Cogeração: Geração de energia elétrica através de vapor produzido em caldeiras

Cogeração, Geração de energia elétrica através de vapor produzido em caldeiras, a Boiler Company do Brasil esclarece.

Com o aumento do custo da energia elétrica torna-se mais viável a produção de energia elétrica através da utilização do vapor gerado em caldeiras de pequeno porte. Entende-se caldeiras industriais de pequeno porte caldeiras com capacidade de geração de vapor de até 30 toneladas de vapor por hora.

A Boiler Company do Brasil fabrica caldeiras com capacidade de geração de vapor que vão de uma tonelada de vapor por hora, até trinta toneladas de vapor por hora, ou seja no período de
uma hora a caldeira tem a capacidade de transformar 30.0000 litros de água do estado liquido para o estado de vapor.

É importante antes de falarmos em cogeração ou geração de energia elétrica através de uma produção de vapor, que se saiba a diferença conceitual entre produção e pressão de trabalho
de uma caldeira (veja o artigo – Qual a diferença entre produção de vapor e pressão de trabalho em uma caldeira).

Para a geração de energia elétrica a partir do vapor vamos precisar dos seguintes equipamentos.

• Uma caldeira industrial
• Uma turbina com redutor
• Um conjunto gerador

Normalmente nos processos produtivos das industrias, em geral, estas já possuem a caldeira e ficam tentadas a gerar a sua própria eletricidade. Isso nem sempre é possível pois para
gerarmos energia elétrica devemos fornecer energia térmica através do vapor, e essa energia nem sempre está disponível como veremos a seguir.

Quanto mais energia térmica fornecemos a turbina maior será a quantidade de energia elétrica obtida. Logo o ideal é que aumentemos a pressão de trabalho da caldeira e também aumentemos a temperatura o vapor fazendo com que este passe de vapor saturado para vapor superaquecido.

Estes aumentos de pressão e temperatura ficam limitados a parte estrutural da caldeira, pois não se pode trabalhar com uma caldeira acima da pressão de trabalho para qual a mesma foi
projetada e muitas vezes as caldeiras de pequeno porte não possuem super aquecedor.

A única empresa que fabrica caldeiras de pequeno porte com super aquecedor no território nacional, é a Boiler Company do Brasil.

No processo de cogeração o vapor superaquecido vai para a turbina a qual aciona o redutor que por sua vez aciona o gerador produzindo a energia elétrica.

O que ocorre dentro de uma turbina de uma termo elétrica ou turbina para geração de vapor, o vapor entra na turbina no estado de vapor superaquecido, nestas condições o vapor está a
uma alta temperatura em torno de 420 graus centígrados e é incolor (como o ar que respiramos).

A medida que o vapor cede energia para o acionamento da turbina este vai perdendo pressão e temperatura e vai passando da condição de superaquecido para a condição de saturado, (vapor saturado é aquele que podemos visualizar, como uma fumaça branca, tal qual as nuvens).

O vapor saturado sairá da turbina a uma pressão e uma temperatura baixa tendo cedido quase toda a sua energia para fazer com que a turbina gire acionando o redutor que por sua vez vai
acionar o gerador.

O vapor que sai da turbina precisará ser resfriado até se transformar novamente em liquido para voltar a alimentar a caldeira fechando um ciclo entre a caldeira e a turbina.

Para que o vapor saturado se transforme em liquido nós temos na saída da turbina um condensador e um sistema de torres de resfriamento, necessitando de uma grande quantidade de água para realizar este trabalho.

No processo descrito acima não utilizamos o vapor no processo industrial pois todo o vapor gerado na caldeira foi transformado em energia elétrica. Desta maneira para gerar 1 MW (mega watt) necessitamos de aproximadamente 6 tons de vapor.

Quando utilizamos vapor no processo industrial se faz necessário termos no meio da turbina uma saída de vapor, na pressão e temperatura desejada no processo industrial, para fazermos a extração do vapor.

O ideal é que o processo industrial utilize toda quantidade de vapor gerado pela caldeira dispensando desta forma o condensador e a torre de resfriamento.

O maior problema é que na maioria dos casos, a caldeira não foi dimensionada para gerar vapor para o processo industrial e para a produção de energia elétrica e não teremos vapor suficiente para gerarmos energia elétrica.