A bomba de calor está se tornando o sistema de preferência para oferecer conforto sustentável, ajudando instalações residenciais, municipais e comerciais em todo o mundo a reduzir os custos energéticos, o consumo de energia e as pegadas de carbono – o que ajuda a reduzir o impacto global dos gases de efeito estufa.
O que é uma bomba de calor?
Uma bomba de calor é um sistema que fornece calor para uma casa ou prédio, semelhante a um forno ou caldeira, mas sem queimar combustível. As bombas de calor funcionam através do mesmo processo de transferência de calor e o mesmo equipamento usado nos ar condicionados. Os ar condicionados usam um sistema de refrigerante de loop fechado para remover o calor de um espaço interior e liberá-lo para fora de um edifício. Bombas de calor simplesmente revertem o fluxo de calor, removendo o calor do ar livre e liberando-o dentro de um prédio.
Mesmo em condições ambientes mais baixas, as bombas de calor ainda são capazes de capturar o calor e fornecê-lo a um espaço interno. A maioria das bombas de calor também são reversíveis, para que possam fornecer resfriamento ou aquecimento com base na necessidade sazonal. Isso pode fazer parte de uma solução muito eficiente de resfriamento e aquecimento que transfere até três vezes mais energia do que consome.
Os benefícios ambientais são claros, e os consumidores estão começando a tomar conhecimento. À medida que o mundo muda para uma mentalidade mais sustentável, o que será necessário para criar um uso mais generalizado dessa tecnologia que já apresentou resultados em todo o mundo?
Gerenciando temperatura e conforto, de forma eficiente e eficaz
Fundamental na Europa e na Ásia por décadas, a adoção de bombas de calor está crescendo rapidamente em todos os mercados primários de aquecimento, incluindo a América do Norte. A tecnologia tem sido tradicionalmente aplicada em climas mais amenos, onde a temperatura não cai abaixo do ponto de congelamento por muito tempo.
Gerenciar tanto a temperatura quanto o conforto é um desafio enfrentado por qualquer sistema de aquecimento e resfriamento. Mas é um desafio que as bombas de calor conseguem lidar em climas do mundo todo, à medida que a tecnologia de bombas de calor evolui. Considere a Flórida, onde as temperaturas estão quentes e úmidas no verão, porém mais frias no inverno.
De acordo com a Administração de Informações sobre Energia dos EUA, a demanda de eletricidade residencial per capita da Flórida é entre as mais altas do país, devido, em parte, ao alto uso de ar condicionado durante o verão e ao fato de que cerca de 90% das famílias da Flórida usam eletricidade para aquecimento. Mais residentes da Flórida estão recorrendo aos sistemas de bombas de calor, devido à possibilidade de fornecer até 40% de economia nas contas de energia sem sacrificar o conforto. Na verdade, quase 40% das novas instalações de sistemas na Flórida são bombas de calor. E os principais contratados, como essas bombas de calor, são de fácil venda e instalação.
Além do aquecimento espacial, as bombas de calor também são usadas para aquecer água em edifícios comerciais e residenciais. Os produtos e soluções da Emerson ajudaram a inaugurar um novo capítulo em economia de energia para o Veermata Jijabai Technological Institute (VJTI) em Mumbai, na Índia. Como parte de um projeto piloto, a VJTI instalou bombas de calor em albergues estudantis para gerar 5.000 litros de água quente por dia, ao mesmo tempo em que administrava até 72% de economia de energia em comparação com os sistemas tradicionais de aquecimento de água.
Inovação para atender às necessidades de aquecimento e resfriamento em todo o mundo
Embora a tecnologia das bombas de calor não seja nova, houve avanços nos últimos 20 anos que possibilitaram seus usos em climas mais frios e aumentaram sua eficiência energética geral. Além disso, mais consumidores e empresas estão considerando formas ambientalmente responsáveis de aquecer e resfriar casas e outros tipos de edifícios – com as bombas de calor emergindo como um forte caminho a seguir, dados os mais recentes avanços tecnológicos.
O principal avanço é no compressor. No coração das bombas de calor e de ar condicionado, os compressores impulsionam o ciclo do refrigerante e consomem a maior quantidade de energia dentro do sistema de bomba de calor. Líder em tecnologia de compressão, a Emerson tem tecnologias avançadas de aquecimento e resfriamento com compressores projetados para ajudar as bombas de calor a oferecer o melhor desempenho para o conforto doméstico.
