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Avançando Para O Vapor Com Emissão Zero

Eficiência, Eletrificação E Engenharia Trabalhando Juntos

Geothermal area steaming boreholes

Sean Spencer, Gerente de Desenvolvimento de Soluções

Leitura de 5 minutos

Ele desempenhou um papel vital em nosso passado, presente e continuará sendo essencial também para nosso progresso futuro. Suas qualidades superiores de energia térmica o tornam um elemento fundamental na produção de muito do que faz parte de nossa rotina, todos os dias. E, graças à tecnologia em rápida evolução e aos avanços da engenharia, podemos avistar os frutos de seus muitos benefícios em um mundo com zero emissões amanhã

Não havia necessidade de inventá-lo; ele está na Terra há mais tempo do que nós. Ainda se pode vê-lo em seu estado mais natural, explodindo nos gêiseres e criando visuais de tirar o fôlego. Seu poder e força absolutos dão uma dica do porquê o vapor é o meio de transporte à base de calor mais utilizado no mundo. E destacam sua natureza básica. 

Sua capacidade de reter uma quantidade significativa de energia que pode ser usada, por exemplo, mecanicamente para girar uma turbina ou como calor para possibilitar muitos processos, torna o vapor um recurso renovável e sustentável essencial. Graças ao circuito de vapor e condensado, a água que ele utiliza pode ser reciclada por sistemas eficientes, economizando energia durante o processo. 

Com alta eficiência, baixa toxicidade, facilidade de movimentação, capacidade calorífica superior e baixo custo em relação a outras alternativas, um mundo sem vapor é impensável. Temos que agradecer ao vapor por muitos dos extraordinários avanços tecnológicos na sociedade nos últimos 300 anos. Embora os mecanismos que usam e precisam de vapor possam ter mudado, o vapor em si permaneceu fundamental para a nossa evolução. 

Ele desempenha um papel vital na indústria farmacêutica, garantindo que medicamentos e vacinas possam ser produzidos com segurança, confiabilidade e em grandes quantidades. Os estabelecimentos de saúde dependem do vapor para manter os instrumentos seguros ao nos tratar. As indústrias químicas e petrolíferas precisam do vapor para manter suas fábricas funcionando corretamente e para criar os muitos produtos dos quais dependemos para a vida cotidiana. Do plástico ao poliéster (o material de vestuário mais comum do mundo), à produção de amônia, que fornece fertilizantes para alimentar o mundo. E seus muitos usos na indústria de alimentos e bebidas significam que não precisamos pensar duas vezes sobre a segurança e a vida útil de tantas coisas que comemos e bebemos para sobreviver.

Estes são apenas alguns dos benefícios que o vapor nos proporciona. É por isso que vemos o vapor não apenas como um fenômeno útil, mas como uma tecnologia natural. Um meio seguro, sustentável e confiável de melhorar nossa qualidade de vida, quase incomparável.

Mas, além de uma oportunidade para fotos, os gêiseres não têm muito uso prático para nós e, exceto em alguns lugares da Terra, o vapor como energia geotérmica não é uma opção. Isso significa que, para aproveitar seu valor, o vapor deve ser gerado por nós. Aí é que está o teste para garantir seu futuro sustentável. 

Precisamos de vapor em grandes quantidades para manter nosso crescimento e qualidade de vida. É fundamental mudarmos de uma geração de vapor usando gás, carvão ou petróleo para fontes de energia renováveis e eficientes, o mais rápido possível.

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Abraçando Novas Possibilidades

A crise global está acelerando grandes mudanças na forma como geramos a nossa energia. Em primeiro lugar, há uma parcela crescente oriunda de fontes renováveis (principalmente eólica ou solar, mas com produção variável). Em segundo lugar, o potencial do hidrogênio ecológico baseado em energia renovável e eletrólise está crescendo dia após dia. Em terceiro lugar, há uma aceitação crescente da necessidade de eletrificação do calor na indústria e nos edifícios. E, finalmente, novas tecnologias para armazenamento de calor e energia estão surgindo e logo estarão disponíveis em larga escala. 

