Geração de Energia com Gás Natural

Geração de Energia com Gás Natural

Universidade Estácio de Sá Curso de Graduação em Engenharia de Petróleo e Gás

Leandro José Barbosa Lima Natália Rocha Pinto Bengaly Raphael Gomes Coelho Flora Renato Duarte Corrêa da Silva Rodrigo Araújo Marques de Oliveira

Gás Natural Geração de Energia

Leandro José Barbosa Lima Natália Rocha Pinto Bengaly Raphael Gomes Coelho Flora Renato Duarte Corrêa da Silva Rodrigo Araújo Marques de Oliveira

Gás Natural Geração de Energia

Trabalho apresentado à Universidade Estácio de Sá como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina de Gás Natural I, do curso de Engenharia de Petróleo e Gás, em cumprimento da AV2.

Orientador: Prof.: André Aleixo Manzela

Figura 1 –

Esquema de geração de energia
Gráfico de eficiência energética

Figura 2 –

INTRODUÇÃO 04

1 GERAÇÃO DE ENERGIA 05

1.1 TURBINAS A VAPOR 05

1.2 TURBINAS A GÁS 06

2 VANTAGENS DA GERAÇÃO DE ENERGIA COM GÁS

NATURAL 06

3 DESVANTAGENS DA GERAÇÃO DE ENERGIA COM GÁS NATURAL 07

4 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA 07 REFERÊNCIAS 08

4 INTRODUÇÃO

O Brasil é um país que possui diversas fontes de energia capazes de gerar eletricidade. Durante décadas, as hidrelétricas foram preponderantes na matriz energética nacional, porém atualmente outras fontes vem ganhando espaço, com destaque para o crescimento acelerado da utilização do gás natural. No ano de 1997, 92% da energia elétrica gerada foi obtida através de recursos hídricos, sendo uma fonte energética essencial para o país. Porém o Gás Natural vem ganhando destaque por seu crescimento na matriz energética brasileira, sendo uma nova opção com perspectivas de curto e longo prazo para minimizar o risco de déficit de energia, além de ser estrategicamente interessante para diversificar as fontes de energia do país.

Este trabalho tem por objetivo mostrar as particularidades da geração de energia através do Gás Natural e como ocorre o processo nas usinas termelétricas transformando a energia do gás em energia mecânica que por sua vez é convertida em energia elétrica pelas turbinas á gás e/ou vapor.

5 1. GERAÇÃO DE ENERGIA

O Gás Natural é, nos dias de hoje, a terceira maior fonte de energia fóssil primária no mundo, logo após o petróleo e o carvão. No Brasil, está em grande ascensão como combustível para geração elétrica, devendo passar da taxa de 2,7% da matriz energética em 1997 para cerca de 12% em 2010. O que possibilita este crescimento acelerado é a construção do gasoduto Brasil-Bolivia, de 3.150 Km de comprimento, considerado como um importante empreendimentos deste tipo no mundo, e o mais extenso da América do Sul. Transportando até 30 milhões de m3 de GN por dia, apresentará um potencial de produção de energia elétrica superior à 5GW por usinas ao seu redor. Nas usinas termoelétricas o Gás Natural pode operar em dois ciclos básicos:

• Ciclo aberto: os gases quentes gerados na queima do gás na turbina são liberados na atmosfera, alcançando rendimentos em torno de 35%;

• Ciclo combinado: os gases quentes gerados são aproveitados para gerar vapor a alta pressão que é utilizada em turbinas a vapor para gerar mais energia elétrica, estes sistemas alcançam rendimentos na ordem de 5%.

1.1. Turbinas a Vapor

A geração é feita através da queima do gás natural nas caldeiras para aquecimento da água onde parte da água aquecida se transforma em vapor, vapor este que movimenta as pás de uma turbina, cujo rotor gira juntamente com o eixo de um gerador que produz a energia elétrica. Essa energia é transportada por linhas de alta tensão aos centros de consumo. O vapor é resfriado em um condensador e convertido outra vez em água, que volta aos tubos da caldeira, dando início a um novo ciclo.

A potência mecânica obtida pela passagem do vapor através das pás, faz com que estas girem o gerador transformando a potência mecânica em potência elétrica. (Figura 1)

A energia assim gerada é levada através de cabos ou barras condutoras, dos terminais do gerador até o transformador elevador, onde tem sua tensão elevada para adequada condução, através de linhas de transmissão, até os centros de consumo.

