Lançamento de carbono por usinas térmicas e áreas de

Lançamento de carbono por usinas térmicas e áreas de
reflorestamento hipoteticamente necessárias para captura deste
carbono.
PROPRIEDADES DO OLEO DIESEL
Formula molecular – C16 H34
Massa molar - 226,44 g/mol
Peso especifico - 0,828 g/cm³
Calor específico – 10800 kcal/kg, ou seja, 8942 kcal/litro = 37,43 MJ / litro
Reação química de combustão do óleo diesel: C16H34 + 25 O2 --> 16 CO2 + 17 H2O + O
Estequiometria: 226,44 (g/mol de Diesel)  16 x (12,0275 + 2 X 15,999) = 704,41 (g/mol)
de CO2. Ou seja:
1kg de óleo diesel queimado produz (704,41/226,44) = 3,111 kg de CO 2
1 litro de óleo diesel queimado produz (0,828 X 3,111) = 2,57 Kg de CO 2
Para produzir 1 MWh (elétrico) são necessários 304,4 litros de óleo diesel conforme
demonstramos (vide Anexo 1 motor ciclo diesel com gerador ), então, serão lançados
necessariamente :
Para produzir 1 MWh (elétrico) = Se lança na atmosfera : (304,4 X 2,570) = 782 Kg de CO2*
Levando em conta que a molécula de CO2 tem 27,27% de carbono:
 Para produzir 1 MWh (elétrico) =
de carbono
Se lança na atmosfera
: (782 X 0,2727) = 213 kg
Por outro lado 1 hectare plantado com eucalipto (arvore considerada como a de maior
capacidade de captar carbono ), no compasso de 5 metros, correspondente a 400
arvores/hectare, poderia produzir numa suposição super otimista, num ciclo de 30 anos
gerar 400 troncos de madeira com diâmetro médio de 40 cm e comprimento de 10 m o
equivalente a: 502,7 m³ ou seja aproximadamente
500 m³ de madeira com densidade seca de 0,80 ton./m³ resultando em 400 ton. de celulose
(C6 H10 O5) a qual tem 44,4% de carbono correspondendo a 177,6 ton. de carbono ou 650
ton. de CO2 capturados da atmosfera por hectare de eucaliptos conservados (desde que não
sejam utilizados para lenha1!).
Uma usina como a PCH Canhadão, por exemplo, com 10 MW instalados e fator de
carga 65% correspondendo 6,5 MW firmes substitui uma usina térmica que lance por ano na
atmosfera: 365 (dias) X 24 (horas) X 6,5 (MW) x 0,782 (ton./ MWh ) = 44 527 (ton. de
CO2 ano), então seria necessário plantar a cada ano uma nova gleba de:
44 527 / 650
= 68,50 hectares, isto para compensar a emissão anual de C0 2 de uma térmica equivalente
.No final do ciclo de 30 anos, teríamos uma área de plantio de
30 X 68,50 Hec. = 2055 hectares.
*Ao preço atual do diesel R$ 3,00 (julho /2016) por litro, só o preço do combustível
custa (304,4 X R$ 3,00) = R$ 913,20 por MWh diesel elétrico, enquanto isto o MWh hidro
elétrico é remunerado ao produtor de uma PCH hidráulica por irrisórios R$ 155,00.
SKTOP -> Lançamento de carbono por usinas térmicas e áreas de reflorestamento
Anexo:
Quanto monóxido de carbono jogamos na atmosfera para
produzir um megawatt hora de energia.
Para obtermos 1 MWh de energia elétrica → Lançamos na atmosfera:
Utilizando →
Turbina a Vapor Ciclo de Rankine queimando CARVÂO → = 1143 kg de CO2
Turbina ciclos Brayton x Rankine queimando gás natural → 437 kg de CO2
Grupo gerador com motor ciclo Diesel queimando óleo diesel → 782 kg de CO2
Turbina hidráulica acionando gerador movido a água → ZERO kg de CO2
Então confira cientificamente:
Esta quantidade depende do tipo de combustível e do tipo de turbina apropriada que
usamos para transformar a energia térmica em energia mecânica e daí em energia elétrica
através de um gerador. Cada elo desta corrente tem um rendimento e consequentemente
uma perda de energia que normalmente se dissipa em forma de calor (1). Por exemplo, se
o rendimento de uma turbina ou motor é de 30% as perdas de energia serão 70%.
RENDIMENTO DE MOTORES E USINAS TÉRMICAS
Motor Tipo
Rendimento Rendimento
Térmico do Transmissão
Ciclo
(mancais,
turbina e
gerador)
12%
70%
Locomotiva
a
vapor,pistão (obsoleto)
Motor a Gasolina
25%
Ciclo Otto
------
Rendimento Rendimento
Rendimento
Gerador
Operacional (2) Final
Elétrico
Elétrico
------
------
------
------
Obsoleto
para
geração
Não usado
para
geração
Motor Diesel ciclo
Diesel
35%
98%
97%
0,95
0,316
Turbina a Vapor Ciclo
de Rankine
38%
98%
97%
0,95
0,343
Turbina a Gás
Ciclo Brayton
41%
98%
97%
0,95
0,370
Turbina a Gás, ciclo
combinado Brayton
com Vapor Rankine
50%
98%
97%
0,95
0,452
Nota 1 - Uma usina térmica transforma energia de calor obtido pela queima de um
combustível em energia mecânica por meio de um motor ou uma turbina. Esta energia
mecânica é transmitida através de um eixo ao gerador que a converte em energia elétrica.
