O sistema de rede de vapor de Manhattan, em Nova York
(worksinprogress.co)- Manhattan fornece vapor de produção centralizada por uma rede de 105 milhas de tubulações desde 1882 e, ainda hoje, sustenta aquecimento, água quente e usos industriais em mais de 1.500 grandes edifícios e 500 milhões de pés quadrados de área
- Essa rede cresceu para reduzir caldeiras individuais e a logística do carvão em uma cidade cada vez mais verticalizada, tendo como ponto de partida os experimentos de aquecimento distrital de Birdsill Holly e a comercialização da New York Steam Company em 1882
- Hoje, o sistema da ConEd opera com instalações de produção em quatro pontos de Manhattan e um no Queens, somadas à energia comprada da usina de 322 MW no Brooklyn, com capacidade de cerca de 11,5 milhões de libras por hora de vapor
- O vapor é difícil de manter por causa da alta temperatura e pressão, da gestão do condensado e do risco de golpe de aríete, mas tem a vantagem de se mover sem bombas e poder ser usado diretamente em processos industriais
- O aquecimento distrital moderno está, em geral, migrando para sistemas baseados em água quente, e a viabilidade de adoção depende da alta densidade de demanda térmica, do grande investimento inicial e da existência de apoio regulatório
O papel atual da rede de vapor de Manhattan
- Manhattan fornece vapor a edifícios residenciais e comerciais desde 1882
- O vapor vai além do aquecimento simples e é usado em várias funções urbanas
- Passar lençóis do The Waldorf Astoria
- Lavar louça e aquecer alimentos em restaurantes
- Lavar roupas em lavanderias
- Esterilizar equipamentos médicos no NewYork-Presbyterian Hospital
- Controlar a umidade e a temperatura ao redor das obras no Metropolitan Museum of Art
- Aquecimento de ambientes e água quente em apartamentos e edifícios icônicos
- Esse sistema funciona no modelo de produção centralizada, medição e fornecimento por tubulação, como a eletricidade, o esgoto e a água encanada
- Hoje, por meio de uma rede de 105 milhas de tubulações, sustenta mais de 1.500 edifícios, 500 milhões de pés quadrados de imóveis em Manhattan e a base da vida de 3 milhões de pessoas
Os problemas de aquecimento antes do aquecimento central
- O aquecimento responde por cerca de metade do consumo final de energia no mundo
- Antes do aquecimento central moderno, predominavam lareiras e fogões, que queimavam combustíveis como madeira, carvão, restos de colheita e esterco
- Uma lareira tradicional puxava 300 pés cúbicos de ar por minuto para a combustão e mandava até 85% do calor gerado pela chaminé, sendo extremamente ineficiente
- Cortar, transportar e rachar lenha podia exigir até dois meses de trabalho por pessoa por ano
- Combustíveis sólidos também ampliavam a poluição interna e externa
- Um estudo calculou que lareiras emitem 58 mg de PM2.5 por kg de lenha
- Passar uma hora em um cômodo com lareira a lenha acesa equivaleria a reduzir a expectativa de vida em cerca de 18 minutos, algo comparável a 1,5 cigarro
O desenvolvimento do aquecimento central e dos radiadores
- James Watt lançou as bases do aquecimento central ao conectar uma caldeira central e tubulações em sua casa no fim dos anos 1700
- William Strutt, em 1805, aqueceu ar frio com carvão e depois o distribuiu por dutos para uma residência
- Por volta de 1863, o radiador assumiu uma forma importante do aquecimento residencial moderno
- Fazia o vapor circular por tubos dobrados para obter grande área de superfície em um espaço pequeno
- Transferia calor para o ambiente por convecção e radiação
- Válvulas em cada radiador permitiam controle por cômodo
- Os radiadores melhoraram a distribuição interna de calor nos edifícios, mas ainda exigiam uma caldeira para cada prédio
- Caldeiras instaladas no local em edifícios grandes consumiam muito espaço e elevavam custos por causa da sala de caldeiras, do armazenamento de carvão, das tubulações e da manutenção por técnicos qualificados
Logística do carvão e poluição urbana
