Com as alterações climáticas a tornarem-se uma realidade urgente, as empresas mudaram a forma como abordam as tecnologias quotidianas, incluindo as utilizadas na refrigeração e no arrefecimento. Como resultado, Sistemas de refrigeração CO2 surgiram como alternativas eficientes e sustentáveis à refrigeração tradicional, que utiliza refrigerantes sintéticos como hidrofluorocarbonetos (HFCs), que são potentes gases de efeito estufa com altos valores de potencial de aquecimento global (GWP) e consumo de energia.
Por outro lado, o CO2 é um refrigerante natural caracterizado pelo baixo impacto ambiental, ampla faixa de temperaturas de trabalho e eficiência energética. Isto levou a uma maior adoção de sistemas de refrigeração de CO2 para uso comercial e industrial. Por exemplo, quase 25% das lojas de alimentos na Europa, que são cerca de 65,000 lojas, utilizam tecnologia de refrigeração com CO2. Isto representa um aumento significativo em relação ao 30,000 lojas que usaram sistemas de refrigeração transcríticos de CO2 em 2019 em todo o mundo.
Portanto, este blog fornece informações importantes sobre equipamentos de refrigeração de CO2 para varejistas e explora como ele pode ser o sistema de refrigeração mais promissor do setor.
Conteúdo
O que é um sistema de refrigeração de CO2?
Mercado global de equipamentos de refrigeração CO2
Aplicações de sistemas de refrigeração CO2
Tecnologias que apoiam a adoção de refrigerante CO2
Benefícios da refrigeração com CO2
Conclusão
O que é um sistema de refrigeração de CO2?
A Refrigeração CO2 system é um equipamento ecológico que utiliza dióxido de carbono (CO2) no processo de resfriamento em vez de refrigerantes sintéticos como os HFCs usados em unidades de refrigeração tradicionais. CO2, ou R-744, é um refrigerante natural encontrado na atmosfera com um PAG de 1 e potencial de destruição da camada de ozônio (ODP) zero. Também é atóxico, não inflamável, inodoro, incolor e insípido. O sistema de refrigeração de CO2 compreende vários componentes, incluindo compressor, condensador, válvulas de expansão e evaporador.
O compressor é um componente fundamental utilizado para aumentar a pressão e a temperatura do gás de trabalho, que alimenta o ciclo de refrigeração. O gás de alta temperatura e alta pressão do compressor é transformado em estado líquido no condensador. Neste componente, o sistema absorve e libera o gás comprimido, significando sua capacidade de manter um ambiente fresco. O refrigerante sai do condensador como líquido de alta pressão e baixa temperatura e é transferido para a válvula de expansão.
A válvula de expansão reduz a pressão do CO2 líquido, diminuindo consequentemente a sua temperatura. Além disso, a queda de pressão faz com que parte do CO2 ferva rapidamente, transformando-o numa mistura de vapor e líquido. O refrigerante então entra no evaporador como uma mistura líquido-vapor de CO2 de baixa temperatura e baixa pressão. Ele resfria o ar ao redor absorvendo o calor, evaporando e transformando novamente em gás de baixa pressão e completando o ciclo.
Mercado global de equipamentos de refrigeração CO2
Mais empresas em todo o mundo estão a mudar para sistemas de refrigeração de CO2, levando a um aumento da popularidade e da procura. Em 2023, o tamanho do mercado transcrítico de CO2 foi estimado em US $ 48.52 bilhões. A projeção é que atinja US$ 140.93 bilhões até 2030, crescendo a uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de 16.5%.
Europa, América do Norte e Japão constituem o maior mercado de equipamentos de refrigeração de CO2. Como mercado líder, a Europa tem aproximadamente 68,500 lojas que utilizam sistemas de refrigeração de CO2, dos quais 60000 possuem sistemas de racks centralizados (lojas) e 8500 possuem unidades de condensação de CO2 (unidades industriais). O Japão tem aproximadamente 8385 lojas e 400 instalações industriais equipadas com sistemas transcríticos de CO2. A América do Norte tem 2930 lojas e 498 unidades industriais que utilizam tecnologia de refrigeração CO2.
Vários fatores estão impulsionando a crescente demanda por unidades de refrigeração de CO2, incluindo:
- Regulamentações governamentais rigorosas que limitam o uso de refrigerantes HFC e implementam cronogramas destinados a reduzir gradualmente a produção e o consumo de refrigerantes HFC. Por exemplo, a Lei Americana de Inovação e Fabricação de 2020 (Lei AIM) procura reduzir o HFC a 60% dos níveis de base até 2024.
- Mudança global em curso em direção a tecnologias ambientalmente sustentáveis, à medida que as empresas procuram reduzir a sua pegada de carbono.
- Avanços tecnológicos em equipamento transcrítico de CO2, o que levou a uma maior eficiência do sistema, melhores controles e melhores recursos de segurança.
