Escola Portuguesa de Macau

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1 Escola Portuguesa de Macau Disciplina de Física e Química A Relatório da Visita de Estudo à Companhia de Electricidade de Macau realizada em 19 de Março de 2010 ELABORAÇÃO: Magda Wu de Vasconcelos e Sá aluna nº 19 do 10 o Ano, Turma A 21 de Março de 2010

2 Índice Índice 1 Acrónimos, Siglas e Abreviaturas 2 I - INTRODUÇÃO 3 1.INDÚSTRIAS DE PRODUÇÃO ELÉCTRICA COM BASE EM COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS 3 2. TERMOELÉCTRICAS DIFERENTES FONTES DE ENERGIA 3 3. VISITA 4 II DESENVOLVIMENTO 5 1. OBJECTIVOS 5 2. DESCRIÇÃO 5 3. RESULTADOS 9 III - CONCLUSÃO 10 BIBLIOGRAFIA 11 1

3 Acrónimos, Siglas e Abreviaturas CCA Central Térmica de Coloane A CCB Central Térmica de Coloane B CEM Companhia de Electricidade de Macau CMC Central Térmica de Macau EMS Sistema de Gestão de Energia E.P.M. Escola Portuguesa de Macau GWh Gigawatt-hora Hz Hertz Km - Kilómetro kv Kilovolt MVA Mega Volt Ampére MWh Megawatt-hora SCADA Sistema de Supervisão e Aquisição de Dados SCR Sistema de Redução Catalítica Selectiva V Volt 2

4 I - INTRODUÇÃO 1. INDÚSTRIAS DE PRODUÇÃO ELÉCTRICA COM BASE EM COBUSTÍVEIS FÓSSEIS A energia eléctrica derivada de combustíveis fósseis é produzida principalmente em unidades industriais termoeléctricas e termonucleares. O que varia em cada uma, é a fonte energética que faz girar um eixo e produzir energia mecânica, que será posteriormente transformada em electricidade. Unidades Industriais Termoeléctricas Para se obter energia eléctrica desta forma, aumentam-se os custos e o impacto ambiental, mas a sua construção requer investimentos menores do que a de uma hidroeléctrica. O que faz a turbina de uma indústria termoeléctrica girar é a pressão do vapor de água obtido através da combustão de derivados do petróleo, carvão mineral ou gás natural. A sua vantagem em relação a hidroeléctrica é que a localização da indústria é determinada pelo homem e não pela topografia do terreno, o que possibilita a sua instalação nas proximidades da área de consumo. Unidades de Energia Nuclear O que movimenta a turbina de uma instalação nuclear é o vapor de água, que é gerado através da fissão de átomos de urânio em reactor. As instalações nucleares são típicas de países desenvolvidos, já que o custo da instalação é elevado e a tecnologia incorporada no processo é avançada. Se ocorrer algum acidente, a radioactividade leva anos ou até mesmo séculos, para se dissipar. Outro grande problema é o destino do lixo nuclear. 2. TERMOELÉCTRICAS DIFERENTES FONTES DE ENERGIA Petróleo O petróleo é a principal fonte de energia do planeta, seguida pelo carvão mineral e pelo gás natural. Isso é preocupante, visto que 90% da energia consumida no planeta é proveniente de fontes não-renováveis, isto é, que um dia se vão esgotar. Isso não quer dizer que faltará energia no mundo, mas que haverá, um trabalhoso e complexo período de transição para nos adaptarmos à utilização de uma nova energia. 3

