Sachin Pimpalnerkar, Global Product Manager, KanthalEm um novo forno de calcinação de espodumênio aquecido eletricamente, você coloca produtos frios na câmara em uma extremidade e remove produtos quentes na outra. Em comparação, o volume de combustível e ar que entra e sai de um forno a gás não apenas diminui o volume do produto, mas também leva consigo a maior parte da energia usada.
Para visualizar os grandes volumes envolvidos, o gerente global de produtos da Kanthal, Sachin Pimpalnerkar, pegou seu lápis e calculou a perda de energia.
"Essa operação eu tive que fazer sozinho", ele brinca, mostrando o verso de um envelope repleto de cálculos. "É um pouco rápido e sujo. Em um período de 24 horas, para um forno de 1 MW, estamos falando em 2.568 Nm3 de gás e 27.760 Nm3 de ar", diz ele.
Uma grande lacuna na eficiência térmica
Em termos práticos, imagine que um balão de ar quente comum tem 16 metros de diâmetro e 25 metros de altura e contém um volume de cerca de 2.000 metros cúbicos. Para subir graciosamente, o ar é aquecido a cerca de 100 graus Celsius usando cerca de 130 litros de propano em uma hora.
Antes de ser filtrado e dessulfurizado, a temperatura do gás de combustão de um forno rotativo é de cerca de 400 graus Celsius.
Considerando a temperatura mais elevada, você poderia lançar talvez 30 balões por dia, ou 11.000 balões por ano, usando o gás de combustão de uma unidade de 1 MW.
Apesar de todas as melhorias de eficiência de décadas de instalações comerciais, um forno a gás atingirá talvez 25% de eficiência térmica, aumentando para cerca de 60% com a recuperação de calor de última geração empregada.
"A questão séria é que esse grande volume de gás quente que significa que, apesar de todas as melhorias de eficiência de décadas de instalações comerciais, um forno a gás atingirá talvez 25% de eficiência térmica, aumentando para cerca de 60% com a recuperação de calor de última geração empregada", diz Pimpalnerkar.
Uma fábrica comum pode ter cerca de 4 MW, ou quatro vezes o tamanho do nosso experimento mental. Isso significa que está literalmente bombeando até 15,26 MWh de energia como suas emissões de gases de combustão a cada dia, diz Pimpalnerkar.
Esses números são apenas aproximações, mas começam a ilustrar a escala da ineficiência térmica da tecnologia existente. Em comparação, os fornos aquecidos eletricamente atingem cerca de 95% de eficiência térmica.
A economia de energia não é o único ganho para o operador da usina. Um melhor ambiente de trabalho, com ruído reduzido e sem emissões nocivas de NOx é outra vantagem. E as emissões de NOx que tornam o local de trabalho insalubre também podem levantar as sobrancelhas dos reguladores. As regulações de licenciamento estão ficando mais rígidas, pois muitas cidades e regiões não conseguem alcançar suas metas de redução de NOx. Acrescente a isso a simplicidade e controle de temperatura. Estamos acostumados a pensar que o aquecimento elétrico seja algo que você simplesmente solicita. Esse processo é menos preciso e muito mais elaborado quando grandes volumes de gás e ar precisam ser canalizados, distribuídos e inflamados.
Incentivos para adotar a eletricidade
Consumidores e fabricantes de equipamentos originais vêm demandando há algum tempo uma cadeia de suprimentos com eficiência energética e livre de combustíveis fósseis para seus carros elétricos ecológicos e outras aplicações movidas a baterias.
A integração avançada, onde as refinarias buscam aproveitar mais das margens do produto final disponível nas operações "upstream" ou perto delas, adiciona mais um incentivo para as operadoras se tornarem elétricas, diz Pimpalnerkar.
Em primeiro lugar, quando os operadores de uma nova mina na Escandinávia, Inglaterra, Estados Unidos, Canadá ou Austrália decidem integrar a etapa de calcinação, podem evitar que milhares de toneladas de concentrados viajem para a China para o processamento final, diz ele.
Quando essas partes do processo de produção com uso intensivo de energia são incorporadas dessa maneira, isso também significa que o uso de energia industrial resultante é puxado para jurisdições onde há incentivos para evitar emissões de carbono.
"Uma operação integrada pode aproveitar os sistemas de comércio de emissões para compensar os custos de energia", diz Pimpalnerkar.
E com regiões como a Europa propondo o chamado Mecanismo de ajuste de fronteiras de carbono para produtos importados de fora de seu sistema de comércio de emissões, a integração futura também poderia proteger a cadeia de suprimentos de tais tarifas de carbono.
Benefícios da substituição do gás por aquecimento elétrico
- Desempenho ambiental. O aquecimento elétrico não contamina o ambiente de trabalho com CO2, NOx, CO, SOx ou poluição sonora, independentemente da fonte de energia. Enquanto isso, quando alimentado por energia renovável, todo o processo também libera zero emissões no meio ambiente.
- Eficiência térmica. O aquecimento elétrico oferece benefícios de eficiência significativos em comparação com o aquecimento a gás.
- Economia. A eficiência térmica amplamente aprimorada se traduz diretamente em maior economia, pois menos energia é usada.
- Eficiência de produção. Como o aquecimento elétrico é um processo de aquecimento mais controlado, as temperaturas e as zonas de aquecimento podem ser ajustadas com precisão, levando a uma melhor qualidade.
- Instalação e manutenção. O aquecimento elétrico é mais fácil de instalar. Você só precisa de eletricidade, o que todas as instalações possuem, mesmo aquelas que nem sempre têm acesso a gás.
Kanthal como parceira na eletrificação do seu forno
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