É necessário quantificar as forças para obter equilíbrio e detectar o desenvolvimento em tempo. Geralmente, o cálculo de valores específicos é bastante complexo, e muitos dos fatores são difíceis de prever e podem, inclusive, não render conforme esperado. Assim, é muito mais eficaz usar uma abordagem qualitativa, como usar o modelo em um workshop com especialistas da empresa e quantificar as forças de maneira simples (como atribuir números de 1 a 3, etc.). Essa abordagem pode fornecer mais informações baseadas em tendências e, mais importante que isso, facilitar uma discussão estruturada.
Refrigeração e ar condicionado (em climas quentes) são vitais para a humanidade manter e desenvolver a sociedade. A segurança e proteção alimentar são valores fortes e básicos que foram a base dos desenvolvimentos históricos da refrigeração. Produtividade e conforto são dois dos benefícios de desenvolvimentos do setor de ar condicionado. Consequentemente, foram desenvolvidas tecnologias durante o século passado para satisfazer essas necessidades. Naquela época, a relação entre riscos e benefícios era aceitável. No entanto, acidentes causados por vazamentos de refrigerantes inflamáveis ou tóxicos levaram ao desenvolvimento de refrigerantes "seguros". A introdução dos CFCs e, mais tarde, dos HCFCs, resolveu os problemas de segurança, mas os riscos ambientais não foram levados em consideração até a década de 1970. As graves consequências do uso continuado de CFCs se tornaram óbvias, levando a um acordo global para eliminá-los gradualmente. A solução para o problema do ODS foi encontrada por meio do desenvolvimento de HFCs, o que não comprometeu a segurança. No entanto, como sabemos hoje, os HFCs se tornariam uma das principais fontes de aquecimento global, a menos que novas tecnologias pudessem ser desenvolvidas e aplicadas.
Agora, a questão é o que impulsionará o desenvolvimento dessas novas tecnologias e, principalmente, a que velocidade. O cenário ideal é ter um regime global para definir as bases da legislação nacional que forneçam à indústria um campo de atuação bem definido e nivelado, além da motivação para investir e desenvolver produtos. O Protocolo de Montreal tem sido um bom exemplo de como um regime global pode motivar mudanças tecnológicas de forma eficaz. O protocolo de Kyoto não foi eficaz por causa da falta de comprometimento global e um escopo muito mais complicado, que abordou os HFCs apenas indiretamente. Finalmente, foi incluída uma fase de diminuição de HFC no Protocolo de Montreal em 2016.
Atualmente, a indústria tem de desenvolver produtos para muitas soluções de refrigerantes em relação a cada aplicação. Cabe aos fabricantes decidirem caso a caso se os produtos devem ser desenvolvidos e, em caso positivo, qual tipo de produto deve ser desenvolvido. A disponibilidade de componentes aprovados para novas aplicações usando refrigerantes de baixo potencial de aquecimento global é uma necessidade. Como fabricante de componentes, a Danfoss enfrentou, nas últimas décadas, os desafios de desenvolvimento e introdução de componentes para novos refrigerantes. O cenário é sempre complexo, pois implica desafios técnicos, questões de segurança que devem ser gerenciadas de maneira controlada e o desafio de escolher as prioridades e os cronogramas em uma arena regulatória complexa e incerta.
