De acordo com dados de 2021 do Rhodium Group [1], o setor manufatureiro foi responsável por 29% das emissões totais de CO2 equivalente, que somaram 50 bilhões de toneladas. Este setor compartilha a primeira posição no ranking das maiores fontes emissoras com a geração de eletricidade, ficando à frente da agricultura (20%), dos transportes (15%) e das edificações (7%).
Créditos de imagem: Rhodium Group
Esses dados evidenciam a significância e os desafios associados aos programas de descarbonização nas indústrias.
A redução das emissões pode ser alcançada através de diversas estratégias, incluindo o aumento da eficiência energética, a recuperação de energia, e o uso de biocombustíveis e de fontes de energia elétrica renovável.
Eletrificação de Processos Industriais
A eletrificação de processos é um dos principais métodos para acelerar a transição energética e atingir os objetivos de descarbonização na indústria. Ao substituir processos baseados em combustíveis fósseis por soluções elétricas, como a motorização de acionamentos e a troca de caldeiras convencionais por caldeiras elétricas, as indústrias podem reduzir drasticamente suas emissões de gases de efeito estufa.
Essa transformação não apenas promove a eficiência energética, mas também facilita uma maior integração de fontes de energia renovável, tais como hidrelétrica, solar e a eólica, em seus processos produtivos.
Desafios da Eletrificação
A eletrificação de processos industriais apresenta desafios significativos, especialmente no que diz respeito à qualidade do fornecimento de energia elétrica. Segundo uma pesquisa da Confederação Nacional da Indústria (CNI) [2], mais de 80% das empresas industriais utilizam a energia elétrica como principal fonte de energia, sendo que 72,5% dessas empresas enfrentam prejuízos substanciais devido a falhas no fornecimento.
Créditos de imagem: Confederação Nacional da Indústria (CNI)
Com a crescente eletrificação dos processos, esse impacto tende a intensificar-se, demandando soluções robustas para assegurar a qualidade da energia e a confiabilidade das operações.
Melhoria da Qualidade da Energia Elétrica
Em princípio, a qualidade do fornecimento de energia elétrica é de responsabilidade da concessionária. No entanto, limitações técnicas e regulatórias não estimulam o investimento em melhorias por parte delas, especialmente aquelas relacionadas às flutuações e interrupções de tensão de curta duração, que são as que mais impactam os processos industriais.
Muitas indústrias já contam com a experiência da FIGENER para implementar medidas de melhoria na qualidade de energia, buscando garantir a continuidade operacional em períodos de instabilidade. Iniciamos pela análise dos sistemas elétricos de comando e proteção, assim como pela avaliação da alimentação elétrica das cargas críticas, verificando se estas possuem estabilização e alimentação ininterrupta através do uso de UPS. Também diagnosticamos a topologia e o estado desses sistemas quando já existentes. Além disso, analisamos a produção própria de energia, incluindo sistemas de geração de emergência ou cogeração, quando viável.
Contudo, em setores que exigem elevada potência elétrica e alta confiabilidade, como nas indústrias químicas, petroquímicas, data centers e outros, essas medidas apresentam limitações e podem não compensar integralmente a baixa qualidade da energia elétrica fornecida pela concessionária.
Sistemas de Armazenamento de Energia em Baterias (BESS)
A Figener tem auxiliado seus clientes na aplicação de tecnologias inovadoras, como os sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS, do inglês Battery Energy Storage Systems).
Os BESS são equipamentos cada vez mais adotados na gestão de sistemas elétricos, devido à sua versatilidade em oferecer diversas funcionalidades, tais como gerenciamento de demanda, deslocamento de ponta (peak-shaving) e suporte para a regulação de frequência. Além disso, eles podem ser carregados quando há excesso de geração de energia na rede e descarregados quando há déficit.
Créditos de imagem: Portal Solar
Sistemas híbridos para backup online em indústrias e grandes consumidores
A FIGENER, juntamente com um de seus principais clientes e em colaboração com fabricantes, desenvolveu uma aplicação de backup inovadora para uma de suas maiores fábricas. Esta solução será pioneira mundialmente devido à sua escala multi-megawatts e à capacidade de realizar o backup online, sem interrupções no fornecimento de energia para as cargas de alta potência.
Em uma aplicação típica de backup off-line, o BESS leva um tempo para mudar do modo seguidor de rede (GFL) para o modo formador de rede (GFM), o que causa o desligamento de cargas, mesmo que brevemente. Além disso, por ser alimentado por conversores CA-CC, o BESS apresenta limitações na oferta de potência reativa necessária para energização de transformadores ou reaceleração de motores de indução, uma situação comum em grandes indústrias.
Créditos de imagem: arquivos Figener
A solução desenvolvida compreende um sistema híbrido que combina o BESS com geração síncrona convencional. Esse arranjo permite conciliar a confiabilidade proporcionada pelo back-up on-line com a redução das emissões, minimizando a necessidade de geração a combustíveis fósseis. O projeto da solução envolveu a análise do sistema de proteção de paralelismo com a concessionária, bem como dos sistemas de controle tanto do BESS quanto da geração síncrona, além da interação entre esses sistemas.
Conclusão
A eletrificação dos processos industriais representa uma estratégia central para a descarbonização e a transição energética, promovendo maior eficiência e integração de fontes renováveis. No entanto, os desafios relacionados à qualidade e confiabilidade do fornecimento de energia exigem soluções inovadoras. Tecnologias como os sistemas de armazenamento de energia em baterias (BESS) e os sistemas híbridos de backup demonstram grande potencial para mitigar essas barreiras, garantindo continuidade operacional e reduzindo emissões.
Com uma equipe técnica altamente capacitada, visão multidisciplinar e uso de ferramentas avançadas de simulação e análise, a FIGENER se destaca ao desenvolver soluções inovadoras para os seus clientes, reafirmando o compromisso com a excelência e a inovação tecnológica.
Referências:
[1] https://rhg.com/research/global-greenhouse-gas-emissions-2022/
[2] Confederação Nacional da Indústria (CNI), “Indústria e Energia”, 2013.