- Aquecer o Empire State Building com carvão exigiria mais de 45 toneladas por dia, algo como o volume de dois contêineres
- A usina elétrica de Pearl Street, de Thomas Edison, também consumia mais de 20 toneladas de carvão por dia quando abriu em 1882
- A alta do preço da terra em Manhattan agravou ainda mais o problema do espaço para armazenar e manusear carvão
- Do fim do século 18 até os anos 1880, os preços das principais áreas subiram 10 vezes
- Saíram de US$ 400 por acre em 1825 para mais de US$ 1 milhão por acre no fim do século 19, o equivalente a mais de US$ 30 milhões em valores atuais
- O tipo de carvão também limitava as condições de operação
- O antracito, com teor de carbono de 92% a 98%, queimava mais quente e limpo, mas era difícil de acender
- O carvão betuminoso, com teor de carbono de 45% a 86%, queimava com menos calor e gerava mais poluição
- Cidades dos EUA começaram a regular fuligem e fumaça a partir dos anos 1880, mas as regras eram frequentemente ignoradas
- Quando uma greve em 1902 elevou o preço do antracito, algumas usinas de New York City passaram a usar carvão betuminoso, e a fumaça cobriu a cidade, aumentando a inquietação dos moradores
A verticalização de Manhattan e a demanda por aquecimento
- Entre 1850 e 1900, a população de Manhattan cresceu de 515 mil para 1,8 milhão
- Em algumas áreas, a densidade populacional chegou a 632 mil pessoas por milha quadrada, 10 vezes mais do que hoje
- A superlotação gerou problemas morais e de saúde pública, e a regulação dos cortiços agravou ainda mais a falta de espaço em Manhattan
- Ferrovias elevadas como a Ninth Avenue Line, inaugurada em 1878, ampliaram a escala prática da cidade, mas a tarifa não era barata o suficiente para trabalhadores de baixa renda fazerem deslocamentos regulares
- Para Manhattan continuar crescendo, era preciso construir para cima
- Os arranha-céus se tornaram viáveis graças a duas inovações
- O elevador de segurança de Elisha Otis, de 1852, reduziu o medo de subir a grandes alturas ao acionar um freio de segurança em caso de rompimento do cabo
- Avanços na produção de aço, como o processo Bessemer, tornaram economicamente viáveis estruturas metálicas com relação resistência-peso 10 vezes maior
- A altura dos edifícios em New York subiu rapidamente
- Em 1890, o prédio mais alto tinha 18 andares
- Em 1899, o Park Row Building tinha 31 andares
- Em 1908, o Singer Building tinha 41 andares
- A verticalização criou mais espaço residencial e comercial, mas esse espaço também precisava de aquecimento, energia elétrica e abastecimento de água
Birdsill Holly e o início do aquecimento distrital
- New York respondeu a esse problema com o aquecimento distrital, invenção de Birdsill Holly
- Holly lidou com o risco de incêndios urbanos e com os problemas de abastecimento de água, e em 1856 criou um dispositivo que deu origem à bomba de incêndio a vapor
- Seu ‘Holly System of Direct Water Supply and Fire Protection for Cities, Towns and Villages’ fornecia água pressurizada continuamente a residências e hidrantes, reduzindo a necessidade de reservatórios e colunas d’água
- Vinte e três cidades copiaram esse sistema, e depois a U.S. Supreme Court determinou o pagamento de indenização a Holly
- Com base em sua experiência com bombas a vapor, tubulações e densidade urbana, Holly concebeu o aquecimento distrital a vapor
- A ideia era aquecer vários edifícios com uma única caldeira, centralizando o risco de incêndio e a logística do aquecimento
- No início, usou tubulações de 1,5 polegada e depois expandiu para tubos de 3 polegadas em trincheiras de madeira isoladas com amianto
- Enviava vapor da caldeira no subsolo da 31 Chestnut Street para as casas vizinhas
- Em 1877, começou o primeiro teste prático em escala distrital
- Foram necessários novos dispositivos como válvulas, reguladores de pressão, purgadores de vapor, suportes para dilatação térmica e medidores
- Até o inverno, 20 residências haviam aderido
- A rede era composta por 3 milhas de tubulações, 3 caldeiras e pressão de 25 a 30 psi
