Calor e energia combinados

Aquecimento disctrict e calor industrial

A descarbonização térmica, também conhecida como transição térmica, é um processo para reduzir as emissões de CO₂ da produção de calor. Como primeiro passo, isso pode ser alcançado tornando o uso de combustível mais eficiente. Mais tarde, este combustível fóssil pode ser substituído por combustível livre de carbono. Alternativamente, a produção de calor também pode ser eletrificada usando energia de energia renovável. As redes de calor existentes podem ser transformadas rapidamente e em grande escala em sistemas de energia de baixo carbono flexíveis e rentáveis.

A descarbonização térmica é um processo para reduzir as emissões de CO₂ da produção de calor

A cogeração gera eletricidade e calor a partir de uma única fonte de combustível. As instalações de aquecimento tradicionais emitem quantidades variáveis de CO₂, dependendo do combustível utilizado. Assim, mesmo um simples interruptor de combustível pode reduzir as emissões de CO₂ em quase 50%. Além disso, a conversão da planta em uma CHP movida a GT ou uma usina de ciclo combinado com extração de calor pode melhorar significativamente sua eficiência elétrica. Como resultado, a eficiência de combustível pode ser tão alta quanto 90% usando o mínimo de combustível possível.

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Power-to-heat (P2H) pode ser realizado através de bombas de calor ou caldeiras elétricas. As bombas de calor utilizam resíduos ou calor ambiental, elevando sua temperatura com eletricidade. Eles produzem o mesmo calor usando menos eletricidade do que as caldeiras elétricas, levando a custos operacionais mais baixos. As caldeiras elétricas requerem um investimento mínimo de capital e têm instalação rápida. Tecnologias baseadas em indução ou turboaquecedores inovadores são adequados para processos industriais que exigem altas temperaturas.

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Combustíveis limpos, como hidrogênio verde ou biocombustíveis, podem reduzir drasticamente as emissões de CO₂ e eliminar a necessidade de combustíveis fósseis em turbinas a gás. Esta é uma maneira eficaz de preparar uma usina de ciclo combinado para o futuro e maximizar seu ciclo de vida. Descubra quanta pegada de carbono você pode reduzir queimando hidrogênio verde em sua turbina a gás. Calcule sua redução de dióxido de carbono (CO₂) e potencial de redução de custos em certificados de carbono.

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Biomassa e biomassa com captura e armazenamento de carbono (BECCS)

Outro caminho de descarbonização é transformar a geração de calor movida a combustíveis fósseis, mudando para biomassa produzida de forma sustentável em usinas de calor e energia combinadas. Ao adicionar Carbon Capture and Storage (CCS), as centrais de cogeração baseadas em biomassa ou biocombustíveis podem ser transformadas em bioenergia com captura e armazenamento de carbono (BECCS), permitindo assim emissões negativas e produção de energia ao mesmo tempo.

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Para obter a máxima eficiência, muitas vezes faz sentido combinar diferentes tecnologias. Para uma melhor escolha, há vários fatores a serem considerados, como o nível de temperatura necessário, as necessidades de energia despachável, o custo da eletricidade verde, a disponibilidade de calor residual e a curva de calor anual. Por exemplo, se você tem muita energia renovável, faz sentido considerar Power-to-Heat (P2H).

Opções de descarbonização térmica para infraestrutura

Como a maioria dos fatores que influenciam a escolha da tecnologia depende da localização da rede de aquecimento, não há uma solução que sirva para todos. No entanto, uma pré-seleção de tecnologias adequadas pode ser feita, com base no nível de temperatura que é necessário para a aplicação específica. A matriz abaixo mostra o nível de temperatura que pode ser alcançado com diferentes tecnologias.

Comparação térmica de cogeração, caldeiras elétricas e bombas de calor

Reaproveitar plantas de geração ou plantas de aquecimento existentes pode contribuir substancialmente para a descarbonização de seus ativos. Uma central de aquecimento pode ser transformada numa central de cogeração e uma central térmica pode ser transformada numa central de cogeração. Alternativamente, você pode converter a usina térmica completa em uma aplicação Power to Heat.

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Os sistemas Power-to-heat (P2H) sinalizam uma mudança de paradigma nas capacidades dos sistemas de energia de baixo carbono. Uma vez que as bombas de calor ou caldeiras elétricas podem ser alimentadas exclusivamente por eletricidade verde, isso permite a integração de fontes de energia renováveis na produção de energia térmica – uma integração que é crucial e há muito esperada.

Ao ajustar sua produção de calor em resposta às variações na geração de energia renovável, os sistemas de energia para aquecimento também podem fornecer flexibilidade à rede elétrica. Os sistemas Power-to-heat convertem o excedente de energia renovável em energia térmica utilizável para necessidades locais ou centrais de aquecimento e refrigeração.

Ao mudar de usinas de vapor à base de carvão ou óleo para CHP movidas a turbina a gás, é possível reduzir rapidamente as emissões de carbono. A descarbonização profunda pode ser alcançada mudando do gás natural para biocombustíveis ou hidrogênio. Mesmo as emissões negativas de CO₂ podem ser alcançadas combinando o Carbon Capture Storage (CAC) com biocombustíveis (BECCS).

Devido ao seu alto Coeficiente de Desempenho (COP), as bombas de calor fornecem calor de baixo carbono. Eles são completamente neutros em carbono quando alimentados integralmente por energia renovável.

O calor pode ser armazenado de forma significativamente mais econômica do que a eletricidade. A combinação de P2H com CHP estabiliza o mercado de energia. As bombas de calor são preferencialmente operadas em épocas de baixos preços de energia devido ao excedente de energia renovável. Quando os preços da energia são altos, as usinas de cogeração podem vender energia de forma lucrativa e produzir calor ao mesmo tempo. No pico de demanda de calor, é possível operar a bomba de calor em conjunto com a usina de cogeração.

Aquecimento urbano e calor industrial

A produção de calor é responsável por metade do consumo final de energia do mundo e representa 40% das emissões globais de dióxido de carbono (CO₂). Também se destaca como a principal causa das emissões de CO₂ no setor industrial.

O que é descarbonização térmica?

Que tecnologias podem ajudar a descarbonizar o aquecimento?

Solução CHP à base de turbina a gás

Tecnologias Power-to-heat

Hidrogênio e biocombustíveis limpos

Biomassa e BECCS

Qual é a melhor opção de descarbonização térmica para sua infraestrutura?

CHP, caldeiras elétricas e bombas de calor: comparação de temperatura térmica

Converter plantas existentes em usinas de cogeração

Use energia renovável para gerar calor

Nossas soluções de descarbonização térmica proporcionam diversos benefícios

Acessibilidade

As redes de calor podem desempenhar um papel importante na descarbonização da produção de calor a um custo razoável. As tecnologias para descarbonizar o aquecimento industrial e o aquecimento urbano já existem e estão prontas para serem dimensionadas.

Sustentabilidade

Flexibilidade

Referências de calor de baixo carbono

Mannheim, Alemanha: Bomba de calor fluvial de grande escala para aquecimento urbano

Michigan, EUA: Nova usina ajuda a melhorar a vida urbana

Schwarzheide, Alemanha: Eficiência no seu melhor

Leipzig, Alemanha: Fornecimento de energia neutro para o clima

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