Os compressores são um elo fundamental na cadeia de valor da energia. Eles também têm um papel a desempenhar na transição energética, ajudando a reduzir as emissões. Mas afinal, o que é um compressor?
Compressores são grandes dispositivos mecânicos que usam força rotacional ou movimento de pistão para aumentar a pressão atuando sobre um gás e como resultado tem a diminuição de seu volume. Eles têm um papel importante em toda a cadeia de valor de energia – aumentando a eficiência de vários processos, e por fim, ajudando a reduzir as emissões.
1. Compressores movimentam energia
Os campos de gás estão raramente localizados perto de onde a energia é necessária, por isso, o gás precisa ser transportado por gasoduto ou navio. Oleodutos, como os da Rússia para a Europa Ocidental ou do Canadá para os Estados Unidos, normalmente têm milhares de quilômetros de extensão. As estações de compressão são construídas a cada 112 quilômetros ou mais, sendo responsáveis por superar a perda de pressão natural e “empurrar” o gás para a próxima estação ao longo da linha. Quando os gasodutos não são práticos, como entre a Austrália e o Japão, o gás natural é comprimido em cerca de 10 vezes para resfriá-lo e liquefazê-lo para o transporte em navios especializados. Uma vez que o gás natural liquefeito (GNL) chega ao seu destino, é regaseificado e transportado por gasoduto para cidades, polos industriais e outros grandes usuários de energia.
2. Compressores permitirão a evolução do Hidrogênio
As tecnologias de compressão serão fundamentais para alcançar todo o potencial energético do hidrogênio. Os compressores manuseiam e pressurizam o gás – e com o hidrogênio não é diferente. O hidrogênio é normalmente produzido a pressões relativamente baixas (20–30 bar ou menos) e deve ser comprimido antes do transporte. É por isso que os compressores desempenham um papel crítico tanto na compressão quanto no transporte de hidrogênio. A maioria dos compressores usados hoje para compressão de hidrogênio gasoso são compressores de deslocamento positivo (alternativos) ou compressores centrífugos.
Um compressor alternativo usa um acionador para mover um pistão para frente e para trás. Esse movimento comprime o hidrogênio reduzindo o volume que ele ocupa. Os compressores alternativos são os compressores mais comumente usados para aplicações que pedem uma taxa de compressão muito alta.
Um compressor centrífugo de hidrogênio deve operar em velocidades de ponta do impulsor mais rápidas do que um compressor de gás natural para atingir a mesma taxa de compressão com uma quantidade reduzida de compressores devido à baixa massa molecular do hidrogênio. Um compressor centrífugo é o compressor escolhido para aplicações de transporte em dutos devido ao seu alto rendimento e taxa de compressão moderada.
É importante ressaltar que os compressores representam atualmente mais de 30% do investimento necessário para uma estação de abastecimento. Tecnologias de compressão seguras, eficientes e confiáveis podem ajudar a garantir a alta qualidade do hidrogênio na pressão necessária.
3. Compressores possibilitam projetos de CCUS
A compressão de CO2 é necessária para reduzir as emissões de carbono de algumas das indústrias mais difíceis de descarbonizar – petróleo e gás, mineração, cimento, metais – e transportá-los para armazenamento. A tecnologia de compressão de hoje é projetada para lidar com as propriedades altamente corrosivas do CO2.
Os sistemas e processos de CCUS (captura, utilização e armazenamento de carbono) diferem a depender do tamanho da planta e o tipo de aplicação. Normalmente, a pressão de armazenamento exigirá 1.600 psia, enquanto a especificação atual da tubulação é de 2.215 psia. Uma chave para minimizar os custos variáveis de operação e manutenção de um sistema CCUS é integrar a tecnologia de compressão mais eficiente e confiável ao processo de captura. O desafio de implementar o CCUS na escala que provavelmente será necessária no futuro será reduzir o custo instalado e minimizar as penalidades de custo operacional inerentes aos processos.
Por exemplo, com quase a mesma capacidade de compressão, a Baker Hughes alcançou +5% de eficiência para sua tecnologia de compressores nos últimos anos e reduziu a dimensão de seus trens de compressores em até 15%.
4. É necessária a mais avançada engenharia para desenvolver os compressores
Os compressores são tecnologias complexas e altamente projetadas para gerenciar uma variedade de condições de gás. Mas a tecnologia de compressão inicial tem suas raízes no Renascimento. Leonardo da Vinci foi o primeiro a imaginar o uso da força centrífuga para aumentar a pressão da água. O primeiro compressor centrífugo foi fabricado no século XVII. Foi instalado em uma bomba para mover líquidos ao longo de um tubo. Seu impulsor aumentava a pressão da água para aplicações agrícolas e uma tecnologia semelhante também era usada na ventilação de minas.
Ao longo dos anos, os materiais mudaram e o design muito complexo dos impulsores evoluiu, passando de elementos abertos para elementos fechados e de pás 2D para 3D. Hoje, o formato de cada pá pode ajudar a aumentar a eficiência e a pressão do compressor, e avanços em aerodinâmica e rotodinâmica continuam a impulsionar melhorias no design dos compressores.
Os componentes do compressor são personalizados individualmente para as necessidades e aplicações do cliente. Por exemplo, uma fabricante de equipamentos como a Baker Hughes projetará cada compressor com uma mistura de componentes personalizados e padronizados para uma planta específica e para uma composição, fluxo e pressão de gás específicos. Tendo entregue mais de 10.000 unidades centrífugas, axiais e alternativas em todo o mundo, a Baker Hughes trabalha com operadores para projetar a solução mais eficiente para suas necessidades, a fim de minimizar despesas operacionais e de capital.
5. A tecnologia de compressores pode diminuir a pegada de carbono
Quando um compressor está funcionando, é inevitável que haja vazamento de gás entre suas partes móveis e estáticas, o que particularmente é difícil de evitar em pressões muito altas. Parte desse vazamento é recirculado internamente (diminuindo a eficiência e aumentando a potência absorvida) e parte é liberada na atmosfera, muitas vezes como um flare. Você pode aprender mais sobre flaring aqui.
Outra solução avançada é quando o compressor e o motor elétrico são completamente selados dentro da mesma carcaça para eliminar qualquer vazamento. O rotor é levitado por mancais magnéticos, portanto não é necessário óleo.
Este é um feito incrível de tecnologia, considerando que um rotor pode pesar várias toneladas. A tecnologia Integrated Compressor Line (ICL) da Baker Hughes usa esse design inovador. Mais de 50 unidades ICL são usadas por operadoras em todo o mundo, especialmente na Europa, onde emissões zero e manutenção minimizada são fundamentais em aplicações como estações remotas de compressão de dutos e aplicações de armazenamento de gás.
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