Bomba de calor industrial melhora a eficiência de caldeira a gás no aeroporto de Copenhague.
A renovação de antigas caldeiras a gás converteu-se em um projeto para utilizar cuidadosamente a energia dos gases de escape da chaminé com uma bomba de calor industrial. O resultado é que a eficiência da combustão de gás é superior a cem por cento.
Na parte ocidental de Maglebylille, no aeroporto de Copenhague (mais conhecida como CPH), existe uma rede de aquecimento interno. No início de 2018, foi tomada a decisão de substituir as caldeiras a gás antigas e de baixa eficiência, datadas da década de 1960. Agora, o sistema consiste em uma caldeira de três megawatts (3 MW) e uma de 2 MW a gás natural, juntamente com uma bomba de calor industrial de 600 quilowatts (kW).
Os gases de escape são condensados com uma bomba de calor
“Quando começamos a reformar o sistema de aquecimento, quisemos olhar para a totalidade de uma nova perspectiva”, diz Klaus
Borge, gerente de projetos do aeroporto de Copenhague. “O consultor de energia que participou do projeto sugeriu a recuperação da temperatura dos gases de escape com uma bomba de calor, para que pudéssemos melhorar consideravelmente a eficiência da caldeira. Ao mesmo tempo, mudamos o foco do uso de energia a partir do gás para a eletricidade renovável, que é o nosso objetivo “.
Segundo Borge, muitas das instalações da região são relativamente antigas e a temperatura de retorno da água da rede de
aquecimento é bastante alta. Isso ocorre porque antigamente eles buscavam construir gastando o mínimo possível e utilizavam trocadores de calor pequenos.
A temperatura da água de abastecimento no inverno é de 85 a 90 graus centígrados (° C) e o retorno cerca de 60 ° C.
No verão, o fornecimento é de 70 ° C e o retorno de 50–55 ° C. Com um retorno tão quente, não seria possível resfriar muito o gás de escape e a energia no gás permaneceria desperdiçada em grande parte. Com uma bomba de calor, é possível resfriar o gás a uma temperatura mais baixa enquanto a bomba opera com excelente eficiência.
“A temperatura do gás de combustão da caldeira é de cerca de 150 ° C”, continua Borge. “Ele se move através do
condensador, onde a temperatura é reduzida para cerca de 30–35 ° C com a bomba de calor. Graças à baixa temperatura, a umidade do gás é condensada na água, o que aumenta a quantidade de energia recuperada e melhora consideravelmente a eficiência do sistema. ”
(à direita) está reservada para o clima mais frio.
Alta temperatura e excelente controle
“No início do projeto, discutimos uma bomba de calor de outro fabricante, mas não havia uma bomba do tamanho necessário no catálogo”, diz Borge. “Então discutimos com Søren Gram, diretor da Svedan Industri Køleanlæg A / S, varejista da Oilon. Søren nos apresentou as bombas de calor da série Oilon ChillHeat P 300, que tinham as especificações perfeitas para nós. ”
“A bomba de calor Oilon pode produzir uma temperatura muito alta que é facilmente usada para o suprimento de água urbano. Graças aos seus quatro compressores e controle do inversor, a bomba pode ser controlada muito bem, com alta eficiência e com cargas parciais, e seu refrigerante HFO é favorável ao meio ambiente e também é aprovado na Dinamarca. Sob as condições de aplicadas a este projeto, o consumo de eletricidade da bomba é de 155 kW e COP 4.0. ”
“Nossa experiência na qualidade da bomba de calor Oilon e no funcionamento da fábrica como um todo é excelente.
Na fase de instalação e comissionamento, recebemos da fábrica suporte competente e de alta qualidade, por isso colocamos o sistema em operação com apenas pequenos problemas. Da mesma forma, o serviço da Svedan Industry tem sido forte e bom. ”
A bomba de calor utiliza o calor dos gases de escape
O centro de aquecimento do aeroporto possui agora duas caldeiras, uma de 3 MW a gás natural e outra de 2 MW. A caldeira de 3
MW é conectada a um condensador que resfria o gás de combustão. A segunda caldeira é reservada para o clima mais frio. Ela entra em funcionamento se a temperatura estiver abaixo de -10 ° C por uma semana. A caldeira sobressalente sopra os gases quentes para o céu.
Atualmente, em todo o mundo, as bombas de calor raramente são usadas para a recuperação de calor dos gases de combustão.
O ponto de condensação do gás de escape da chaminé de uma caldeira a gás natural é de cerca de 55 ° C. Ao condensar o gás de combustão, é possível produzir cerca de 10% mais energia no seu pico. A água condensada forma até 180 litros por hora. A condensação da água também absorve as impurezas dos gases de combustão, limpando assim os gases de combustão. O condensado neutralizado é descarregado no esgoto.
A planta de aquecimento produz cerca de 10.000 megawatts-hora (MWh) de calor por ano, o que equivale ao consumo de cerca de
500 casas particulares. Para produzir o calor, são utilizados cerca de um milhão de metros cúbicos de gás natural e 400 MWh de energia elétrica. A economia com a bomba de calor é estimada em cerca de 1.000 MWh por ano.
Eletricidade e eficiência energética em vez de gás natural
“Há alta pressão para reduzir nossas emissões de gases de efeito estufa e mostrar que o CPH será um aeroporto sem emissões
em 2030”, diz Klaus Borge. “A bomba de calor Oilon, com sua capacidade de aquecimento de 600 kW, possui um excesso de energia para resfriar nossos gases de escape. Nossa intenção, no entanto, é fornecer ao sistema trocadores de calor de circulação de glicol no exterior, que recuperam energia do ar externo da primavera ao outono e então podemos fechar a caldeira a gás durante o período de verão. ”
“No telhado da casa ao nosso lado, agora existem painéis solares de 125 kW e mais 250 kW estão sendo instalados no momento.
Nós até pensamos em adquirir baterias para que a bomba de calor funcione com energia solar à noite. ”
Segundo Borge, o preço da eletricidade para CPH é de aproximadamente uma coroa dinamarquesa por quilowatt-hora
(1 DKK / kWh). O preço do gás natural é de cerca de 5 DKK / m3, ou seja, 0,50 DKK / kWh. No entanto, a bomba de calor produz quatro vezes mais calor em comparação com o consumo de eletricidade, por isso custa apenas metade do preço para aquecer com a bomba em comparação com o gás. A Dinamarca possui alguns campos de gás no Mar do Norte, mas o atual governo quer fechá-los. Por outro lado, cada vez mais biogás está sendo produzido na Dinamarca.
“A CPH conseguiu reduzir consideravelmente o consumo de energia ano após ano, mas ainda há muito o que fazer”, diz Borge.
“Está claro que passaremos a usar mais eletricidade renovável em vez de gás. Atualmente, todo o excesso de eletricidade é usado para carregar carros elétricos e leva tempo para reforçar a rede. A quantidade de energia solar aumentará fortemente. ”
“Estamos investindo pesadamente na economia de energia e as bombas de calor têm um papel importante nisso. Uma bomba de
calor se pagará em quatro anos, portanto, também é um investimento muito lucrativo. ”