Que tal esta possibilidade aliciante: em vez de instalar painéis solares no telhado, o calor perdido da sua caldeira poderia fornecer energia à sua casa.
Ainda não se trata de um produto, mas um número crescente de cientistas e empresas de tecnologias limpas está a tentar extrair energia utilizável das chaminés e de outras fontes de calor residual.
Uma tendência global no sentido da eficiência energética está a levar cada vez mais empresas industriais a reutilizar o calor gerado pelas suas atividades, que, de outra forma, se perderia na atmosfera.
Entretanto, a tecnologia termoelétrica cada vez mais avançada, que converte calor em eletricidade, está a ser instalada em tudo, desde os tubos de escape dos automóveis até às condutas de fornos.
É um sinal de que a eficiência energética, que muitas vezes fica em segundo plano em relação às energias renováveis ou aos combustíveis alternativos, está a receber mais atenção por parte dos inovadores tecnológicos.
Uma empresa, a GMZ Energy, criada no início deste ano por investigadores do Boston College e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, está a seguir uma via de alta tecnologia para a recuperação de calor residual.
A empresa desenvolveu um processo de fabrico de nanomateriais que melhora a eficiência dos módulos termoelétricos existentes, que são normalmente fabricados a partir de telureto de bismuto e se assemelham a um chip de computador.
Os dispositivos termoelétricos podem funcionar em dois sentidos: ao fazer passar uma corrente elétrica através de um módulo, gera-se calor num lado e arrefecimento no outro. No sentido inverso, ao aplicar calor a um dispositivo, gera-se eletricidade.
Inicialmente, a GMZ Energy planeia vender módulos para o mercado atual de refrigeração em pequenos frigoríficos ou racks de servidores, afirmou o CEO Mike Clary. O mercado de maior dimensão — da ordem dos milhares de milhões de dólares — consiste na conversão do calor residual proveniente de chaminés ou de equipamento industrial em eletricidade, acrescentou.
“A longo prazo, vamos assistir a um grande número de aplicações de recuperação de calor residual, mas isso só vai acontecer daqui a 5 a 10 anos”, afirmou Clary. “Temos de atingir esse limiar de eficiência de 10 por cento para que comece a ser viável.”
Clary afirmou que a fabricante de eletrodomésticos Bosch manifestou interesse em fabricar um aparelho de aquecimento doméstico com um acessório que produz eletricidade a partir do calor residual. Com uma eficiência de 10 por cento, uma casa poderia satisfazer as suas necessidades de energia com o aquecimento ligado.
Os módulos protótipos da GMZ funcionam agora com uma eficiência de cerca de 7 por cento, o que representa um melhoramento de 30 a 40 por cento em termos de refrigeração em relação aos dispositivos existentes, afirmou Clary.
Um módulo termoelétrico, que uma empresa pretende utilizar para aproveitar o calor residual para produzir eletricidade.
A empresa, que obteve o seu financiamento inicial junto da sociedade de capital de risco Kleiner Perkins Caufield & Byers, pretende angariar uma ronda de financiamento em setembro para estabelecer operações de montagem na China, afirmou Clary.
Está também a preparar um artigo técnico para demonstrar que o seu processo de fabrico, no qual o material é moído e depois compactado num lingote, funciona tanto com telureto de bismuto-antimónio como com silício-germânio para aplicações a altas temperaturas.
Produzir vapor, fazer sumo
As fabricantes de automóveis também estão a investigar a recuperação de calor através de dispositivos termoelétricos.
A BMW e a General Motors estão a retomar os trabalhos nesta área e planeiam testar acessórios para os tubos de escape no próximo ano. Até ao momento, a investigação indica que a autonomia poderia ser melhorada em cerca de 5 por cento, ou 1 milha por galão, num Chevrolet Suburban.
Clary, da GMZ Energy, considera que o interesse das fabricantes de automóveis pela termoeletricidade é uma das razões pelas quais é provável que o mercado venha a tomar forma. Ele refere ainda que muitos investigadores estão a trabalhar nesta área.
