Economizadores de Exaustão: Um Colaborador Silencioso para a Tecnologia Verde

De Sveinung Odegard • 29 março 2018

Aquelas Perdas Dolorosas

Você não pode ignorar os sistemas de recuperação de energia residual se quiser participar de discussões sobre projetos marítimos eficientes. Essa afirmação baseia-se no fato de que a maioria dos motores a diesel a bordo de uma embarcação ainda opera em uma escala de eficiência na faixa de 30%. Os restantes 60-70 por cento representam perdas, convertidas em calor. Dito isto; também existem motores que possuem fator de eficiência nos 40s. Motores maiores e motores de velocidade lenta a média têm taxas de eficiência na faixa dos 40s, mas apenas em cenários de carga otimizada e estável. E esse é um desafio a ser alcançado para qualquer embarcação.

Os números de eficiência levam à dolorosa regra geral de que para cada 1 kW de energia utilizável, são criados outros 1,5-2 kW de perdas de calor. Fica claro que o uso de energia a diesel para aquecimento elétrico não é recomendado do ponto de vista da eficiência. O aquecimento elétrico é, portanto, prático somente na doca, conectado à energia da costa. Por outro lado, a reutilização ativa de energia desperdiçada no mar pode melhorar significativamente a eficiência geral da embarcação.

Capturar e Reutilizar

As perdas de calor podem ser capturadas e reutilizadas como energia para muitos tipos de aplicações. Mas ainda há mais motores no mar sem sistemas de recuperação do que aqueles que os possuem. Entre aqueles com sistemas instalados, a maioria deles é baseada em sistemas de resfriamento de água de revestimento, mesmo que o calor de exaustão normalmente represente mais energia potencial.

Existem tecnologias para recuperar o calor do escape. Ulmatec Pyro é uma empresa que começou a fazer economizadores de escape já no início dos anos 80. Os economizadores provaram ser confiáveis ​​e duradouros, pois tendem a permanecer operacionais durante toda a vida útil da embarcação. Um design robusto, eficiente e simples, com poucas partes móveis, tem sido a receita para uma vida útil extraordinária das unidades. Muitas das unidades passam por um ciclo de vida completo de mais de 30 anos sem qualquer grande adaptação, o que provavelmente explica por que os produtos não necessariamente recebem a atenção que merecem.

Como funciona

A tecnologia é bem simples; o escape é distribuído e permitido fluir livremente através de múltiplos tubos submersos em água. A água circulante que envolve os tubos absorve o calor do escape e o transporta para o sistema de recuperação de calor residual. Apesar do desejo de simplicidade, um sistema de controle é necessário para garantir um motor saudável. A unidade gerenciará a pressão de retorno, as temperaturas de saída de exaustão e garantirá que todas as condições estejam dentro dos requisitos de OEM. Os economizadores de exaustão da Ulmatec Pyro também têm uma função de desvio, permitindo o fluxo livre quando as condições do motor exigem isso, ou se não há necessidade de mais calor. Uma nova geração do economizador está sendo lançada recentemente. Um dos novos recursos integrados inclui um bypass. Isso facilitará significativamente o trabalho de instalação do estaleiro, em comparação com o bypass externo instalado em gerações mais antigas. Além disso, o bypass embutido reduzirá a pegada global da unidade.

Dobrar para baixo

Ao recuperar o calor do resfriamento da água da camisa e do escapamento, uma enorme quantidade de energia é disponibilizada com um aumento praticamente nulo no consumo de combustível. A quantidade total de calor recuperado teria, nesse caso, potencial para ser mais do que a energia retirada do motor. Isso pode ser chamado de 'double down'. E há tipos de vasos que realmente são capazes de utilizar essa enorme quantidade de calor. Os navios de pesca que operam em água fria são excelentes exemplos de embarcações com alta demanda de energia. O calor é usado para produção de água doce, processamento do peixe, acomodação, degelo, água sanitária, aquecimento de tanques e muitos outros propósitos. Mas os navios de pesca não são os únicos. Qualquer embarcação que opere em zonas de clima temperado, com grande acomodação, produzindo água doce ou por qualquer outro motivo, exige que o calor a bordo seja beneficiado.

Tempos de retorno curtos

Um sistema de recuperação de calor de resíduos bem projetado terá um tempo de retorno curto. Isso, no entanto, depende muito do projeto da embarcação, dos tipos de motor e do perfil operacional. Em muitos casos, a amortização desse custo levará de um a dois anos de operações. Se qualquer calor adicional for necessário além do que um sistema de recuperação de calor residual pode fornecer, um queimador a diesel direto representa uma alternativa melhor do que o aquecimento elétrico.

