Tecnologia de refrigeração de próxima geração reduz custos de refrigeração

À medida que as temperaturas de verão sobem, muitos consumidores e empresas enfrentam contas de eletricidade impressionantes de sistemas de refrigeração convencionais. Embora as tecnologias de refrigeração tradicionais pareçam acessíveis à primeira vista, elas escondem custos operacionais significativos a longo prazo que exigem um exame mais aprofundado.

Os sistemas de refrigeração por compressão de vapor mecânica dominam o mercado atual, consistindo em quatro componentes principais: compressor, evaporador, condensador e válvula de expansão. Após décadas de desenvolvimento, esses componentes alcançaram uma eficiência notável na produção em massa e na redução de custos. Os sistemas de refrigeração geralmente se enquadram em duas categorias com base na capacidade: condicionadores de ar em pequena escala e chillers em grande escala.

Servindo principalmente espaços residenciais e comerciais pequenos, os condicionadores de ar normalmente lidam com cargas de refrigeração abaixo de 5 toneladas de refrigeração (60.000 BTU). Esses sistemas incluem ar condicionado central, unidades de janela, sistemas split e resfriadores evaporativos. Devido à sua escala menor e à necessidade de ventiladores de manuseio de ar, seus custos de refrigeração por unidade geralmente excedem os dos chillers industriais.

Um condicionador de ar de 1 tonelada (12.000 BTU) é vendido por aproximadamente US$ 1.000, enquanto uma unidade de 5 toneladas (60.000 BTU) custa cerca de US$ 3.200—reduzindo o preço por tonelada para aproximadamente US$ 640. Apesar dos custos iniciais relativamente baixos, esses sistemas consomem energia substancial, tornando suas despesas operacionais a longo prazo significativas.

Os chillers dividem-se em variedades refrigeradas a ar e refrigeradas a água com base no tipo de condensador. Para aplicações industriais, os chillers refrigerados a água normalmente oferecem maior eficiência, embora exijam componentes adicionais, como bombas e torres de resfriamento, que aumentam o investimento inicial.

Os preços dos chillers refrigerados a ar são em média:

• Menos de 50 toneladas: ~US$ 1.500/tonelada
• 50-150 toneladas: ~US$ 700/tonelada
• Mais de 150 toneladas: ~US$ 450/tonelada

Os sistemas refrigerados a água provam ser mais econômicos:

• Menos de 400 toneladas: ~US$ 400/tonelada
• Mais de 400 toneladas: ~US$ 300/tonelada

No entanto, uma instalação de fabricação que usa chillers pode gastar até US$ 700 anualmente por tonelada em operações de resfriamento—superando em muito os custos dos equipamentos—devido ao consumo massivo de eletricidade. À medida que os preços da energia sobem, essas despesas operacionais afastam cada vez mais os potenciais compradores de sistemas convencionais.

Tecnologias emergentes como sistemas de refrigeração por adsorção e absorção apresentam soluções convincentes. Esses sistemas acionados por calor eliminam compressores, exigindo apenas 1/20 da eletricidade dos sistemas convencionais, ao mesmo tempo em que reduzem os custos operacionais em mais de 50%.

Os sistemas tradicionais comprimem refrigerantes para aumentar a temperatura e a pressão, depois obtêm o resfriamento por meio de condensação e expansão. Os novos sistemas aproveitam as propriedades de adsorção ou absorção dos materiais—usando calor em vez de compressão mecânica para impulsionar o ciclo de refrigeração.

Esses sistemas contêm adsorventes sólidos como gel de sílica ou zeólita em seus adsorvedores. O processo de cinco estágios envolve:

1. Adsorção: O vapor refrigerante de baixa pressão se liga ao adsorvente, liberando calor
2. Aquecimento: O adsorvedor aquece para liberar vapor refrigerante de alta pressão
3. Condensação: O vapor se liquefaz no condensador, liberando calor
4. Evaporação: O refrigerante líquido se expande no evaporador, absorvendo calor
5. Recuperação: O vapor retorna ao adsorvedor para repetir o ciclo

Esses sistemas usam absorventes líquidos como brometo de lítio ou soluções de amônia. Seu processo de cinco estágios semelhante difere principalmente no uso de materiais líquidos em vez de sólidos para absorção e liberação de refrigerante.

Em comparação com a refrigeração convencional, esses sistemas oferecem:

• Economia de energia: O uso mínimo de eletricidade reduz drasticamente os custos operacionais
• Benefícios ambientais: Pode utilizar calor residual ou energia renovável, reduzindo as emissões de carbono
• Benefícios econômicos: Custos iniciais mais altos compensados por economias a longo prazo e forte ROI
• Confiabilidade: Menos peças móveis diminuem as necessidades de manutenção e prolongam a vida útil

Essas tecnologias já atendem a vários setores:

• Industrial: Plantas de processamento químico, farmacêutico e de alimentos que usam calor residual
• Refrigeração distrital: Servindo grandes complexos comerciais, aeroportos e hospitais
• Edifícios comerciais: Escritórios que usam energia solar ou gás natural para refrigeração
• Transporte: Veículos que utilizam calor residual do motor

Com o aumento dos custos de energia e as preocupações ambientais, as tecnologias de adsorção e absorção prometem um crescimento substancial. Ao reduzir o consumo de energia e as emissões de carbono, ao mesmo tempo em que oferecem benefícios econômicos, essas inovações podem eventualmente suplantar os sistemas convencionais, inaugurando uma nova era de refrigeração sustentável.