O potencial de aplicação dos sistemas solares PVT na conservação de energia industrial

No contexto da transição energética, as empresas industriais enfrentam pressões duplas: por um lado, os custos energéticos continuam a aumentar; por outro, as metas de redução de carbono estão a tornar-se cada vez mais rigorosas. Para o sector industrial, que representa um terço do consumo global de energia, a redução da dependência dos combustíveis fósseis tornou-se fundamental para que as empresas mantenham a sua competitividade a longo prazo.

Ao longo da última década, as tecnologias fotovoltaica e solar de aquecimento de água têm sido aplicadas, em certa medida, em instalações industriais. No entanto, ambos os métodos apresentam limitações: a eficiência da geração de energia fotovoltaica é limitada e o aumento da temperatura prejudica o desempenho das células solares; embora os aquecedores solares de água possam fornecer energia térmica, não conseguem satisfazer a procura de eletricidade das empresas. A integração fotovoltaica e solar térmica (PVT) preenche esta lacuna com precisão. Combina a geração de energia e o aquecimento, aumentando a eficiência energética global.

No setor industrial, as vantagens do PVT são particularmente proeminentes. A razão é bastante simples: a maioria das fábricas possui amplas áreas de cobertura e são adequadas para instalação. Ao mesmo tempo, as empresas necessitam não só de eletricidade estável, mas também de uma grande quantidade de água quente a baixas e médias temperaturas. Esta procura é altamente consistente com as características de produção do PVT. Tomemos como exemplo a estamparia e o tingimento de tecidos. Os processos de tingimento, lavagem e secagem consomem uma grande quantidade de água quente, com temperaturas que variam principalmente entre os 70 e os 90 °C, que podem ser fornecidas com precisão pelo sistema PVT. A secção fotovoltaica, por outro lado, fornece energia aos equipamentos, iluminação e áreas de escritório da fábrica, complementando-se mutuamente.

A indústria cervejeira e de bebidas é também uma beneficiária típica. O aquecimento do mosturador requer um fornecimento de calor contínuo e estável, enquanto a oficina de fermentação exige um controlo preciso da temperatura. A água quente é também indispensável para a limpeza de garrafas e jarros. Se o sistema PVT for instalado no telhado da fábrica, poderá não só substituir parcialmente o gás natural utilizado nas caldeiras, como também reduzir a sobrecarga de energia no sistema de refrigeração. Tomando como exemplo o caso de uma cervejaria europeia, um sistema PVT que cubra aproximadamente 500 metros quadrados pode satisfazer um terço da procura anual de água quente, poupando quase 60.000 dólares americanos em custos de energia.

Os cenários de aplicação nas indústrias química e farmacêutica são os mais diversos. Quer se trate de aquecimento do vaso de reação, destilação ou recuperação de solventes, é necessária água quente ou óleo de transferência de calor com uma temperatura entre 80 e 120 °C. O sistema PVT, neste caso, não só fornece energia térmica, como também reduz o consumo de energia de pico, ajudando as empresas a aliviar a pressão sobre a rede elétrica. Embora o consumo de energia nestas indústrias seja relativamente elevado e o PVT não possa substituir completamente as caldeiras, pode reduzir significativamente o consumo básico de energia e tem um efeito direto na redução das emissões de carbono.

Do ponto de vista da eficiência energética, os sistemas fotovoltaicos convencionais apenas podem utilizar aproximadamente 20% da energia solar, enquanto a taxa de utilização total do PVT ultrapassa normalmente os 60%. Isto significa que, sob a mesma área de cobertura, o PVT pode produzir mais do dobro da energia efetiva de um único sistema fotovoltaico. Em termos de benefícios económicos, se os subsídios locais para as energias renováveis ​​ou os ganhos na redução das emissões de carbono forem combinados, o período de retorno do investimento do sistema PVT é geralmente entre 3 e 6 anos.

É claro que a PVT também apresenta desafios. O investimento inicial em equipamentos é relativamente elevado e os requisitos profissionais para o projeto e manutenção do sistema são mais rigorosos. Além disso, é aplicável principalmente a processos de baixa e média temperatura. Para aplicações industriais de alta temperatura, acima dos 400°C, são ainda necessárias caldeiras tradicionais ou sistemas de aquecimento centralizados. No entanto, estas restrições não impedem a sua ampla divulgação em setores como o alimentar, têxtil, cervejeiro e farmacêutico.

As futuras direções de desenvolvimento podem concentrar-se em dois aspetos: um é a melhoria de materiais e processos, como revestimentos seletivos mais eficientes e meios de troca de calor mais estáveis; o segundo é a integração com sistemas de armazenamento de energia. Através do armazenamento de energia elétrica e térmica, o PVT pode armazenar energia durante o pico de produção durante o dia e libertá-la de forma estável à noite ou em dias nublados, o que é particularmente importante para as empresas industriais.

No geral, a PVT não é um conceito distante, mas sim uma solução que está a amadurecer gradualmente. Pode ajudar as empresas a reduzir os custos de energia, diminuir as emissões de carbono e, ao mesmo tempo, aumentar a segurança energética. Para os utilizadores industriais que procuram uma transformação verde, a PVT é um caminho que vale a pena tentar.