edifícios e processos para fornecer aquecimento. Por exemplo: Durante o resfriamento, os sistemas de refrigeração emitem calor a partir de um condensador, que é simplesmente liberado no ambiente. A bomba de calor captura esse recurso valioso e aumenta a temperatura para produzir o calor adequado para outras finalidades de produção.
Quando uma bomba de calor é combinada com uma unidade de refrigeração, tanto o resfriamento quanto o aquecimento são possíveis, transformando o uso único em um ciclo contínuo, reduzindo os custos de energia em 30% ou mais. Essa é uma economia significativa se considerarmos que, nas indústrias de alimentos, laticínios e bebidas, até 60% do uso de energia é atribuído ao aquecimento e resfriamento.
Instalação da bomba de calor GEA, instalação de produção de chocolate Mars, Veghel, Holanda. Essa solução personalizada usa compressores de pistão da GEA que permitem a extração e a intensificação do calor de baixa temperatura não usado das unidades de refrigeração para reutilização na água de aquecimento. (Fonte da fotografia: RCC K&L)
Reduzindo as emissões de CO2 e refrigerante
À medida que os gases fluorados vão sendo eliminados, os refrigerantes naturais estão se tornando mais populares, especialmente a amônia, um refrigerante ecológico que está prontamente disponível, é barato e não tem impacto no aquecimento global ou na destruição do ozônio.
A amônia é amplamente utilizada em plantas de processamento de alimentos, nas indústrias de bebidas e laticínios, bem como em cervejarias e câmaras frigoríficas. Graças a aperfeiçoamentos na tecnologia do compressor, as bombas de calor de amônia agora podem produzir temperaturas mais elevadas. Isso abriu caminho para seu uso mais difundido nas indústrias de alimentos, bebidas e laticínios, onde o calor residual pode ser reutilizado e aumentado para produtos de lavagem, limpeza e secagem; água aquecida para fins de limpeza e processamento, bem como pasteurização.
Tradicionalmente, essas indústrias usavam caldeiras para cozinhar ou pasteurizar os produtos, que eram depois refrigerados para resfriá-los novamente, gerando grande desperdício de energia, uma vez que o calor do processo de refrigeração tinha uma temperatura muito baixa para ser reusado. Uma bomba de calor, no entanto, pode aumentar a temperatura do calor residual em até 90 graus Celsius e acima, para que possa ser recolocado em circulação. Isso significa que é possível eliminar mais caldeiras que usam combustíveis fósseis, o calor pode ser regenerado ou reciclado e as emissões de CO2 podem ser bastante reduzidas - em até 50% ou mais em muitos casos. Além disso, essas emissões de CO2 podem ser reduzidas a zero se for utilizada a energia verde.
As soluções personalizadas permitem um salto gigantesco para a indústria alimentícia
"As bombas de calor industriais da GEA variam de 300 kW a 10.000 kW, o que significa que podemos lidar com praticamente qualquer aplicação, desde água de lavagem quente até aquecimento urbano em toda a cidade", explica Kenneth Hoffmann, Gerente de Produto de Bombas de Calor da GEA Refrigeration Technologies. “Mas cada aplicação é diferente e requer uma abordagem à medida. Temos a vantagem de poder combinar amplo conhecimento do processo e experiência em soluções integradas de aquecimento e resfriamento. Nós projetamos tudo de tal maneira que a fonte de calor permaneça estável e permanentemente disponível, para que o uso do calor residual possa ser otimizado”.
As instalações tradicionais com caldeiras a gás são normalmente projetadas para uma temperatura mais alta do transportador de calor do que o necessário no processo; isso leva a cálculos imprecisos da carga de calor e, desse modo, a um desperdício de energia desnecessário. Embora a integração de um sistema de bomba de calor exija uma análise abrangente das temperaturas necessárias e uma avaliação dos parâmetros corretos do processo, quanto mais preciso for o projeto inicial, mais energia poderá ser economizada - portanto, todos os graus contam. Em vez de usar tubos pequenos com uma diferença significativa de temperatura para manter o custo inicial baixo, um investimento em bomba de calor se baseia em economia contínua, todos os dias.
Cada aplicação é diferente e requer uma abordagem à medida. Temos a vantagem de poder combinar amplo conhecimento do processo e experiência em soluções integradas de aquecimento e resfriamento. - Kenneth Hoffmann, Gerente de Produto de Bombas de Calor da GEA Refrigeration Technologies
- Kenneth Hoffmann, Gerente de Produto de Bombas de Calor da GEA Refrigeration Technologies
“Temos excelentes relacionamentos, às vezes ao longo de décadas, com nossos clientes de processamento. Muitos deles aconteceram por causa de uma instalação de refrigeração que entregamos; é aí que estão nossas raízes e nossa especialidade”, diz Maarten Gelens, Especialista em Refrigeração da GEA Refrigeration Technologies, na Holanda. Robert Unsworth, Diretor Técnico de Vendas da GEA Refrigeration Technologies UK, acrescenta: “Trabalhando com nossos clientes, nos esforçamos para atingir suas metas de sustentabilidade, que incluem economia de energia e redução de emissões de CO2. A aplicação de bombas de calor nos setores de alimentos, laticínios e bebidas será o maior avanço que a produção e a refrigeração de alimentos já viram”.
Crescimento e sustentabilidade dos negócios: dois lados da mesma moeda
Para cumprir as metas de sustentabilidade, a AIE declarou que a participação de tecnologias de energia limpa, como bombas de calor e aquecimento solar térmico, tem que triplicar para mais de um quarto das vendas de novos equipamentos de aquecimento até 2030. A tecnologia de bomba de calor proporciona energia e economia de custos, independentemente do setor em que é usada ou dos fins a que se destina. Ela pode realizar trabalhos básicos, como aquecer e resfriar uma pequena casa suburbana, até assumir um papel central em uma estratégia super inteligente de emissões zero para aquecimento urbano ou em uma grande planta de produção de alimentos. A GEA também ajuda os fabricantes a olha para suas plantas de maneira Integral, analisando cada processo para identificar oportunidades de aumentar a eficiência e a economia de custos. Essa abordagem ou oferta, que chamamos de Soluções de Engenharia Integrada (NEXUS) da GEA, geralmente inclui a integração de uma bomba de calor para capturar e reutilizar o calor residual, que pode ser encontrado em abundância em muitos ambientes de produção.
A aplicação de bombas de calor nos setores de alimentos, laticínios e bebidas será o maior avanço que a produção e a refrigeração de alimentos já viram”. - Robert Unsworth, Diretor Técnico de Vendas da GEA Refrigeration Technologies UK
- Robert Unsworth, Diretor Técnico de Vendas da GEA Refrigeration Technologies UK
