Centrais Termoeléctricas

• As centrais térmicas são instalações onde a energia mecânica

necessária para colocar em movimento o rotor do gerador

eléctrico se obtém a partir do vapor formado na ebulição de água

numa caldeira.

• O vapor gerado na caldeira tem uma pressão elevada a qual é

aproveitada para, na expansão do vapor, accionar a turbina que

converterá a energia do vapor em energia mecânica.

• A designação centrais térmicas convencionais surge para que

estas possam ser distinguidas das centrais térmicas nucleares.

• Uma central térmica convencional básica tem na sua constituição três elementos essenciais que são a caldeira, a turbina e o gerador.

• Facilmente se percebe que a caldeira é um elemento essencial pois é nela que se produz o vapor essencial ao processo.

Térmica convencional

• A variação espacial resultante do movimento de rotação do campo magnético criado no rotor

induz, nos enrolamentos do estator, uma força electromotriz à qual está associada uma

corrente eléctrica. Através do transformador elevador (5) a energia produzida é colocada na

rede eléctrica (6) para satisfação do consumo. O vapor de saída da turbina é arrefecido no

condensador (7) cuja circulação é garantida pela bomba do circuito de refrigeração. A fonte

fria necessária para o arrefecimento pode ser constituída por água disponível na proximidade

da central: água do rio, tal como na central a fuelóleo.

A produção de energia eléctrica obtém-se pela queima na caldeira (1) do combustível(2) utilizado na central (carvão, fuelóleo). A energia térmica libertada pela combustão é transferida à agua que circula na serpentina da caldeira por forma a produzir vapor nas condições indicadas de pressão e temperatura. O vapor obtido é então injectado na turbina de vapor (3) o que promove a conversão em energia mecânica de rotação da turbina que se encontra acoplada ao eixo do alternador (4).

Ciclo combinado

• Um combustível cuja contribuição tem sido crescente para a

produção de energia eléctrica é o gás natural. A utilização do gás

natural para produção de energia eléctrica surge com vantagem

quando se tornou possível adaptar a tecnologia usada nos motores

dos aviões a jacto para construir turbinas a gás. Para além de

promover a desejada diversificação das fontes primárias fósseis de

energia, o rendimento de uma central de ciclo combinado a gás

natural é consideravelmente superior (na ordem dos 57%) e o nível

de emissões é mais reduzido (cerca de 1/3 das emissões específicas

de uma central a carvão).

Nesta Figura apresenta-se o esquema de funcionamento de uma central de ciclo combinado.

A entrada do gás é efectuada através da estação de regulação e medida (1) e os gases quentes e a alta pressão que resultam da combustão accionam a turbina a gás (2) existindo filtros no sistema (3). A turbina a gás encontra-se acoplada ao alternador (4) e a produção de energia é efectuada da forma já descrita para as outras tecnologias e colocada, através de um transformador elevador (5), na rede eléctrica (6). A temperatura à entrada da turbina é da ordem dos 1300ºC e a temperatura dos gases de escape é de aproximadamente 500ºC, o que significa que o rendimento teórico não é muito elevado (cerca de 51%).

No entanto a temperatura dos gases de escape é suficientemente elevada para alimentar uma caldeira de recuperação (7) que é utilizada para produzir vapor a ser injectado numa segunda turbina a vapor (8) acoplada a um alternador (9). Deste modo tem-se um rendimento global efectivo na ordem dos 57%, o que corresponde a um valor consideravelmente superior ao verificado para outros tipos de centrais. O arrefecimento do vapor é efectuado no condensador (10) com circulação assegurada pela bomba (11) em que a fonte fria representada no esquema é o ar com permutação de calor efectuada através da torre de refrigeração (12).

Nuclear

• Embora em Portugal não exista energia nuclear esta é uma das formas de produção de energia eléctrica com grande relevo a nível mundial. De facto, em meados dos anos 90 existiam cerca de 450 centrais nucleares em todo o mundo instaladas em 30 países, que representavam cerca de um sexto da capacidade instalada e produziam um nono da energia eléctrica anual.

• Em quatro países a energia nuclear representava mais de metade da energia eléctrica produzida: a Lituânia (cerca de 90%), a França (aproximadamente 80%), a Bélgica e a República da Eslováquia (mais de 50%).

• A produção de energia eléctrica numa central nuclear segue os mesmos princípios de uma central térmica clássica excepto na forma como se obtém o calor. Enquanto que numa central clássica a energia calorífica resulta da queima de um combustível, numa central nuclear deriva da reacção que se verifica no reactor nuclear (1). Essa reacção consiste na cisão de núcleos de átomos de urânio enriquecido (10), normalmente U-235 ou U-238, que liberta grandes quantidades de energia.

• O calor resultante da reacção é utilizado no gerador de vapor (2) para accionar uma turbina a vapor (3).Tal como numa central térmica convencional a turbina está acoplada ao alternador (4) que coloca a energia eléctrica, através do transformador elevador (5), na rede eléctrica (6). A refrigeração é feita pelo circuito composto pelo condensador (7), bomba (8) e torres de refrigeração (11).Devido ao facto dos elementos resultantes do processo de reacção serem radioactivos é necessária a existência de um edifício de contenção (9).

Vantagens/Desvantagens

AS CENTRAIS TÉRMICAS E AS SUAS IMPLICAÇÕES AMBIENTAIS.

• Uma central térmica é uma instalação que transforma a energia libertada pela combustão de combustíveis fósseis em energia térmica a qual ao accionar uma turbina se transforma em energia mecânica e esta, finalmente acciona o gerador eléctrico.

• Neste processo 65% da energia é desperdiçada sob a forma de calor e de contaminação.

• Assim, só um terço da potência inicial do processo é utilizada como potência eléctrica.

• Portanto, uma central térmica que possui uma potência de 330 MW, na realidade a sua potência térmica é de aproximadamente 1000 MW.

• A contaminação destas centrais consiste na emissão de gases pelas chaminés e posterior retorno ao solo a distâncias impensáveis bem como na libertação de grandes quantidades de água de refrigeração no mar ou num rio.

• Os gases contaminantes são:

Dióxido de enxofre (SO2).

Óxidos de nitrogénio (Nox).

Partículas de metais pesados.

Dióxido de carbono (CO2)

Efeitos produzidos sobre a saúde e sobre o meio ambiente.

Produtos Efeitos

SO2 Chuva ácida. Edemas pulmonares. Morte com alta

exposição

NOx Problemas respiratórios e pulmonares

Partículas Problemas respiratórios, renais, e ósseos

CO2 Alterações climáticas.

Bibliografia

• http://pwp.net.ipl.pt/deea.isel/jsousa/Doc/Despacho_Economico.pdf

Fábio Correia