Nos Estados Unidos, entrou em operação uma planta-piloto que utiliza dióxido de carbono supercrítico (sCO2) para gerar energia. Essa nova tecnologia tem o potencial de substituir as usinas termoelétricas tradicionais.
O dióxido de carbono supercrítico é mantido acima de uma temperatura e pressão específicas, o que o faz ter a densidade de um líquido, mas com as propriedades de um gás.
Além de ser não tóxico e não inflamável, esse estado do CO2 é extremamente eficiente para a geração de energia, pois pequenas variações na temperatura ou pressão causam mudanças significativas em sua densidade.
Vantagens sobre as termoelétricas convencionais
Atualmente, as usinas termoelétricas utilizam água em seus ciclos de geração de energia. A substituição da água pelo sCO2 pode aumentar a eficiência dessas usinas em até 10%.
As usinas a vapor tradicionais baseiam-se no ciclo Rankine, enquanto as usinas de sCO2 utilizam o ciclo Brayton.
No ciclo Rankine, muita energia é perdida ao converter vapor de volta em água, resultando em uma eficiência de conversão de energia de cerca de um terço.
Já o ciclo Brayton, utilizado pelo sCO2, apresenta uma eficiência teórica de conversão superior a 50%.
Funcionamento do Ciclo Brayton
No ciclo Brayton de circuito fechado, o CO2 supercrítico é aquecido por um trocador de calor e faz girar uma turbina. Após sair da turbina, o CO2 é resfriado em um recuperador e, em seguida, comprimido até a pressão necessária.
O CO2 supercrítico então passa novamente pelo recuperador, onde aproveita o calor residual, e retorna ao aquecedor para reiniciar o ciclo. O recuperador é essencial para aumentar a eficiência do sistema.
A usina STEP
A usina experimental, chamada STEP (Energia Elétrica Transformacional Supercrítica), tem uma potência de 10 megawatts e está localizada no Instituto de Pesquisas do Sudoeste (SwRI).
Recentemente, a turbina da planta atingiu sua velocidade máxima de 27.000 rpm a uma temperatura de 260°C, gerando uma pequena quantidade de energia.
Fases de testes e expansão
Nas próximas semanas, a equipe aumentará gradualmente a temperatura operacional da usina até atingir 500°C. Nesse ponto, a usina gerará 5 megawatts de energia, o suficiente para abastecer cerca de 5.000 residências.
Após essa fase inicial, o projeto passará por uma reconfiguração para aumentar a eficiência e a produção de energia. Esta etapa incluirá a instalação de novos equipamentos e uma nova fase de testes, com conclusão prevista para 2025, quando a usina deverá produzir 10 megawatts por hora, suficiente para abastecer 10.000 residências.
Impacto e futuro da tecnologia
Um dos grandes benefícios da tecnologia sCO2 é que a turbomaquinaria necessária ocupa cerca de um décimo do espaço dos componentes convencionais de uma usina termoelétrica, reduzindo os custos de construção.
Jeff Moore, gerente do projeto, enfatizou a importância dessa inovação: “Eu realmente acredito que este projeto mudará a forma como abordamos a geração de energia no futuro próximo.”
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Fonte: Inovação Tecnológica