Aplicações de sistemas de refrigeração CO2
Os sistemas de refrigeração de CO2 são usados em vários setores e ambientes, incluindo:
- Ambientes industriais, como processamento de alimentos, produtos farmacêuticos e manufatura, para processos e equipamentos de resfriamento
- Refrigeração comercial, incluindo supermercados, lojas de conveniência, restaurantes e outros estabelecimentos de varejo de alimentos
- Armazenamento frigorífico e armazenamento, onde o controle da temperatura é fundamental para manter a qualidade e a segurança dos produtos armazenados
- Sistemas de transporte refrigerado em caminhões e reboques para transporte seguro de mercadorias sensíveis à temperatura
- Em sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) para reduzir seus impactos ambientais
Tecnologias que apoiam a adoção de refrigerante CO2
As tecnologias usadas em Refrigeração CO2 as unidades estão em constante evolução, permitindo que os fabricantes criem equipamentos mais eficientes e econômicos. Isso pode incluir:
Sistemas subcríticos e transcríticos de CO2
Os sistemas de refrigeração de CO2 podem operar em ciclos subcríticos ou transcríticos. Os sistemas subcríticos operam abaixo do ponto crítico do CO2 (31.1 ℃ e 7.37 MPa, para temperatura e pressão, respectivamente), enquanto os sistemas transcríticos operam acima deste ponto. A escolha entre ciclos subcríticos e transcríticos depende da aplicação específica e das condições ambientais. Por exemplo, os ciclos transcríticos são ideais em contextos de varejo onde refrigerantes naturais são usados em sistemas de reforço.
Características de segurança
A segurança em um sistema de refrigeração é importante. As unidades de refrigeração de CO2 incorporam vários recursos de segurança, como dispositivos de alívio de pressão, sistemas de detecção de vazamentos e mecanismos de desligamento de emergência, para garantir uma operação segura.
Sistemas de controle avançados
Os sistemas de reforço transcrítico de CO2 integram sistemas de controle avançados que ajudam a gerenciar as volatilidades do sistema e as altas pressões do CO2. Esses sistemas de controle são usados para monitorar e otimizar o desempenho do sistema de refrigeração de CO2. Por exemplo, eles garantem controle preciso da temperatura, eficiência energética e adaptabilidade a diversas condições operacionais.
Sistemas de recuperação de energia
Nos sistemas de refrigeração tradicionais, o calor gerado durante o ciclo de resfriamento era frequentemente descartado. Isto tornou a recuperação de calor uma grande preocupação entre empresas e consumidores. Portanto, sistemas de recuperação de energia em refrigeração de CO2 enfrentar esse desafio fornecendo soluções para capturar e reutilizar o calor residual gerado durante o processo de refrigeração. Esta tecnologia melhora a eficiência energética geral, a relação custo-benefício e a sustentabilidade do sistema.
Benefícios da refrigeração com CO2
Os sistemas de refrigeração C02 estão transformando a indústria de refrigeração, substituindo gradualmente os equipamentos de refrigeração tradicionais. Eles oferecem vários benefícios, incluindo:
Eficiência energética
O CO2 tem maior desempenho termodinâmico, o que leva a menor consumo de energia. Além disso, o CO2 tem uma temperatura de descarga mais elevada (aproximadamente 100 -120°C) do que os refrigerantes tradicionais, o que melhora a sua capacidade de recuperação de calor, índice de compressão e rejeição de calor.
Custo-efetividade
Os equipamentos de refrigeração de CO2 têm custos de manutenção e operação relativamente mais baixos. Por exemplo, a eficiência energética acaba por reduzir os custos. Além disso, o aumento da pesquisa e desenvolvimento (P&D) levou ao aumento dos volumes de produção e à integração de inovações avançadas, o que elevou os custos do sistema à paridade com os dos sistemas de refrigeração HFC tradicionais.
Propriedades químicas estáveis
O refrigerante CO2 possui propriedades químicas estáveis que garantem confiabilidade e segurança durante as operações, como não toxicidade e não inflamabilidade. A sua natureza inerte ajuda a garantir que não reaja com outras substâncias no sistema de refrigeração.
Baixo impacto ambiental
O CO2, como refrigerante natural, tem um GWP de 1 e ODP de 0, que é muito menor do que o de refrigerantes sintéticos, como CFCs e HCFCs. Por exemplo, R-134 e R-404A têm GWPs de 1400 e 3260, respectivamente. Estes valores de GWP tornam o CO2 uma opção mais sustentável do ponto de vista ambiental. Além disso, a maior parte do CO2 utilizado para refrigeração é um subproduto industrial liberado pelas fábricas. Portanto, seu uso como refrigerante pode ser considerado uma reciclagem, reduzindo o impacto ambiental.
Conclusão
As unidades de refrigeração CO2 estão se tornando sistemas de refrigeração alternativos, substituindo os equipamentos de refrigeração tradicionais. Desde supermercados a restaurantes e fábricas, os sistemas de refrigeração com CO2 estão gradualmente a tornar-se o mecanismo de refrigeração preferido.
Isto cria uma oportunidade para as empresas não só defenderem a sustentabilidade ambiental, mas também atenderem à crescente procura de soluções ecológicas no mercado. Fornecer máquinas de refrigeração conhecidas pelo seu baixo impacto ambiental e pela conformidade com regulamentos ambientais rigorosos permite que estas empresas se posicionem como líderes em práticas responsáveis.
Além dos benefícios ambientais, os sistemas de refrigeração de CO2 proporcionam alta eficiência e economia de custos, o que beneficia tanto as empresas quanto os clientes-alvo.