Mas, mesmo antes de se registarem quaisquer avanços no domínio dos materiais avançados, muitas pessoas consideram a recuperação do calor residual o que se costuma chamar de «fruto ao alcance da mão» em matéria de eficiência energética.
“O mercado representa uma enorme quantidade de energia desperdiçada e isso é, por definição, uma matéria-prima de custo zero”, afirmou Roger Ballentine, presidente da Green Strategies e investidor na área das tecnologias limpas. “É uma proposta bastante aliciante.”
Um sistema tradicional de recuperação de calor. Clique para ver a imagem ampliada.
(Fonte: Recycled Energy Development)
Ballentine prestou serviços de consultoria à China Energy Recovery, uma empresa sediada em Xangai que afirma ser capaz de recuperar 90 por cento da energia que, de outra forma, se perderia.
A eficiência, em geral, é menos apelativa do que a produção de energia renovável, uma área que atrai mais empreendedores e investidores. No entanto, a rentabilidade da eficiência é normalmente superior, afirmou Ballentine, que prevê um maior crescimento na recuperação de calor.
“Se os preços da energia continuarem a subir, a situação económica continuará a melhorar”, afirmou ele.
As centrais de cogeração, onde se produzem simultaneamente calor e eletricidade, já existem há muitos anos. No entanto, apesar de se tratar de uma forma de produção de energia mais limpa do que a queima de combustíveis fósseis, a cogeração tem-se mantido estável, representando 9% da produção de energia, há vários anos, de acordo com a Aliança Mundial para a Energia Descentralizada.
A definhar
A pioneira no setor da recuperação de calor residual é a Recycled Energy Development, cujo presidente, Thomas Casten, está envolvido em projetos de reciclagem de energia há 30 anos.
Em projetos em centrais elétricas ou fábricas, a empresa instala serpentinas à volta de uma chaminé ou de outro equipamento para aquecer água. Essa água quente é depois bombeada de volta para as instalações, para aquecimento ou para processos industriais. Ou então, a água quente é transformada em vapor pressurizado para produzir eletricidade numa turbina.
A quantidade de calor que se perde em forma de fumo numa central elétrica típica constitui um “problema e uma vergonha”, afirmou Dick Munson, vice-presidente sénior da Recycled Energy Development, que interveio no Fórum Virtual da Energia, em junho.
Uma central elétrica média nos EUA utiliza três unidades de combustível para produzir uma unidade de energia, o que significa que dois terços do conteúdo energético são desperdiçados, afirmou ele.
A eficiência das centrais elétricas nos Estados Unidos não melhorou nos últimos 50 anos, enquanto a indústria na Dinamarca conseguiu aumentar a eficiência em 60 por cento nos últimos três anos, afirmou ele.
Um cliente está a aproveitar a energia residual de uma fundição de aço para produzir 220 megawatts de eletricidade. Isso equivale à produção de uma única grande central solar. Através da recuperação do calor residual, os EUA poderiam gerar o equivalente a 400 centrais a carvão, afirmou Munson.
Munson defendeu que as políticas devem ser atualizadas para promover melhor a eficiência. Ballentine acrescentou que outro obstáculo aos projetos de reciclagem de calor à escala industrial são os elevados custos de capital.
Mas um dos maiores obstáculos à recuperação de calor é mudar a mentalidade dos operadores de edifícios e dos projetistas de produtos.
Isso é ainda mais verdadeiro no caso da tecnologia termoelétrica, que ainda precisa de melhorar para que mais pessoas a considerem a sério, afirmou Clary, da GMZ Energy. Um carro híbrido ou um camião a gasóleo, por exemplo, poderia melhorar a eficiência, tal como um gerador de energia solar térmica.
“Novas formas de pensar como essa não surgem da noite para o dia em sistemas complexos com ciclos de produto complexos”, afirmou ele. “À medida que as pessoas forem-se adaptando e o desempenho for aumentando, o projeto vai ganhar impulso.”
