Revista Controle & Instrumentação – Edição nº 183 – 2013



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Eficiência

 

Além de aumentar a capacidade de geração, outra forma de atender à crescente demanda de energia do país são os projetos que visam aumentar a eficiência. No Plano Decenal de Energia os projetos de conservação de energia responderão pela economia de 23,3 TWh até 2019! Logo depois da necessidade de racionamento em 2001 as usinas térmicas aumentaram sua participação na matriz energética brasileira em função das condições favoráveis quanto ao combustível disponível e tecnologia em avançado estágio. Hoje, com alguns dos problemas antigos à espreita, são as térmicas as primeiras a atuar para atender a necessidades urgentes.

Além deste fundamental papel, existem ainda usinas térmicas com visão de sustentabilidade. A UTE Norte Fluminense se destaca neste contexto. Empresa do grupo francês EDF – que detém 90% de seu capital, sendo os restantes 10% pertencentes à Petrobras – possui capacidade instalada de 825 MW e está em operação comercial desde 2004. Não fazia parte do projeto original, mas em virtude da sua postura sustentável, em 2011 a UTE inaugurou a primeira "Usina Solar" do Rio de Janeiro, composta de 1.800 placas fotovoltaicas, colaborando para a redução de 250 ton/ano na emissão de CO2. "A empresa tem uma postura ambiental muito forte e anualmente é realizado um brainstorming sobre sustentabilidade, quais medidas podem ser tomadas para minimizar os impactos ambientais da Usina e em um destes eventos foi levantada a questão de termos painéis fotovoltaicos.

A Diretoria aceitou a proposta, iniciou- se um estudo, foi elaborado um projeto e colocado em prática", relembra o especialista de Engenharia, Marcos Ribeiro. A energia gerada pelos painéis é consumida integralmente pelo próprio site da UTE, integrada ao Sistema Interligado Nacional – SIN. Toda energia produzida é entregue ao Sistema, mas a Usina consome cerca de 14 MW – para alimentação interna do site em atendimento das áreas administrativas, iluminação e auxiliares. Com a geração fotovoltaica a UTE produz 2 MW/dia em média, que deixam de ser consumidos da carga que é retirada da produção e podem ser vendidos. A geração fotovoltaica foi uma solução inicialmente pensada como ambiental, mas que proporcionou aumento da eficiência global e retorno financeiro. O telhado que suporta a estrutura dos painéis, uma área de 2.300 m², possui captação de toda a água de chuva, que é reutilizada após tratamento. Esta ação reduz a necessidade de captação de água do rio Macaé.

Sendo assim, em um único projeto várias instâncias foram observadas para otimizar o investimento, o retorno e o impacto ambiental. Ribeiro foi o gerente desse projeto – que levou dois anos para ser finalizado e venceu a edição 2011 do Prêmio Top Energia da Petrobras, na categoria Responsabilidade Ambiental. A responsabilidade social e ambiental da UTE é visível. Agora está engajada em garantir a acessibilidade em todas as partes administrativas da planta. Também fez um grande investimento em uma área especial para o descanso e higiene dos trabalhadores, com arquitetura e mobiliário diferenciados. Como se não fosse suficiente, ainda há as pinturas e desenhos que estão distribuídos em todas as áreas da usina... Segundo o diretor da Usina Philippe Quenet, todos estes aspectos se encaixam na filosofia de valorizar os funcionários. A UTE é uma Usina de Ciclo Combinado, onde ocorre a recuperação do calor contido na exaustão dos gases decorrentes da queima do combustível - gás natural neste caso – nas turbinas a gás. Esta recuperação possibilita a produção de vapor para utilização em uma turbina a vapor. A geração em ciclo combinado da UTE é feita com três geradores movidos por turbinas a gás e um quarto gerador movido por uma turbina a vapor.

O despacho é concentrado em duas linhas de transmissão e entregue ao SIN. Esta configuração de produção garante melhor performance econômica e mostra-se mais vantajosa sob o ponto de vista ambiental, já que o gás é aproveitado de forma mais eficiente. O gás natural é a grande estrela neste universo, sendo monitorado não somente em seu volume, mas também em sua composição mais detalhada. A energia química contida no gás é transformada em energia mecânica através da queima, expansão e impulsão das palhetas no interior da turbina. Esta energia mecânica faz a turbina girar e é transmitida ao gerador, onde é transformada em energia elétrica. Os gases na exaustão da turbina possuem ainda grande quantidade de energia, sendo recuperada em uma caldeira de recuperação e produzindo vapor que alimenta a turbina a vapor. Cada turbina a gás possui um trocador de calor que realizar o resfriamento do ar que sai do compressor, para que possa ser reutilizado no controle da temperatura das palhetas da turbina. "Estão sendo realizados estudos para converter o calor desprendido por este trocador de calor em energia elétrica também.

