Ele desempenhou um papel vital em nosso passado e presente, e permanecerá essencial para o nosso progresso futuro também. Suas qualidades superiores de energia térmica o tornam um elemento fundamental na produção de muito do que consideramos natural no dia a dia. E, graças à tecnologia em rápida evolução e avanços em engenharia, podemos esperar desfrutar de seus muitos benefícios em um mundo com emissões zero no futuro.
Não houve necessidade de inventá-lo; ele está na Terra há mais tempo do que nós. Você ainda pode vê-lo em seu estado mais natural, jorrando de gêiseres, criando espetáculos deslumbrantes. Seu poder e força brutos dão uma ideia de por que o vapor é o meio de transporte de calor mais amplamente utilizado no mundo. E destacam sua natureza elementar.
Sua capacidade de conter uma quantidade significativa de energia que pode ser usada mecanicamente, para girar uma turbina por exemplo, ou como calor para viabilizar muitos processos, torna o vapor um recurso sustentável e renovável fundamental. Graças ao circuito de vapor e condensado, a água utilizada pode ser reciclada por sistemas eficientes, economizando energia no processo.
Com alta eficiência, baixa toxicidade, facilidade de movimento, capacidade térmica superior e baixo custo em comparação com outras alternativas, um mundo sem vapor é impensável. Devemos ao vapor muitos dos enormes avanços tecnológicos da sociedade nos últimos 300 anos. Embora os mecanismos que utilizam e necessitam de vapor possam ter mudado, o próprio vapor permaneceu fundamental para nossa evolução.
Ele desempenha um papel fundamental na indústria farmacêutica, garantindo que medicamentos e vacinas possam ser produzidos de forma segura, confiável e em grandes quantidades. Instalações de saúde dependem do vapor para manter instrumentos livres de riscos ao nos tratar. Tanto a indústria química quanto a de petróleo precisam de vapor para manter suas plantas funcionando suavemente e na criação dos muitos produtos de que dependemos no cotidiano. De plásticos a poliéster (o material de vestimenta mais comum do mundo), até a produção de amônia, que fornece fertilizantes para alimentar o mundo. E seus muitos usos na indústria de alimentos e bebidas significam que não precisamos pensar duas vezes sobre a segurança e a vida útil de tantas coisas que comemos e bebemos para viver.
Estes são apenas alguns dos benefícios que o vapor nos proporciona. É a razão pela qual vemos o vapor não apenas como um fenômeno útil, mas como tecnologia natural. Um meio seguro, sustentável e confiável de melhorar nossa qualidade de vida, quase sem comparação. ”
Mas, além de uma oportunidade fotográfica, os gêiseres não têm muito uso prático para nós e, exceto por alguns lugares na Terra, o vapor como energia geotérmica não é uma opção. Isso significa que para aproveitar seu valor, o vapor precisa ser gerado por nós. E é aí que está o teste para garantir seu futuro sustentável.
Precisamos de vapor em grandes quantidades para manter nosso crescimento e qualidade de vida. É vital que nos afastemos da geração de vapor usando gás, carvão ou petróleo para fontes de energia renováveis e eficientes, o mais rápido possível.
Abrangendo novas possibilidades
A crise energética global está acelerando mudanças significativas em como geramos nossa energia. Primeiro, há uma parcela em rápido crescimento proveniente de fontes renováveis (principalmente eólica ou solar, mas com produção variável). Segundo, o potencial do hidrogênio verde baseado em energia renovável e eletrólise está crescendo dia a dia. Terceiro, há uma aceitação crescente da necessidade de eletrificação do calor na indústria e edificações. E finalmente, novas tecnologias para armazenamento de calor e energia estão surgindo e em breve estarão disponíveis em escala.
