Geração Térmica
Conforme visto anteriormente, a geração térmica é responsável por cerca 80% da energia elétrica gerada no mundo, sendo 65% a partir de combustíveis fósseis e 17% a partir de usinas nucleares.
Portanto, é de fundamental importância o estudo da geração térmica porque, apesar dela representar menos de 20% da geração de energia elétrica atualmente no Brasil, sua participação deverá dobrar nos próximos cinco anos conforme diversos estudos de planejamento do ONS e do MME.
A geração térmica converte energia química ou nuclear dos combustíveis em energia elétrica.
Isto ocorre em três fases distintas:
1. A energia química do combustível é transformada em calor através da queima do combustível ou a energia atômica do combustível é transformada em calor através da fissão nuclear.
2. O calor produzido é transformado em trabalho mecânico por uma máquina térmica.
3. O trabalho mecânico, produzido pela máquina térmica, é transformado em energia elétrica pelo gerador elétrico.
Em função disso, é importante conhece detalhadamente as três fases.
A usina térmica é um sistema complexo, conforme mostra a Figura, que pode ser subdividido nos seguintes subsistemas:
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Combustível;
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Lubrificante;
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Controle;
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Conversão de Energia;
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Ar;
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Conexão com a Rede;
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Resfriamento;
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Exaustão de gases;
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Água e Esgoto
A principal característica das usinas térmicas é o rendimento. A Figura abaixo mostra as principais perdas na geração térmica.
O rendimento da usina é definido como:
Onde:
η é o rendimento da usina;
Es é a energia na entrada;
Ee é a energia na saída.
As perdas de combustível ocorrem no processo de armazenagem e tratamento na usina. As perdas térmicas são inerentes são inerentes ao processo de conversão de energia e serão mais detalhados no Capítulo de máquinas térmicas. As perdas elétricas no gerador e na subestação são inerentes às máquinas elétricas e já foram estudas durante o curso em outras matérias. O consumo próprio é a parcela da energia elétrica utilizada para o funcionamento da própria usina. Esta parcela varia com o tipo de combustível utilizado e com o tipo de máquina utilizada e pode variar entre 3% e 20% da potência da usina. Finalmente, as perdas na transmissão ocorrem na linha de transmissão que liga a usina ao sistema elétrico e, no caso de usinas conectadas ao SIN, incluem as perdas de todo o sistema de transmissão da rede básica rateadas de acordo com os procedimentos do ONS e da CEEE.