- Após o sucesso do teste, foi fundada a Holly Steam Combination Company, e Holly registrou patentes para mais de 50 invenções
- Até 1882, pelo menos 20 sistemas de vapor Holly estavam em operação, e o sistema de Denver segue em funcionamento desde 1880
O crescimento da New York Steam Company
- Manhattan já contava com serviços urbanos como a tubulação de abastecimento de água do rio Croton, dos anos 1830, e as redes principais de gás, dos anos 1850
- Wallace Andrews e Charles E. Emery viram o projeto de Holly e decidiram implementar um sistema de vapor em New York City
- Andrews cuidou da captação de recursos e da obtenção de autorização da prefeitura, e as obras dos cabos elétricos de Edison também influenciaram o ambiente de permissões para escavação das ruas
- Em 1882, no primeiro ano de operação, a New York Steam registrou receita bruta total de US$ 200 mil, o que equivale a cerca de US$ 6 milhões corrigidos pela inflação
- A estação de vapor inicial foi construída em 172–176 Greenwich St, onde hoje fica o local do memorial do World Trade Center
- 64 caldeiras de 250 hp foram distribuídas em 4 andares
- O carvão era levado aos andares superiores e alimentado às caldeiras por calhas, enquanto as cinzas caíam da mesma forma até o porão
- Em 1884, 5 milhas de tubulação já estavam em operação, fornecendo vapor com lucro para 250 clientes entre Battery e Murray St, perto do atual Civic Center
- O sistema centralizado também trazia vantagens em termos de planejamento urbano e saúde pública
- A New York Steam Corporation estimava que o sistema central substituía 1,2 milhão de toneladas de carvão e a fumaça de mais de 2.500 chaminés
- Calculava-se que seriam necessários 700 caminhões de 5 toneladas por dia durante 300 dias para lidar com carvão e cinzas
- À medida que novos edifícios se conectavam à rede, os custos de instalação das tubulações e de movimentação do carvão eram diluídos entre mais tarifas de clientes, aumentando a eficiência do sistema
- Entre os primeiros clientes havia muitos prédios de escritórios, como o First National Bank, além de restaurantes, geradores, lavanderias e banhos públicos
- A maior parte dos arranha-céus Art Déco das décadas de 1920 e 1930 era abastecida pela New York Steam Company
- Standard Oil Building
- Ritz Tower Building
- New York Life Insurance Company
- Paramount Building
- Chrysler Building
- Waldorf-Astoria
- Rockefeller Center
- Empire State
- Em 1931, o lucro anual chegou a US$ 2 milhões e, em 1932, ela se tornou o maior sistema de aquecimento distrital do mundo, com 65 milhas de tubulação e mais de 2.500 edifícios
O sistema moderno de vapor operado pela ConEd
- Hoje, a rede pertence à Consolidated Edison, ou ConEd
- As instalações de produção ficam em 4 pontos de Manhattan e 1 em Queens, e a empresa também compra vapor adicional de uma usina de 322 MW no Brooklyn
- A maior instalação, na 14th Street às margens do East River, ocupa a maior parte de um quarteirão
- 12 grandes caldeiras aquecem a água a cerca de 177°C
- O vapor é injetado na rede a 150 psi, cerca de 10 atmosferas
- A capacidade total dos 6 locais com caldeiras é de cerca de 11,5 milhões de libras de vapor por hora
- Nos picos, o consumo passa de 9 milhões de libras por hora
- No inverno, o consumo de água chega perto de quase 2 piscinas olímpicas por hora
- O vapor normalmente sai por adutoras grandes, de 2 a 3 pés de diâmetro, e depois se espalha por uma malha de 105 milhas de tubulações menores
Tubulações subterrâneas e como os edifícios se conectam
- As tubulações antigas são de ferro fundido e, em alguns casos, ainda mantêm o isolamento de amianto usado por Emery, o que cria problemas de manutenção e em casos de rachadura
- Na última grande ruptura, em 2023, New York City fechou 7 quarteirões e limpou os edifícios e ruas ao redor
- As tubulações novas são feitas de liga de aço-carbono, normalmente envolvidas em isolamento de lã mineral e colocadas dentro de dutos pré-fabricados de concreto
- Isso reduz a perda de calor
