A turbina a gás e a interdependência crescente entre os setores de gás e energia elétrica

"centrais elétricas que utilizam turbinas a gás não são flex-fuel. Você pode até mesmo tentar convertê-las para usar outros combustíveis, porém isso terá efeitos negativos sobre o desempenho técnico-econômico dessas centrais. Na hora do sufoco pode até ser feito, porém, como solução estratégica de longo prazo, por enquanto, é complicado."

Com o atraso da chegada das chuvas, no inicio do ano passado, e a ameaça de um novo racionamento de energia elétrica, o Governo brasileiro sinalizou que o gás natural disponível deveria atender, prioritariamente, à geração térmica, e não à indústria ou aos veículos. Se tivesse que ocorrer um racionamento, que fosse de gás e não de energia elétrica.

Dessa maneira, a sociedade brasileira ficou sabendo que havia uma forte relação entre esses dois setores, de tal forma que aquilo que acontecia em um deles tinha um impacto direto sobre o outro. Essa interdependência surge não só a partir da utilização do gás natural na geração de eletricidade, mas, acima de tudo, a partir do emprego de uma tecnologia específica de geração: a turbina a gás.

O maior protagonismo dessa tecnologia não é um fenômeno específico do setor elétrico brasileiro, mas caracterizou um movimento mundial que se intensificou a partir da década de noventa do século passado.

Na verdade, a turbina a gás, em suas diferentes configurações, foi a rainha da cocada preta da geração elétrica nos últimos vinte anos.

Nesse sentido, vale a pena dar uma olhada com mais atenção nessa tecnologia, identificando tanto os problemas que ela ajudou a resolver quanto aqueles que ela contribuiu para criar no interior do setor elétrico.

A turbina a gás se baseia em um princípio da termodinâmica que diz que a energia gasta na compressão de um gás é menor que a energia gerada na expansão desse mesmo gás. Assim, se a gente comprime um gás e depois o expande, a gente tem um ganho líquido de energia. Esse ganho será maior, quanto maiores forem a taxa de compressão e a temperatura do gás.

Essa equação básica, juntamente com alguns protótipos de equipamento, já estava montada no final do século XIX; contudo, foram necessários quase cem anos para que essa tecnologia passasse a ter relevância na geração de eletricidade.

Os primeiros lances relevantes só foram acontecer depois da segunda guerra mundial, quando a indústria de equipamentos, que havia desenvolvido toda uma capacidade industrial para a produção das turbinas a gás utilizadas na aviação - os turboreatores -, resolveu introduzir mais um item na sua linha de produção: a turbina a gás para a geração de eletricidade.

Essas turbinas tiveram inicialmente um uso marginal no setor elétrico, desempenhando um papel de centrais de segurança e, algumas vezes, atendendo ao pico da demanda. Isto se devia ao fato de que como eram muito mais simples e compactas do que as centrais tradicionais - que usavam as pesadas e complexas turbinas a vapor -, seu custo de construção era muito mais baixo; o que se coadunava perfeitamente com os períodos curtos de operação que caracterizam as funções de segurança e atendimento de pico. Ou seja, os baixos custos de capital as tornavam muito adequadas para esses usos nos quais a central passa a maior parte do tempo parada.

A partir da tentativa de melhorar o rendimento do ciclo tradicional da turbina vapor, mediante o acoplamento de uma turbina a gás, surgiu um produto híbrido que foi o ciclo combinado. Inicialmente, a turbina a gás entrou nessa estória como coadjuvante, porém, com o passar do tempo, acabou se tornando o ator principal. Assim, além do ciclo simples, ou aberto, no qual se tem a geração sendo feita apenas utilizando a turbina a gás, passou-se a ter o ciclo combinado, ou fechado, no qual se tem a geração sendo feita a partir de um conjunto de turbinas a gás e a vapor, em que as primeiras são responsáveis pela produção da maior parte da energia: em geral em torno de 2/3. A grande vantagem dessa configuração foi o aumento significativo do rendimento da central, que ultrapassou a barreira dos 50%.