A inovação vem de novas oportunidades de elaboração para criar valor. Se os preços da energia forem muito baixos, nenhuma solução eficiente de energia será feita; e se a legislação não forçar o desenvolvimento de novos refrigerantes e sistemas, nada acontecerá apesar da otimização de custos e logística. Observando a tecnologia básica, a indústria de refrigeração e ar condicionado teve taxas de inovação modestas por muitos anos. Muitos conceitos têm sido utilizados há décadas e, portanto, a produção e a logística estão maduras e altamente otimizadas. A maior parte da inovação surgiu devido a equipamentos eletrônicos — novamente, devido a problemas de custo e logística. No entanto, nos últimos dez anos, surgiram esboços de inovação sem custo devido à demanda por eficiência energética e refrigerantes. Fazer mudanças drásticas nos controles e componentes usando novos refrigerantes é demorado e caro. Do ponto de vista comercial, o mercado pode ser muito pequeno e regulado por diversas legislações locais, o que dificulta a criação de planos de negócios viáveis. Ainda não atingimos o estágio que mostrará uma luz de viabilidade para o desenvolvimento incremental. Muitas vezes, os projetos que abrangem produtos de baixo potencial de aquecimento global foram classificados como estratégicos ou de alto risco. Independentemente de como são chamados, esses projetos pioneiros são necessários para nossa indústria e atraem as forças empreendedoras à empresa. Novas ideias desenvolvidas em conjunto com universidades e clientes e a reutilização de conceitos comprovados juntamente com novos materiais desafiadores têm levado ao desenvolvimento das válvulas de CO2 da Danfoss durante a última década.
Sete forças diferentes são importantes para a decisão sobre desenvolver produtos. Em um mercado maduro, haverá um equilíbrio entre essas forças e os resultados de desenvolvimento incremental.
O equilíbrio é interrompido por forças externas ao mercado, tais como preocupações ambientais, resultando em novas leis que exigem inovações, mudando o jogo de forma repentina. É exatamente isso que acontece quando refrigerantes de baixo potencial de aquecimento global se tornam necessários por razões ambientais. Normas e legislações se tornam forças motrizes.
N&L é o mecanismo predominante para impulsionar o desenvolvimento em uma determinada direção. Proibições, impostos e, até certo ponto, acordos voluntários demonstraram ser muito eficazes. Isso cria a confiança necessária para a indústria investir seus recursos no desenvolvimento.
Observando o quadro global de legislação, é evidente que há uma situação muito fragmentada. A UE tem regulações e altos impostos que vão além do Protocolo de Montreal, enquanto os EUA e a Ásia seguem de perto as obrigações desse Protocolo. Vários países estão incentivando o uso da tecnologia verde, seja por meio de apoio financeiro direto ou pela redução da demanda por eficiência. A maioria das regiões e países tentará permitir que a indústria cumpra a legislação por meio do investimento em programas de pesquisa. O investimento em programas de pesquisa com foco na redução do impacto ambiental, seja com a eficiência energética ou refrigerantes com baixo potencial de aquecimento global, levou a bons desdobramentos na indústria. As universidades fornecem um ambiente pré-competitivo muito bom, em que as novas tecnologias são avaliadas antes de serem adotadas posteriormente pela indústria. No entanto, embora diferenças em N&L podem ser uma vantagem temporária para alguns países ou regiões, com certeza a crescente miscelânea de N&L não será globalmente benéfica no longo prazo. Se essa miscelânea de regulações continuar a crescer e a divergir de um país para o outro, a complexidade do mercado crescerá, não agregando valor algum. A probabilidade de um alinhamento mais global está aumentando com a alteração da diminuição de HFC no Protocolo de Montreal. Mesmo que as regiões resolvam os desafios de diminuição gradual por meios diferentes, o desenvolvimento tecnológico estará apontando na mesma direção.
Em 2002, a UE introduziu a diretiva MAC e, em 2004, a diretiva relativa F-gas. Embora a diretriz MAC proíba refrigerantes com nível de potencial de aquecimento global maior que 150, ela criou um esforço para desenvolver novas soluções para substituir o R134a no ar condicionado automotivo. Em 2003, a Dinamarca acrescentou um imposto muito elevado sobre HFC e, em 2007, foi acrescentado uma cobrança acima de 10 kg de HFC além do limite da diretiva F-gas. Isso forçou a indústria de varejo de alimentos a procurar alternativas aos refrigerantes HFC e iniciou um desenvolvimento de sistemas de refrigeração baseados em CO2. Até surgiram novos construtores de sistemas em empresas de sucesso. É interessante analisar o desenvolvimento de tecnologia em relação a esse tipo de aplicação.
