Como bombas de calor usam águas de um rio para aquecer casas

Em pé, com meu calção de banho, às margens do rio Reno, na Alemanha, em meados de janeiro, mergulho os dedos dos pés na água gelada. Não sou um nadador em todos os climas, e o vento não está apenas esfriando o ar já gelado, mas também me fazendo questionar minha determinação.

Em minha jornada até aqui, experimentar a água fria me pareceu relevante para entender o que vim explorar, ou seja, como é possível aquecer milhares de casas com um rio frio.

Agora isso me parece ser menos relevante, mas é tarde demais para voltar atrás, então me aventuro na água gelada. Um passo de cada vez. Uma vez submerso, todo o meu corpo formiga enquanto espero que as endorfinas que ouvi dizer que fariam efeito realmente entrem em ação.

Mas elas permanecem ausentes, fazendo-me sentir dor em vez de alegria e encurtando meu mergulho nas águas invernais. Pelo menos agora sei exatamente quão frio está o rio.

Olhando para a outra margem, enquanto me enxugo e estimulo os dedos dos pés a se descongelarem, parece inimaginável que 3.500 apartamentos sejam aquecidos com essa mesma água. No entanto, eles são, por meio de uma usina gigante operada pelo fornecedor municipal de energia MVV.

Trocando carvão pelo calor do rio

Pouco tempo depois, Felix Hack, gerente de projetos da MVV, me apresenta o complexo.

"Milhões de litros de água fluem pelo Reno", explicou Hack, acrescentando que ela contém energia térmica suficiente para aquecer várias vezes a cidade de Mannheim – mesmo no auge do inverno. "Agora estão 6 ou 7 graus Celsius, portanto, fisicamente, ainda há calor suficiente no rio."

Mannheim ainda gera a maior parte de sua eletricidade e aquecimento a partir do carvão, que é particularmente prejudicial ao clima. No entanto, a longo prazo, a cidade está planejando mudar para uma combinação de energia geotérmica e aquecimento proveniente tanto da incineração de resíduos como do rio. A bomba de calor no rio começou a operar aqui em 2023 e, de acordo com a MVV, é atualmente a maior da Alemanha.

Tendo como pano de fundo a fumaça que sai da chaminé de uma usina a carvão, Hack me conduz a um salão cintilante com fachada de alumínio. Lá dentro, o barulho é estrondoso.

A bomba de calor, que tem o tamanho de um caminhão, está funcionando a toda velocidade para bombear 800 litros de água a cada segundo.

Como funciona?

A bomba de calor fluvial de Mannheim funciona essencialmente como uma bomba de calor convencional que usa o calor do ar ou do solo. Nesse caso, ela é apenas muito maior e a fonte é o rio.

A água fria converte um fluído refrigerante de evaporação rápida para o estado gasoso. O gás se expande, e uma bomba elétrica o comprime, gerando calor. O processo é comparável ao de uma bomba de bicicleta, em que a válvula é mantida fechada embora o bombeamento continue. A bomba fica quente, e o calor gerado é usado para aquecer a água a 99 graus Celsius antes de ela alimentar a rede.

A bomba de calor do rio tem uma participação de apenas 3% na rede de aquecimento urbano, mas Hack diz que isso é apenas o começo. "Queremos que 50 mil residências sejam abastecidas com calor proveniente da água do rio", explicou.

Duas máquinas adicionais já estão sendo planejadas. Bombas de calor de água também foram encomendadas ou estão planejadas em Berlim, Hamburgo, Stuttgart e Rosenheim, na Baviera.

Mais oferta que demanda

O aquecimento de edifícios e na indústria consome, de longe, a maior parte da energia em todo o mundo, e 72% da demanda é atendida com combustíveis fósseis.

Atualmente, 15% dos edifícios na Alemanha são abastecidos com aquecimento central urbano. Até 2045, as bombas de calor de grande porte, incluindo as que funcionam com energia térmica de águas residuais, calor residual de processos industriais e energia geotérmica poderiam gerar cerca de 70% do aquecimento – substituindo em grande parte o carvão, o petróleo e o gás natural.

Fabian Ahrendts, da Instituição de Pesquisa sobre Infraestruturas de Energia e Sistemas Geotérmicos do Instituto Fraunhofer, vê potencial nessas bombas de grande escala.

Ahrendts é coautor de um estudo que destaca o alto volume de calor ambiental e residual disponível para uso por bombas de calor na Alemanha, que mostrou que o fornecimento supera em muito a demanda de calor de edifícios e processos industriais.

Os países escandinavos já contam com essa tecnologia há algum tempo. Na capital sueca, Estocolmo, cerca de 90 mil apartamentos são abastecidos há anos com calor proveniente de águas residuais industriais. Na cidade de Drammen, no sul da Noruega, mais da metade dos 103 mil habitantes aquece suas casas com energia térmica do fiorde gelado.

Riscos para o rio?

Mas como o calor extraído do Reno devolve a ele uma água mais fria após o processo de bombeamento, essa tecnologia não é isenta de implicações para o meio ambiente. A MVV disse que a pequena quantidade de água usada atualmente em Mannheim faz com que a temperatura do rio mude apenas minimamente, mas Ahrendts advertiu que isso poderia se tornar mais complicado se todas as cidades e instalações industriais ao longo do Reno usassem o calor do rio.

"Felizmente, a maioria de nossas águas está superaquecida no momento devido às mudanças climáticas, então isso é benéfico até certo ponto", disse Ahrendts.

Embora a tecnologia de bomba de calor esteja disponível há anos, levou algum tempo para que projetos de grande escala começassem a ser implantados na Alemanha. Hack disse que isso está relacionado aos baixos preços da energia fóssil no passado.

Em Mannheim, a perspectiva de altas taxas de carbono, metas climáticas locais e subsídios estatais para a construção da usina foram fatores decisivos na decisão de mudar para o aquecimento a partir do rio.

Embora, ao final do passeio, eu tenha entendido como funciona, meus dedos dos pés ainda sentem o impacto do meu mergulho no Reno. Apesar de toda sua energia térmica.