SIEMENS E PETROBRÁS UNEM FORÇAS PARA TESTAR GERAÇÃO DE ENERGIA A PARTIR DE CO2 SUPERCRÍTICO

Por Davi de Souza (davi@petronotocias.com.br) –

A Siemens e a Petrobrás estão realizando um estudo inédito que visa comprovar a viabilidade do uso de CO2 em estado supercrítico* para a geração de energia. A solução poderá ser aplicada, futuramente, tanto no onshore quanto no offshore. O equipamento possui algumas vantagens em relação à turbina movida a vapor, conforme explica o gerente de vendas de Oil & Gas da Siemens no Brasil, José Tércio. “Os benefícios que esperamos são consumo baixo, redução de área utilizada, além de obter a mesma experiência, ou superior, em relação ao ciclo a vapor”, afirmou o executivo. O equipamento que será usado nos estudos terá capacidade de 7,5 MW, mas Tércio diz que a solução tem potencial para expandir este número. “Uma vez que esta tecnologia for comprovada e se mostrar mais barata e eficiente, você pode expandir a capacidade até o limite das turbinas a vapor atuais”, complementou. O gerente ainda revela que a Siemens está em vias de assinar mais um contrato para outro estudo similar em outro país. “Quando for comprovado os resultados deste estudo [com a Petrobrás], deixando claro que a tecnologia é viável e mais barata, isso tem possibilidade de ser usado em grande escala em todo o mundo”, concluiu.

O senhor poderia detalhar os objetivos centrais dessa pesquisa?

Este é um estudo que foi contrato pela Petrobrás junto à Siemens para avaliação desta tecnologia. Há um tempo atrás, nós já havíamos testamos essa tecnologia e os resultados foram muito bons. Esse tipo de solução começou a ser estudada na década de 40. E não só a Siemens, mas todos os pesquisadores entendem que pode ser uma tecnologia que pode substituir a turbina a vapor. A ideia é fazer um ciclo de vapor mais simples, trocando o vapor por CO2 no estado supercrítico. Com isso, você consegue um ciclo mais curto. A caldeira em si é mais simples e o equipamento é um pouco mais compacto. Em linhas gerais, o objetivo é se unir a Petrobrás, que é dona de algumas plantas de energia no Brasil, e fazer um estudo para fechamento de ciclo de maneira comparativa – tanto em eficiência quanto em custo – com o ciclo de vapor comum. É isso que a Petrobrás quer ver.

Em que fase se encontra esse trabalho?

São oito meses de estudo. Começamos em março. Estamos fazendo todo o levantamento de dados e iniciando os cálculos da máquina. Depois, faremos os estudos de layout. Faremos uma curva com a Petrobrás, mostrando os custos estimados do equipamento em relação com a potência. Posso dizer que o estado atual é o desenvolvimento da engenharia do produto em si. A aquisição de dados, como a temperatura do escape dos gases da turbina a gás e uma série de outros dados que fazem parte dessa análise, depende muito da Petrobrás.

Quais serão as principais vantagens para Petrobrás ao utilizar essa tecnologia?

Os benefícios que esperamos são consumo baixo, redução de área utilizada e obter a mesma experiência, ou superior, em relação ao ciclo a vapor. Vou explicar porque acreditamos que vamos conseguir esses resultados.

Na primeira parte de um ciclo, quando você tem os escapes de gases da turbina a gás, são instaladas as chamadas caldeiras de recuperação. Uma caldeira de recuperação com o ciclo comum de vapor, onde entra uma água pressurizada, que é transformada em vapor. No momento dessa transformação, não há ganho de temperatura. E há uma segunda parte da caldeira onde você aquece o vapor. Mas quando trabalhamos com fluidos supercríticos é diferente. À medida que ele muda de fase, esse fluido vai se aquecendo. Ou seja, não é necessária a segunda parte da caldeira que mencionei antes. Este é o primeiro ponto.

O segundo ponto é que esse fluido [supercrítico] tem uma densidade mais alta. Ele consegue carregar mais energia. Então, conseguimos ter um equipamento mais compacto, do ponto de vista de turbina.

Poderia explicar a escolha do CO2 para ser esse fluido?

Existem estudos de ciclo supercrítico com vapor no mundo, mas é muito caro. Isso porque a água, para chegar em estado supercrítico, exige propriedades muito altas. Só para ter ideia, a pressão crítica do CO2 é de 74 bar [unidade de pressão]. Já a pressão crítica da água é de 220 bar. Então, o CO2 é muito mais amigável neste sentido.

O CO2 é uma gás comercializado, barato e com uma toxicidade baixa, além de uma corrosividade também baixa. É um fluido excelente para se trabalhar. Você consegue atingir um estágio supercrítico de CO2 com condições muito mais baixas em comparação com a água. Assim, não é preciso uma caldeira especial. 

Acho importante destacar também a questão do custo operacional. Quando você tem uma caldeira com água, é preciso fazer um tratamento deste fluido. Mas quando você trabalha com CO2, esse processo é eliminado.

Como essa tecnologia poderá ser aplicada no mercado de petróleo e gás, como em plataformas offshore?

Estamos observando uma limitação muito grande e a Siemens tem sido consultada por algumas operadoras para aumentar a capacidade de geração de energia no topside, onde o espaço é limitado. Existem algumas maneiras de aumentar a geração de energia. Uma delas é a instalação de mais turbinas a gás, mas daí você passa a gastar mais gás. Outra forma é usar um recuperador de calor e produzir o vapor. O vapor, por sua vez, será transferido para uma turbina para gerar energia.

E temos a solução que estamos tratando aqui, com alguns pontos extremamente importantes. O primeiro deles é que estamos falando de uma área reduzida. Ou seja, onde há limitação de espaço, será uma excelente solução. Além disso, pelo fato de ser uma solução mais compacta, ela terá um peso menor. É uma série de benefícios e isso surge como opção para o topside.

Qual será a capacidade de geração?

O equipamento que construímos – e que já testamos nos Estados Unidos – possui 7,5 MW. Mas naquele teste, não usamos toda a sua capacidade. Isso é meio caminho andado. Por isso, vamos começar [no nosso estudo para a Petrobrás] com 7,5 MW. Mas essa tecnologia pode substituir todas as turbinas a vapor, então podemos chegar acima de 500 MW. Uma vez que esta tecnologia for comprovada e se mostrar mais barata e eficiente, você pode expandir a capacidade até o limite das turbinas a vapor atuais.

Quais são as perspectivas de utilização dessa solução no Brasil e no mundo?

Estamos em vias de assinar mais um contrato para outro estudo em outro país. O mundo está caminhando para redução de custos e para práticas mais amigáveis para o meio ambiente. Eu acho que o primeiro grande passo será dado com a Petrobrás. Quando for comprovado os resultados deste estudo, deixando claro que a tecnologia é viável e mais barata, isso tem possibilidade de ser usado em grande escala em todo o mundo.

* Fluido supercrítico é qualquer substância em uma temperatura e pressão acima do seu ponto crítico, no qual não existe mais distinção entre as fases líquida e gasosa.