Micro turbina a gás

Abstract

Embora venha se transformando ao longo dos anos, a matriz energética brasileira vem enfrentando diversos desafios de abastecimento, em especial pela elevada dependência das fontes hídricas, que hoje representam quase 65% da geração de energia do país. Assim, a busca pela diversificação no setor e a distribuição de novas usinas ao longo do território torna-se uma questão cada vez mais importante. Em especial, a agropecuária nacional vem buscando se tornar autônoma em relação a demanda energética e, com isso, o uso do biogás vem ganhando destaque nas discussões sobre o assunto. O biogás é hoje, no Brasil, uma das fontes de energias renováveis que mais cresce, influenciado fortemente pelos incentivos governamentais ao uso de biodigestores e pela necessidade de se dar um destino mais adequado aos resíduos orgânicos gerados pelo agronegócio. Entretanto, embora haja o potencial de geração elétrica, muitas das pequenas e médias propriedades rurais acabam não utilizando o biogás como fonte de energia, principalmente pela falta de produtos específicos no mercado direcionados à essa atividade.Assim, o projeto BioTurbo tem como objetivo desenvolver uma microturbina a gás especialmente dedicada à produção de energia a partir do biogás produzido por biodigestores em pequenas e médias propriedades rurais. Dessa forma, o produto visa entrar no mercado como uma solução mais eficiente e economicamente viável para as propriedades rurais que buscam a sustentabilidade, segurança energética e principalmente a economia, uma vez que muitos desses locais possuem o potencial de geração de energia que não está sendo aproveitado. O trabalho se concentra no desenvolvimento dos aspectos relacionados a microturbina de rotor radial, selecionada a partir da matriz de decisão, interligada ao sistema do biodigestor, tomando como base o ciclo termodinâmico a gás denominado como Ciclo Brayton e as definições de projeto dos componentes da turbina, como geometria e sistemas de compressão e expansão, além da câmara de combustão e o sistema de recuperação de energia, objetivando a maximização da eficiência do conjunto.

Although it has been changing over the years, the Brazilian energy matrix has been facing various supply challenges, in particular due to the high dependence of the water sources, which today represent almost 65% of the country’s energy generation. Thus, the search for diversification in the sector and the distribution of new plants throughout the territory becomes an increasingly important issue. In particular, national agriculture comes seeking to become autonomous in relation to energy demand and, hence, the use of biogas has been gaining prominence in discussions on this matter. Biogas is today, in Brazil, one of the fastest growing renewable energy sources, strongly influenced by government incentives to use biodigesters and by the necessity to give a more adequate destination to organic waste generated by the agribusiness. However, though there is potential for electricity generation, many of the small and medium-sized rural properties end up not using biogas as an energy source, mainly due to the lack of specific products on the market aimed at this activity. Thus, the BioTurbo project aims to develop a gas microturbine specially dedicated to the production of energy from biogas produced by biodigesters in small and medium rural properties. In this way, the product aims to enter the market as a more efficient and economically viable solution for rural properties that seek sustainability, energy security and especially the economy, since many of these places have the potential to generate energy that is not being leveraged. The present study is concentrated on the development of aspects related to radial rotor microturbine, selected from the decision matrix, interconnected to the biodigester system, based on the thermodynamic gas cycle called as the Brayton Cycle and the design definitions of the turbine components, such as geometry and compression and expansion systems, in addition to the combustion chamber and the energy recovery system, aiming to maximize the efficiency of the set.