GERAÇÃO TERMÉLETRICA Prof. Clodomiro Unsihuay Vila
INTRODUÇÃO Apesar da incerteza das afluências, o SIN caracteriza-se pela presença de usinas hidrelétricas com grandes reservatórios de regularização, que o transformam, juntamente com o parque termelétrico instalado, em um sistema predominantemente composto por fontes controláveis, despachadas centralizadamente pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico(ONS). No entanto, a diminuição da capacidade de regularização do SIN, em virtude da notória dificuldade para construir grandes reservatórios, sobretudo na região da bacia amazônica, e a expansão significativa das fontes não controláveis, com destaque para aquelas intermitentes (eólica e solar fotovoltaica), traz um grande desafio à operação futura do SIN.
INTRODUÇÃO Conforme apresentado no relatório do PDE 2024, a Figura a seguir compara o crescimento da energia armazenável máxima do SIN e o crescimento do mercado de energia. A maioria das usinas viabilizadas recentemente é enquadrada na categoria fio d água, ou seja, com reservatórios capazes de armazenar água por apenas algumas horas ou dias, Assim, parte dos incrementos de energia armazenável ocorre pelo fato dessas usinas a fio d água agregarem produtibilidade à cascata onde se situam, quando possuem reservatórios de regularização à montante. Entretanto, a maioria das usinas viáveis no horizonte decenal está localizada em bacias inexploradas, para as quais não há previsão de instalação de usinas com reservatórios de regularização nesse período e, portanto, ainda não contribuirão com o incremento de energia armazenável.
INTRODUÇÃO Neste sentido, torna-se necessário a complementação com outras fontes de energia para atenuar o efeito dos cenários de afluências ruins e garantir o nível de segurança adequado. Outras fontes renováveis, que possuem perfil de geração superior no período seco, como eólicas e termelétricas a biomassa, contribuem para essa complementação. Além dessas fontes, as usinas termelétricas serão de suma importância para prover a garantia necessária ao atendimento do mercado e, nessas condições, cresce a importância das interligações regionais.
INTRODUÇÃO A forte participação de fontes intermitentes na matriz energética brasileira traz ainda outro questionamento: como garantir o atendimento à demanda a qualquer hora do dia? À medida que as fontes não controláveis passam a responder por parcela significativa da carga, os momentos em que as usinas com geração controlável serão mais exigidas podem não mais ocorrer nos instantes de demanda máxima.
INTRODUÇÃO Além disso, a grande variação na geração de fontes intermitentes, que poderá ocorrer em poucas horas ou até mesmo minutos, exigirá da matriz uma maior participação de fontes controláveis com flexibilidade operativa, para acompanhar a curva de carga horária líquida do sistema (curva de carga total descontada da expectativa de geração horária das usinas não controláveis). Essas fontes flexíveis, por outro lado, tendem a apresentar maiores custos operativos, exigindo do planejamento a adequada definição do montante necessário de modo a não onerar em demasia o sistema.
INTRODUÇÃO Atualmente, o ONS já enfrenta desafios associados aos conflitos pelo uso da água, especialmente em situações de escassez do recurso hídrico, como a que o Brasil enfrentou no triênio 2013-2015; e também desafios diversos associados à manutenção da confiabilidade do sistema frente à baixa geração hidrelétrica associada, recorrendo ao combustível fóssil das usinas termelétricas para atendimento da carga. Esta operação muitas vezes é questionada por ser muito cara, porém é o recurso disponível que deve ser utilizado para manutenção da segurança no atendimento. Adicionalmente, conforme mencionado nos desafios da operação energética futura, há um grande estímulo para que o planejamento passe a enfrentar a questão da operação futura do SIN, frente à forte inserção de fontes não controláveis, especialmente as eólicas e fotovoltaicas, tanto para atendimento energético quanto na segurança da operação da rede elétrica.
Vídeos Interessantes https://www.youtube.com/watch?v=apg_aew vzgm Jorge Lacerda: https://www.youtube.com/watch?v=_i1ea3sa erc
I) INTRODUÇÃO O processo fundamental de funcionamento das centrais termelétricas baseia-se na conversão de energia térmica em energia mecânica e esta em energia elétrica. A conversão da energia térmica em mecânica se dá através do uso de um fluido que produzirá, em seu processo de expansão, trabalho em máquinas térmicas. O acionamento mecânico de um gerador elétrico acoplado ao eixo da máquina permite a conversão de energia mecânica em elétrica.
I) INTRODUÇÃO A produção da energia térmica pode se dar pela transformação da energia química dos combustíveis, através do processo da combustão, ou da energia nuclear dos combustíveis radioativos, com a fissão nuclear. Centrais cuja geração é baseada na combustão são conhecidas como termelétricas; as centrais termelétricas baseadas na fissão nuclear são chamadas de centrais nucleares.
