Intel está usando água quente para reduzir o uso de gás natural em suas fábricas

Republicado por Platão

seguidores: 0

A nova fábrica da Intel em Leixlip, na Irlanda, cuja construção custou 18.5 mil milhões de dólares, está repleta de tecnologias promovidas para a conservação de energia e água, incluindo iluminação programável totalmente LED e um sistema de recuperação e filtragem de água que poderá poupar 275 milhões de galões por ano.

Uma de suas características mais incomuns, no entanto, é uma abordagem muitas vezes esquecida: capturar o calor gerado pelos equipamentos nas instalações e canalizá-lo para os processos de produção, em vez de expulsá-lo através de torres de resfriamento. Isto foi conseguido através da instalação de chillers de recuperação que capturam o calor criado pelos processos de fabricação de alta temperatura da Intel e o canalizam na forma de água aquecida para outros locais da instalação.

A Intel estima essas medidas de recuperação de calor permitirá reduzir significativamente o gás natural que deve comprar para operar no local, Fab 34. Usará nove vezes mais energia recuperada do que a gerada por outros combustíveis, projeta a empresa. Esse chamado “calor residual” pode ser usado para tarefas como pré-aquecer a água ultrapura que a Intel precisa para a fabricação de semicondutores ou manter os edifícios no local aquecidos durante o clima mais frio, disse Rich Riley, engenheiro principal do grupo de desenvolvimento de serviços corporativos da Intel.

“Se não tivéssemos esse calor, precisaríamos de muito mais gás para facilitar as operações [de aquecimento, ventilação e ar condicionado]”, disse Riley. “Esta é uma redução geral do consumo de gás natural.”

Com o tempo, o plano da Intel é aproveitar a recuperação de calor e outras medidas de eficiência energética, atualizando-as com equipamentos industriais, como bombas de calor, que funcionam com eletricidade.

As metas de sustentabilidade de curto prazo relacionadas à energia da Intel incluem a redução das emissões dos Escopos 1 e 2 em 10% até 2030 em relação à linha de base de 2019 (atingiu 4% no ano fiscal de 2022); e conservando até 4 bilhões de quilowatts-hora cumulativamente.

Uma fonte inexplorada de eficiência energética

A Intel não divulgou o impacto potencial em suas emissões de carbono que esse esforço de recuperação de calor na Fab 34 poderia ter, mas um retrofit usando bombas de calor água-água na Fab 10 (também em Leixlip) economizará cerca de 18.3 milhões de quilowatts-hora de eletricidade anualmente. Reduzirá as emissões de Escopo 1 em cerca de 4,760 toneladas métricas, mas as emissões de Escopo 2 aumentarão em cerca de 1,627 toneladas métricas devido à eletricidade necessária para as bombas de calor.

A energia industrial continua a ser um desafio espinhoso para as equipas de sustentabilidade corporativa: estima-se que 20% a 25% da energia consumida globalmente por fontes industriais ainda é predominantemente alimentada por carvão e gás natural, de acordo com a Agência Internacional de Energia.

As poupanças potenciais nos custos de energia resultantes da utilização de calor residual recuperado para processos industriais, aplicações de aquecimento urbano ou para gerar eletricidade poderão atingir até 152.5 mil milhões de dólares anuais, um pouco menos de metade do valor do gás natural importado pela União Europeia em 2022, de acordo com um relatório da McKinsey publicado em novembro. A análise estima que o potencial global de calor recuperável seja de pelo menos 3,100 terawatts-hora.

“Na nossa opinião, se quisermos descarbonizar, a recuperação de calor e o calor residual são uma das alavancas mais económicas disponíveis”, disse Ken Somers, sócio da McKinsey e um dos autores do relatório. Uma barreira à adopção tem sido os baixos preços do gás natural, mas as tarifas e a escassez de oferta levaram as empresas a repensar a sua dependência, disse ele.

A tecnologia de bomba de calor industrial necessária para transportar o calor do local onde é gerado para onde é necessário num processo de produção também está a amadurecer. O potencial para os fabricantes de produtos químicos, produtos de consumo, alimentos e produtos farmacêuticos utilizarem esta abordagem está a crescer como um precursor da electrificação de sistemas de produção, disse Patricia Provot, presidente do fabricante de equipamentos de produção térmica Armstrong International.

“Se o seu plano é descarbonizar totalmente, o primeiro passo é livrar-se do vapor e usar água quente, e tentar recuperar o máximo possível dessa água e colocá-la de volta no sistema”, disse Provot.

Lições da experiência da Intel

Além da fábrica na Irlanda, a Intel introduziu sistemas de recuperação e recirculação de calor no Arizona, Ohio e Alemanha, e esta abordagem será considerada para cada nova fábrica que a empresa construir, disse Todd Brady, vice-presidente de relações públicas globais e diretor de sustentabilidade da Intel. “É preciso um projeto de engenharia, entender onde o calor é gerado, como ele pode ser capturado e redirecionado”, disse ele. “Muito disso envolve onde o equipamento é colocado.”

Na fábrica da Irlanda, uma instalação de grande volume para os chips Intel 4 da empresa, a equipe de engenharia realizou um extenso mapeamento do movimento de calor para tomar decisões sobre quantos trocadores de calor e resfriadores seriam necessários para minimizar a quantidade de sistemas de calor de alta qualidade alimentados pelo gás natural, disse Riley.

Fontes de baixo grau, avaliados entre 100 e 200 graus Celsius, podem incluir exaustão de caldeiras, compressores de ar ou secadores. A Intel ainda precisa de gás natural para processos em temperaturas muito altas.

Aqui estão algumas questões que os engenheiros devem considerar ao projetar um sistema de recuperação de calor, disse Riley.

Os engenheiros fizeram um “análise de pitada" para todas as estações? Essas avaliações estudam o fluxo de calor através de um processo industrial e são usadas para determinar o consumo mínimo de energia necessário para realizar o trabalho. Geralmente existem métricas diferentes para os meses de verão e inverno.
Será gerado calor suficiente para fazer a diferença? Isto requer o envolvimento de fornecedores de equipamentos e gestores de instalações, que são responsáveis pelo local onde os equipamentos são colocados num projeto geral do local.
Se for um retrofit, como o calor pode ser canalizado para onde pode ser usado? Se os sistemas de produção forem amplamente distribuídos, a logística de redireccionamento do calor poderá exigir a sua relocalização ou a instalação de tubagens. Caso contrário, a captura poderá não fazer sentido.
O preço da energia na região justifica o investimento? A resposta poderia fazer ou quebrar o caso de retorno do investimento. Nas regiões onde o preço do gás natural é elevado, o retorno destes investimentos será menor.

A Intel levou vários anos para refinar seu processo, mas agora a recuperação de calor é considerada parte de todos os projetos de produção de plantas, disse Riley: “É muito complicado, mas agora é rotina”.