"Não temos uma contagem exata das unidades iniciais", diz Palmar Bjornoy, diretor administrativo da Ulmatec Pyro, acrescentando: "Se incluirmos as unidades que entregamos para as unidades de terra, e outras unidades sob medida, superamos 500. As primeiras unidades foram feitas no início dos anos 80. E muitas dessas unidades ainda estão operando. Normalmente, eles normalmente permanecem a bordo produzindo calor durante toda a vida útil dos navios ”.

A Ulmatec também entregou unidades para a indústria offshore e onshore. O centro de Pesquisa Troll na Antártida é a unidade mais meridional, e a Baía Kings, em Nova Alesund, a mais setentrional. Para projetos offshore, as novas sondas de perfuração da Statoil, Askeladden e Askepott, são bons exemplos de sistemas de recuperação de calor. Eles têm quatro economizadores de exaustão instalados em cada plataforma.

Barcos de trabalho: um bom ajuste

O conceito é um bom ajuste para aplicações, especialmente nos mercados de trabalho. De fato, o uso dessa tecnologia pode ser dimensionado muito abaixo em sua capacidade, desde que haja uma embarcação que precise de calor. Transporte por vias navegáveis ​​interiores e balsas menores, por exemplo, podem se beneficiar especialmente. Por outro lado, os motores de baixa velocidade normalmente usados ​​em grandes navios de contêineres e os maiores navios de cruzeiro estão acima da faixa da Ulmatec.

A geleira F / T Northern Glacier, construída em 1983, ainda está operando a plena capacidade. Baseado fora de Seattle, passa a maior parte do tempo em águas do Alasca. O economizador de escape original ainda está a bordo, contribuindo para uma economia significativa de combustível. Separadamente, a Guarda Costeira da Noruega, NoCGV Svalbard, usa o calor para descongelamento, água, alojamento e água sanitária, entre outras coisas. Este navio foi construído em 2001 e ainda patrulha as águas norueguesas.

Olhando para o futuro, o novo navio de pesquisa britânico RRS Sir Attenborough terá pelo menos cinco economizadores de exaustão a bordo, juntamente com um sistema completo de recuperação de calor residual. Como o navio está planejado para pesquisa em áreas polares, o calor ecologicamente correto é essencial.

Sistema de Aquecimento Centralizado

A configuração típica de recuperação de calor para vários motores é um sistema centralizado de recuperação de calor que retira automaticamente o calor dos motores. Ele também pode usar a energia para pré-aquecer os motores em modo de espera, permitindo um início rápido. O controle inteligente de fluxo é gerenciado por meio de um sistema de controle patenteado que monitora os consumidores e aquece os colaboradores. À medida que a demanda de calor sobe, o sistema aumentará o fluxo para transportar mais energia da fonte para o lado do consumidor do sistema.

Mais calor do que o necessário?

Com um sistema de recuperação completo, esse pode ser o caso de alguns. Mas à medida que a busca por navios mais eficientes continua, novos produtos surgem constantemente com foco na reutilização das perdas de calor. À medida que esses produtos se tornam mais comuns, muitos navios terão oportunidades reais de economizar ainda mais combustível e melhorar a eficiência de seus navios.

Um desses produtos é produzido pela Climeon, uma empresa que transforma calor em eletricidade limpa. Outro, o Gadcooler, tem um sistema de absorção que usa calor residual para gerar toda ou parte da refrigeração necessária para um navio de passageiros. Os sistemas de recuperação de calor Pyro da Ulmatec concentram-se em identificar, capturar e recuperar as perdas de calor. A energia captada será distribuída para qualquer consumidor capaz de aproveitar o calor.

A Ulmatec tem cerca de 500 economizadores de exaustão em sua lista de referência e tem quase 100 embarcações com seu sistema completo de recuperação de calor residual. É um produto que se encaixa bem, de OSVs, quebra-gelos, cruzeiro de expedição e para baixo - ou em outras palavras - seu barco de trabalho.

O autor

Sveinung Odegard é o representante norte-americano da Ulmatec Pyro. Ele se formou na Bergen Maritime Academy na Noruega, com especialização em Engenharia Elétrica Marinha. Trabalhando em projetos marítimos em todo o mundo ao longo de sua carreira, ele se mudou para Seattle em 1993.

(Conforme publicado na edição de março de 2018 da Marine News )