Galvanização de Zinco: Um Jogador Chave na Flexibilidade Energética

Indústrias que consomem muita energia, como as de galvanização de zinco, podem ajudar a estabilizar a rede elétrica. Esse texto fala sobre como essas indústrias podem fazer pequenos investimentos para ajustar seus processos e oferecer serviços de energia. Usando um estudo de caso da Dinamarca, destaca os benefícios desses ajustes na indústria de galvanização de zinco.

#Contexto

Nos últimos anos, os preços de energia na Europa dispararam. Ao mesmo tempo, o aumento das fontes de energia renovável levou a uma geração de energia imprevisível. Em 2022, o operador do sistema de transmissão dinamarquês, Energinet, destinou um grande orçamento para vários serviços voltados para balancear a rede elétrica. Esses serviços são essenciais para garantir um fornecimento estável de eletricidade e gerenciar as flutuações na demanda de energia devido à natureza variável da produção de energia renovável.

Indústrias que usam muita energia podem se tornar mais flexíveis em seu consumo de energia. Isso significa que elas podem ajustar seu uso de energia com base nas necessidades da rede. Essa flexibilidade pode ser gerida por um facilitador, conhecido como Agregador de Flexibilidade, que ajuda as indústrias a participar do mercado de energia. A IBM desenvolveu uma plataforma, chamada Flex Platform, que permite que as empresas ofereçam sua flexibilidade a diferentes mercados de serviços de energia.

#O Processo de Galvanização de Zinco

A galvanização de zinco é um processo onde peças de aço são revestidas com zinco fundido para evitar ferrugem. Esse processo consome muita energia, exigindo quantidades significativas de eletricidade para manter o zinco fundido na temperatura certa. A temperatura do zinco deve ser cuidadosamente controlada para garantir a qualidade do revestimento, já que deixar esfriar demais pode causar problemas, como solidificação.

As operações de galvanização de zinco normalmente seguem um processo sequencial simples. Cada etapa do processo deve ser concluída antes que a próxima possa começar. Por causa de sua natureza simples, esse processo é bem adequado para fazer ajustes no consumo de energia.

#A Necessidade de Flexibilidade

Conforme os preços de energia aumentam e a parte de energia renovável imprevisível cresce, há uma necessidade crescente de as indústrias ajustarem seu uso de energia. Tornando-se mais flexíveis, as operações de galvanização de zinco podem aproveitar os serviços auxiliares, que são serviços adicionais fornecidos para ajudar a estabilizar a rede. Dois tipos comuns desses serviços são a Reserva de Contenção de Frequência (FCR) e a Reserva Manual de Restauração de Frequência (mFRR).

FCR é um serviço de resposta rápida, ajustando automaticamente o consumo de energia com base nas flutuações de frequência. O mFRR é utilizado quando há uma queda maior na frequência e requer ativação manual. Ambos os serviços podem oferecer benefícios financeiros significativos para as indústrias dispostas a ajustar seu uso de energia.

#Questões de Pesquisa

Este estudo explora várias questões relacionadas à oferta de flexibilidade de potência por indústrias que consomem muita energia:

1. Quais incentivos existem para as indústrias oferecerem flexibilidade de potência?
2. Como as indústrias podem ajustar seus processos para fornecer essa flexibilidade?
3. FCR e mFRR são serviços adequados para esses tipos de operações?
4. Quais impactos financeiros surgem ao manter limites de temperatura durante a oferta de flexibilidade?

#Investimento em Novos Equipamentos

Ajustes em uma operação industrial podem muitas vezes ser feitos com investimentos relativamente pequenos. Por exemplo, melhorias podem ser feitas substituindo interruptores de relé mecânicos tradicionais por dispositivos modernos de controle de potência, como transformadores de frequência ou tiristores. Implementar essas mudanças pode levar a uma economia significativa nos custos de energia e permitir que a indústria participe de maneira mais competitiva em mercados de serviços auxiliares.

O retorno desses investimentos geralmente é esperado dentro de alguns anos. Ao controlar a temperatura do zinco fundido dentro de certos limites, a operação pode manter a qualidade de seus produtos enquanto participa de serviços de energia.