Antes dessas inovações de compressão, os compressores de velocidade única limitavam as aplicações de bombas de calor apenas para regiões onde as necessidades de aquecimento e resfriamento eram quase equivalentes – climas mais moderados, sem variações de temperatura ampla. Mas agora, através do uso de tecnologia modulada, como compressores de dois estágios e de velocidade variável, as bombas de calor são mais eficientes e podem ser instaladas em uma gama mais ampla de geografias.
Mantendo a capacidade em baixas temperaturas ambientes, os sistemas equipados com compressores Copeland de velocidade variável ou de dois estágios da Emerson proporcionam ar mais quente, um benefício fundamental de conforto das bombas de calor. Além disso, com compressores de velocidade variável ou dois estágios, o controle de umidade de verão é significativamente melhorado, com os proprietários se beneficiando de uma redução quase imediata de 20% a 25% na umidade. Os compressores Copeland também oferecem recursos de diagnóstico e proteção para melhorar a facilidade de serviço e confiabilidade do sistema. Mais de 200 milhões de compressores Copeland Scroll, muitos usados em bombas de calor, foram instalados em todo o mundo — mais do que qualquer outra marca de compressores Scroll.
Atendendo à demanda por soluções sustentáveis
À medida que o mundo se concentra na redução das emissões de gases de efeito estufa, as bombas de calor estão prontamente disponíveis para ajudar a atender à demanda aquecimento de ambientes e água mais sustentáveis. A tecnologia até recebeu apoio de Bill Gates em seu livro de 2021, How to Avoid a Climate Disaster (Como evitar um desastre climático), que acredita que precisamos ser mais rápidos e inteligentes sobre o uso de bombas de calor e outras tecnologias atuais para fazer uma contribuição significativa para a descarbonização.
A boa notícia é que já começamos a adotar a tecnologia de bomba de calor. Quase 180 milhões de bombas de calor foram usadas para aquecimento em 2020, enquanto o estoque global aumentou quase 10% ao ano nos últimos cinco anos. Espera-se que esse número só cresça à medida que os governos ao redor do mundo se esforcem para alcançar metas de redução de gases do efeito estufa.
A mudança de dispositivos geradores de calor de combustíveis fósseis, como fornos e caldeiras, para eficientes bombas de calor elétricas pode ser um passo em direção a um sistema de zero carbono.
Novas legislações, incentivos e reembolsos fiscais — desde atualizações da rede de serviços públicos incluídas na estrutura Build Back Better dos Estados Unidos até subsídios das bombas de calor para donas de casa no Reino Unido, ou a promessa na Alemanha de que cada novo sistema de aquecimento térmico deve utilizar 65% de energia renovável até 2025 – influenciarão fortemente a seleção de tecnologias em direção a soluções de baixo carbono, como bombas de calor sobre caldeiras e fornos de combustíveis fósseis.
Mais conforto, economia de energia e custos, bem como um desejo de responsabilidade ambiental estão levando mais consumidores e empresas a instalar bombas de calor também. Essas decisões individuais podem ter um grande impacto. Veja, por exemplo, prédios comerciais. O aquecimento e o resfriamento são responsáveis por 30% das emissões de CO2 em ambientes comerciais; esse número aumenta para 38% para residencial. O aquecimento de água é outra grande fonte de emissões, representando 15% das emissões de CO2 no setor residencial, de acordo com o Annual Energy Outlook 2018 da EIA.
Mudar para uma bomba de calor pode ser uma alternativa eficiente em termos de energia para fornos de combustíveis fósseis e aquecedores de água que usam gás natural e óleo de aquecimento, que emitem CO2 diretamente. As bombas de calor também são mais eficientes do que o calor de resistência elétrica. A mudança de dispositivos geradores de calor de combustíveis fósseis, como fornos e caldeiras, para eficientes bombas de calor elétricas pode ser um passo em direção a um sistema de zero carbono.
Uma segunda etapa, mais impactante, ocorrerá quando os países construírem redes de geração elétrica 100% renováveis para alimentar bombas de calor e outros dispositivos elétricos residenciais. A transição do calor baseado em combustível fóssil para bombas de calor elétrico também reduz as emissões indiretas de carbono se a energia gerada vier de uma fonte mais limpa, como eólica, solar, hidrelétrica ou nuclear.
Crescimento contínuo por anos
Em todo o mundo e em todo os Estados Unidos, a demanda por bombas de calor está crescendo à medida que tecnologias mais inovadoras de bomba de calor estão sendo desenvolvidas para oferecer maior eficiência energética e fornecer capacidade de aquecimento adicional para climas mais frios e mais ao norte. Essas inovações, aliadas ao interesse do consumidor e às iniciativas de descarbonização do governo, apontam para o crescimento contínuo do mercado de bombas de calor nos anos futuros.