1.2. Turbinas a Gás

Nas turbinas a gás, o ar é aspirado na entrada, comprimido a 15 ou 20 vezes a pressão atmosférica, e então misturado ao combustível na câmara de combustão. Os gases quentes aí produzidos impulsionam a turbina, que aciona o compressor de ar e um gerador elétrico ou outro equipamento rotativo.

Nas instalações de co-geração, os gases de exaustão da turbina passam por uma caldeira de recuperação de calor, onde produz-se vapor na pressão desejada. O vapor assim obtido pode ser usado diretamente, ou expandido através de uma turbina a vapor, gerando mais energia. Neste caso, temos o chamado "ciclo combinado" solução adotada geralmente pelas termelétricas a gás natural.

2. VANTAGENS DA GERAÇÃO DE ENERGIA COM GÁS NATURAL

Sua queima produz uma combustão limpa, melhorando a qualidade do ar, pois substitui formas de energias poluidoras como carvão, lenha e óleo combustível contribuindo ainda para a redução do desmatamento e redução do tráfego de caminhões que transportam outros tipos de combustíveis além de não requer estocagem, eliminando os riscos do armazenamento de combustíveis.

Outras vantagens que podem ser citadas a respeito desta forma de geração são os pequenos volumes de investimentos, pequeno prazo de construção, possibilidade de construção das usinas próximas aos centros de carga, geração de empregos no local, estimulo a investimentos para a região, pequenas áreas ocupadas, possibilidade de operação apenas no horário de ponta, flexibilidade operacional e não está sujeita a fenômenos climáticos como secas (garantia de energia firme, salvo em casos de problemas de fornecimento de gás). Outro fator favorável é a possibilidade da implantação de sistemas de co-geração a Gás Natural dentro de grandes unidades consumidoras de energia, que podem até vir a vender o excedente elétrico para a rede, diminuindo o carregamento do sistema.

3. DESVANTAGENS DA GERAÇÃO DE ENERGIA COM GÁS NATURAL

Como desvantagem característica o combustível utilizado é um recurso natural não renovável e, apesar do Gás Natural possuir taxas reduzidas de emissão de poluentes, continua contribuindo para o efeito estufa.

4. CO-GERAÇÃO DE ENERGIA

Co-geração é termo utilizado quando, em certo processo de produção de energia elétrica, mais de um ciclo termodinâmico é empregado, com o objetivo de aumentar a eficiência do processo. O Gás Natural, quando usado para fins de cogeração, tem se apresentado como uma das melhores alternativas.

A co-geração permite a produção simultânea de energia elétrica, térmica e de vapor, a partir do mesmo combustível: no caso, o Gás Natural. O calor que seria dissipado é recuperado dos gases de escape e produz vapor, ar quente e refrigeração, que podem ser utilizados nos processos industriais, gerando mais energia elétrica, por exemplo.

Quando se dispõe de Gás Natural, uma boa solução para a co-geração é a utilização de uma turbina a gás. Nesta solução, a relação vapor-eletricidade pode se adaptar com maior flexibilidade às necessidades normais das indústrias. O balanço da eficiência energética de uma turbina a gás para 100% de energia primária é de 30% de energia elétrica, 50% de energia térmica e 20% de perdas. (Figura 2)

8 REFERÊNCIAS

AMBIENTE BRASIL. Portal de notícias e conteúdo sobre meio ambiente do Brasil. Disponível em: <http://w.ambientebrasil.com.br/composer.php3?base=./energia/ index.html&conteudo=./energia/gasnatural.html >. Acesso em: 30 abril 2010.

GALVÃO, L. C. R.; UDAETA, M. E. M.; "Gás Natural e Energia Elétrica para o Estado de São Paulo" - Relatório Técnico GEPEA P5, São Paulo,1998

RUNTE JUNIOR, Eduardo Frederico. Curso de Gás Natural Revisão 6. Rio de Janeiro, 12 de julho de 2001. 26 arquivos (1.9MB). Disco Duro Externo. Word para Windows.

SOCIETY OF PETROLUEM ENGINEER. Sociedade profissional que trata do tema da enganheaira de Petóleo. Disponível em: <http://w.spe.org/jpt/2009/09/new-gas-turbinepromises-enhanced-reliability-efficiency/ >. Acesso em: 02 maio 2010.

WIKIPEDIA. Enciclopédia Online. Apresenta detalhes de operação de uma turbina a gás. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Cogera%C3%A7%C3%A3o >. Acesso em: 30 abril 2010.

WIKIPEDIA. Enciclopédia Online. Explica o funcionamento e definições de sistemas de coogeração. Disponível em: <http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_turbine#Theory_of_operation>. Acesso em: 30 abril 2010.

Comentários