- E diminui o impacto sobre tubulações e cabos vizinhos
- A maioria das tubulações fica de 4 a 15 pés abaixo do solo, mais fundo do que outras utilidades urbanas
- A adutora mais profunda fica abaixo do Park Avenue Tunnel, 30 pés abaixo dos trens que vão e voltam entre o Bronx e Grand Central
- Quando um novo prédio se conecta à rede, são instaladas válvulas de serviço e tubulações, e a pressão do vapor que entra no porão é reduzida para cerca de 125 psi
- Depois disso, a maior parte dos edifícios envia o vapor, após medição e redução de pressão, para trocadores de calor que o distribuem a apartamentos e cômodos individuais
Medição, tarifas e efeito da densidade
- A ConEd usa principalmente medidores de placa de orifício para calcular as cobranças dos clientes
- Uma chapa metálica fina com um furo usinado com precisão é colocada na vertical dentro da tubulação
- Sensores medem a queda de pressão gerada quando o vapor passa pelo furo, e assim calculam a vazão
- O vapor é cobrado em unidades de megapound, equivalentes a 1 milhão de libras
- Todas as conexões de prédios residenciais pagam uma tarifa fixa de serviço de US$ 3.555,43 por mês na data de referência do texto
- A cobrança por uso vai de US$ 11,35 por megapound no verão até US$ 35,013 na alta temporada
- Exemplos com base nos dados do NYC Department of Buildings mostram o efeito da densidade sobre as tarifas
- O edifício residencial de 70 unidades em 201 East 62nd Street, em Midtown, consumiu 5.962 megapound em 2021 e teve custo de cerca de US$ 16.741,23 por mês, ou US$ 239,16 mensais por unidade
- O Lincoln Towers, com 454 unidades, pagou no mínimo US$ 47.370,80 por mês por 19.483 megapound, ou US$ 104,34 mensais por unidade
- A estrutura tarifária favorece fortemente edifícios de alta densidade
Controle de pressão e o problema do condensado
- Um dos grandes desafios de manutenção da rede de vapor é o controle da pressão, que muda à medida que o vapor se desloca e sai para os edifícios
- Os engenheiros controlam com precisão a pressão de entrada de cada cliente por meio de válvulas em ambos os lados das válvulas de serviço, e monitoram o uso do sistema com sensores
- Se a pressão sobe demais, válvulas se abrem para liberar vapor por grades
- Se a pressão permanece alta por muito tempo, a ConEd desliga parte das caldeiras
- Se a pressão cai demais, novas caldeiras são acionadas ou válvulas em outros pontos são fechadas para aumentar o fornecimento
- Grande parte desse mecanismo de feedback é automatizada, e sensores eletrônicos e válvulas de alta precisão aumentam a eficiência do sistema
- A eficiência ponta a ponta do sistema atual é de 60% {p:60}
- Quando o vapor esfria, forma-se condensado, isto é, gotículas de água
- O condensado absorve oxigênio e dióxido de carbono, tornando-se altamente corrosivo
- Em trechos antigos, onde o acesso à infraestrutura subterrânea é difícil, reparar corrosão pode ser caro e arriscado
- No inverno, o condensado pode congelar e causar bloqueios e rompimentos
Golpe de aríete e a explosão de 2007
- A falha mais dramática é o golpe de aríete (waterhammer)
- O condensado pode se formar em massas de água que ocupam toda a seção da tubulação
- Quando essa massa de água encontra vapor de alta pressão, ela pode ser empurrada pela tubulação e acelerar até 100 milhas por hora, mais de 50 m/s
- Quando a água em movimento rápido atinge uma válvula fechada, uma curva acentuada ou um obstáculo, surgem picos de pressão muito maiores do que a pressão normal de operação
- Isso pode levar a grandes danos ou à falha de todo o sistema
- A última falha grave ocorreu em 2007, na 41st com Lexington
- Uma tubulação de 82 anos explodiu, espalhando detritos por Midtown
- Uma chuva torrencial resfriou a tubulação, gerando muito condensado rapidamente
- Um purgador de vapor entupido impediu a drenagem da água
- A pressão interna disparou e provocou a explosão
- Quase 50 pessoas ficaram feridas, e uma mulher morreu de ataque cardíaco enquanto tentava fugir
