Caldeiras elétricas de aquecimento urbano em voga novamente

Dec 27, 2023

Devido à ameaça do aquecimento global, bem como aos compromissos internacionais com o Acordo de Paris sobre Mudanças Climáticas, os municípios e regiões que usam aquecimento urbano na Europa e na América do Norte têm a tarefa de reduzir significativamente sua pegada ambiental em tempo recorde. Com o aquecimento distrital, as cidades ou grandes áreas normalmente recebem calor e água quente, distribuídos para edifícios comerciais, residenciais ou públicos com maiores economias de escala do que os sistemas de aquecimento individuais.

Em resposta, no ano passado, a União Européia (UE) de 27 nações concordou em reduzir as emissões de gases de efeito estufa em 55% até 2030 em comparação com os níveis de 1990. De acordo com um relatório recente que acompanha o setor de energia da UE desde 2015, as energias renováveis ​​superaram os combustíveis fósseis no ano passado (38% a 37%), indicando que os municípios que dependem do aquecimento distrital já estão se afastando de equipamentos obsoletos e frequentemente ineficientes que produzem excesso de carbono emissões.

Mesmo os EUA, que recentemente aderiram ao Acordo de Paris, têm metas para as empresas americanas alcançarem um setor de energia livre de poluição de carbono até 2035 e uma economia líquida zero até 2050.

Embora o interesse das regiões que usam aquecimento urbano em caldeiras elétricas tenha aumentado e diminuído no século passado, de repente está em voga novamente. Seja para honrar as metas socioambientais e de governança (ESG), cumprir compromissos regulatórios ou aproveitar os créditos e incentivos do governo, um número crescente de municípios está instalando caldeiras de eletrodos de alta tensão novas ou adaptadas que são compactas, econômicas e não produzem emissões .

Isso se deve, em parte, aos avanços tecnológicos no projeto de caldeiras elétricas que aumentam a produção das caldeiras. Quando utilizadas para aquecimento distrital, as alternativas elétricas certamente serão uma peça crítica do quebra-cabeça para atender às futuras metas de redução de emissões.

Com o aquecimento distrital, além dos notórios gases de efeito estufa dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4), caldeiras e fornos a gás natural emitem perigosos óxidos de nitrogênio (NOx), monóxido de carbono (CO) e óxido nitroso (N2O), bem como como compostos orgânicos voláteis (VOCs), dióxido de enxofre (SO2) e material particulado (PM).

No entanto, muitos engenheiros de instalações familiarizados com caldeiras a gás acreditam erroneamente que as caldeiras elétricas não podem igualar a produção das unidades tradicionais de queima de combustível fóssil. Devido a avanços consideráveis ​​na tecnologia de caldeiras elétricas, isso está longe de ser o caso. Hoje, essa tecnologia pode igualar a capacidade de grandes caldeiras a gás ou a óleo.

As caldeiras elétricas utilizam as propriedades condutivas e resistivas da água para transportar corrente elétrica e gerar vapor. Uma corrente alternada flui de um eletrodo de uma fase para o solo usando a água como condutor. Como os produtos químicos na água fornecem condutividade, o fluxo de corrente gera calor diretamente na própria água. Quanto mais corrente (ampères) flui, mais calor (BTUs) é gerado e mais vapor é produzido. Crucialmente, quase 100% da energia elétrica é convertida em calor sem perdas de calor ou transferência de calor.

Como exemplo, os eletrodos da caldeira de vapor de eletrodo de alta tensão CEJS da Acme são montados verticalmente ao redor do interior do vaso de pressão. Isso permite que a unidade produza quantidades máximas de vapor em um espaço mínimo, com capacidade de caldeira de 6MW a 52MW.

A caldeira opera nas tensões de distribuição existentes, de 4,16 a 25 KV com até 99,9% de eficiência e pode produzir até 170.000 libras de vapor por hora. Com classificações de pressão de 105 psig a 500 psig, as caldeiras são projetadas para ASME Seção 1 e são vasos de pressão certificados e registrados no local da caldeira.

Segundo Presser, a tecnologia de caldeira elétrica é utilizada para aquecimento urbano residencial e comercial, cuja demanda está aumentando, principalmente nos centros urbanos. Com o aquecimento distrital, o calor distribuído é gerado em um local central por meio de um sistema de tubulação isolado e utilizado para aquecimento de água e espaço de alta eficiência e baixa poluição. Para aplicações de aquecimento central, a tecnologia de caldeira elétrica fornece silenciosamente ampla potência para seu tamanho compacto. Esta abordagem está atualmente sendo considerada para instalar várias caldeiras de vapor de 50MW no centro de Manhattan.