GERAÇÃO TERMÉLETRICA
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
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
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
● Centrais a Gás
● 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 Combustíveis
Sólido Carvão mineral, carvão vegetal, xisto, turfa, lenha resíduos agroindustriais. etc Líquido Gasolina, querosene, Diesel,
óleos combustíveis, etc
II) SUPRIMENTO ENERGETICO PARA TERMELETRICAS
• Classificação dos combustíveis segundo a origem
Origem Combustível natural Combustível derivados Não Renovável -Fóssil Petróleo Carvão mineral Gás Natural Xisto Turfa
Gás liquefeito de petróleo (GLP), óleo diesel, óleo combustível.
Gases manufaturados, coque. Gás Natural Liquefeito (GNL)
Renovável Resíduos sólidos agroindustriais Lenha
Resíduos animais
Resíduos urbanos (lixo) Etanol (Alcool)
Óleos vegetais
Carvão vegetal, gases manufaturados, metanol, serragem, cavacos, resíduos florestais.
Biogas; Não Renovável -Nuclear Uranio Tório U-235, U-238 Th-232
III) Fundamentos da Geração Termelétrica
Primeira Lei da Termodinâmica
● Refere-se a energia não pode ser criada nem pode desaparecer.
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
● 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
III) Fundamentos da Geração Termelétrica
Segunda Lei da Termodinâmica
IV) Geração Termoelétrica a Vapor
IV) Geração Termoelétrica a Vapor
Ciclos a vapor – Ciclo Carnot e Rankine
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https://www.youtube.com/watch?v=vEje9prR
OTU
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Fissão e Fusão Nuclear
https://www.youtube.com/watch?v=bYzrxp-h8Pw https://www.youtube.com/watch?v=JXiGB__Ov7w
Vídeos para assistir
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https://www.youtube.com/watch?v=NAjkmJb
dazo
•
https://www.youtube.com/watch?v=nCmxLR
UaR4w
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https://www.youtube.com/watch?v=65Nr8A_
xt98
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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.
