A ABB mira os mercados de GNL e compressão de gás com tecnologia de motores síncronos ultraeficientes.

A ABB afirmou que os avanços no projeto de motores de grande porte podem reduzir os custos operacionais, diminuir as emissões e melhorar a competitividade para o GNL, o processamento de gás e outras indústrias de uso intensivo de energia. (Imagem: ABB)

O crescimento global do GNL (Gás Natural Liquefeito) direcionou a atenção para trens de liquefação, compressores, turbinas e infraestrutura de exportação, mas a ABB acredita que uma das maiores oportunidades do setor para melhorar a eficiência reside em um equipamento menos visível: o motor elétrico.

Durante um evento recente para a imprensa na fábrica de motores e geradores de grande porte da ABB em Västerås, Suécia, Johan Karlsson, vice-presidente de Estratégia e Desenvolvimento de Negócios para Máquinas Síncronas, descreveu como os avanços na tecnologia de motores síncronos de alta velocidade estão elevando os níveis de eficiência para mais de 99% e criando novas oportunidades para GNL, processamento de gás e outras indústrias de alto consumo energético. Karlsson foi acompanhado por Gunnar Porsby, gerente de P&D para Máquinas Síncronas de Alta Velocidade, que detalhou as inovações técnicas por trás dos ganhos de eficiência, enquanto David Bjerhag, gerente global da linha de negócios de Motores Síncronos de Alta Velocidade, Geradores e Condensadores da divisão de Alta Potência da ABB Motion, discutiu a adoção pelo mercado e as oportunidades comerciais.

Karlsson, que passou grande parte de sua carreira em funções comerciais e de liderança na divisão de máquinas elétricas da ABB, afirmou que a empresa está observando uma crescente demanda por grandes máquinas síncronas, impulsionada pela eletrificação, desenvolvimento da infraestrutura de GNL, integração de energias renováveis e aumento das necessidades de energia industrial. A unidade de Västerås, que recentemente completou 50 anos em sua localização atual, fabrica motores síncronos de alta velocidade usados principalmente em compressores, além de geradores e condensadores síncronos utilizados em projetos de estabilização da rede elétrica. Atualmente, a ABB produz aproximadamente uma máquina de grande porte por dia útil, com algumas unidades pesando entre 80 e 90 toneladas.

Um motor recordista mundial

No centro da história de eficiência da ABB está um motor síncrono de 56 MW entregue recentemente, destinado a uma unidade de separação de ar em uma siderúrgica na Índia.

Karlsson destacou a máquina como recordista mundial, atingindo um índice de eficiência de 99,13%. Segundo a ABB, um motor grande comparável normalmente atinge uma eficiência de aproximadamente 98,64%, o que faz com que a melhoria pareça modesta no papel, mas seja altamente significativa na operação em condições reais.

Como os grandes motores industriais costumam operar continuamente por décadas, mesmo pequenas melhorias na eficiência podem se traduzir em economias substanciais. Karlsson afirmou que o cliente espera economizar aproximadamente US$ 6 milhões em custos de eletricidade durante a vida útil projetada da máquina, de 25 anos. A ABB estima que a redução nas perdas seja equivalente ao consumo anual de eletricidade de cerca de 500 residências suecas.

Para setores como o de GNL (Gás Natural Liquefeito), processamento de gás, separação de ar e petroquímica, onde a eletricidade representa uma despesa operacional significativa, essas economias podem ter um impacto considerável na viabilidade econômica do ciclo de vida.

Por que o GNL é importante

Karlsson observou que o GNL se tornou um mercado cada vez mais importante para os grandes motores síncronos da ABB, à medida que os padrões globais de comércio de gás evoluem e a demanda por capacidade de liquefação continua a crescer. As máquinas síncronas de alta velocidade da empresa são usadas principalmente em aplicações de compressores, tornando as instalações de GNL uma escolha natural para essa tecnologia.

Bjerhag aprofundou esse tema em uma entrevista separada, identificando o GNL como um dos mercados mais promissores para a tecnologia de motores de alta eficiência.

Segundo Bjerhag, a ABB tem trabalhado em estreita colaboração com fabricantes de compressores e turbinas para incentivar a adoção de pacotes de equipamentos de maior eficiência. No entanto, ele afirmou que uma implementação mais ampla geralmente depende de os usuários finais solicitarem explicitamente a otimização da eficiência durante o processo de aquisição.

“Se o cliente final não especificar eficiência, ganhamos no preço, certo?, ou em algum outro aspecto”, disse Bjerhag, explicando que muitos fornecedores de equipamentos continuam a se concentrar em critérios de aquisição tradicionais, a menos que os clientes solicitem alternativas.

