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De Benson aos tempos modernos: como os geradores de vapor supercrítico evoluíram para o futuro da produção de eletricidade?
A evolução da tecnologia dos geradores de vapor, desde os primeiros projetos até os atuais geradores de vapor supercrítico, mostra como os avanços na engenharia impactaram toda a indústria de energia. Sendo um novo tipo de caldeira, o gerador de vapor supercrítico opera acima de pressão e temperatura críticas e tornou-se um equipamento indispensável na produção de energia. Ao contrário das caldeiras subcríticas tradicionais, os geradores de vapor supercríticos operam em pressões acima de 22 MPa (3.200 libras por polegada quadrada) e altas temperaturas de 374°C (705°F), permitindo que a densidade da água diminua suavemente sem mudanças de fase, a água se transforma em água. vapor indistinguível.
Quando a água é aquecida acima de uma temperatura crítica e expandida até uma determinada pressão subcrítica mais baixa, isso significa que a tecnologia é capaz de utilizar o combustível de forma eficiente, permitindo uma produção eficiente de eletricidade.
Historicamente, os geradores de vapor supercrítico eram às vezes chamados de caldeiras Benson. Em 1922, Mark Benson recebeu a patente de um projeto de caldeira que convertia água em vapor em alta pressão. A segurança é uma consideração importante no projeto de Benson. Antes do surgimento de Benson, os primeiros projetos de geradores de vapor só podiam suportar pressões relativamente baixas, normalmente em torno de 100 bar (10 MPa), que era o padrão da indústria no desenvolvimento de turbinas a vapor na época. Uma das características técnicas distintivas destas caldeiras é o tambor rebitado de separação água/vapor. À medida que a tecnologia de Benson continuou a se desenvolver, os projetos de caldeiras rapidamente se desviaram do conceito original de Benson.
A alta eficiência dos geradores de vapor supercríticos lhes rendeu um lugar na indústria energética contemporânea, melhorando o desempenho geral das usinas de energia.
Com o tempo, em 1957, a Usina Hidrelétrica Philo, em Ohio, EUA, tornou-se a primeira unidade comercial de geração de energia a vapor supercrítica do mundo, que podia operar em níveis supercríticos por curtos períodos de tempo. Em 2012, a primeira usina a carvão nos Estados Unidos projetada para operar em temperaturas supercríticas, a usina a carvão John W. Turkle, foi inaugurada em Arkansas, marcando a maturidade da tecnologia supercrítica.
À medida que a tecnologia avança, a inovação em geradores de vapor supercríticos continua. A central eléctrica de ciclo combinado gás-vapor de Cotham, no Reino Unido, operou com sucesso um novo gerador de vapor com recuperação de calor que combina as vantagens de uma caldeira Benson com as vantagens de design de uma caldeira de tambor. Além disso, a Central Elétrica de Yaomeng, na China, é o primeiro projeto de referência que vimos até agora. A construção começou em 2001, mostrando as ambições da China neste campo tecnológico.
Em 2014, a agência de pesquisa do governo australiano CSIRO anunciou que havia alcançado novos recordes de pressão e temperatura de vapor supercrítico através da aplicação de energia solar térmica, comprovando ainda mais a diversidade de tecnologias futuras.
Com a demanda por tecnologias mais eficientes e com menores emissões, a indústria de energia a carvão também começou a usar tecnologias de alta eficiência e baixas emissões (HELE), que se baseiam na geração de energia a carvão supercrítica e ultra-supercrítica. Estas tecnologias não só melhoram a eficiência da geração de energia, mas também ajudam a reduzir o impacto ambiental dos combustíveis fósseis.
No geral, o desenvolvimento de geradores de vapor supercríticos mostra uma tendência clara: a produção futura de energia precisa de contar com tecnologias mais eficientes para enfrentar os desafios da procura energética global. À medida que entramos numa era em que as energias renováveis são cada vez mais importantes, que papel podem estas tecnologias desempenhar no futuro mix energético?