Entre 2001 e 2005, a primeira geração de sistemas de CO2 de supermercados foi criada principalmente como sistemas em cascata que ainda usam um sistema de HFC ou hidrocarboneto. De 2005 a 2009, cerca de 300 sistemas transcríticos foram instalados no Norte da Europa /1//2/. Em especial, o mercado dinamarquês favoreceu a introdução desses sistemas em lojas recém-construídas, uma vez que realmente não havia outra escolha. Um caso bem documentado da cadeia de supermercados dinamarquesa Fakta demonstrou que as soluções de CO2 evoluíram de sistemas de primeira para segunda geração. Embora os sistemas de primeira geração tivessem dificuldades em competir com as soluções HFC convencionais, os sistemas de segunda geração mostraram um desempenho notavelmente melhorado e até superaram as soluções HFC quanto à eficiência energética. Isso não é surpresa, e é até esperado para as novas tecnologias, mas também mostra que as novas tecnologias enfrentam dificuldades quando competem com soluções maduras, a menos que sejam ajudadas pela legislação.
Todas as empresas enfrentam o desafio de otimizar o uso de recursos, e a escolha óbvia sempre busca o retorno mais seguro e rápido do investimento. Existem milhares de fabricantes de sistemas de refrigeração e ar condicionado. Em um mercado tão competitivo, é arriscado para uma empresa desenvolver novos produtos utilizando novos refrigerantes para um mercado com N&L fragmentado e uma perspectiva incerta. Mesmo grandes empresas hesitam em seguir adiante até saberem que a regulação exigirá ações semelhantes de seus concorrentes.
Uma situação com N&L fragmentadas leva a diferentes cenários de base para os participantes do setor. Dependendo principalmente da legislação de mercado, algumas empresas verão boas oportunidades em mudanças tecnológicas, enquanto outras, com baixas participações de mercado, teriam dificuldades em argumentar a respeito de desenvolvimentos.
O custo de ciclo de vida (LCC) médio acumulado de um produto é uma medida comum para avaliar tecnologias e para determinar padrões mínimos de desempenho (MEPS). A seleção de refrigerantes está afetando seriamente essa medida devido a seu coeficiente de desempenho (COP) natural e outras propriedades físicas, como viscosidade, propriedades de transferência de calor, etc. Seja qual for o refrigerante selecionado, uma solução viável de LCC deve estar disponível. No fim, poucos podem pagar a mais por soluções ecológicas. A questão desafiadora é sempre como será o desenvolvimento do LCC à medida que a tecnologia vai sendo aprimorada. As experiências com o CO2 como refrigerante indicam claramente que o LCC se desenvolveu melhor que o previsto.
A capacidade técnica para desenvolver novos produtos para novos refrigerantes com maior eficiência energética é um fator básico necessário. É preciso ter a disponibilidade de competências acerca da ciência de materiais, de procedimentos de teste e de práticas de engenharia. Com o desenvolvimento incremental, isso normalmente não é um problema, mas no caso do CO2 transcrítico, as soluções desenvolvidas não foram baseadas no conhecimento comum. O desenvolvimento de compressores e controles passou por uma década de intenso desenvolvimento de competências. As iterações entre o design e o feedback da aplicação levam tempo. Problemas iniciais são perigosos para as novas tecnologias, especialmente quando elas concorrem diretamente com soluções maduras e otimizadas existentes. De qualquer forma, desde a introdução dos fluidos refrigerantes seguros, há 80 anos, não é preciso mencionar que o desenvolvimento geral da tecnologia dentro do nosso setor está em um estágio em que quase todos os tipos de refrigerantes podem ser tratados de maneira segura e otimizada.
