REDUSA O GASTO COM ENERGIA ELETRICA

22/Junho/2015

Redução de gastos com energia elétrica pelo uso de aquecedores residenciais híbridos

Maurício Bernardes

Estudo realizado em 2014 pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE) vinculada ao Ministério das Minas e Energia do Brasil projeta uma menor participação da eletricidade como fonte de energia para aquecimento da água para banho no Brasil, ao mesmo tempo em que evidencia a necessidade de tornar o seu uso cada vez mais eficiente, a fim de reduzir os riscos de desabastecimento em horários de pico.

Projeção da participação de diferentes fontes de energia no aquecimento de água para banho nos domicílios brasileiros. Veja estudo completo aqui

Uma das formas de se obter maior eficiência na utilização de energia elétrica para aquecimento de água é o uso de bombas de calor, assim como indicado neste blog em 30 de abril para o caso das piscinas.
Sob esta mesma ótica, a maior parte dos países desenvolvidos tem adotado equipamentos residenciais para aquecimento de água mesclando sistemas de acumulação com resistência elétrica, ou a gás, solar, geotérmico, e bombas de calor (sistemas híbridos).
Há diversos fabricantes fora do Brasil que trabalham com este conceito, dentre outros a Bosch, General Eletric, Whirlpool e a Ariston.
Em Abril de 2015, uma resolução Americana determinou que os aquecedores de acumulação elétricos com volumes maiores do que 210 litros deverão ter um grau de eficiência mínimo de 200% (fator de eficiência COP de 2), o que implicará provavelmente no uso de sistemas com bombas de calor, cujo funcionamento na modalidade híbrida elétrica (Bomba de calor + resistência elétrica) segue ilustrado:

Ilustração do funcionamento de sistema híbrido elétrico de aquecimento de água, conjugando bomba de calor e resistência elétrica

De acordo com o programa Americano de etiquetagem voluntária de aparelhos e sistemas, com foco em eficiência energética, o Energy Star, a utilização de sistemas híbridos de aquecimento de água desempenha um papel importante na redução de energia elétrica num país em que se consome cerca de 18% da energia para este fim. Na tabela a seguir pode-se avaliar o impacto positivo desta aplicação nos lares americanos:

Tabela com o payback, economia média anual e economia total ao final da vida útil de sistemas híbridos de aquecimento de água (conjugando bomba de calor e resistência elétrica) nos EUA de acordo com o programa Energy Star.
Observações:
1) Taxa de conversão do dólar: US$ 1 equivalendo a R$ 3,2;
2) Custo da energia: R$ 0,384/kWh
3) Custo de aquisição de um equipamento com estas características: ~US$ 800,00 (Estados Unidos)

Com este conceito, a empresa General Eletric (GE), uma das empresas pioneiras nesta aplicação, desenvolveu o GeoSpring TM, um sistema híbrido de aquecimento com dois modelos : com tanque de 190 litros e 300 litros.

Ilustração do GeoSpring TM da GE (General Eletric) de 190 litros, com indicação da etiqueta de eficiência energética Energy Star.

Principais características do equipamento com tanque de 190 litros:
• Capacidade de gerar água quente: 253 litros por hora com aproximadamente 50 °C, contabilizados a partir do tanque cheio de água quente;
• Custo do equipamento nos Estados Unidos: US$1200;
• Consumo de energia elétrica com a bomba de calor: 550 W/h
• Potência das resistências elétricas: 4500 W
• Ruído na operação: 54 dB(A);
• Fator de eficiência da bomba de calor: 2,9 (o equipamento consome 1 kW/h para gerar 2,9 kW/h de potência de aquecimento) ;
• Funciona com a temperatura do ar ambiente entre 1,5 °C e 49°C. Fora deste intervalo, funciona somente no módulo elétrico.
• Filtro de ar com sensor e alarme indicando a necessidade de limpeza. Caso não haja limpeza, o módulo de bomba de calor é automaticamente bloqueado e o equipamento funcionará apenas com o módulo elétrico (tradicional).
Observação: A limpeza é necessária para evitar que a poeira e particulados prejudiquem o funcionamento da unidade evaporadora da bomba de calor. Tal limpeza deve ser feita pelo menos uma vez ao ano, em processo simples, com a remoção, aspiração e lavagem do dispositivo. Veja vídeo explicativo.
• Possui 4 modos de operação para maximizar a economia de energia, incluindo a possibilidade de se programar no modo de “férias”:
• Modo “Bomba de calor” – Funcionamento exclusivo com bomba de calor. É o que proporciona a maior economia, porém, dado que a transferência de calor do ambiente para a água é mais demorada do que ao se utilizar resistências elétricas, pode não atender grandes demandas de água quente num curto período de tempo;
• Modo “Híbrido” – Combina a eficiência da bomba de calor com a capacidade de aquecimento mais rápido de uma resistência elétrica;
• Modo “Consumo elevado instantâneo” – Nos momentos de grande demanda funciona exclusivamente com as resistências elétricas para aquecimento. Nos demais períodos opera com a bomba de calor;
• Modo “Elétrico” – Funcionamento exclusivo e em tempo integral com resistências elétricas para aquecimento (modo muito pouco eficiente energeticamente);
• Modo “Férias” – Prevê a volta ao funcionamento, automaticamente, 1 dia antes do retorno das “férias” programado pelo usuário;

Ilustração do display de controle da operação do equipamento GeoSpring TM da GE (General Eletric)

Principais benefícios com a utilização do equipamento:
• No modo híbrido, proporciona economia de 60% em relação ao Boiler elétrico tradicional;
• 10 anos de garantia nos Estados Unidos ;
• Aproveita a mesma infraestrutura das instalações convencionais;
O equipamento pode contar com um módulo auxiliar, permitindo a sua conexão Wifi com o smartphone do usuário, viabilizando o monitoramento remoto, controle e recebimento de notificações. Com o aplicativo é possível, por exemplo, alterar remotamente o modo de operação e a máxima temperatura de aquecimento.