Contribuição para o SmartEngineering de Horácio Luís Baptista, Projectista na IDOM e admnistrador do site ForumEnergia.eu
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A Biomassa em configuração de ciclos híbridos (regime, rendimento e meio ambiente)
Existe em todo o mundo uma forte vontade política de fazer maior uso das energias renováveis.
As centrais termoeléctricas de biomassa (CTB) vêm sendo utilizadas desde há algum tempo como meios auxiliares nas serrações e na indústria açucareira em vários países do mundo, actuando como instalação abastecedora numa fase preliminar do processo.
Hoje, as CTB já alcançaram um desenvolvimento tecnológico importante comparativamente com os seus primeiros anos. As centrais mais modernas são instalações orientadas aos biocombustíveis disponíveis, beneficiando-se desta forma das melhores tecnologias em todos os casos: filtros móveis e vibratórios com injecção de ar ascendente, caldeiras de leito fluidificado, queimadores adicionais a diferentes níveis do forno que asseguram a combustão homogénea em todas as áreas, etc. Um papel importante é o desempenhado pelos sistemas de filtragem, como “ciclones” ou filtros de base húmida que permitem o funcionamento destas centrais com níveis reduzidos de emissões de partículas sólidas.
As centrais termoeléctricas de biomassa (CTB) vêm sendo utilizadas desde há algum tempo como meios auxiliares nas serrações e na indústria açucareira em vários países do mundo, actuando como instalação abastecedora numa fase preliminar do processo.
Hoje, as CTB já alcançaram um desenvolvimento tecnológico importante comparativamente com os seus primeiros anos. As centrais mais modernas são instalações orientadas aos biocombustíveis disponíveis, beneficiando-se desta forma das melhores tecnologias em todos os casos: filtros móveis e vibratórios com injecção de ar ascendente, caldeiras de leito fluidificado, queimadores adicionais a diferentes níveis do forno que asseguram a combustão homogénea em todas as áreas, etc. Um papel importante é o desempenhado pelos sistemas de filtragem, como “ciclones” ou filtros de base húmida que permitem o funcionamento destas centrais com níveis reduzidos de emissões de partículas sólidas.
Fonte: www.flucal.ptA configuração básica das CTB é semelhante à das instalações de geração de ciclo simples com os ajustes e melhorias necessárias como, por exemplo, o factor de escala ou a preparação e acondicionamento do combustível antes da entrada na câmara de combustão.
A combustão cria o fluxo de gases de escape que circula nas secções da caldeira, produzindo assim o vapor aquecido. O rendimento de uma caldeira standard ronda os 90%. Uma vez gerado o vapor, o processo é o mesmo que num ciclo de Rankine. O rendimento global nas centrais eléctricas de vanguarda baseadas na biomassa vem a ser de 29% - 30%.
Uma das particularidades mais interessantes das CTB é que as mesmas não produzem qualquer emissão de gases de efeito de estufa, tendo em conta que o CO2 emitido é o mesmo que o que o meio ambiente absorveu no biocombustível, por exemplo, através da fotossíntese da flora.
Fonte: www.inforse.dkDepois desta pequena revisão às CTB, é fácil compreender o seu interesse. Sem dúvida, as taxas de rentabilidade mínimas aceitaveis destas instalações não sáo tão boas se comparadas com outros tipos de instalações. Os preços do combustível aumentam com o seu manuseamento e transporte, os preços todavia elevados destas tecnologias e o seu menor rendimento global (sempre comparativamente falando), requerem certos apoios governamentais para o seu desenvolvimento desejável.
Os governos devem oferecer apoio ao desenvolvimento real destas tecnologias, não prejudiciais para o meio ambiente, com os adequados incentivos à venda de electricidade por biomassa e algum apoio fiscal. Por outro lado, os fabricantes e os projectistas devem oferecer soluções complementares para melhorar a viabilidade das instalações.
Um dos desenvolvimentos mais interessantes é o dos ciclos híbridos, ou mistura de um ciclo normal de biomassa com outros ciclos de geração, como, por exemplo, os ciclos simples com turbinas de gás ou motores a gás, ou as instalações de cogeração.
Fonte: www.eere.energy.govNestes ciclos híbridos, uma das configurações mais interessantes é a chamada “2 x 1” (caldeira de biomassa e motor/turbina a gás + turbina comum de vapor). Assim consegue-se, com um projecto correcto, aumentar o rendimento global da instalação até alcançar valores de 40%.
3 comentários:
Hbaptista achei o o texto bastante interessante. Abrange uma área de conhecimento que não domino mas que me suscita alguma curiosidade.
Existem três pontos que gostaria de referir neste comentário:
- o facto de que o processo não provoca impactos ao nível do efeito de estufa levanta-me alguma dúvida tendo em conta que é possível que o processo de combustão seja mais intenso do que o de absorção, levando a acumulação de CO2
- O controlo por parte do governo dos níveis de produção e origem dos biocombustíveis deve, na minha opinião, ser bem controlado, pois pode levar a desiquilíbrios ao nível dos ecossistemas
- relativamente ao baixo rendimento da produção, o que é que, na opinião do hbaptista, origina tão baixas rentabilidades?
- Sim, a primeira questão é pertinente na medida em que pode ser observada por dois lados: o lado do investidor que defende a maior sequestração do CO2 por parte da flora ou do lado do ambientalista que defende a maior emissão por parte das CTB.
- De facto o governo exerce o controlo sobre os biocombustíveis através da isenção do ISP, que prevê a existência de uma percentagem de incorporação agrícola nacional, e através da fixação de uma cota de produção anual. O fomento é realizado através de, por exemplo, em 2005, a tarifa para a electricidade produzida a partir de Centrais de Biomassa Florestal ter aumentado em mais de 20%, viabilizando o aparecimento de novas CTB. Actualmente apenas está em funcionamento a Central de Mortágua com 10 MW de potência instalada, existindo processos em licenciamento para outros 140 MW. Face às sucessivas vagas de incêndio e o seu efeito na economia do país, foi decidido alargar os objectivos para Centrais a Biomassa Florestal de 150 MW para 250 MW. É mais útil queimar floresta de forma controlada. Foi ainda decidido lançar um concurso para os 100 MW adicionais previligiando áreas prioritárias para a gestão do combustível florestal onde ainda não existam intenções de investimento. Pode ser consultada uma listagem pormenorizada em www.dgge.pt.
- Por definição, o ciclo de Rankine que ocorre na caldeira é um ciclo termodinâmico que apresenta perdas. A turbina a vapor é um dispositivo mecânico que também apresenta perdas. O alternador acoplado à turbina e que produz a corrente eléctrica também apresenta perdas. Os veios mecânicos que interligam estas máquinas também apresentam perdas. Desta forma o rendimento obtido é realmente reduzido. A vantagem dos ciclos híbridos é o aproveitamento da energia de perdas que de outra forma seria desperdiçada. Por curiosidade, uma central térmica a fuel apresenta um rendimento global de 30% e uma central de ciclo combinado a gás natural pode chegar aos 57%.
Hbaptista o seu comentário foi bastante elucidativo.
O aprofundamento de temas relacionados com a energia neste blog é bastante pertinente, aproveitando desde já para agradecer a sua colaboração e relembrar que ela é muito bem vinda.
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