Transição para Zero Líquido: O papel do calor de baixo carbono

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Steven Cowan, Diretor Técnico, PADD Energy, destaca a geração de calor de baixo carbono à medida que fazemos a transição do gás natural como fonte de combustível, incluindo comentários sobre Combined Heat & Power

“Os esquemas de energia solar oferecem a eletricidade mais barata da história …” e “Eólica offshore para alimentar todas as residências no Reino Unido até 2030 …”, são apenas duas manchetes recentes que destacam a mudança em curso em direção à eletricidade de baixo carbono. Mas e quanto ao calor? O calor é responsável por cerca de 37% do total de emissões de carbono do Reino Unido quando os processos industriais são incluídos e mais de 85% das nossas casas são aquecidas a gás natural.

O Acordo de Paris estabelece uma estrutura global para evitar mudanças climáticas perigosas, limitando o aquecimento global a bem abaixo de 2 ° C e envidando esforços para limitá-lo a 1,5 ° C. O Reino Unido foi a primeira grande economia do mundo a aprovar leis para encerrar sua contribuição para o aquecimento global, resultando em nossas metas de Zero Líquido até 2050 (Inglaterra e País de Gales) e 2045 (Escócia). O calor de descarbonização terá um papel fundamental e a forma como geramos e distribuímos esse calor é essencial.

Como o setor de aquecimento se desenvolveu?

Em 1967, um programa de dez anos do governo do Reino Unido foi iniciado para converter todos os aparelhos a gás no Reino Unido de ‘gás de cidade’ (derivado do carvão) em gás natural, fornecido por poços do Mar do Norte. Deste ponto em diante, o gás natural passou a ser a escolha dominante para a geração de calor em residências, edifícios comerciais e processos industriais, e temos desfrutado de baixos custos de energia em comparação com as taxas de eletricidade.

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A eficiência das tecnologias, como caldeiras, aumentou, mas os principais desenvolvimentos na geração a gás foram limitados a sistemas como Combined Heat & Power (CHP). CHP gera calor e energia por meio de motores a gás, alcançando maior eficiência geral do que as centrais elétricas de ciclo combinado tradicionais. Conforme a intensidade de carbono da rede elétrica diminui, os benefícios de carbono do gás CHP diminuem, embora economias econômicas ainda possam ser realizadas através da coprodução de calor e energia em um único processo, graças ao ‘centelhador’ (a diferença nos preços por kWh de gás e eletricidade).

Procurando inspiração no exterior

Mais além, outros países adotaram uma abordagem diferente e, em alguns casos, mais ecológica. Na Dinamarca, a crise energética da década de 1970 viu uma mudança radical no planejamento e na política energética – em vez de depender das importações de combustíveis fósseis, o país lançou iniciativas para planejar sistematicamente o fornecimento de calor. Isso incluiu novos padrões de eficiência energética, implantação de redes de aquecimento urbano, recuperação de calor residual e cogeração descentralizada de calor e energia. Cinquenta anos depois, o setor de aquecimento do país tem emissões de carbono consideravelmente mais baixas do que outros países, como o Reino Unido.

O uso eficiente do aquecimento urbano não se limita à Dinamarca – países como Suécia, Finlândia, Estônia, Alemanha e França adotaram esse método de produção e distribuição centralizada de calor por meio de redes de tubos isolados. A chave é garantir que o calor seja produzido com baixo teor de carbono, em vez de o gás natural como fonte de combustível dominante.

Opções de tecnologia de curto prazo

No Reino Unido, esquemas governamentais como a Heat Networks Delivery Unit (HNDU) e o subsequente financiamento de capital Heat Networks Investment Project (HNIP) estimularam o setor de redes de calor. Prevê-se que esse crescimento continuará como parte de uma recuperação verde da pandemia COVID-19.

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Embora a geração de calor a gás natural ainda domine, começamos a ver soluções de baixo carbono penetrando no mercado. O governo do Reino Unido também anunciou que caldeiras a gás não podem ser instaladas em novas residências a partir de 2025.

Uma solução alternativa para a geração de calor com gás natural são as bombas de calor – não são uma tecnologia nova e usam eletricidade para gerar calor. Eles podem ser usados ​​em aplicações domésticas, comerciais e industriais, normalmente em temperaturas mais baixas do que os sistemas de gás equivalentes. À medida que a rede elétrica se descarboniza, as bombas de calor provavelmente desempenham um papel fundamental para ajudar a reduzir as emissões associadas ao setor de aquecimento.

O biogás e o gás verde também oferecem uma alternativa à queima de gás natural – e, em alguns casos, significa que as tecnologias existentes, como caldeiras ou motores CHP, podem ser reaproveitadas para funcionar com esse combustível mais limpo. As consultorias do setor de energia estão atualmente trabalhando com grandes organizações para criar soluções de gás verde que ajudarão a substituir o consumo de gás natural.

Para Net Zero e além

Ao olharmos para os prazos da Net Zero e além, como será a produção de calor?

A escala de implantação de calor eletrificado (por exemplo, bombas de calor) dependerá em parte de como o setor de hidrogênio se desenvolve. Em termos simples, queimar gás hidrogênio com oxigênio puro produz calor e água, sem gases de efeito estufa. A produção comercial de hidrogênio verde pode demorar pelo menos 10 anos, mas o governo do Reino Unido e as principais organizações do setor privado continuam a apoiar esse setor, que provavelmente acelerará o desenvolvimento.

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Ironicamente, a atual rede de gás natural poderia fornecer parte da solução de distribuição – com os dutos de gás existentes reaproveitados para transportar gás hidrogênio. Nesse ínterim, será uma mistura com gás natural, que inicia a transição de descarbonização.

Atualmente, não há uma estratégia fixa de como substituiremos o gás natural. Alguns projetam que as organizações usarão uma mistura de calor eletrificado e geração de calor à base de hidrogênio verde, enquanto outros veem uma tecnologia prevalecente. Só o tempo dirá, mas seja qual for o resultado, sabemos que o calor de baixo carbono é um pilar fundamental para entregar o Zero Líquido.

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