5 O petróleo é encontrado em bacias sedimentares resultantes do soterramento de antigos ambientes aquáticos. Pode ser encontrado nos estados sólido, líquido e gasoso. É usado pelo homem desde há muito tempo. O petróleo, além de ser a principal fonte de energia do planeta, é importantíssimo e está presente em todo o nosso quotidiano. Com ele, as indústrias petroquímicas fabricam o plástico, a borracha sintética, os fertilizantes e os adubos usados na agricultura. Mas, essa grande dependência gera outras questões: o petróleo é uma fonte não-renovável de energia. Algumas previsões indicam que se esgotará em cerca de dois séculos. Carvão Mineral e Gás Natural A participação destas fontes de energia aumentou significativamente a partir das crises do petróleo em 1973, 1979 e 1991, que levaram os países a substituí-lo por outras fontes de energia. O carvão mineral ocupa hoje a segunda posição, e o gás natural a terceira no consumo mundial de energia. O carvão mineral é uma fonte de energia muito abundante, o que torna o substituto imediato do petróleo em situações de crise e aumento de preços. Mas, o carvão mineral acarreta prejuízos ambientais para o planeta, pois a estrutura do carvão contém enorme quantidade de carbono e enxofre que, após a combustão para a atmosfera os liberta na forma de dióxido de carbono, que agrava o efeito estufa, e dióxido de enxofre, o grande responsável pela ocorrência das chuvas ácidas. O carvão mineral, também é uma importante matériaprima da indústria de produtos químicos orgânicos, que produz asfalto e produtos plásticos. O gás natural, além de ser mais barato e facilmente transportável em condutores, apresenta uma combustão quase limpa, que polui pouco a atmosfera, quando comparada com a do carvão e a do petróleo. Esta combustão liberta uma boa quantidade de energia, utilizada cada vez mais, nos transportes e na produção industrial. 3. VISITA Visitámos as centrais de Coloane, no dia 19 de Março de 2010, tendo partido da E.P.M. pelas 9.35H. e ali chegado, de autocarro, às 9.58H.. Fomos acompanhados em toda a visita pelo Professor Paulo Guerra. A visita terminou às 12 horas. 4

6 II - DESENVOLVIMENTO 1. OBJECTIVOS Realizada no dia 19 de Março de 2010 e no âmbito da disciplina de Física e Química, esta visita de estudo teve como objectivo dar-nos a conhecer, em linhas gerais, todo o processo industrial de produção de energia termoeléctrica em Macau. Pudemos também perceber como se opera a importação, a distribuição, o transporte e venda dessa mesma energia. 2. DESCRIÇÃO Desde 1972 que a CEM detém a concessão exclusiva de produção, transmissão, distribuição, venda, importação e exportação de electricidade em Macau. As preocupações ambientais têm sido uma das prioridades da CEM, com o objectivo de tornar a companhia uma das mais respeitadoras do ambiente na região geográfica em que está inserida. Em 1985, devido ao aumento da procura de energia eléctrica, a Companhia de Electricidade de Macau decidiu ampliar a sua capacidade de geração com unidades Diesel a dois tempos de baixa velocidade e construir uma das maiores centrais eléctricas Diesel do mundo. A ampliação foi dividida em três fases de duas unidades cada, que foram concluídas em 1988, 1992 e Produção de Energia Eléctrica em Macau O actual parque produtor de energia eléctrica da CEM é composto por três centrais térmicas, uma instalada na cidade de Macau, Central Térmica de Macau (CMC) e as outras duas na ilha de Coloane, Central Térmica de Coloane A (CCA) e a Central Térmica de Coloane B (CCB). A CEM tem uma capacidade total instalada de 472MW. Os geradores "Diesel de baixa velocidade" são o principal tipo de tecnologia utilizada na CEM, representando 49% da capacidade total instalada e mais de 67% da energia produzida pela CEM em A tecnologia usada na CCB é a de ciclo combinado (cada ciclo combinado é composto por duas turbinas a gás e por uma turbina a vapor). Em 2008, a energia bruta fornecida pela CEM foi de 3475GWh, tendo sido produzida pela CEM 1103GWh e 2372GWh adquirida a fornecedores externos. A energia produzida pela CEM e a energia adquirida a fornecedores externos correspondem respectivamente a 37% e 63%. A taxa de crescimento da energia fornecida foi de 11%. Os valores máximos diários registados para a energia e potência fornecidas foram respectivamente 13,83 GWh e 653,6 MWh. 5