I) INTRODUÇÃO Esquemas, principais tipos e configurações: Centrais a Diesel Centrais a Vapor(não-nucleares) Centrais Nucleares CentraisaGás Termelétrica com Sistema Combinado Central Termo-solar Central Geotérmica Central Oceânica gradiente térmico Central de Cogeração
II) SUPRIMENTO ENERGETICO PARA TERMELETRICAS Classificação dos combustíveis segundo o estado físico Estado Físico Sólido Líquido Gasoso Combustíveis Carvão mineral, carvão vegetal,xisto, turfa, lenha resíduos agroindustriais. etc Gasolina, querosene, Diesel, óleos combustíveis, etc Gas natural, GLP, biogás, etc
II) SUPRIMENTO ENERGETICO PARA TERMELETRICAS Classificação dos combustíveis segundo a origem Origem Combustível natural Combustível derivados Não Renovável - Fóssil Petróleo Gásliquefeito de petróleo (GLP), óleo diesel, óleo combustível. Renovável Não Renovável - Nuclear Carvão mineral Gás Natural Xisto Turfa Resíduos sólidos agroindustriais Lenha Resíduos animais Resíduos urbanos (lixo) Etanol (Alcool) Óleos vegetais Uranio Tório Gases manufaturados, coque. Gás Natural Liquefeito (GNL) Carvão vegetal, gases manufaturados, metanol, serragem, cavacos, resíduos florestais. Biogas; U-235, U-238 Th-232
III) Fundamentos da Geração Termelétrica Primeira Lei da Termodinâmica Refere-seaenergia não pode ser criada nem podedesaparecer. Pode ser apenas transformada em outra modalidade Calor (Q): é definido como sendo a energia em trânsito através da fronteira de um sistema, numa dada temperatura, a um outro sistema(ou meio) numa temperatura inferior, em virtude da diferença de temperatura dos dois sistemas. Trabalho (W): é a energia em trânsito (que não está armazenada em uma substância em movimento) que passa através das fronteiras de um sistema e que pode, em princípio, provocar a elevação de um peso. A primeira lei da termodinâmica é uma declaração da conservação da energia para um ciclo.
III) Fundamentos da Geração Termelétrica Segunda Lei da Termodinâmica Enunciado de Clausius: Impossibilidade de transferência espontânea de calor de um sistema de baixa temperatura para um sistema de temperatura mais elevada; Enunciado de Kelvin-Planck: impossibilidade de um sistema realizar um ciclo termodinâmico retirando calor de uma única fonte e converte-lo integralmente em trabalho.
III) Fundamentos da Geração Termelétrica Segunda Lei da Termodinâmica Exemplo da Segunda lei: Se for colocada uma máquina entre um reservatório de calor quente e outro frio, o fluido irá espontaneamente do corpo quente para o corpo frio, conforme o enunciado de Clausius. Parte da energia transmitida do fluido pode ser aproveitada pela máquina, produzindo trabalho
III) Fundamentos da Geração Termelétrica Segunda Lei da Termodinâmica
IV) Geração Termoelétrica a Vapor https://www.youtube.com/watch?v=vbffxtdldxk
IV) Geração Termoelétrica a Vapor
IV) Geração Termoelétrica a Vapor Ciclos a vapor Ciclo Carnot e Rankine https://www.youtube.com/watch?v=veje9prr OTU https://www.youtube.com/watch?v=icstokttxm
Fissão e Fusão Nuclear https://www.youtube.com/watch?v=byzrxp-h8pw https://www.youtube.com/watch?v=jxigb Ov7w
Energia Nuclear
Vídeos para assistir https://www.youtube.com/watch?v=najkmjb dazo https://www.youtube.com/watch?v=ncmxlr UaR4w https://www.youtube.com/watch?v=65nr8a_ xt98 https://www.youtube.com/watch?v=89twntt JNI4
Cogeração Sistemas de cogeração são aqueles em que se faz simultaneamente e de forma sequencial a geração de energia elétrica e térmica a partir de um único combustível, tais como gás natural, carvão, biomassa ou derivados de petróleo. Um sistema de cogeração bem dimensionado e balanceado, do ponto de vista da porcentagem final de cada uma das duas formas de energia, aumenta o rendimento global da utilização do combustível empregado, atuando, assim, no sentido do aumento da eficiência energética.
A Cogeração https://www.youtube.com/watch?v=kpiug94 DZB4 https://www.youtube.com/watch?v=jzbhrb6 mfni https://www.youtube.com/watch?v=fcjylto6 1DM
Turbinas a Gás e o Ciclo de Brayton Turbinas a gás passo a passo: https://www.youtube.com/watch?v=gf- 70yncAVY https://www.youtube.com/watch?v=rc1efgw BrcQ https://www.youtube.com/watch?v=dtouoix qqwc
Geração Termoelétrica Ciclo Combinado Nas décadas de 1950 e 1960 a eficiência dos ciclos a vapor e a gás para geração de energia (ciclo combinado) estava sendo questionada; Somente em 1971é que instalações a ciclo combinado foram viabilizadas (GE nos EUA e ABB(BBC) na Europa). Próximo a 1990é que as usinas térmicas a ciclo Combinado passaram a ser empregadas em maior escala.
Geração Termoelétrica Ciclo Combinado
Geração Termoelétrica Ciclo Combinado
Geração Termoelétrica Ciclo Combinado
Alguns Números Com os avanços tecnológicos a eficiência já ultrapassa a barreira dos 60% na geração de eletricidade. O rendimento médio da geração térmica brasileira está ao redor de 38%. As termelétricas no Japão e Dinamarca, possuem uma eficiência média de 40,4% com algumas unidades chegando a 52%
Vídeos https://www.youtube.com/watch?v=tul3ni_3 X6g https://www.youtube.com/watch?v=yzh0- raxqx8 https://www.youtube.com/watch?v=6xrp5xn- UXo