#Caracterizando o Forno de Zinco como uma Carga Flexível

Para oferecer serviços auxiliares de forma eficaz, é essencial entender como o processo de galvanização de zinco opera. Isso envolve caracterizar o forno de zinco como uma carga controlada termostaticamente (TCL).

A temperatura do zinco fundido no forno é um fator crítico que precisa ser monitorado e controlado. O forno é aquecido usando elementos resistivos, e sensores de temperatura são colocados em diferentes zonas do forno para acompanhar as temperaturas operacionais. O forno pode operar em diferentes regimes dependendo se a tampa está ou não, o que afeta o consumo de energia e a dinâmica de temperatura.

Quando a tampa está off, a temperatura no forno diminui rapidamente devido à perda de calor para o ambiente. Por outro lado, quando a tampa está on, a temperatura permanece relativamente estável. Esse comportamento deve ser levado em conta ao planejar a oferta de flexibilidade.

#Mudando de ON/OFF para Controle Contínuo

Tradicionalmente, o consumo de energia do forno de zinco é controlado usando um mecanismo de chave ON/OFF. No entanto, esse método não é muito previsível, dificultando a otimização do uso de energia. Para participar de serviços auxiliares de forma eficaz, é necessário uma mudança para um sistema de controle de potência contínuo.

O controle contínuo permite ajustes mais finos no consumo de energia. Isso significa que o forno pode responder a flutuações na demanda sem mudanças significativas na temperatura, mantendo assim a qualidade do produto.

Essa mudança pode aumentar a eficiência geral do forno e facilitar a participação nos mercados de FCR e mFRR. Como resultado, a base operacional se torna mais previsível, permitindo que o negócio capitalize as oportunidades do mercado de energia.

#Análise Econômica

A análise econômica de oferecer serviços auxiliares através do forno de zinco indica uma economia substancial em potencial. Ao fazer o investimento necessário para passar de um controle estático para um dinâmico, o forno pode participar dos serviços FCR e mFRR, gerando benefícios financeiros.

A análise de dados de várias operações demonstra que participar do mercado FCR pode levar a economias significativas, especialmente durante períodos de alta nos preços de energia. Para a operação de galvanização de zinco, as economias de participar desses mercados podem rapidamente compensar os custos iniciais associados à atualização para sistemas de controle de potência contínuos.

#O Impacto dos Limites de Temperatura

Uma consideração importante ao oferecer flexibilidade é o limite de temperatura que o forno pode tolerar. Permitir pequenas variações na temperatura pode aumentar significativamente os ganhos com serviços auxiliares. Por exemplo, uma pequena variação de temperatura de cerca de 1°C é muitas vezes suficiente para proporcionar economias substanciais, enquanto garante que a qualidade do produto permaneça intacta.

Em contraste, oferecer serviços mFRR pode ter um impacto negativo maior no controle da temperatura, especialmente durante períodos de intensa regulação da energia. Isso porque o mFRR geralmente requer ajustes mais significativos no consumo de energia por períodos mais longos, o que pode levar a um resfriamento excessivo e potenciais problemas de qualidade do produto.

#Conclusão

O processo de galvanização de zinco apresenta uma oportunidade valiosa para indústrias que consomem muita energia oferecerem serviços auxiliares para a rede. Fazendo investimentos modestos em tecnologia de controle de potência, essas indústrias podem adaptar suas operações para oferecer flexibilidade, permitindo que respondam às necessidades do mercado enquanto reduzem custos.

A participação no FCR parece ser mais atraente em comparação com o mFRR devido ao seu menor impacto nas temperaturas operacionais e maior potencial de lucratividade. Além disso, várias estratégias também podem ser empregadas para capitalizar outras fontes de receita, como deslocamento de carga e participação em serviços automáticos de restauração de frequência.

No geral, este texto ilustra que indústrias intensivas em energia, como a galvanização de zinco, podem desempenhar um papel vital na manutenção da estabilidade da rede enquanto se beneficiam financeiramente de sua participação nos mercados de energia. Os ajustes necessários para aproveitar essas oportunidades são relativamente simples, e os ganhos a longo prazo podem ser substanciais.