Juntos, os trocadores das três turbinas a gás poderiam adicionar mais 3 MW a geração da UTE de acordo com estudos realizados", comenta Ribeiro, mostrando mais uma vez a busca pela melhor performance. A planta utiliza SDCD Siemens T3000, tendo o sistema de gestão de ativos AMS integrado ao mesmo e utilizando a tecnologia Hart sobre Profibus. Cada parte da planta é monitorada em tempo real, gerando telas e gráficos onde é possível verificar condições e descobrir perdas de eficiência. Mesmo com bons resultados deste monitoramento, são realizados estudos de melhorias. O resultado desta iniciativa associado a melhorias implementadas, pode ser observado na mudança de intervalo entre paradas de manutenção, que inicialmente era de 8 mil horas de operação e agora é de 12 mil horas de operação. "Dessa maneira a gente vai otimizando a eficiência energética da planta. Um outro indicativo é a taxa de compressão, tendo seu monitoramento como crítico. Se a compressão começa a cair, é indício que o compressor está se sujando por dentro e pode perder eficiência. Fazemos então uma lavagem online ou offline, dependendo da oportunidade", comenta Ribeiro. Para a geração de energia a eficiência energética é crítica.

Um medidor de vazão de vapor produzido na caldeira descalibrado implica perda de rendimento, pois a produção das três caldeiras deve estar próximas uma das outras – se um valor for muito diferente de outro, o sistema entende isso como um problema e reduz a carga das turbinas para garantir a estabilidade. Ribeiro ilustra o valor da automação no contexto da eficiência e manutenção do negócio com um exemplo simples: se um medidor de pressão falhar pode se perder uma turbina. O valor da perda em si somado ao impacto no SIN seria equivalente ao valor de cem transmissores! Sendo uma térmica a gás, a transferência de custodia é parte do sistema. A CEG, distribuidora de gás, entrega à UTE o volume contratado junto à Petrobras e a diferença nas medições dos três vértices fica entre 0,2% e 0,3%. O conjunto da transferência de custódia é formado pelo tramo certificado pelo IPT, o porta-placas e pelo computador de vazão homologado pelo Inmetro - que envia os dados para a Sala de Controle onde ficam registrados e disponibilizados via Internet, online, para a ANP.

Presença obrigatória, o cromatógrafo (Yokogawa) analisa os componentes do gás para poder calcular seu poder calorífico, e o medidor de vazão (Flowboss) registra o fluxo. Cada uma das três linhas de turbinas a gás possui potência de 177 MW. As linhas são iguais nos equipamentos e automação e terminam em geradores que fazem o despacho da energia para o SIN. Toda a informação vai para o SDCD e o ONS, apesar do projeto de maior controle da Rede, só enxerga se a UTE está gerando energia ou não. Devido as modernizações do ONS a UTE está mudando algumas interfaces na parte elétrica na subestação. A UTE Norte Fluminense é certificada nas normas ISO 9000, ISO 14001, OSHAS 18001 e SA 8000. Na Sala de Controle, além dos dados enviados dos instrumentos que monitoram a planta, existem câmeras para monitoramento de pontos críticos e também de segurança. Philippe Quenet lembra que o momento atual do setor energético brasileiro pede maior eficiência de todos. Indagado sobre o preço do MWh ele assente que a energia de uma térmica é mais cara, então é preciso ser mais eficiente para ser rentável. Primeiro, um bom contrato de fornecimento de energia. Outra coisa importante é ter assegurada a compra da energia produzida – a Light, por exemplo, é o destino de 90% da produção diária da UTE por 20 anos através de um Power Purchase Agreement - PPA. "Isso significa que por esse período temos a garantia de uma receita que varia pouco.

Então, nosso trabalho é fazer com que o resultado seja positivo. O país está em crise, está faltando água e, com a base hidrelétrica, isso é um grande problema para o Sistema. A energia hidráulica é mais barata, mas, com a falta de água nos reservatórios o preço da energia sobe. Na data da entrevista estava a R$ 558,00 o MWh, cerca de oito vezes mais alto que há dois anos no mesmo período! Então, nesta data, a UTE estava funcionando a plena carga– além do fornecimento a Light, possui 10% para vender no mercado spot. A energia da Planta vem de um combustível mais caro que a água, mas cujo preço não é afetado (por contrato) pelas variações diárias, então, nesta data, a energia estava mais barata que a vendida no spot. Nessa situação, se acontecer um problema na planta e ela não puder fornecer energia, o contrato tem que ser honrado de qualquer maneira - é uma obrigação comprar no mercado spot e vender ao cliente pelo preço do contrato. Se fosse em um dia de alta, a UTE perderia milhões por dia! "Ao operar não se ganha mais; em não operar, perde- se muito.

Quando o país está cheio de água, o preço do spot cai e os nossos custos, como não tem ligação com o custo do spot, se tornam altos. A única maneira é ficar disponível e operar sempre de maneira ótima. O negócio é viável mas, para que seja assim, é preciso ser ótimo" comenta Philippe. Hoje a UTE Norte Fluminense é certamente uma das melhores plantas térmicas em resultados do Brasil, com uma indisponibilidade fortuita de 0,3% em 2102. Poucas plantas conseguem estes resultados, mesmo as do Grupo EDF. "Temos uma ótima equipe, de gente competente e feliz. Isso é importante porque faz com que os resultados sejam sustentáveis por mais tempo", continua o diretor da Planta – quê se destaca também através de pinturas inusitadas em meio a tubos e concreto. O que se busca com elas é valorizar cada membro da equipe.





 
 
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