Assim, meio como quem não quer nada, a turbina a gás foi adquirindo aqueles atributos que a tornaram o objeto de desejo do setor elétrico nos anos noventa. Ou seja; elas eram compactas e tinham, portanto, um custo de capital baixo; elas eram muito eficientes, em sua configuração de ciclo combinado, e, por conseguinte, consumiam menos combustível, apresentando custos variáveis menores; elas eram modulares – montava-se primeiro o ciclo simples e depois fechava-o com a turbina a vapor -, e, em conseqüência, poderiam acompanhar melhor o crescimento da demanda e, além disso, elas consumiam gás natural, logo, um combustível mais limpo.

Em um setor elétrico acachapado pela crise dos anos setenta e oitenta, afogado nas dívidas adquiridas no último esforço de expansão, espremido pelas reformas competitivas, pressionado pelo endurecimento da regulação ambiental, com um horizonte marcado por fortes incertezas, uma tecnologia de geração relativamente barata, eficiente e limpa era tudo de bom.

E não deu outra. A participação da turbina elétrica, que era uma parte quase insignificante da produção de turbinas a gás, majoritariamente voltada à produção de turbinas para avião, deu saltos espetaculares na década de noventa. E a turbina a gás se tornou a vedete das tecnologias de geração, passando, inclusive, a operar na base do sistema; ou seja, na maior parte do tempo.

Esse sucesso durou até a crise californiana de 2000/2001, quando as reformas liberais foram para o vinagre e o setor elétrico perdeu o rumo de casa. Porém, restaram as centrais a gás que foram construídas durante esse período. E com elas alguns problemas.

O principal deles se deve à rigidez da turbina a gás em relação ao combustível que ela utiliza.

A turbina a gás não tem esse nome porque ela queima gás, mas porque o fluido que passa por ela é o gás. Qual gás? Simplesmente, o ar atmosférico, que é comprimido em um compressor e depois expandido na turbina. Para aumentar a energia líquida gerada a partir desse processo de compressão e expansão, é necessário aquecer esse ar antes que ele entre na turbina em um equipamento chamado câmara de combustão. É esse ar aquecido que vai para a turbina.

Como esse ar aquecido carrega os resíduos da combustão para dentro da turbina, o combustível que é usado para aquecê-lo tem que ser de boa qualidade. Caso contrário, a turbina vai para o vinagre. Afetada pelas impurezas do combustível que podem causar erosão e corrosão no equipamento.

Em função disso, graças a sua boa qualidade, o gás natural foi o combustível escolhido para tocar as turbinas a gás elétricas.

Desse modo, a expansão do uso da turbina a gás passou a estar associada à disponibilidade de gás. Se você tem gás abundante e barato, pode ir fundo nessa opção tecnológica. Se não tiver, pode ficar tranqüilo que você vai ter problemas.

Em outras palavras, centrais elétricas que utilizam turbinas a gás não são flex-fuel. Você pode até mesmo tentar convertê-las para usar outros combustíveis, porém isso terá efeitos negativos sobre o desempenho técnico-econômico dessas centrais. Na hora do sufoco pode até ser feito, porém, como solução estratégica de longo prazo, por enquanto, é complicado.

O Brasil, depois da crise de escassez de gás no Nordeste no início de 2004, converteu algumas das suas térmicas a gás para óleo; contudo, foi mais uma solução emergencial do que definitiva. Tanto isso é verdade, que agora a solução adotada é o Gás Natural Liquefeito (GNL) importado. Ou seja; aquele gás que era para chegar em uma rede de gasodutos que ligaria o produtor a central elétrica, chega na central depois de ter sido liquefeito no país produtor, transportado em navios metaneiros e, finalmente, regaseificado por aqui. Enfim, é o mesmo gás, só que vem de uma cadeia mais cara e complexa.

Assim, quem não tem gás não troca de combustível, importa GNL.

Dessa forma, meus amigos, é que a interdependência entre o setor elétrico e o setor de gás foi construída ao longo do tempo. Nessa estória, a turbina a gás desempenhou e continua desempenhando um papel-chave. Entender esse papel é entender um pouco essa interdependência.

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Comentário de Sérgio Troncoso em 5 outubro 2009 às 14:17
E por aqui partiremos a CET Eusébio Rocha em dezembro se Deus quiser. Um abraço Ronaldo.

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