Usina a gás -Gas-fired power plant
2019 geração mundial de eletricidade por fonte (geração total foi de 27 PWh )
Uma usina a gás ou usina a gás ou usina a gás natural é uma usina térmica que queima gás natural para gerar eletricidade . As usinas de gás natural geram quase um quarto da eletricidade mundial e uma parte significativa das emissões globais de gases de efeito estufa e, portanto, das mudanças climáticas . No entanto, eles podem fornecer geração despachável sazonal para equilibrar energia renovável variável onde energia hidrelétrica ou interconectores não estão disponíveis.
Conceitos básicos: calor em energia mecânica em energia elétrica
Uma usina a gás é um tipo de usina de combustível fóssil em que a energia química armazenada em gás natural, que é principalmente metano , é convertida sucessivamente em: energia térmica , energia mecânica e, finalmente, energia elétrica . Embora não possam exceder o limite do ciclo de Carnot para conversão de energia térmica em trabalho útil, o excesso de calor pode ser usado em usinas de cogeração para aquecer edifícios, produzir água quente ou aquecer materiais em escala industrial.
Tipos de plantas
Turbina a gás de ciclo simples
Em uma turbina a gás de ciclo simples, também conhecida como turbina a gás de ciclo aberto (OCGT), o gás quente aciona uma turbina a gás para gerar eletricidade. Este tipo de usina é relativamente barato de construir e pode começar muito rapidamente, mas devido à sua menor eficiência é no máximo só funciona por algumas horas por dia como uma usina de pico .
Turbina a gás de ciclo combinado (CCGT)
As usinas CCGT consistem em turbinas a gás de ciclo simples que usam o ciclo Brayton , seguido por um gerador de vapor de recuperação de calor e uma turbina a vapor que usa o ciclo Rankine . A configuração mais comum é de duas turbinas a gás suportando uma turbina a vapor. Eles são mais eficientes do que plantas de ciclo simples e podem atingir eficiências de até 55% e tempos de despacho de cerca de meia hora.
Motor alternativo
Os motores alternativos de combustão interna tendem a ter menos de 20 MW, muito menores do que outros tipos de geradores de eletricidade a gás natural, e são normalmente usados para energia de emergência ou para equilibrar energia renovável variável, como eólica e solar.
Emissão de gases de efeito estufa
As usinas a gás emitem cerca de 442 gramas (0,974 lb) de CO 2 por quilowatt-hora de eletricidade gerada. Isso é cerca de metade das usinas a carvão, mas em geral muito mais do que usinas nucleares e energia renovável . As emissões de ciclo de vida de usinas de energia a gás podem ser impactadas por emissões de metano , como de vazamentos de gás .
Captura de carbono
A partir de 2019, muito poucas usinas de energia têm captura e armazenamento de carbono ou captura e utilização de carbono .
Hidrogênio
As usinas a gás podem ser modificadas para funcionar com hidrogênio e, de acordo com a General Electric, uma opção economicamente mais viável do que a CCS seria usar cada vez mais hidrogênio no combustível da turbina a gás. O hidrogênio pode inicialmente ser criado a partir do gás natural através da reforma a vapor , ou por aquecimento para precipitar carbono, como um passo em direção a uma economia de hidrogênio , reduzindo assim as emissões de carbono.
Economia
Novas plantas
Às vezes, uma nova usina de armazenamento de bateria junto com energia solar ou eólica é mais barata a longo prazo do que construir uma nova usina de gás, pois a usina de gás corre o risco de se tornar um ativo ocioso .
Plantas existentes
A partir de 2019, algumas usinas a gás estão sendo aposentadas porque não conseguem parar e iniciar com rapidez suficiente. No entanto, apesar da queda do custo da energia renovável variável, a maioria das usinas a gás existentes continuam lucrativas, especialmente em países sem preço de carbono , devido à sua geração despachável e porque os preços do gás de xisto e do gás natural liquefeito caíram desde que foram construídos. Mesmo em lugares com um preço de carbono, como a UE, as centrais elétricas a gás existentes permanecem economicamente viáveis, em parte devido às crescentes restrições à energia a carvão devido à sua poluição.
Política
Mesmo ao substituir a energia do carvão, a decisão de construir uma nova usina pode ser controversa.
Veja também
Lista de usinas de gás natural