Nota 2– Rendimento Operacional: Leva em conta perdas energéticas no transporte,
refino, etc. do combustível e aqui está bem otimista.
1) Se utilizarmos carvão como combustível. Pelo lado da Termodinâmica: Levando
em conta que o calor de combustão do carbono é de 8050 kcal por kg e que 1 kcal (térmica)
equivale a 0,0011627 kWh, então a queima de 1 kg de carbono resultará em: 8050 X
0,0011627=9,36 kWh(térmico), que ao ser transformado em energia elétrica com rendimento
final elétrico do ciclo de Rankine → 0,343 x 9,36=3,2105 kWh(elétrico), ou seja 0,0032105
MWh(elétrico).
Ou seja, para obtermos 1 MWh Elétrico precisamos queimar: 1 ÷ 0,0032105=311,48 kg de
carbono.
Pelo lado da Química, temos a equação da combustão do carbono:
C + O2→ CO2
Levando em conta os pesos atômicos em g/mol → C=12, O=16 e CO2 = 12+2X16=44,
podemos facilmente deduzir que de 1 kg de carbono queimado resulta em (44÷12)=3,67 kg
de CO2, ou que para obtermos 1MWh (elétrico), proporcionalmente, teremos de emitir na
atmosfera: → 3,67 X 311,48 = 1143 kg de CO2 → Por MWh elétrico gerado.
2) Se utilizarmos gás natural, composto principalmente por metano (CH4 ), como
combustível. Pelo lado da Termodinâmica: Levando em conta que o calor de combustão do
metano é de 802 kJ/mol e que 1mol de metano equivale a 16 gramas ou 0,016 kg e 1kJ
equivale a 0,000277777X 10-³ MWh, então a queima de 16kg de metano resultará em: 802
X 0,27777÷1000=0,2227715 MWh(térmico), que ao ser transformado em energia elétrica em
uma usina ultra moderna composta de duas turbinas sendo a primeira acionada a gás e de
cujo escapamento é aproveitado o calor para gerar vapor que aciona a segunda turbina e
com rendimento final elétrico do ciclo de Brayton- Rankine igual a 45,2%, resulta
em
→ 0,2227715 X 0,452÷16= 0,0062931 MWh(elétrico) por kg de metano queimado.
Ou seja, para obtermos 1 MWh Elétrico precisamos queimar: 1 ÷0,0062931= 158,904 kg de
metano.
Pelo lado da Química, temos a equação da combustão do metano:
CH4 +2 O2 → CO2 + 2H2 O
Levando em conta os pesos atômicos em g/mol → C=12, O=16, H=1, CH4=16 e CO2 =
12+2X16=44, podemos facilmente deduzir que de 1 kg de metano queimado resulta em
(44÷16)=2,75 kg de CO2, ou que para obtermos 1MWh (elétrico), proporcionalmente,
teremos de emitir na atmosfera:
→ 2,75 X 158.904 = 437 kg de CO2 → por MWh elétrico gerado
3) Usando óleo diesel dados obtidos da CERON, Centrais Elétricas de
Rondônia, que detém atualmente o maior parque de geradores movidos a óleo diesel no
Brasil (ver: Contribuição técnica, econômica e ambiental das PCHs ao sistema elétrico
Rondônia) indicam uma taxa de geração de 2600 kg CO2, por queima de 1m³ de óleo diesel
o que equivale ao consumo de 301 litros de diesel e ao lançamento de 782 kg de
CO2 por MWh elétrico gerado.
Conferindo cientificamente:
Óleo diesel :
Peso específico -> 0,828 kg/litro-> calor de combustão=10800 Kcal/kg->
Calor de combustão= 10800 X 0,828 = 8940 Kcal/litro
Sendo 1 Kcal = 4186 joules e 1 MWh =3,6 X 10 6 Joules, a queima de 1 litro de diesel
corresponde a uma energia térmica de:
4186 X 8940 = 37422840 Joules -> 374 22840 / 3,6 X 10 6 = 10,3952 MWh térmicos
Que no conjunto motor diesel/gerador, com rendimento de 31,6 % , 1 litro de diesel gera o
equivalente a : 0,316 X 10,3952 = 3,285 kWh de energia elétrica.
Ou inversamente: 1 MWh elétrico gasta 1000 / 3,285 = 304,4 litros de diesel
O que confirma os dados da CERON!
Rinaldo de Andrade Pinto
Engenheiro civil - Projetos de Desenvolvimento Sustentáveis tel. [email protected]
Reprodução permitida.