Embora os componentes e controladores de CO2 sejam desafiadores do ponto de vista técnico, devido às altas pressões e preocupações com compatibilidade de materiais, os hidrocarbonetos demonstram um cenário mais complicado. Termodinamicamente, os hidrocarbonetos são naturalmente muito próximos dos HFCs ou HCFCs. Por exemplo, o R290 tem sido frequentemente indicado como um substituto idêntico do R22, o que é um engano perigoso em um sentido amplo. Tecnicamente, as propriedades do R290 estão próximas do R22, porém, sob uma perspectiva de segurança, precauções especiais devem ser tomadas. Isso significa que os assistentes técnicos, que podem estar trabalhando com sistemas não inflamáveis há décadas, precisam mudar repentinamente seus hábitos para trabalhar em sistemas que basicamente se parecem e operam da mesma forma. Como um fornecedor de componentes, é muito importante ter certeza de que os mercados estão prontos para lidar com os hidrocarbonetos antes de aprovar as vendas e de que os fabricantes de sistemas possam apresentar conformidade com os padrões de segurança existentes.
A figura abaixo mostra o processo usado ao aprovar os padrões internos da Danfoss para componentes de hidrocarbonetos. Uma avaliação completa dos riscos é feita e aprovada por um especialista em seguros. A avaliação de riscos contém vários cenários (exemplos) que, no final, resultam em aprovações de tipo de produto e de demandas de produtos. Os padrões regionais são avaliados e, com base nisso, é estabelecida uma limitação de liberação geográfica.
Um fator importante na discussão de risco é a comparação entre risco percebido e risco real. A figura abaixo mostra o princípio. As decisões certas que criarão valor para a sociedade devem ter o equilíbrio certo entre o risco percebido e o risco real. Novas aplicações de refrigerantes serão sempre percebidas com desconfiança, mas à medida que o tempo avança, os riscos reais e percebidos convergirão. As tecnologias maduras podem até ser percebidas como menos arriscadas do que na realidade, e podemos encontrar vários exemplos na sociedade moderna, tais como dirigir automóveis. Conforme ilustrado na figura, esses novos refrigerantes e soluções começam com riscos de segurança e riscos financeiros mais elevados do que os refrigerantes e soluções amplamente utilizados atualmente, e o risco percebido é ainda maior do que o risco real. Com o tempo, os novos sistemas provavelmente ganharão a confiança em um mercado mais amplo, e um bom histórico de segurança fará com que tanto os usuários do sistema quanto o público em geral entendam o risco como menor. Além disso, à medida que o setor de serviços aprende a trabalhar com os novos sistemas, o risco real também cai.
A disposição do mercado significa a capacidade do mercado de se adaptar a uma nova tecnologia. Esse fator influencia na legislação, já que nenhum país fecharia seu próprio mercado devido à falta de competências de serviço para novas tecnologias. A educação desempenha um papel significativo na preparação dos mercados para a introdução de novas tecnologias. Ter uma quantidade muito pequena de prestadores de serviço treinados resultaria em maiores riscos de acidentes e, além disso, o LCC projetado não alcançaria os níveis esperados. Como um exemplo não diretamente ligado a refrigerantes, um monitoramento no local de bombas de calor no mercado dinamarquês mostrou que um número surpreendentemente alto de bombas de calor produzia um COP muito baixo. O motivo estava na instalação e no ajuste das bombas de calor, em que os instaladores não entendiam as relações entre as temperaturas e o COP. O mesmo cenário pode ser válido para sistemas de CO2 onde a eficiência energética depende fortemente das configurações do sistema. Não satisfazer as expectativas é como um veneno para uma nova tecnologia: muitas vezes, não haverá uma segunda chance. Educação e treinamento são reconhecidos hoje como alguns dos fatores mais importantes para a introdução de refrigerantes de baixo potencial de aquecimento global nos mercados.
O desenvolvimento de padrões está caminhando para uma aceitação mais ampla de refrigerantes inflamáveis. A figura abaixo apresenta uma visão geral do desenvolvimento dos principais padrões e da inclusão de refrigerantes inflamáveis.