Tais mudanças de paradigma em como a indústria opera não acontecerão da noite para o dia. Mas o tempo é essencial se quisermos atingir aquelas metas rigorosas de emissões zero. É por isso que opções práticas para preencher a lacuna entre oferta e demanda de eletricidade são tão críticas para alcançar operações sustentáveis. Inovações como armazenamento de energia térmica, onde capturar o pico de oferta renovável, convertê-lo em vapor útil e depois mantê-lo até que seja necessário serão fundamentais na transição. A Figura 1 ilustra por que precisamos encontrar maneiras de maximizar nossa eficiência quando se trata de aproveitar ao máximo fontes renováveis, como energia solar:
Tomando Passos Positivos Agora
Em conjunto, o calor é responsável por mais do que o dobro da demanda de energia da geração global de eletricidade e produz 55% das emissões globais de energia¹. Reduzir esse número é uma meta significativa de descarbonização², mas até agora, as tentativas frequentemente foram isoladas, analisando áreas como eletrificação, hidrogênio, biomassa e captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS) separadamente, e focando em usos finais específicos.
É por isso que o caminho para a neutralidade de carbono às vezes parece tão difícil, esperando que novas tecnologias substituam aquelas em que confiamos por décadas ou até séculos. Felizmente, os meios para usar vapor gerado de forma sustentável estão ao nosso alcance.
À medida que a necessidade de descarbonizar nosso planeta se torna mais urgente, é tranquilizador saber que com o vapor, isso não significa perdê-lo completamente. Todos sabemos que os dias de dirigir veículos a gasolina ou diesel chegarão ao fim, que nosso uso de gás natural será restrito e decisões difíceis terão que ser tomadas se quisermos garantir o futuro do nosso planeta.
Este não é o caso do vapor. Afastar-se de caldeiras a combustíveis fósseis não exige esperar décadas por novas alternativas. Também não significa uma reforma completa dos sistemas existentes. A capacidade de retrofitar caldeiras com tecnologia de aquecimento elétrico está aqui, agora. Quando equipamentos antigos precisam ser substituídos, novas opções elétricas mais eficientes estão prontamente disponíveis. À medida que a geração de energia se afastar do carvão, gás e petróleo, o vapor estará pronto para provar seu potencial de neutralidade de carbono.
Além disso, haverá uma necessidade crescente de fazer mais com menos, avaliando e melhorando continuamente as medidas de eficiência que tornarão o vapor ainda mais importante para tantas indústrias que dependem dele. Abordagens orientadas por dados e abrangentes serão os meios mais eficazes de fazê-lo.
Como o vapor é tão amplamente utilizado por muitas indústrias diversas, há uma enorme variedade de tamanhos de sistemas de vapor, configurações, aplicações de uso final e práticas operacionais. Isso significa que há muitas opções para identificar oportunidades de melhoria do desempenho dos sistemas de vapor. Assim como o vapor ajudou civilizações ao redor do mundo a crescer e se desenvolver, agora é a vez dos engenheiros ajudarem o vapor a continuar em nossa história. O vapor nos levou em uma jornada gratificante até agora, e continuará a fazê-lo por séculos vindouros.
> São os engenheiros de todas as disciplinas que projetarão, construirão, farão retrofit, operarão e tornarão seguras as infraestruturas e tecnologias para que uma descarbonização completa do Reino Unido seja alcançada.”Fontes:
¹ “Global Energy Perspective 2022,” McKinsey, 26 de abril de 2022.
² Observe que alcançar emissões zero não se trata apenas de emissões de CO2, mas de todos os gases de efeito estufa, incluindo metano e gases fluorados. Aqui usamos descarbonização para cobrir todas as reduções de emissões relevantes.
National Engineering Policy Centre, Royal Academy of Engineering (https://raeng.org.uk/media/b4jpdttw/net-zero-a-systems-perspective-on-the-climate-challenge-final-nepc.pdf)
“Net-zero heat: Is it too hot to handle?”, McKinsey Sustainability, 22 de julho de 2022. (https://www.mckinsey.com/capabilities/sustainability/our-insights/sustainability-blog/net-zero-heat-is-it-too-hot-to-handle)