Por que o aquecimento distrital moderno migrou para água quente
- No início do século XX, o vapor era fácil de obter em usinas já existentes, e sua alta temperatura o tornava adequado tanto para processos industriais quanto para uso doméstico
- Como o vapor sobe, ele se adaptava naturalmente a ambientes urbanos densos e com muitos prédios altos
- Graças à alta temperatura inicial e ao grande conteúdo energético, era possível entregar calor suficiente por longas distâncias mesmo com perdas térmicas
- Depois da década de 1930, os novos projetos de sistemas passaram em grande parte a usar água quente como meio de transferência de calor
- Sistemas de água quente podem operar até 180°C em alta pressão, ou em temperaturas tão baixas quanto 40°C
- Temperaturas mais baixas reduzem a diferença térmica com o ambiente ao redor, diminuindo a perda de calor
- O isolamento térmico também tende a ser mais eficaz em temperaturas menores
- Enquanto sistemas a vapor perdem de 10% a 25% do calor durante a distribuição, sistemas de água quente de baixa temperatura podem reduzir isso para 3% a 5%
- Temperaturas e pressões mais baixas reduzem o risco de acidentes de alta pressão e vazamentos, tornando instalação e manutenção mais fáceis, seguras e baratas
Custo de recuperação do condensado e perda de energia
- Sistemas a vapor precisam gerenciar o condensado separadamente, o que aumenta a complexidade
- O condensado precisa ser separado do vapor e descartado, ou bombeado de volta até a caldeira por uma linha de retorno para reutilização
- Em geral, de 50% a 60% do custo de capital de um sistema de aquecimento distrital vai para tubulações e bombas
- Em sistemas grandes, a linha de retorno pode ser cara demais
- Se o condensado for descartado, perde-se 15% da energia total de entrada, reduzindo a eficiência operacional
- Em comparação com a eficiência de 70% a 90% dos sistemas modernos, a diferença para os 60% de eficiência do sistema de vapor de New York vem principalmente das perdas na distribuição e do descarte do condensado
Aquecimento distrital por água quente e novas fontes de calor
- Sistemas de água quente podem aquecer a água facilmente abaixo do ponto de ebulição com aquecedores de imersão elétricos, o que facilita a integração com energias renováveis
- Usinas nucleares usam muita água para resfriar os reatores, e os reatores de Beznau e Haiyang já fornecem centenas de GWh de calor por ano para aquecimento distrital
- Data centers também são fontes potenciais de calor, pois convertem quase toda a energia elétrica consumida em calor
- Um único grande data center pode gerar de 20 a 50 MW de calor
- Em 2024, os data centers no mundo consumiram ao todo 47 GW de eletricidade
- Alguns novos empreendimentos usam o calor residual do London Underground com bombas de calor para aquecimento distrital
- Água líquida a 100°C tem calor específico cerca de duas vezes maior que o do vapor na mesma temperatura, armazenando aproximadamente o dobro de energia por kg a cada aumento de temperatura
- Sistemas baseados em água quente podem armazenar energia em períodos de baixa demanda elétrica ou de alta geração renovável e depois liberá-la na forma de calor
- Redes de aquecimento urbano também podem funcionar como armazenamento de energia em escala urbana para apoiar a rede elétrica
Exemplos de aquecimento distrital no mundo
- Existem dezenas de milhares de sistemas de aquecimento distrital no mundo, especialmente no Norte e no Leste da Europa
- A extensão das tubulações nas principais cidades é muito grande
- Helsinki: 870 milhas
- Copenhagen: mais de 1.000 milhas
- Stockholm: 1.200 milhas
- Vienna: mais de 750 milhas
- Moscow: mais de 10.000 milhas
- Copenhagen atende mais de 99% da demanda de aquecimento urbano com aquecimento distrital
- A Moscow United Energy Company fornece calor para 90% dos moradores de Moscow
- No Reino Unido, há 2.000 sistemas de aquecimento que atendem dois ou mais edifícios, e mais de um terço deles está em London
- Isso representa cerca de 2% da demanda de calor do Reino Unido