Para enfrentar esse desafio, a ABB incentivou seus parceiros OEM a oferecerem alternativas de alta eficiência juntamente com os pacotes de equipamentos convencionais, permitindo que os operadores comparem os custos operacionais do ciclo de vida e a economia de energia com os custos de capital incrementais.

Bjerhag reconheceu que muitos desenvolvedores de GNL continuam focados em colocar os projetos em operação o mais rápido possível. Em vários casos, disse ele, os proprietários dos projetos recusaram oportunidades de adotar equipamentos mais eficientes porque não estavam dispostos a correr o risco de atrasos depois que as decisões de aquisição já haviam sido finalizadas.

“Se você mudar agora, estará colocando meu projeto em risco”, lembrou-se de um desenvolvedor de GNL lhe dizendo. “Se eu perder uma semana, isso significa pagar o motor dez vezes.”

Ainda assim, Bjerhag acredita que a eficiência se tornará cada vez mais importante à medida que o mercado de GNL amadurecer.

“Se o mercado de GNL não estiver em expansão e o seu processo tiver uma eficiência 1% maior do que o do seu concorrente, eu gostaria de estar nessa posição”, disse ele.

A tecnologia por trás dos ganhos

Enquanto Karlsson se concentrou nas implicações de mercado da eficiência, Porsby forneceu uma explicação detalhada da tecnologia que torna esses ganhos possíveis.

Porsby, que começou sua carreira trabalhando com grandes motores a diesel antes de migrar para máquinas elétricas no final da década de 1990, lidera os esforços globais de pesquisa e desenvolvimento da ABB para máquinas síncronas de alta velocidade. Ele explicou que os ganhos de eficiência da ABB derivam, em grande parte, das vantagens inerentes à tecnologia de motores síncronos.

Diferentemente dos motores de indução convencionais, que operam com uma pequena quantidade de escorregamento entre o rotor e o campo magnético rotativo, os motores síncronos mantêm uma sincronização exata com a frequência elétrica. A eliminação do escorregamento reduz as perdas de energia e melhora a eficiência geral.

Os motores da ABB utilizam eletroímãs no rotor em vez de ímãs permanentes. Ao controlar a corrente de excitação, os operadores podem não só manter a sincronização, como também fornecer suporte de potência reativa, contribuindo para a melhoria da qualidade da energia em instalações industriais.

Segundo Porsby, os engenheiros da ABB concentram-se na redução de cinco categorias principais de perdas: perdas no cobre do estator, perdas magnéticas, perdas mecânicas, perdas de excitação e perdas por carga parasita. Como nenhuma categoria domina completamente, a melhoria da eficiência exige avanços incrementais em vários aspectos do projeto da máquina.

Para alcançar essas melhorias, a ABB combina ferramentas avançadas de modelagem eletromagnética, extensos testes de fábrica e dados operacionais de aproximadamente 3.000 máquinas instaladas em todo o mundo. Porsby afirmou que a inteligência artificial e as técnicas de aprendizado de máquina estão sendo cada vez mais incorporadas ao processo de projeto da ABB para ajudar os engenheiros a identificar novas oportunidades de ganho de eficiência.

É importante destacar que a abordagem da ABB não se baseia em materiais exóticos ou tecnologias não comprovadas. Em vez disso, a empresa continua a utilizar materiais consagrados, como condutores de cobre e aço elétrico, ao mesmo tempo que aprimora o projeto das máquinas e as técnicas de fabricação. Porsby enfatizou que a confiabilidade continua sendo tão importante quanto a eficiência, pois essas máquinas frequentemente servem como ativos críticos em instalações industriais.

Oportunidades crescentes

Bjerhag afirmou que a ABB vê oportunidades particularmente fortes nos Estados Unidos, onde o desenvolvimento de GNL (Gás Natural Liquefeito), a construção de centros de dados e as tendências mais amplas de eletrificação estão impulsionando a demanda por grandes máquinas elétricas.

“Os EUA são um mercado em plena expansão para todos, com os centros de dados, o GNL, etc.”, disse ele.

Embora os projetos de captura de carbono tenham atraído bastante atenção nos últimos anos, Bjerhag sugeriu que o GNL (Gás Natural Liquefeito), os centros de dados e o armazenamento de energia representam atualmente oportunidades de crescimento mais fortes a curto prazo.

Para operadores de instalações de GNL, plantas de processamento de gás e estações de compressão, a mensagem da ABB é clara: frações de ponto percentual fazem toda a diferença. Ao longo da vida útil de uma grande instalação industrial, pequenas melhorias na eficiência dos motores podem se traduzir em milhões de dólares em economia, redução da necessidade de refrigeração, diminuição das emissões e uma posição competitiva mais forte.

