Aquecimento solar na indústria e no agro: pré-aquecimento de água de processo

Em poucas palavras

Alguns processos industriais usam água aquecida, como a lavagem e a esterilização de vidraria que o NREL cita como exemplo. O aquecimento solar não precisa chegar à temperatura final para ser útil. Ele pré-aquece a água que vai alimentar a caldeira ou o aquecedor, que gasta menos combustível ou energia para completar o aquecimento. O guia do Departamento de Energia dos EUA (DOE) descreve esse arranjo em sistemas de dois tanques: o solar pré-aquece a água antes de ela entrar no aquecedor convencional.

O que torna a aplicação boa

O palestrante do NREL avalia a regularidade do uso. Uma operação que funciona sete dias por semana usa o calor solar cerca de 40% mais tempo do que uma de cinco dias; já uma escola fechada no verão e nos fins de semana desperdiça o sol. Para a indústria e o agro, a pergunta prática é se a água quente é consumida de forma contínua ao longo da semana e do ano. O portal não tem fonte para segmentos específicos do agro (laticínios, abatedouros, avicultura); o raciocínio de pré-aquecimento vale, mas dados de carga e de temperatura precisam vir da própria operação.

A temperatura do processo decide o coletor

O webinar do NREL divide os coletores por faixa de temperatura. Os abertos servem para pouca elevação, em torno de 10 °C acima do ambiente; a placa plana cobre de 10 °C a 50 °C acima do ambiente; para temperaturas mais altas, clima frio, pouca radiação e processos industriais, recomenda os tubos a vácuo. O exemplo citado é a lavagem de vidraria a 180 °F (cerca de 82 °C). Para temperaturas ainda maiores, há coletores com concentração por espelho em calha parabólica, que o palestrante associa ao calor de processo industrial. A página sobre alta temperatura detalha a lógica.

Como entra no processo

• Pré-aquecimento da água de reposição: a água fria passa pelo campo solar e segue para o tanque ou a caldeira.
• Reaquecimento de uma linha que já circula: como no exemplo do hospital, em que a bomba e o controlador retiram água quente do anel de recirculação, aquecem mais um pouco e devolvem (grandes volumes).
• Central única para vários prédios: o NREL relata que uma central pode custar menos por área do que vários sistemas pequenos, e cita um exemplo com refeitório e lavanderia no mesmo conjunto.

Em todos, a circulação é forçada. Para evitar excesso de calor quando a produção para, o NREL recomenda dimensionar pela carga do mês de maior radiação e prever limite de temperatura no reservatório e, quando couber, tanque de drenagem.

Contratos pelo calor entregue

O webinar descreve um sistema de grande porte instalado por contrato de desempenho: o cliente não pagou o investimento inicial, e sim o calor entregue ao longo do tempo. Quando a produção caiu a um quarto do normal, o contratado voltou a consertar porque só recebia se o sistema produzisse. O exemplo é dos EUA; o portal não indica contratos nem condições.

Limites

As tabelas do Inmetro cobrem coletores de banho e de piscina, reservatórios e sistemas acoplados, e não temperaturas de processo. O dimensionamento parte da carga de água quente (massa, calor específico e diferença de temperatura) e da irradiação local, e deve ser feito por profissional habilitado, conforme a ABNT NBR 15569. A calculadora de aquecimento solar serve para um pré-dimensionamento. Preço, retorno e prazo dependem da operação, e o portal não publica valores sem fonte.