- O famoso sistema de água quente de Pimlico entrou em operação em 1950 e fornecia aquecimento para mais de 3.000 residências com o calor residual da Battersea Power Station; ele ainda funciona hoje
- Westminster está considerando reformar ou encerrar o sistema de Pimlico devido ao envelhecimento e à intensidade de carbono
Quando o vapor ainda é vantajoso
- Alguns sistemas estão deixando o vapor para trás, e é provável que os novos sistemas operem com água quente
- Ainda assim, o vapor mantém vantagens claras
- O vapor se desloca por conta própria, sem precisar ser bombeado até onde é necessário
- Sistemas de água quente exigem o bombeamento da água de volta
- Sistemas a vapor que descartam o condensado precisam de aproximadamente metade da tubulação
- Muitos processos industriais precisam diretamente de vapor
- Em determinadas condições, o aquecimento distrital a vapor ainda pode ser preferível
Condições para o aquecimento distrital funcionar
- O aquecimento distrital é uma verdadeira tecnologia de quarteirão, e exige alta densidade de demanda térmica
- Devido às perdas de calor e ao custo da infraestrutura, a densidade térmica linear — isto é, o calor vendido por metro de tubulação da rede — geralmente não é econômica abaixo de 2 a 3 MWh por ano
- Isso corresponde a uma densidade mínima de cerca de 12 residências por acre ou 30 residências por hectare
- Esse nível é próximo da média de novos empreendimentos suburbanos no Reino Unido, mas é uma densidade consideravelmente alta para empreendimentos suburbanos nos Estados Unidos
- A zona residencial R1 de Los Angeles, com lote mínimo de 0,114 acre, fica abaixo desse critério, excluindo três quartos do solo residencial urbano
- O aquecimento distrital normalmente mira empreendimentos menores e mais densos
- conjuntos habitacionais
- distritos centrais de negócios
- complexos governamentais
- campi
- Hospitais, universidades e instalações industriais podem servir como âncoras que oferecem demanda térmica básica estável e melhoram a viabilidade econômica do sistema
Custo inicial e apoio de políticas públicas
- O custo de capital inicial é alto
- Segundo um estudo de 2014, o custo das redes de aquecimento distrital no Reino Unido era de cerca de 1.242 libras por metro de tubulação
- Os altos custos de construção no mundo anglófono e os sistemas complexos de planejamento elevam ainda mais os custos
- Existem incentivos comerciais para os moradores apoiarem esses sistemas
- Na Denmark, 94,4% da energia distrital era mais barata do que fontes alternativas individuais de calor sob tarifas reguladas
- Alguns cálculos no UK apontam economia anual de 350 libras em relação a caldeiras a gás e de 950 libras em relação a bombas de calor ar-ar
- Para que o aquecimento distrital se expanda, provavelmente será necessário apoio substancial de políticas públicas e incentivos financeiros para superar as barreiras iniciais
- O governo do UK regulou explicitamente o mercado no Energy Act 2023 e iniciou uma consulta para analisar o heat network zoning
- O resumo da consulta considera que, no futuro, até 20% do calor no Reino Unido poderá ser fornecido por redes de calor
O lugar do sistema de vapor de New York
- O sistema de vapor de New York City é um anachronismo icônico que se tornou parte do cotidiano e da linguagem visual da cidade
- Ele funcionou como tecnologia essencial quando os edifícios de Manhattan começaram a subir rumo ao céu
- Esse sistema é uma das bases históricas do aquecimento distrital que foi exportado e aprimorado no mundo todo
- É improvável que as cidades do futuro sejam movidas por centenas de milhas de tubulações de vapor
- No entanto, uma parte significativa do aquecimento e da refrigeração das cidades do futuro pode vir de sistemas distritais que bombeiam água por tubulações altamente isoladas
1 comentários
Comentários do Hacker News
O artigo considera a eficiência de ponta a ponta como 60%. A isso ainda se somam os custos de manutenção do gerador de vapor e da rede de tubulações