Essas mudanças de paradigma na forma como a indústria funciona não acontecerão da noite para o dia. Mas o tempo é essencial se quisermos atingir essas metas exatas de emissão zero. É por isso que opções práticas para preencher a lacuna entre o fornecimento e a demanda de eletricidade são tão importantes para alcançar operações sustentáveis. Inovações como o armazenamento de energia térmica, onde capturar o pico de suprimento renovável, convertê-lo em vapor útil e então mantê-lo até que seja necessário, será fundamental na transição. A Figura 1 ilustra porque precisamos encontrar maneiras de maximizar nossa eficiência quando se trata de aproveitar ao máximo as fontes renováveis, como a energia solar:

Solar generation energy shifting

Dando Passos Positivos Agora

About half of the fuel consumed for energy in industry can be electrified

De um modo geral, o calor é responsável por mais que o dobro da demanda de energia da geração global de eletricidade e produz 55% das emissões globais de energia¹. Reduzir esse número é uma meta significativa de descarbonização², mas até agora as tentativas muitas vezes foram isoladas, olhando para áreas como eletrificação, hidrogênio, biomassa e captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS) separadamente e com foco em usos finais específicos. 

É por isso que o caminho para a neutralidade do carbono às vezes parece tão difícil, esperando que novas tecnologias substituam aquelas as quais contamos por décadas ou mesmo séculos. Felizmente, os meios para usar o vapor gerado de forma sustentável estão bem ao nosso alcance. 

À medida que a necessidade de descarbonizar nosso planeta se torna mais urgente, é reconfortante que, com o vapor, isso não significa sua perda total. Todos sabemos que os tempos dirigindo veículos a gasolina ou diesel chegarão ao fim, que o consumo de gás natural será limitado e que decisões difíceis terão de ser tomadas se quisermos garantir o futuro do nosso planeta. 

Não é o caso do vapor. Abandonar as caldeiras movidas a combustíveis fósseis não requer esperar décadas para que novas alternativas cheguem. Também não significa uma reformulação completa dos sistemas existentes. A capacidade de adaptar caldeiras com tecnologia de aquecimento elétrico está aqui, agora. Quando o equipamento antigo precisa ser substituído, opções elétricas novas e mais eficientes estão prontamente disponíveis. À medida que a geração de energia se afasta do carvão, gás e petróleo, o vapor estará pronto para provar seu potencial neutro em carbono. 

Paralelamente, haverá uma necessidade crescente de se fazer mais com menos, avaliando e aprimorando continuamente as medidas de eficiência que tornarão o vapor ainda mais importante para tantas indústrias que dele dependem. Abordagens de todo o sistema, orientadas por dados, serão os meios mais eficazes de fazê-lo. 

Como o vapor é amplamente utilizado pelas mais diversas indústrias, há uma enorme variedade de tamanhos, configurações, aplicações de uso final e práticas operacionais de sistemas de vapor. Isso significa que há muitas opções para identificar oportunidades para melhorar o desempenho do sistema de vapor. 

Assim como o vapor ajudou as civilizações ao redor do mundo a crescer e se desenvolver, agora é a vez dos engenheiros ajudarem o vapor a manter seu lugar em nossa história. O vapor nos levou a uma jornada recompensadora até agora e assim continuará nos próximos séculos.

São engenheiros de todas as disciplinas que projetarão, construirão, modernizarão, operarão e tornarão seguras as infraestruturas e tecnologias para que um Reino Unido descarbonizado seja totalmente alcançado
Centro Nacional de Políticas de Engenharia, Academia Real de Engenharia

Fontes:

¹ “Global Energy Perspective 2022”, McKinsey, 26 de abril de 2022. 
² Observe que atingir a neutralização absoluta não se refere apenas às emissões de CO2, mas a todos os gases de efeito estufa, incluindo o metano e gases fluorados. Aqui usamos a descarbonização para cobrir todas as reduções de emissões relevantes. 
Centro Nacional de Políticas de Engenharia, Academia Real de Engenharia (https://raeng.org.uk/media/b4jpdttw/net-zero-a-systems-perspective-on-the-climate-challenge-final-nepc.pdf
“Net-zero heat: Is it too hot to handle?”, McKinsey Sustainability, 22 de julho de 2022. (https://www.mckinsey.com/capabilities/sustainability/our-insights/sustainability-blog/net-zero-heat-is-it-too-hot-to-handle) "