A demanda ‘explosiva’ por bombas de calor gigantes

Existem 2,5 milhões de litros de água em uma piscina olímpica.

Se por algum motivo você quiser trazê-lo de um agradável 20C para o ponto de ebulição, a empresa alemã MAN Energy Solutions (MAN ES) tem uma bomba de calor que pode fazê-lo. E levaria menos tempo do que a versão cinematográfica de Hamlet de Kenneth Branagh.

“Podemos fazer isso em menos de quatro horas”, explica Raymond Decorvet, que trabalha no desenvolvimento de negócios na MAN ES. “Ou poderíamos congelar tudo em cerca de 11 horas.”

A deles está entre as maiores unidades de bomba de calor do mundo. As bombas de calor funcionam comprimindo refrigerantes levemente aquecidos para elevar a temperatura desses fluidos. Esse calor pode então ser transmitido para residências ou máquinas industriais.

As bombas de calor requerem eletricidade para funcionar, mas podem produzir cerca de três ou quatro quilowatts de calor para cada quilowatt de energia que consomem, tornando-as altamente eficientes. Além disso, alguns designs também podem fornecer refrigeração.

As bombas de calor são cada vez mais populares entre alguns proprietários de residências, mas os dispositivos domésticos são relativamente pequenos e tendem a ter saídas de vários quilowatts ou mais. A maior bomba de calor comercial da MAN ES é milhares de vezes mais potente – com uma capacidade total de aquecimento de 48 megawatts (MW).

Ele pode produzir temperaturas de até 150°C e aquecer milhares de residências, não apenas uma. A empresa instalou recentemente duas dessas máquinas na cidade portuária de Esbjerg, na Dinamarca.

Nesta instalação, o refrigerante CO2 das bombas de calor absorverá uma pequena quantidade de calor da água do mar. Os compressores aumentam a temperatura do CO2 e o sistema pode então transferir esse calor, fornecendo água de até 90°C para um sistema de aquecimento urbano que atende 27.000 residências.

“A demanda por aquecimento urbano está explodindo”, diz Decorvet. A urgência de abandonar os combustíveis fósseis está levando a uma corrida – particularmente na Europa – para sistemas de bombas de calor maiores e mais robustos que possam abastecer cidades inteiras. Mas quem tem o maior, em termos de megawatts?

Pode parecer uma pergunta relativamente direta, mas na verdade é bastante complicado responder definitivamente. Até porque as bombas de calor não tendem a trabalhar na capacidade máxima o tempo todo. Em Esbjerg, as bombas de calor da MAN ES funcionarão com cerca de metade de seu rendimento potencial, por exemplo.

E tentar comparar os maiores sistemas de bomba de calor do mundo é difícil porque, muitas vezes, eles são compostos de várias bombas de calor menores encadeadas. Veja o sistema de aquecimento urbano em Estocolmo, na Suécia, muitas vezes referido como a maior instalação de bomba de calor do mundo.

Isso provavelmente é verdade, ele tem uma capacidade máxima de 215MW – mas esse total é a soma de sete bombas de calor, dois dispositivos de 40MW e cinco de 27MW, explica um porta-voz do fornecedor de energia Stockholm Exergi.

Em outra parte da Suécia, Gotemburgo possui um sistema de bomba de calor de 160 MW que consiste em quatro unidades. Dois deles são realmente maiores que os de Estocolmo, com capacidade de 50MW cada.

Eles estão em operação desde 1986 e provavelmente detêm o título de bombas de calor individuais mais potentes atualmente em uso, embora sejam claramente rivalizados por dispositivos mais novos, como os fabricados pela MAN ES.

No ano passado, as empresas químicas alemãs BASF e MAN ES anunciaram sua intenção de construir uma bomba de calor de 120MW que seria, segundo relatos, a maior do mundo .

Teria fornecido calor para usos industriais em um local em Ludwigshafen. No entanto, não deveria ser. “A BASF decidiu não prosseguir com o projeto”, disse um porta-voz à BBC. A empresa está explorando outras fontes potenciais de calor, que espera serem economicamente mais atraentes.

O tamanho não é necessariamente tudo, observa Dave Pearson, diretor de desenvolvimento sustentável do grupo Star Refrigeration. A eficiência é importante e ele argumenta que a amônia – o refrigerante escolhido por sua empresa – ajuda a tornar as bombas de calor particularmente eficientes.

Veronika Wilk, do Instituto Austríaco de Tecnologia, e seus colegas estudaram o uso de bombas de calor para aplicações industriais, para fornecer calor em fábricas farmacêuticas, alimentícias ou de papel, por exemplo.

Desde que não exijam temperaturas muito altas acima de 200°C, as empresas estão cada vez mais recorrendo a bombas de calor, argumenta Wilk, porque isso permite que elas se afastem do gás natural, que se tornou extremamente caro após a invasão da Ucrânia pela Rússia.

Mas as bombas de calor industriais tendem a ter apenas alguns MW de capacidade. É mais provável que você encontre bombas de calor verdadeiramente gigantes em um sistema de aquecimento urbano, como os mencionados acima, diz o Dr. Wilk.

“A beleza do aquecimento urbano é que você pode descarbonizar muitos lares de uma só vez”, acrescenta ela.

Existem muitos outros exemplos de sistemas de aquecimento urbano alimentados por bombas de calor. Em Viena, um sistema de 55MW usando três bombas de calor deve entrar em operação neste outono.

As máquinas coletarão calor, em torno de 6°C, das águas residuais tratadas, explica Linda Kirchberger, gerente de divisão de descarbonização de ativos e novas tecnologias da Wien Energie.

A água tratada ia direto para um rio. “Agora ele faz um desvio e passamos pelo sistema de bomba de calor”, diz ela.

O sistema elevará as temperaturas de 6°C para 90°C e o aquecimento passará a abastecer 56.000 residências. Em 2027, a Wien Energie prevê duplicar a capacidade do sistema com mais três bombas de calor, atingindo um total de 110MW.

Embora ainda impressionantes e pesando mais de 200 toneladas cada, essas unidades individuais têm capacidade de menos de 20MW. O fabricante, Johnson Controls, confirmou à BBC que suas maiores bombas de calor têm uma potência máxima de 28MW.