Uma boa limpeza: as turbinas móveis a gás da GE agora podem atender a algumas das mais rigorosas regulamentações de emissões de CO e NOx

Aug 13, 2023

As duas primeiras décadas deste século não foram boas para os californianos. A megaseca em curso, que agora está em seu 22º ano, é a mais severa desde o ano 800, deixando enormes áreas vulneráveis ​​a incêndios florestais recordes. A seca também deixou os reservatórios da Califórnia e, portanto, o abastecimento de energia hidrelétrica em níveis alarmantemente baixos. Antecipando uma escassez de fornecimento se a energia hidrelétrica acabar, o Departamento de Recursos Hídricos (DWR) do estado atuou como agente de compras, comissionando quatro das turbinas a gás aeroderivativas de início rápido TM2500 da GE para ajudar a manter as luzes dos clientes acesas quando ocorrem desastres naturais e quando a energia hidrelétrica e outras as energias renováveis ​​não podem produzir energia suficiente sozinhas para atender à demanda.

As quatro turbinas movidas a gás natural, com capacidade combinada de 136 megawatts - o suficiente para abastecer o equivalente a aproximadamente 130.000 residências nos Estados Unidos - foram instaladas pela Kiewit Power Constructors nas usinas de Roseville e Yuba City, ao norte de Sacramento. As unidades podem ser iniciadas e fornecer sua potência total para suportar a rede em cinco minutos, sob a direção do California Independent System Operator ou da Western Area Power Authority.

Em sua configuração padrão, as turbinas móveis, normalmente utilizadas para uso emergencial, já atendem aos padrões de emissões do Banco Mundial. A Califórnia, que tem uma das regulamentações de emissões mais rigorosas do mundo, exige emissões ainda mais baixas de óxido de nitrogênio (NOx) e monóxido de carbono (CO), então a GE e seus parceiros precisavam desenvolver uma solução para sua turbina a gás móvel.

O monóxido de carbono contribui indiretamente para a mudança climática, transformando-se na atmosfera em ozônio (também conhecido como smog) e metano, o segundo e o terceiro gases de efeito estufa mais impactantes depois do dióxido de carbono. Os óxidos de nitrogênio (principalmente NO e NO2, chamados coletivamente de NOx), entretanto, podem ter um grande impacto na saúde humana.

Para enfrentar esse desafio de emissões, em junho, a GE trabalhou com a DWR para desenvolver uma solução para suas turbinas a gás móveis usando tecnologia de redução catalítica seletiva, ou SCR. Essencialmente um conversor catalítico como o do escapamento de um carro, mas com uma chaminé de 22 metros de altura, o SCR pode reduzir CO e NOx em até 90%.

"A tecnologia móvel aeroderivativa da GE, normalmente usada para energia de emergência, é um complemento perfeito para casos de uso de energia renovável e picos de energia em todo o mundo", disse Clive Nickolay, CEO da linha de negócios aeroderivativos da GE Gas Power. "Estamos entusiasmados em fornecer aos operadores de usinas de energia como a DWR a flexibilidade de instalar rapidamente energia temporária quando necessário, enquanto fazemos um progresso significativo na redução dos níveis de emissão de NOx e CO para um dígito baixo - posicionando-os para um futuro de baixo carbono".

Uma das virtudes do TM2500 — uma turbina aeroderivada, ou seja, um motor a jato reconfigurado — é que ele pode ser montado em um trailer, rebocado para um local e configurado rapidamente, dando suporte a operadores de rede e fornecedores de energia que enfrentam uma emergência de rede.

"A unidade TM2500 pode ser instalada em apenas duas semanas", diz Patrick Maher, líder de comercialização de projetos de energia aeroderivada da GE Gas Power, que supervisionou o projeto SCR. "Queríamos criar uma solução para o SCR que pudesse ser instalada quase na mesma velocidade. Levou apenas algumas semanas para montar esta unidade, graças aos seus componentes modulares pré-montados." O tempo de instalação mais rápido se traduz em custos mais baixos para o cliente.

Como funciona? "Um catalisador é como um favo de mel - quadrados muito pequenos pelos quais o gás de exaustão da turbina a gás passará", explica Maher. "À medida que o gás de exaustão passa por esse catalisador, o CO se oxida em CO2, removendo efetivamente o CO do fluxo de exaustão." Para reduzir NOx requer um segundo catalisador. A exaustão da turbina é misturada com amônia vaporizada e então passa pelo segundo catalisador. A reação converte o NOx em nitrogênio e vapor de água.

Existem mais de 300 TM2500 implantados em todo o mundo, com mais de 6 milhões de horas de operação. Um cliente recente é o Escritório Federal de Energia da Suíça, que está instalando oito das turbinas em uma usina perto de Zurique para ajudar a atender a um possível déficit de eletricidade neste inverno. Agora, países como a Suíça e outras nações mais avançadas com requisitos rigorosos de CO e NOx têm a flexibilidade de reduzir ainda mais suas emissões conforme necessário usando as turbinas móveis a gás da GE.