Geração de energia termoelétrica

Abstract

O presente artigo trata da explanação de uma central termelétrica que tem como combustível principal a utilização de gás natural provindo de aterro sanitário, cuja decomposição de matéria orgânica gera gás metano (CH₄) num processo chamado decomposição anaeróbica (ou sem oxigênio), é um gás inflamável que pode ser aproveitado para gerar energia. O objetivo do projeto é comprovar a eficácia do sistema na geração de energia elétrica, pois o gás natural se tem em abundância e com baixo custo, sendo subutilizadas suas capacidades e propriedades. A metodologia aplicada é através da queima do gás de forma controlada, pois o mesmo deve ter parâmetros de pressão e vazão, sendo anteriormente purificado, afim de retirar resíduos prejudiciais ao processo, sendo injetado por um compressor de gás em uma caldeira a vapor, que no qual é alimentada por água desmineralizada, para que assim não possa ter incrustações e obstruções na tubulação. O resultado é um vapor de alta qualidade com as características e aspectos desejados para a movimentação de uma turbina a vapor, que está acoplada a um gerador de energia elétrica. O vapor desenvolve um ciclo chamado de Rankine, é um sistema termodinâmico que converte calor em trabalho mecânico. Ele descreve quatro processos fundamentais: caldeira (onde o fluido de trabalho é aquecido e vira vapor), turbina (onde o vapor se expande e produz trabalho), condensador (onde o vapor é condensado de volta a líquido) e bomba (que comprime o líquido de volta à pressão da caldeira), o enfoque se faz para melhorar o desempenho da geração, regenerando o conjunto. Conclui-se que o sistema do qual é tratado se chama central termelétrica, onde a energia potencial do gás e da água se transforma em energia térmica, o vapor em energia cinética capaz de tirar da inercia a turbina a vapor, que por sua vez se transformar em energia mecânica, acoplada ao gerador de energia elétrica, que com o controle de velocidade adequados produz corrente e tensão com a frequência correta para ser utilizada, sendo já um processo preexistente e funcional que pode ser aplicado em larga escala.

This article presents an explanation of a thermoelectric power plant that uses natural gas derived from landfill sites as its main fuel. The decomposition of organic matter in landfills generates methane gas (CH₄) through a process called anaerobic decomposition (or without oxygen). Methane is a flammable gas that can be harnessed to generate energy.The purpose of this project is to demonstrate the efficiency of the system in generating electrical energy, as natural gas is abundant and low-cost, yet its potential and properties are underutilized. The applied methodology consists of the controlled combustion of the gas, which must meet specific pressure and flow parameters, and is previously purified to remove residues that could be harmful to the process. The purified gas is injected by a compressor into a steam boiler, which is supplied with demineralized water to avoid scaling and clogging in the piping. The result is high-quality steam with the necessary characteristics for driving a steam turbine, which is coupled to an electric generator.The steam follows a cycle known as the Rankine cycle, a thermodynamic system that converts heat into mechanical work. It describes four fundamental processes: boiler (where the working fluid is heated and turned into steam), turbine (where steam expands and produces work), condenser (where steam is condensed back into liquid), and pump (which compresses the liquid back to boiler pressure). The focus is on improving the performance of power generation by regenerating the cycle.It is concluded that the system under study is a thermoelectric power plant, where the potential energy of gas and water is converted into thermal energy, steam into kinetic energy capable of moving the steam turbine, which in turn becomes mechanical energy, coupled to the electric generator. With proper speed control, the generator produces current and voltage at the correct frequency for use. This is already a pre-existing and functional process that can be applied on a large scale.