Estudo de Caso: Hunts Bay, Jamaica
Com o aumento dos custos e a deficiência de energia no mundo inteiro, a indústria de energia continua a buscar soluções para o dilema dos constantes aumentos dos custos com combustível. A demanda por energia ao redor do mundo continua a subir mais rapidamente que a capacidade de gerá-la, e a desregulamentação da indústria de energia elétrica tem criado uma demanda por produtos que tornarão os produtores de energia mais eficientes.
A tecnologia moderna de turbinas a gás tem alcançado um enorme progresso rumo aos alvos de aumentar a capacidade de produção das termelétricas e de melhoria na eficiência, mas mesmo essas usinas mais modernas podem sofrer com a perda de calor a menos que técnicas adequadas sejam executadas.
A Termelétrica de Hunts Bay na Jamaica gera 668-megawatt (MW) em conjunto com outra usina localizada em Kingston, na Jamaica. A usina pertence à Companhia de Serviços Públicos da Jamaica.
A termelétrica de Hunts Bay possui duas turbinas de combustão GT Browns e uma GE Frame 7. Eles precisaram melhorar suas operações e aumentar a produção e eficiência a fim de recuperar energia e gerar uma renda maior.
Além disso, a emissão de óxido nitroso e monóxido de carbono precisava ser continuamente monitorada e controlada no local gerando o mínimo de impacto ambiental.
Aumento da Demanda
A média anual de crescimento da demanda de energia elétrica na Jamaica por mais de 10 anos foi aproximadamente 5% e a previsão para os próximos 5 anos é de 6% ao ano.
"Considerando a nossa atual capacidade instalada de 668 Megawatts (MW), esperamos que pelos anos 2003 e 2004 a demanda tenha ultrapassado a nossa capacidade de produção" disse o Engenheiro de Campo da Usina de Hunts Bay.
Foi com isso em mente que a Companhia de Serviços Públicos da Jamaica pesquisou maneiras de aumentar economicamente a capacidade de suas unidades geradoras. Um dos métodos utiliza tecnologia de esfriamento evaporativo para resfriar o ar aspirado na turbina a gás.
A Solução Munters
Devido a grande quantidade de ar exigida para operar as turbinas a gás, a produção de energia e o consumo de combustível de um gerador de turbina a gás dependem altamente do fluxo de massa, qualidade e temperatura ambiente do ar aspirado para dentro da câmara de combustão.
"Quanto mais limpo e frio for o ar aspirado pela turbina, mais eficiente será a operação das turbinas, o que resultará numa produção de energia maior", disse Stamp. "Por outro lado, quando a temperatura do ar aspirado aumenta, a produção de energia cai e a eficiência diminui."
Um projeto piloto foi concebido a fim de provar a adequação da tecnologia de resfriamento do ar aspirado às condições climáticas da Jamaica. A Turbina a Gás No. 4, fabricada por John Brown Engenharia modelo MS5001 (Frame 5) com uma taxa de padrão ISO de 25.5 MW [59 graus F e 14.7 libras por polegadas quadradas absolutas (psia) de ar aspirado] e uma taxa local de 21.750 MW [88 graus F e 14.7 psia], foi a escolhida.
"Nós percebemos a possibilidade de resfriamento do ar aspirado depois que vimos as propagandas da Munters a esse respeito," disse Stamp. "Nós entramos em contato posteriormente e fizemos uma análise de viabilidade econômica."
De acordo com Stamp, houve várias razões que levaram a Hunts Bay a escolher o sistema de resfriamento evaporativo na usina ao invés de outros métodos de resfriamento.
"Nós escolhemos o resfriamento evaporativo por causa da facilidade de revitalização dos equipamentos já em uso, o baixo custo de operação e a baixa queda de pressão de entrada", disse Stamp.
"Aliado a tudo isso, essa foi economicamente a melhor escolha que tivemos e o equipamento foi também fácil de ser instalado."
As condições climáticas na Jamaica foram ideais para a instalação do sistema de resfriamento evaporativo.
"Uma redução gradual na capacidade é esperada com o aumento da temperatura ambiente em Kingston, que fica entre 90 e 92 graus F nos meses de verão, e com isso apenas 85% do relatório (MCR) ISO será alcançado," disse Stamp.
O teste piloto foi conduzido por seis meses de janeiro a junho de 2000. Os resultados dos testes provaram que a usina de Hunts Bay foi beneficiada com a instalação dos sistemas de resfriamento evaporativo. "Nós recuperamos perto de 10% da nossa capacidade com o uso da unidade de resfriamento evaporativo" disse Stamp.
"Embora companhias elétricas em regiões mais próximas dos trópicos percebam o impacto que o resfriamento evaporativo pode ter no desempenho da turbina, nós também temos visto oportunidades surgindo no hemisfério norte como é o caso de Toronto", disse Larry Klekar, gerente de vendas da Divisão de Sistemas Munters. "O resfriamento de ar aspirado dá um retorno tão rápido ao investimento que a instalação desse sistema é uma boa escolha para a maioria dos países da América do Norte e do Sul".
"O resfriamento do ar de combustão de uma termelétrica a gás é uma maneira inteligente de se conseguir mais energia," disse Klekar. "Com o sistema de resfriamento evaporativo da Munters e uma temperatura ambiente seca de 95 graus F, é possível recuperar até 15% da energia perdida apenas com o resfriamento do ar aspirado."
Stamp observou, "Nós estamos completamente satisfeitos com o desempenho das unidades de resfriamento evaporativo Munters e nós planejamos instalar mais unidades em nossas turbinas no futuro próximo".
Os Benefícios
- Economia Anual - o máximo de carga alcançada durante o teste foi de 24.6 mW a 88 graus F. Isso representa um aumento de 2.4 MW;
- Queda da Pressão reduzida - com a redução da queda da pressão de entrada na entrada do compartimento de filtro da turbina a gás. O sistema de resfriamento evaporativo tolera uma queda da pressão reduzida ao lado da entrada de ar. O ar encontra menos queda de pressão no caminho de entrada do compressor da turbina de combustão (TC), melhorando o fluxo de massa e rendendo uma maior eficiência e produção de energia;
- Redução no Calor - uma redução média de 1.6% na taxa de calor que gerou uma economia anual de $40.857,00;
- Baixa Manutenção - O sistema de resfriamento evaporativo é de baixa manutenção. "A instalação do sistema Munters provou que é uma forma custo-eficiente e de baixa manutenção para aumentar os níveis de produção e melhorar a eficiência térmica," observou Stamp;