Análise termo-ambiental de usinas termelétricas de ciclo combinado de alta eficiência com o uso de gás natural liquefeito importado visando a segurança energética

Resumo

Os avanços tecnológicos e as políticas atuais de geração de energia, visam a produção de energia eficiente, ecologicamente sustentável e que atenda a crescente demanda por eletricidade. Entretanto, o atendimento da demanda energética global vem enfrentando problemas, com crises ocasionadas por fatores políticos, como o conflito entre Rússia e Ucrânia em 2022, de saúde, como a crise de COVID-19 entre 2019 e 2022, e ambientais, como a crise hídrica que o Brasil enfrentou em 2021 e a Europa e Ásia enfrentam em 2022. Esses fatores levaram a dificuldade de fornecimento de combustíveis, como o gás natural na Europa, assim como outros impedimentos, como a falta de água para a geração de vapor em termelétricas a carvão, ou como fluido de trabalho, em hidrelétricas (IEA, 2022). Desta forma, a implementação de formas de geração de energia de alta eficiência e aproveitamento máximo do combustível empregado é essencial para atingir a estabilidade no fornecimento de eletricidade. Portanto, as usinas termelétricas a gás natural de ciclo combinado são uma alternativa capaz de realizar a geração eficaz de energia, principalmente tendo em vista a necessidade de produzir eletricidade de forma mais limpa, porém com flexibilidade de implementação de acordo com a demanda e com um alto potencial a ser fornecido. O uso do ciclo combinado para estas plantas se torna ainda mais proveitoso ao analisarmos o preço do gás natural, uma vez que esse se demonstrou afetado pelos fatores políticos mencionados anteriormente. Sendo indubitável a necessidade de usufruir ao máximo do potencial energético desse combustível. Entretanto, existem fatores que precisam ser considerados na aplicação de uma termelétrica de gás natural. O combustível em si demanda investimentos para a entrega segura e adequada, seja na forma de gás natural liquefeito ou por tubulações, faz-se necessária a construção de infraestrutura. Essa, ao longo da motivação deste trabalho, foi evidenciada, uma vez que a interrupção do fornecimento de gás na Europa resultou em novos projetos de adequação para o recebimento e aproveitamento do gás liquefeito (Global Gas Report, 2022). Neste estudo, demonstrou-se a importância que a qualidade do gás natural tem na potência e eficiência gerada por uma planta, seu o poder calorífico do combustível inegavelmente relacionada a composição química do mesmo. Assim, faz-se necessário o planejamento de qual será a fonte do gás aplicado tendo em vista o quanto se espera gerar de energia elétrica. Outro ponto destacado no decorrer deste estudo é a seleção da turbina à gás que será selecionada, pois a eficiência térmica desta influenciará não só em sua geração, mas também na geração de calor fornecido ao restante do ciclo combinado. A análise da planta de Kuantan, com o uso de um gás com alto PCI, 37964 kJ/kg, permitiu a obtenção de uma potência elétrica gerada de 632027.27 kW a uma eficiência de aproximadamente 61.8%, um valor que seria produzido de forma constante, em uma usina que necessita de pouco tempo para integrar-se a uma matriz energética. Isso faz com que a operação conjunta de fontes renováveis e termelétricas de ciclo combinado se complementam, uma vez que, como foi relatado neste trabalho, as fontes “limpas” tendem a ser variáveis e condicionadas ao comportamento climático adequado. Ou seja, uma geração dessa capacidade é capaz de fornecer segurança ao sistema elétrico frente a imprevistos ou falhas.