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Operadores de embarcações no setor marítimo enfrentam crescente pressão para melhorar a eficiência. As emissões de CO₂ provenientes da navegação representam cerca de 3% das emissões globais, e a OMI pretende reduzi-las drasticamente até aproximadamente 2050, com o objetivo de alcançar emissões zero. Como pioneiros no setor, com mais de 20 anos de experiência e mais de 500 projetos anuais que atendem mais de 1.000 embarcações, sabemos que uma das melhores formas de descarbonizar é otimizando os sistemas de troca térmica a bordo das embarcações. Liderada por mais de 100 técnicos elétricos e mecânicos, a equipe está regularmente envolvida em soluções de recuperação de calor residual, desde trocadores de calor de casco e tubo e de placas até unidades híbridas de ciclo de potência com CO₂ supercrítico (S-CO₂), com o objetivo de ajudar a economizar combustível. Descrevemos abaixo quatro maneiras-chave pelas quais uma boa troca térmica reduz diretamente as emissões de CO₂.
Recuperação de Calor Residual: Transformando Perdas em Energia
Motores diesel marítimos modernos conseguem alcançar uma eficiência térmica de cerca de 50%; a energia restante do combustível é perdida na forma de calor, principalmente através dos gases de escape (geralmente acima de 250 °C) e da água de refrigeração da camisa. Esse calor residual é recuperado por trocadores de calor eficientes para ser utilizado na forma de potência útil ou calor a bordo. Em aplicações marítimas, os sistemas de recuperação de calor residual (WHR), como o ciclo Joule, conseguem aumentar a potência total do motor em 2%–12%. Isso resulta diretamente numa redução do consumo de combustível por milha náutica e, consequentemente, numa redução das emissões de CO₂ por viagem. A energia a ser recuperada nos gases de escape varia conforme a carga do motor e a razão de capacidade térmica, dependendo da quantidade de gases de escape a recuperar e do fluido de trabalho. Essa recuperação é otimizada dentro de um circuito de recuperação térmica, projetado pela equipe de engenharia da SME, que pode operar com diferentes capacidades térmicas dos gases de escape e do fluido de trabalho.
Apoio a Sistemas de Captura de Carbono a Bordo
Uma troca eficiente de calor é muito importante para alguns sistemas do projeto OCCS, destinados a serem instalados em uma embarcação. Por exemplo, o CO₂ é capturado como parte de um sistema de captura, e o CO₂ capturado precisa ser separado do solvente capturado mediante a aplicação de uma quantidade suficiente de energia térmica, caso o sistema de captura utilize monoetanolamina (MEA) como solvente. Os trocadores de calor alimentados por SME permitem que o calor sensível dos gases de escape do motor seja utilizado como fonte principal de energia para esse processo de regeneração energética, reduzindo ou eliminando assim a necessidade de aquecimento auxiliar a combustível adicional. Quando otimizados, os sistemas de recuperação de calor acoplados a sistemas de captura podem alcançar taxas de redução de CO₂ superiores a 70%. Para navios operando em climas frios, a vantagem adicional dos trocadores de calor avançados/exóticos consiste também na recuperação de calor para o alojamento da tripulação e para o pré-aquecimento do combustível, reduzindo assim a demanda pela caldeira auxiliar — outra fonte substancial de emissões adicionais.
Ciclos de Potência com CO₂ Supercrítico para Eficiência Compacta
Devido ao espaço limitado a bordo, exige-se alta densidade e miniaturização dos dispositivos de geração de energia. A SME também contribui para a implementação de ciclos Brayton com CO₂ supercrítico, que transferem o calor residual dos gases de escape para o CO₂ no estado supercrítico por meio de trocadores de calor. Em comparação com os ciclos Rankine tradicionais, o ciclo S-CO₂ possui menor área ocupada e maior eficiência de conversão energética. Os projetos de trocadores de calor — que incluem o efeito da temperatura de entrada, da massa e da pressão de entrada dos gases de escape — desempenham um papel crítico no desempenho desses sistemas. Essas variáveis estão incluídas nas especificações técnicas da SME, de modo que os trocadores de calor híbridos, que combinam placas gravadas e aletas, proporcionam os melhores resultados térmicos possíveis, minimizando as perdas de pressão.
Recuperação de Frio da Vaporização de GNL
Existe uma oportunidade especial para navios movidos a GNL que são abastecidos com GNL, ao recuperar energia fria proveniente da vaporização do GNL. A capacidade do GNL de absorver uma grande quantidade de energia térmica ao aquecer-se até se transformar em gás permite utilizar esse recurso "frio" em trocadores de calor para condensar o CO₂ capturado, destinado à armazenagem liquefeita, ou para aumentar a eficiência dos sistemas de ar condicionado e refrigeração do navio. As soluções de trocadores de calor da SME combinam sistemas de recuperação de frio (CRS) que ajudam a reduzir a carga elétrica sobre os compressores, diminuindo o consumo de energia a bordo e o consumo associado de combustível. As nossas SME oferecem o mesmo nível de eficiência em navios existentes, graças aos nossos processos certificados pela ISO e à oficina de Nantong, com 5000 m². Podemos aplicar as mesmas técnicas em navios já existentes, especialmente aqueles com uma relação favorável entre dimensão do navio e consumo de combustível GNL.
Conclusão: Compromisso da SME com a descarbonização
Troca eficaz de calor: uma área crucial onde ações tomadas hoje podem gerar impacto significativo na redução de emissões da frota marítima global. O Grupo SME fornece soluções personalizadas de transferência de calor para reduzir o consumo de combustível e a pegada ambiental, incluindo recuperação de calor residual, suporte à captura de carbono, ciclos S-CO₂ e recuperação do frio do GNL. Acreditado pela ANAB, IAF e UKAS, e certificado pelas normas ISO 9001 e 14001, contamos com mais de 100 especialistas à disposição, oferecendo serviços durante todo o ano em todos os estaleiros do mundo, especialmente na China continental. Oferecemos garantia de 12 meses, além de um legado de "Além da Preocupação", assegurando que todos os projetos contribuam para um futuro marítimo mais verde e sustentável. Fale com os especialistas da SME ainda hoje para descobrir como uma troca de calor energeticamente eficiente pode ajudá-lo a reduzir a pegada de carbono de sua embarcação e diminuir despesas operacionais.