A rede de transmissão elétrica tem algo como 85% de eficiência até o consumidor, e radiadores elétricos resistivos antigos têm 100% de eficiência. Então fico me perguntando se há motivo para aderir a um sistema de vapor em prédios novos
Mas, em termos de potencial térmico, a tecnologia antiga fica em cerca de 33%, e mesmo a melhor tecnologia moderna mal chega a 45%. Quando se queima carvão ou gás natural, gera-se muito calor; parte dele gira a turbina, mas uma quantidade considerável é descartada na atmosfera pelo condensador ou pelos gases de exaustão
É aí que a distribuição de vapor se destaca. Ela permite cogeração, usando de forma eficiente no setor de aquecimento parte do calor residual da geração elétrica. Uma usina precisa de vapor supercrítico a 1000F e 1000 PSI, mas a rede de vapor precisa só de algo em torno de 150 PSI e 350F, e esse vapor ainda carrega muita energia vinda do queimador, embora seja relativamente pouco útil para a turbina
Então aquecer com eletricidade significa, em certo sentido, desperdiçar calor grátis. Claro que a rede de distribuição de calor também não é gratuita
Se a eletricidade puder ser produzida por solar/eólica e armazenada, o aquecimento elétrico pode se tornar economicamente vantajoso. Armazenar calor solar diretamente é bem mais complicado
Usage fees are then added on top, paying anywhere from $11.35 per megapound in the summer to $35.013 during peak season.. Como vapor com menos de 1112 BTU por libra se condensa em relação à temperatura ambiente, um megapound de vapor tem no mínimo 325,895 kWh de energia térmicaIsso dá algo como 1 a 3 centavos por MMBtu em custo marginal, ou 3,5 a 11 centavos por MWh. A taxa de conexão de $3,555 é muito menor do que o custo de vapor de $13k~$44k citado no artigo
Em comparação, gás natural custa vários dólares por MMBtu e eletricidade no atacado custa $40~$60 por MWh. O vapor é várias ordens de magnitude mais barato
Se os preços do artigo estiverem corretos, parece que o Lincoln Towers paga $2.43 por megapound, bem abaixo da tarifa de uso de $11.35 mencionada logo antes; não sei por quê, mas o vapor parece quase de graça. Pode haver subsídio ou alguma regulação que obrigue a produção. Como boa parte do vapor vem de cogeração como subproduto de processos de redução de poluição, faz sentido que o custo seja baixo, mas para explicar esse preço parece que quase todo o vapor teria de ser subproduto
O custo de oportunidade de “poderia ter sido usado para outra coisa” é zero
Esta parte chamou especialmente a atenção:
in 1962, the anthracite seam under Centralia, PA – 25 miles to the west of Lehigh County – caught on fire and is still burning today.)É impressionante pensar que uma mina subterrânea está em chamas há mais de 60 anos e ainda continua queimando. Fico curioso sobre por quanto tempo ela ainda vai arder. As fotos no Google também são bem interessantes
https://www.dmr.nd.gov/ndgs/ndnotes/ndn13_h.htm e https://www.dmr.nd.gov/ndgs/documents/newsletter/2013Winter/...
Vários exploradores antigos registraram incêndios de carvão na região do northern Great Plains, e ao longo dos anos incêndios em pradarias atearam fogo repetidas vezes a camadas de linhito. Em dois lugares perto de Theodore Roosevelt National Park, no oeste de North Dakota, e perto de Amidon, camadas de linhito queimaram por vários anos até tempos relativamente recentes, e a camada de linhito em Buck Hill, no parque, queimou entre 1951 e 1977
Mas isso é só história moderna. Durante trabalho de campo em um grande butte no oeste de North Dakota, encontrei cascalho de clínquer na Arikaree Formation, o que mostra que o carvão já queimava antes da deposição dessas rochas, há cerca de 25 milhões de anos. É bem possível que, desde o surgimento inicial das pradarias, por volta de 40 milhões de anos atrás, incêndios tenham varrido as planícies de North Dakota e ateado fogo às camadas de carvão
https://en.wikipedia.org/wiki/Yanar_Dagh
https://www.cnn.com/travel/article/yanar-dag-azerbaijan-land...
