Rede de calor

Essas redes produzem calor e frio de forma centralizada e o distribuem por meio de um sistema de tubulação que atende às necessidades de aquecimento e resfriamento dos usuários conectados. Embora esse tipo de energia tenha estado diretamente relacionado ao uso de combustíveis fósseis, a Iberdrola, com seu compromisso com a descarbonização, tornou possível sua implantação por meio de fontes renováveis.

No passado, apenas combustíveis fósseis eram usados como fonte de geração de calor. Atualmente, no entanto, foram implementadas outras fontes, como o calor residual de indústrias, bombas de calor ou biomassa para aquecimento de água. O uso dessas outras formas de energia tornou as redes de calor mais eficientes, reduzindo, por exemplo, a temperatura na qual a água é aquecida e ajudando a reduzir as perdas de energia.

A mudança para esse modelo vem aumentando nos últimos anos, contando com o apoio da União Europeia. Suas principais vantagens são a redução de custos, menores emissões de CO₂ e menor consumo de eletricidade devido à sua eficiência, o que ajuda a reduzir o impacto ambiental. 

Como elas funcionam e suas características 

As redes de calor, também conhecidas como redes de aquecimento, têm o objetivo de abastecer áreas residenciais e industriais com energia térmica. São usadas para aquecer ou resfriar um local e fornecer água quente para uso doméstico. Essas redes são constituídas por quatro elementos principais: 

• Usinas de geração: desenvolvidas para produzir a demanda total de energia a partir de fontes 100% renováveis (aerotérmica, bomba de calor, biomassa etc.). A centralização da geração de energia permite melhorar a eficiência da produção de calor e água quente para uso doméstico, bem como reduzir as emissões em áreas urbanas.
• Rede de tubulações: transportam a água, evitando perdas térmicas. Há três grupos diferentes de tubulações. Por um lado, existe a rede tronco, que conecta as usinas com as redes de distribuição. Depois, há os ramais, que seguem principalmente o trajeto de ruas e estradas. E, por último, as conexões de serviço que permitem a interconexão da rede de distribuição aos edifícios.
• Subestaciones: composta por um trocador, válvulas de controle com estabilização de pressão e limitador de fluxo que gerencia o consumo do cliente e um medidor de energia para conhecer o consumo de cada usuário. Possui um sistema de controle e regulação que monitora o funcionamento dos equipamentos mencionados e controla o bombeamento da distribuição de calor aos usuários finais. São responsáveis por separar o circuito primário, que corresponde ao circuito de fornecimento de energia da rede de calor, do circuito secundário, que corresponde ao circuito interno do edifício que recebe o calor da rede.
• Tanque de armazenamento de energia: acumula o excesso de calor gerado por fontes renováveis quando a demanda é baixa. Esse tanque permite que o calor seja armazenado durante os períodos de produção excedente e liberado quando a demanda aumenta, otimizando a eficiência energética do sistema e garantindo um fornecimento contínuo de calor aos usuários, permitindo maior flexibilidade na gestão do fornecimento de calor e facilitando a integração de fontes de energia renováveis intermitentes, como a energia solar ou eólica, na rede de calor.

 Transformação de energia em calor [PDF]

Fontes térmicas

A energia necessária para a operação das redes de calor pode vir de vários tipos de fontes:

• Caldeiras de biomassa: essas caldeiras têm uma eficiência aproximada de 92% e possuem a tecnologia mais avançada que permite uma redução muito significativa das emissões de CO₂, NOx e partículas. Atualmente, a biomassa é a principal fonte de energia para caldeiras na Espanha, usando matéria orgânica de florestas (lascas de madeira). O potencial da biomassa é de aproximadamente 125/200 TWh por ano.
• Bombas de calor: as bombas de calor têm um rendimento superior ao da combustão, permitindo também uma maior eficiência em redes de baixa temperatura, abaixo de 50ºC. Com bom armazenamento, são a base para a integração de redes duplas de aquecimento e resfriamento urbano.
• Calor residual: esse é o calor excedente da operação de um processo industrial.  Pode ser recuperado e usado como uma fonte de calor artificial graças às bombas de calor. Dessa forma, as redes de calor se tornam outro ponto de entrada para promover a descarbonização industrial. Entre os setores industriais mais interessantes para a recuperação de calor residual estão os centros de dados devido à sua operação ininterrupta e à necessidade de liberar constantemente grandes quantidades de calor.

Como uma rede de aquecimento urbano pode ajudar a descarbonizar a economia?

A rede de aquecimento urbano ajuda na descarbonização devido ao uso de energias renováveis, eliminando os combustíveis fósseis de seu processo. Por outro lado, a centralização da geração permite a produção de aquecimento e água quente doméstica de forma mais eficiente e menos poluente, eliminando as fontes de emissão dentro dos centros urbanos e minimizando, por exemplo, o efeito "boina térmica" nas cidades. Para a União Europeia, somente as redes que incorporam pelo menos 50% de energia renovável (ou residual) são eficientes. 

Redes de calor da Iberdrola

Na Espanha, estamos desenvolvendo um portfólio de 37 projetos com um potencial de mais de 4 TWht/ano nas cidades com maior potencial, 22 redes de calor (~2,8 TWht em áreas frias com alta densidade populacional) e 15 redes de calor adicionais em estudo (~1,2 TWht). 

Dentro desses projetos, vale a pena destacar o início de nossa primeira rede de calor na cidade de Palencia, onde obtivemos uma concessão de 50 anos da prefeitura e um importante subsídio do IDAE dentro do programa de incentivo para projetos de redes de aquecimento e resfriamento que usam fontes de energia renováveis de mais de 1 MW. 

No Reino Unido, um dos projetos mais destacados são as redes eHeat Networks da ScottishPower, que têm como foco a a descarbonização de edifícios residenciais e comerciais por meio do uso de bombas de calor geotérmicas compartilhadas. O principal objetivo é facilitar o acesso econômico a soluções sustentáveis de aquecimento , apoiando a transição para um futuro de emissões zero.

As redes eHeat Networks instalam e mantêm sistemas geotérmicos compartilhadas que fornecem energia térmica para múltiplas propriedades. Cada unidade residencial conta com sua própria bomba de calor para aquecimento e água quente, sendo responsável pelo consumo elétrico individual. Os usuários pagam uma tarifa fixa anual ajustada ao índice de inflação (IPC), semelhante a uma licença de televisão, garantindo um custo previsível e regulado.

A descarbonização do aquecimento é essencial para atingir a meta de emissões líquidas zero até 2050, sendo necessário descarbonizar 22 milhões de residências. A partir de 2024, não será permitida a instalação de sistemas de aquecimento com emissões diretas em novas construções.

As redes compartilhadas oferecem aos clientes um acesso econômico ao calor proveniente do solo, promovendo maior eficiência energética ao longo do ano e reduzindo suas contas de energia.