7 Foto 1 - Central Térmica de Macau Foto 2 -Central Térmica de Coloane A Foto 3 - Central Térmica de Coloane B Transporte e Distribuição O sistema de transporte de energia opera a 220kV, 110 kv e a 66 kv e o sistema de distribuição de energia opera a 11 kv e a 400/230 V. O fornecimento de energia em BT é efectuado em corrente alternada com a frequência de 50 Hz, a 230 V (entregas monofásicas) e a 400 V (entregas trifásicas). Subestações Actualmente a CEM dispõe de, e tem em exploração, 18 Subestações de Alta Tensão (com uma potência instalada de 720MVA na relação 220/110kV, de 1.125MVA na relação 110/66 kv e de MVA na relação 66/11 kv), e cerca de Postos de Transformação (11/0,4 kv). 6

8 Foto 4 - Subestação Canal dos Patos Linhas e Cabos A electricidade é transportada e distribuída por intermédio de redes subterrâneas. A grande maioria da rede de transporte é explorada a 66 kv embora existam alguns circuítos explorados a 110 kv. Para fins de distribuição ao consumidor final, a Alta Tensão é inicialmente convertida para Média Tensão (11 kv) e, posteriormente, novamente convertida para 400/230 V a fim de poder ser utilizada pelos consumidores. Em Dezembro de 2008 a rede da CEM compreendia 223 Km de cabos de transporte em Alta Tensão (a 110 kv e a 66 kv), 559 Km de cabos de distribuição em Média Tensão (a 11 kv) e 744 Km de cabos de distribuição em Baixa Tensão. Fotos 5 e 6 - Instalação de cabo de alta tensão Interligação com a Provincía de Cantão A interligação a 220kV com a Rede eléctrica da província de Cantão foi estabelecida em Junho de 2008, consistindo em 3 circuitos ligados à Subestação 220/110kV do Canal dos Patos, com uma capacidade de importação total de MVA. 7

9 Mapa 1 - Mapa da Rede de Transporte e Interligação Controlo O controlo da produção (temperatura, pressão) e importação é realizado na sala de controlo, situada em cada uma das centrais. Por outro lado, o Centro do Sistema de Despacho, através do sistema SCADA/EMS, coordena o processo de produção, transporte e distribuição a partir de um centro de controlo centralizado, para assim conseguir uma optimização do desempenho do sistema de energia. O sistema SCADA é um sistema aberto que usa os mais modernos padrões internacionais. Permite a sua expansão e integração com outros sistemas sem quaisquer barreiras. Um Sistema de Gestão de Energia (EMS) está incorporado a fim de assegurar a optimização, segurança e fiabilidade da rede. A sua análise é levada a cabo regularmente, dando informações aos operadores para que possam obter a maior eficiência do Sistema de Energia. Por um lado, a implementação das funções da Automação da Distribuição permite à CEM reduzir o número de cortes de energia. O controlo em tempo real das operações da rede de distribuição a 11kV permite aos operadores prever a ocorrência de eventuais falhas. Por outro lado, a duração das falhas de energia baixou drasticamente, uma vez que o controlo remoto substituiu as intervenções no local. Prova disso é o facto de a interrupção média do fornecimento de energia, por cliente, ser (anualmente) de apenas 3 minutos em Macau, quando a mesma é de 38 minutos em Londres, 4 horas em S. Francisco e de 9 horas na vizinha cidade de Guangzhou. O isolamento remoto e o restabelecimento da energia podem agora ser feitos com facilidade a partir da sala de controlo, o que ajuda a reduzir a duração média das interrupções de energia. Ambiente A Central Térmica de Coloane B (CCB) foi a primeira em Macau a usar tecnologia sustentável da mais avançada disponível no mercado. A tecnologia de turbinas a gás de ciclo combinado usada na CCB é uma das mais respeitadoras do ambiente actualmente existentes em todo o mundo, o que representa um melhoramento 8