Seattle também tem algo assim. A University of Washington também tem, e é surpreendente que isso ainda faça sentido economicamente
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Seattle_Steam_Company
Quando eu era criança, ia muito ao centro de Indianapolis, e sempre achava assustador ver vapor saindo dos bueiros e das grelhas da rua. Pelo visto, não era um medo totalmente infundado, e às vezes até explodia [2]
0: https://en.wikipedia.org/wiki/Perry_K._Generating_Station
1: https://info.citizensenergygroup.com/thermal/history
2: https://www.wfyi.org/news/articles/locking-covers-installed-...
Os maiores clientes são os hospitais no alto da colina, e o vapor é usado não só para aquecimento, mas também para esterilização de instrumentos médicos
Um dos meus três livros favoritos da infância tem relação com este artigo. Também é uma ótima alegoria sobre a passagem do tempo e a tecnologia. Vale a pena conseguir um exemplar, e eu ainda tenho o meu
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Mike_Mulligan_and_His_Steam_...
Eu não sabia que a distribuição de vapor foi inventada nos EUA por volta de 1880 e que ainda é usada em NYC. Nunca tinha pensado que “Steam Plants” significava literalmente instalações que produzem vapor para distribuição; achei que fosse uma expressão espirituosa por soltarem fumaça branca
Não são só redes pequenas que funcionam com vapor. O aquecimento a vapor de Munich começou em 1908 e, desde 2022, vem sendo convertido a custo altíssimo para um sistema de água quente, a fim de acomodar melhor fontes geotérmicas e outras fontes térmicas renováveis baseadas em bomba de calor. Essas fontes não conseguem ficar quentes o suficiente para produzir vapor supercrítico [1]
[1] https://www.swm.de/dam/doc/geschaeftskunden/fernwaerme/flyer...
Os nova-iorquinos parecem realmente gostar de colocar coisas em canos. Água, esgoto e gás não bastam, então colocam vapor em canos, em Roosevelt Island colocam uma mistura de lixo e vácuo em canos [1], antigamente colocavam correspondência em canos [2], aparentemente também encanam ratos para as casas das pessoas, e de vez em quando alguém colocava explosivos em canos [3], e eles mesmos chegam a se colocar em canos [4]
Parece freudiano demais; talvez precisem conversar com um terapeuta
[1] https://www.untappedcities.com/inside-roosevelt-islands-futu...
[2] https://www.untappedcities.com/pneumatic-tube-mail-new-york-...
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/George_Metesky
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Second_Avenue_Subway
A Shoreham Nuclear Power Plant foi construída pela Long Island Lighting Company (LILCO) entre 1973 e 1984, a um custo de cerca de US$ 6 bilhões, mas nunca foi usada e foi totalmente demolida em 1994. Está entre os projetos industriais mais caros já concluídos mas nunca usados para o propósito original
Fico me perguntando quão comuns são os sistemas de aquecimento distrital. Montpelier, em Vermont, gera vapor com fogões a lenha e abastece boa parte do pequeno centro da cidade: https://www.montpelier-vt.org/427/Project-Background
Não sei qual é a fonte de combustível da rede de Minneapolis, mas a de St. Paul usa cavacos de madeira, resíduos de madeira e gás natural
Minneapolis: https://cordiaenergy.com/our-networks/minneapolis/
St. Paul: https://www.districtenergy.com/
A rede de vapor de 30 anos às vezes vaza, então dá para ver o solo borbulhando como uma fonte termal fervente
Gostaria de saber o quanto esse tipo de aquecimento sairia mais barato para minha casa em comparação com aquecimento a óleo
(1) https://www.enwave.com/locations/pei.htm
Meu fato favorito sobre sistemas de distribuição de vapor é que eles também podem ser usados para resfriamento. Seja com compressores acionados a vapor ou com refrigeração por adsorção
Pelo menos o primeiro parece ter sido realmente aplicado pela ConEd de NYC, ou estudado como opção: https://web.archive.org/web/20071008014254/http://www.coned....