A indústria alimentar e de produção de papel está a utilizar modelos virtuais para perceber como pode utilizar bombas de calor de forma mais eficiente e aproveitar o calor residual da fabricação. Os testes estão a decorrer no âmbito do projecto europeu SPIRIT, que está a desenvolver réplicas virtuais – os chamados digital twins -, capazes de reproduzir como funcionariam estes sistemas em diferentes operações ainda antes de serem instalados, bem como antecipar consumos, custos e emissões de gases com efeito de estufa.
O projecto europeu SPIRIT Heat está a desenvolver modelos virtuais 3D, designados digital twins, de sistemas industriais de bombas de calor, para reproduzir digitalmente a resposta que estes equipamentos podem ter a diferentes condições de operação em instalações reais.
O objectivo é observar, antes de qualquer alteração no terreno, o que pode acontecer em diferentes condições de funcionamento e prever resultados em termos de desempenho energético, poupanças energéticas, custos e reduções de gases com efeito de estufa com a adopção de bombas de calor na indústria.
Além disso, o uso destas réplicas virtuais pode também reduzir o risco associado a essa utilização. Este é um dos projectos que a Associação Europeia de Bombas de Calor (EHPA, na sigla em inglês) destacou no âmbito de um conjunto de webinars que estão a decorrer durante este mês, com base na experiência de iniciativas dedicadas ao uso de bombas de calor indústriais e financiadas pela União Europeia.
Em curso desde 2022, o SPIRIT partiu da missão de reutilizar o calor residual da indústria dentro da mesma. Para aproveitar essa fonte de calor, este projecto europeu está a testar três protótipos em escala real de bombas de calor industriais que convertem o calor residual em temperaturas úteis ao funcionamento da fabricação, entre os 135-160 ºC. Os protótipos foram desenvolvidos pela Spilling Projects Partner, a GEA Refrigeration Germany e pela Mayekawa.
Neste caso, a digitalização não é usada apenas para representar ou simular o uso destes sistemas: a partir destes modelos, as empresas conseguem obter dados reais de operação, nomeadamente sobre as temperaturas dentro das instalações, comparar o desempenho energético esperado com o observado, bem como testar e optimizar o sistema antes sequer de o instalar.
Industrias com necessidades térmicas diferentes
O projecto está a testar a tecnologia numa fábrica de processamento de camarão (Stella Polaris), na Noruega, outra de produção de açúcar (Tiense Suikerraffinaderij), na Bélgica, e uma de produção de papel (Smurfit Westrock Morava), na República Checa. Por agora, os testes têm demonstrado como é que as bombas de calor industriais podem ser incorporadas em processos que já existiam sem interromper a produção. Esta abordagem está a ser testada em diferentes industrias precisamente para que, no futuro, possa vir a ser adaptada a processos com necessidades térmicas também diferentes.
Como parte do projecto, foi também desenvolvida uma ferramenta online e de acesso livre para apoiar a análise das necessidades de aquecimento, bem como de resfriamento em processos industriais.
“Esta é uma nova técnica com enorme potencial. Os programadores encontram-se a aperfeiçoar e a aprimorar os modelos, e o futuro poderá testemunhar uma implementação muito mais ampla deste tipo de tecnologia no sector das bombas de calor industriais”, considerou a EHPA.
A EHPA nota que esta pode tornar-se uma ferramenta adicional para aumentar a eficiência das instalações, bem como para acelerar a electrificação dos processos indústrias.
A aplicação de soluções tecnológicas como a que o SPIRIT está a desenvolver é particularmente importante num contexto em que a indústria procura reduzir o uso de combustíveis fósseis e recuperar o calor gerado durante a sua operação. A indústria é responsável por quase 40% do consumo final de energia no mundo, sendo, por isso, o maior consumidor de energia a nível global, de acordo com os dados mais recentes da Agência Internacional de Energia (IEA, na sigla em inglês).
Em meados de Dezembro, a Comissão Europeia prevê abrir novas candidaturas ao Heat Auction , para financiar tecnologias inovadoras na indústria, entre as quais bombas de calor industriais, caldeiras elétricas, sistemas solares térmicos, sistemas geotérmicos e reatores nucleares modulares.
Fotografia de destaque: © SPIRIT