10 substancial em termos de protecção ambiental, podendo mais tarde ser usada com gás natural quando tal fornecimento se efectivar, o qual trará ainda acrescidos benefícios ambientais. A instalação destes sistemas, assim como de equipamento suplementar, permite uma redução da emissão de óxidos de azoto, de partículas e de hidrocarbonetos para a atmosfera, três dos elementos mais poluentes gerados pela combustão de energia fóssil. Um outro passo importante em termos de controlo de poluição, trata-se do recém implementado sistema de monitorização online de todas as chaminés das unidades de motores Diesel da Central Térmica de Coloane, o qual fornece informação permanente acerca dos poluentes mais importantes. Este controlo faz com que se consigam manter as emissões para o ar dentro dos limites adequados previamente estabelecidos. É claro que uma instalação industrial produtora de energia eléctrica que usa como matérias primas Gás Natural, Gasóleo e Fuelóleo em regime de laboração contínua com trabalhadores escalados por turnos de oito horas, acarreta riscos especialmente devidos às emissões de gases de escape, designadamente no que respeita aos óxidos de azoto e à matéria particulada. Óxidos de Azoto Os motores Diesel de alta eficiência térmica emitem uma quantidade relativamente elevada de óxidos de azoto. Os valores internacionalmente aceites como máximos deste tipo de emissão podem ser cumpridos na CEM através do ajuste do motor diesel e da utilização de válvulas de injecção especiais. Uma das consequências destes ajustes é um ligeiro aumento no consumo de combustíveis. Existe também em todos estas unidades da CEM um sistema de Redução Catalítica Selectiva (SCR) que remove, pelo menos, 90% dos óxidos de azoto presentes nos gases de escape. Matéria Particulada A CEM durante os últimos anos e a nível dos motores diesel, melhorou substancialmente as válvulas de injecção e os sistemas de lubrificação dos cilindro, que passaram a ser controlados electronicamente. Estes melhoramentos possibilitaram o cumprimento rigoroso dos requisitos de emissão de matéria particulada universalmente aceites e sem necessidade de recurso à filtração adicional dos gases de escape. 3. RESULTADOS Com um universo de mais de clientes e mais de GWh em vendas anuais de electricidade, a fiabilidade atingiu um nível de 99,9%, que é um dos melhores do mundo. As tarifas são semelhantes às praticadas na maioria das cidades mais desenvolvidas do mundo, incluindo 20% inferiores às de Singapura e comparáveis às da ilha de Hong Kong. Simultaneamente, a produtividade dos empregados da CEM melhorou oito vezes mais, durante os últimos vinte e três anos e, o nível de produtividade da CEM é hoje muito melhor do que o de outros operadores de sistemas com características e dimensões comparáveis. Todo este panorama foi possível graças à elevada formação escolar e profissional do pessoal técnico que dirige e acompanha todo o processo de produção. 9

11 III CONCLUSÃO Desta visita pudemos concluir que, por mais tecnologicamente sustentável que seja, este tipo de produção de energia acarreta sempre encargos para o ambiente. Por isso mesmo, torna-se importante o investimento na produção de alta eficiência com gás natural, em deterimento do fuelóleo, por ser muito competitivo do ponto de vista dos custos, ter maior fiabilidade e ser mais amigo do ambiente. Isto, porque Macau não tem condições geográficas para a construção de grandes parques eólicos. Contudo, e apesar de já irmos tarde, devíamos começar a obrigar todos os condomínios a equipar os telhados e terraços das habitações e prédios com painéis e sistemas de aproveitamento da energia solar, como aliás já é feito em cidades da região como Shanghai. 10

12 Bibliografia Biblioteca do Gil: Fazer um Relatório de uma Visita de Estudo. Portugal. Disponível em Acesso em 20 março Central Eléctrica de Coloane, Macau Burmeister & Scandinavian Contractor A/S. Dinamarca. Disponível em Acesso em 20 março CEM Companhia de Electricidade de Macau A CEM Apresenta a sua Visão. Macau. Disponível em Sobre. Acesso em 20 março CEM Companhia de Electricidade de Macau Infra-estruturas. Macau. Disponível em Acesso em 20 março Diciopédia 2007, cd-room interactivo, Porto Editora multimédia. Enciclopédia Universal Multimédia de Luxo, cd-room interactivo. Texto Editora, ESCOLA PORTUGUESA DE MACAU Língua Portuguesa: Estrutura de um trabalho escrito. Macau, ESCOLA PORTUGUESA DE MACAU Regras básicas para elaborar um relatório científico. Macau, ZANETI, Eni Maria de Souza Pinto Como fazer referências bibliográficas. Brasil. Disponível em Acesso em 20 março