Calor Industrial

SHIP: Onde a economia encontra a sustentabilidade

Quimica e Derivados
27 de janeiro de 2019
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    A faixa de temperatura que cada coletor consegue atingir é apenas um dado nominal, e deve ser interpretado e analisado tecnicamente com base nas condições ambientais e nas necessidades do processo industrial considerado. Entretanto, para ilustrar, podemos segmentá-los por temperaturas de operação, como mostra a ilustração abaixo:

    Os fatores que devem ser analisados variam bastante. Em ambientes completamente sem nuvens, com céu azul na maior parte do ano, que exigem temperaturas acima de 150-200°C, concentradores Fresnel, por exemplo, podem ganhar pontos extras. Por outro lado, em regiões onde ao longo do ano as condições ambientais variam bastante, havendo muita irradiação global, mas com pouca irradiação direta em relação à irradiação difusa, coletores planos à vácuo possuem uma curva média de eficiência geralmente maior, produzindo energia térmica tanto em tempo nublado como em dias de céu azul, uma vez que também utilizam a irradiação difusa para produzir calor.

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    Outro fator a ser considerado é a complexidade da manutenção, que abrange tanto a frequência da necessidade de limpeza e disponibilidade de água, como também o desgaste de peças móveis, no caso de trackers, e placas eletrônicas de comando que são cruciais para o sistema “seguir” o sol durante o dia, bem como reposição de itens-chave sem os quais o sistema pode parar de gerar energia térmica.

    Dessa forma, tudo deve ser relativizado e analisado tecnicamente, uma vez que mesmo uma tecnologia capaz de gerar temperaturas acima de 200°C pode ser a mais indicada para um determinado processo que necessita de temperaturas abaixo de 100°C. Novamente, além destes exemplos citados, vários fatores irão contribuir para a análise de viabilidade técnica, tecnológica e financeira do projeto.


    Benefícios

    Existem uma série de benefícios de curto e longo prazo relacionados à utilização do SHIP em indústrias que utilizam combustíveis fósseis na geração de calor. Esta tecnologia não é pensada para suprir 100% do calor de processo numa planta industrial. Chama-se “fração solar”, a parcela de energia térmica gerada pelo campo solar em relação à toda energia térmica gerada pelos boilers.

    Como tudo, o investimento a ser feito num campo solar, por m², tende a ser menor quanto maior for o campo, ou seja, quanto maior for a fração solar contratada.

    Em linhas gerais, uma fração solar de 20% pode reduzir uma quantia análoga de combustível queimado no boiler. Se a indústria queima 300.000 kg de óleo BPF/mês em seus boilers, estamos falando numa redução de 720.000 kg/ano de combustível.

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    Muitas vezes, dependendo da irradiação solar e das temperaturas de trabalho, a indústria não precisa deslocar caixa para pagar o financiamento do campo solar: a própria economia gerada é capaz de pagar o financiamento e ainda deixar uma sobra de caixa.

    Essa fração solar contratada “blindará” a indústria por pelo menos 20 anos contra a incidência dos aumentos nos preços do óleo. Isso significa que o planejamento estratégico da empresa poderá “congelar” o valor do kWh-térmico gerado por essa fração por duas décadas, reduzindo o impacto dos aumentos de custo sobre os produtos finais. Como efeito direto, essa redução de impactos aumenta a competitividade da indústria no setor.

    Outros benefícios, são:

    • Redução do custo do kWh-térmico, podendo chegar a até 71% de economia.

    • Reconhecimento social pela adoção de tecnologias limpas na indústria.

    • Possibilidade de gerar receitas com créditos de carbono.

    • Habilitação para participar de programas de incentivo para redução de emissões, na esfera municipal ou estadual (ex: Desenvolve São Paulo).

    • Aumento da vida útil dos boilers.

    • Redução de gastos com manutenção dos boilers.

    • Aumento dos índices de sustentabilidade, aplicáveis ao DJSI (Dow Jones Sustainability Index).

    • Reconhecimento nacional e internacional por sua atitude ambiental responsável.


    Condições para Viabilidade

    Como já foi abordado anteriormente, existem uma série de variáveis que precisam ser quantificadas e analisadas para a determinação da viabilidade econômica de um projeto SHIP para indústrias. Em linhas gerais, se a indústria produz calor até 200°C utilizando combustíveis fósseis, há viabilidade. Mas a viabilidade é subjetiva. Para algumas empresas, viabilidade significa um retorno do investimento inferior a 2 anos, para outras, 10 anos é aceitável. Uma mudança de pensamento é necessária, já que o projeto é para gerar energia, como se fosse o investimento numa “fábrica de óleo” capaz de produzir óleo durante 20 anos, mas sem sujeira.

    Em ordem de importância, listo abaixo as principais variáveis utilizadas numa pré-análise de viabilidade para SHIP:

    I) Combustível utilizado para os boilers e preço (Eletricidade, GLP, Diesel, Óleos Combustíveis, Gás Natural)

    II) Área para instalação

    III) Irradiação solar local

    IV) Período de funcionamento, respectivas vazões e temperaturas e vazão do fluido usado para processo industrial (ar ou água), incluindo do condensado

    V) Pressão do processo

    VI) Eficiência do Boiler

    VII) Taxas de financiamento e prazo de carência (se existir)

    VIII) Disposição e/ou previsão orçamentária para investimento em ações de sustentabilidade/redução de emissões

    IX) Existência de incentivos locais para iniciativas que reduzam a emissão de gases

    X) Necessidade e reduzir emissões por questões ambientais e sociais

    Abaixo segue um exemplo típico do resultado positivo de uma pré-análise, que resultou numa viabilidade absoluta do projeto – a economia gerada paga o financiamento típico usando linhas públicas, como o FCO ou Desenvolve SP, por exemplo – considerando um fluxo de caixa anual.

    O exemplo acima usa números reais, resultados de simulações utilizando dados do Meteonorm e o software TRNSYS para compor os dados técnicos e financeiros fornecidos. Os dados de irradiação solar da região são: GHI : 2007 kWh/m2 por ano; DNI: 1914 kWh/m2 por ano; DIF 731 kWh/m2 por ano, onde GHI: Irradiação Horizontal Total; DNI: Irradiação Normal Direta e DIF: Irradiação Difusa. Foram adotados dados mais conservadores em todas as variáveis.



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