Conclusões

As termelétricas movidas a carvão mineral se encontram mais susceptíveis a restrições operativas de natureza hídrica em comparação às termelétricas movidas a gás natural, devido à maior quantidade de água utilizada no sistema de resfriamento. Ainda que haja centrais a gás natural em locais com restrição hídrica, a operação dessas não sofre as mesmas penalidades que centrais a carvão ou termonuclear, uma vez que existe a possibilidade da operação apenas das turbinas a gás.

De modo geral, não foram encontradas informações sobre centrais a gás que sofreram restrições hídricas de operação, apenas de centrais a carvão mineral e termonucleares. Dentre as centrais que sofreram restrições operativas de natureza hídrica no mundo, grande parte

utilizava o sistema de resfriamento aberto. Enquanto isso, no Brasil apenas as UTE Pecém I e Pecém II sofreram restrições operativas dessa natureza, indicando que se trata de um novo problema para a geração de eletricidade no país.

A operação das termelétricas tem aumentado no Brasil, como resposta aos eventos de escassez hídrica que têm afetado a operação das usinas hidrelétricas, em especial daquelas com reservatório de acumulação. Dessa forma, é importante que a operação das centrais termelétricas não seja afetada pelos eventos de restrição hídrica, uma vez que sua operação tem o objetivo de assegurar a demanda elétrica. Para que a operação ocorra com segurança do ponto de vista hídrico, é preciso que a demanda hídrica seja suprida ao longo do ano.

A vazão de reposição do sistema de resfriamento, seja aberto ou fechado, representa a maior parcela da demanda hídrica de uma central termelétrica. No caso do sistema aberto, o cálculo dessa vazão é realizado diretamente pela determinação da vazão de água do condensador. No caso do sistema fechado úmido, é necessário que seja feito o balanço hídrico da torre de resfriamento.

Nesse trabalho foram testados alguns métodos para a determinação das perdas de água na torre de resfriamento. Através do balanço de massa e energia simplificado calculado para as UTE Ouro Negro, Pampa Sul, Atlântico Energias e Rio Grande, a vazão de reposição calculada se mostrou próxima do valor determinando pelo EIA dessas centrais. Com isso, tem-se que as hipóteses admitidas podem ser utilizadas, ainda que não sejam condizentes com a operação real da torre de resfriamento. Além disso, caso um cálculo menos sofisticado seja satisfatório, a equação descrito em Hensley (2009) apresentou uma boa aproximação em comparação ao valor dado no EIA para as quatro centrais.

As torres de resfriamento úmidas mecânicas são o sistema de resfriamento mais utilizado pelas termelétricas analisadas nesse trabalho, pois esse sistema apresenta muitas vantagens sobre o sistema aberto. As torres possuem maior regularidade de operação ao longo do ano, uma vez que o fluxo de ar depende da velocidade dos ventiladores e não das condições atmosféricas. Outro ponto importante é a menor vazão captada pelo sistema em comparação ao sistema aberto. Nesse trabalho, a vazão de reposição calculada das torres de resfriamento são de, no máximo, 5% da vazão em circulação, ou seja, 5% em comparação ao sistema aberto.

As perdas por arraste são praticamente desprezíveis, em relação as outras perdas da torre, enquanto as perdas por purga representam um passivo ambiental da central termelétrica, necessitando de tratamento antes do descarte final. O ciclo de concentração é fundamental para essa determinação, de modo que, ainda que sejam adotados valores médios, o valor real depende

da análise química da água de reposição, que varia de acordo com a localização e tipo de fonte hídrica utilizada.

As perdas por evaporação calculadas atingem valores de até 2% da vazão em circulação para as termelétricas calculadas, sendo a fração de maior importância dentre as perdas do sistema de resfriamento. Em comparação à vazão de reposição, as perdas por evaporação calculadas representam cerca de 80% do total de reposição (com exceção da UTE Atlântico Energias, cujo valor é cerca de 33% da vazão de reposição). Dessa forma, observa-se o alto impacto das torres em regiões com baixa disponibilidade hídrica, como apresentado para os casos de Candiota e Pecém.

A determinação do tipo de sistema de resfriamento ideal no cenário brasileiro depende de vários fatores, como a disponibilidade hídrica da bacia, a temperatura média e umidade do ar, custos iniciais, custos de operação e custos de manutenção, impacto do sistema de resfriamento na eficiência térmica da termelétrica, dentre outros. Assim, o cenário brasileiro precisa ser dividido para que seja possível determinar a melhor opção, visando não apenas as condições no presente, mas também, as condições futuras quanto à disponibilidade hídrica.

Os locais com baixa disponibilidade hídrica podem ser analisados a partir de duas perspectivas:

 Em locais frios as melhores opções são a utilização do sistema de resfriamento híbrido ou seco e/ou a substituição da água doce superficial por água residual ou água salgada/salobra, conforme localização da central.

 Em locais quentes a substituição da água doce superficial por água residual ou água salgada/salobra são as melhores opções, conforme localização da central.

O sistema de resfriamento seco direto ou indireto, que utiliza um volume de água muito menor que o sistema úmido, não pode ser utilizado em qualquer localidade. Em locais cuja temperatura média é alta durante todo o ano, a redução da eficiência da central torna o uso do sistema seco contraindicado.

As torres de resfriamento que utilizam água salgada possuem a desvantagem de utilizarem ciclos de concentração muito baixo, pois a vazão de purga é alta, como apresentado no cálculo da UTE Atlântico Energias. Nesse caso, a água do mar acarreta em maiores custos para o sistema de resfriamento, seja devido à necessidade da realização de manutenção em menor espaço de tempo em comparação às centrais que utilizam água doce ou devido à necessidade do tratamento da vazão de purga antes do descarte final.

Em locais com alta disponibilidade hídrica, independentemente de ser um local com alta ou baixa temperatura, as melhores opções são o sistema aberto e as torres de resfriamento

mecânica, em ambos com água doce. A água doce é a opção de menor custo de implantação e de operação, além de não impactar na eficiência da central termelétrica uma vez que, de modo geral, a água doce possui menor temperatura ambiente que a água do mar.

As áreas com baixa disponibilidade hídrica têm aumentado no mundo, principalmente devido às mudanças climáticas e o aumento populacional. Inversamente a esse cenário, é previsto que o consumo de eletricidade aumente pelos próximos anos, de modo que se tem a necessidade de sistemas de maior eficiência hídrica ou mudanças na operação dos sistemas existentes para que se tornem mais eficazes.