“Nós temos o poder” – Teste de tecnologia Sandia fornece eletricidade à rede

Este dióxido de carbono, que permanece dentro do sistema e não é libertado como gás com efeito de estufa, pode ficar muito mais quente que o vapor – 1.290 graus Fahrenheit ou 700 Celsius.

Por

Publicados

Primeiro teste da tecnologia de ponta do ciclo Brayton colocou energia na rede local

ALBUQUERQUE, Novo México — Pela primeira vez, pesquisadores do Sandia National Laboratories entregaram eletricidade produzida por um novo sistema de geração de energia à rede elétrica da Base Aérea de Sandia-Kirtland.

Logan Rapp (à esquerda) e Darryn Fleming, engenheiros mecânicos do Sandia National Laboratories, estão com o sistema de controle do circuito de teste do ciclo Brayton de dióxido de carbono supercrítico. No início deste ano, os engenheiros entregaram à rede pela primeira vez a eletricidade produzida por este sistema. (Foto de Bret Último)

O sistema usa dióxido de carbono supercrítico aquecido em vez de vapor para gerar eletricidade e é baseado em um ciclo Brayton de circuito fechado. O ciclo de Brayton recebeu o nome do engenheiro do século 19, George Brayton, que desenvolveu este método de usar fluido quente e pressurizado para girar uma turbina, semelhante a um motor a jato.

O dióxido de carbono supercrítico é um material não tóxico e estável que está sob tanta pressão que atua tanto como líquido quanto como gás. Este dióxido de carbono, que permanece dentro do sistema e não é libertado como gás com efeito de estufa, pode ficar muito mais quente que o vapor – 1.290 graus Fahrenheit ou 700 Celsius. Em parte devido a este calor, o ciclo Brayton tem potencial para ser muito mais eficiente na transformação do calor de centrais eléctricas - nucleares, de gás natural ou mesmo de energia solar concentrada - em energia do que o tradicional ciclo Rankine baseado em vapor. Como muita energia é perdida transformando o vapor novamente em água no ciclo Rankine, no máximo um terço da energia do vapor pode ser convertida em eletricidade. Em comparação, o ciclo Brayton tem uma eficiência de conversão teórica superior a 50%.

“Há vários anos que nos esforçamos para chegar aqui e sermos capazes de demonstrar que podemos ligar o nosso sistema à rede através de um dispositivo comercial é a primeira ponte para uma geração de eletricidade mais eficiente”, disse Rodney Keith, gestor para o grupo de conceitos avançados que trabalha na tecnologia do ciclo Brayton. “Talvez seja apenas uma ponte flutuante, mas é definitivamente uma ponte. Pode não parecer muito significativo, mas foi um caminho e tanto para chegar até aqui. Agora que podemos atravessar o rio, podemos avançar muito mais.”

Um diagrama do circuito de teste de ciclo Brayton de circuito fechado simples do Sandia National Laboratories. O fluido de trabalho que está sendo comprimido, aquecido e expandido para produzir energia é o dióxido de carbono supercrítico. O dióxido de carbono supercrítico é um material não tóxico e estável que está sob tanta pressão que atua tanto como líquido quanto como gás. (Gráfico cortesia Sandia National Laboratories)

Em 12 de abril, a equipe de engenharia da Sandia aqueceu seu sistema de CO2 supercrítico a 600 graus Fahrenheit e forneceu energia à rede por quase uma hora, às vezes produzindo até 10 quilowatts. Dez quilowatts não é muita eletricidade, uma casa média consome 30 quilowatts-hora por dia, mas é um passo significativo. Durante anos, a equipe despejou a eletricidade produzida pelos seus testes em um banco de carga resistiva semelhante a uma torradeira, disse Darryn Fleming, pesquisador principal do projeto.

“Iniciamos com sucesso nossa turbina-alternador-compressor em um simples ciclo supercrítico de CO2 Brayton três vezes e tivemos três desligamentos controlados, e injetamos energia na rede Sandia-Kirtland de forma constante por 50 minutos”, disse Fleming. “O mais importante neste teste é que conseguimos que Sandia concordasse em assumir o poder. Levamos muito tempo para obter os dados necessários para nos conectarmos à rede. Qualquer pessoa que controle uma rede elétrica é muito cautelosa com o que você sincroniza com a rede, porque você pode interromper a rede. Você pode operar esses sistemas o dia todo e despejar a energia em bancos de carga, mas colocar um pouco de energia na rede é um passo importante.”