Como Karlsson, Porsby e Bjerhag enfatizaram, cada um a partir de perspectivas diferentes — estratégia, engenharia e comercialização —, o futuro da eficiência industrial pode depender menos de avanços revolucionários e mais da eliminação constante de cada possível desperdício de energia.

A ABB afirma que a indústria de petróleo e gás está deixando de aproveitar as oportunidades de ganho de eficiência.

A análise mais recente da ABB sugere que a indústria de petróleo e gás pode estar perdendo uma de suas maiores oportunidades para reduzir custos operacionais e emissões: especificar motores e geradores de maior eficiência durante o desenvolvimento de projetos.

Em um relatório intitulado "A Lacuna de Eficiência Industrial", a ABB examinou mais de 1.000 motores e geradores de grande porte entregues por sua fábrica em Västerås, na Suécia, entre 2015 e 2025. O estudo constatou que, embora já existam tecnologias capazes de melhorar a eficiência, a adoção varia muito entre os setores devido a diferenças nas práticas de compra e nas estruturas de propriedade.

Segundo a ABB, os grandes motores com potência acima de 375 kW representam aproximadamente 10,4% do consumo global de eletricidade, e a demanda deverá dobrar até 2040. A empresa argumenta que mesmo melhorias modestas na eficiência podem gerar benefícios financeiros e ambientais significativos ao longo da vida útil típica de 25 anos de um grande motor.

O relatório se concentra no programa Top Industrial Efficiency (TIE) da ABB, que normalmente melhora a eficiência de grandes máquinas síncronas em cerca de 0,2 pontos percentuais, elevando a eficiência de aproximadamente 98,5% para entre 98,7% e 98,8%. Embora essa melhoria possa parecer pequena, a ABB estima que o investimento se paga em um período de seis meses a três anos e gera décadas de economia operacional adicional.

Uma das conclusões mais notáveis do relatório é o contraste entre a indústria de separação de ar e o setor de petróleo e gás.

Segundo a ABB, as empresas de separação de ar estão entre as que mais adotam a tecnologia de motores de alta eficiência, pois geralmente são as mesmas organizações que constroem, possuem e operam suas instalações. Como essas empresas pagam as contas de luz durante toda a vida útil do ativo, elas tendem a se concentrar no custo total de propriedade, em vez de simplesmente minimizar os gastos iniciais de capital. Os projetos de separação de ar registraram os maiores níveis médios de eficiência no estudo da ABB, com 85% dos projetos incorporando máquinas projetadas pela TIE.

Os projetos de petróleo e gás apresentaram um padrão marcadamente diferente.

A ABB atribui a menor taxa de adoção principalmente à estrutura fragmentada de compras do setor, que frequentemente inclui diversas partes interessadas, desde usuários finais e empreiteiras de EPC até fabricantes de compressores e fornecedores de motores. Como resultado, as organizações que selecionam os equipamentos geralmente estão a vários passos de distância daquelas que, em última instância, arcam com os custos operacionais.

“A eficiência energética torna-se uma consideração secundária, a menos que seja explicitamente exigida”, afirma o relatório. A ABB estima que apenas cerca de 10% dos projetos de petróleo e gás em seu conjunto de dados utilizaram equipamentos projetados pela TIE.

A empresa estima que uma adoção mais ampla de projetos de alta eficiência em aplicações de petróleo e gás poderia economizar aproximadamente 2,5 TWh de eletricidade e evitar 1,32 milhão de toneladas métricas de emissões de dióxido de carbono em toda a base instalada representada no estudo.

David Bjerhag, gerente global da linha de negócios de motores síncronos de alta velocidade, geradores e condensadores da ABB, argumenta que a questão não é tecnológica, mas organizacional.

“A indústria passou décadas otimizando o que acontece dentro de uma fábrica. No entanto, grandes motores e geradores raramente fizeram parte dessa discussão”, disse Bjerhag no relatório. “O que nossos dados mostram é que a diferença entre uma máquina padrão e uma otimizada para TIE não é tecnológica. É uma diferença de especificação.”

A recomendação da ABB é direta: exigir avaliações de eficiência durante o processo de aquisição, realizar análises de custo do ciclo de vida juntamente com comparações de custo de capital e incentivar uma colaboração mais estreita entre usuários finais, empresas de engenharia, aquisição e construção (EPCs) e fabricantes de equipamentos originais (OEMs) durante o processo de especificação.

Para instalações de GNL, plantas de processamento de gás e estações de compressão que deverão operar continuamente por décadas, a ABB argumenta que um pequeno aumento na eficiência no momento da compra pode se traduzir em milhões de dólares em custos de energia evitados ao longo da vida útil do ativo.