Overview

Desafios
  • Compressor centrífugo trabalhando próximo ao ponto crítico de CO₂, onde as propriedades termodinâmicas apresentam grandes gradientes;
  • Implicações diretas no projeto de turbomáquinas, manufaturabilidade, controles e previsão de desempenho;
  • Maximizar a eficiência do ciclo sCO₂ com 100% de carga e garantir a carga do ciclo elétrico entre 20% e 100%;
  • Escalabilidade do sistema até 100 MW - Sistema crítico de vedação a gás seco (DGS): possível transição de fase durante a operação.
Resultados
  • Projetou dois compressores centrífugos e um expansor de turbina para densidade de potência extrema;
  • Maior densidade já vista para um compressor centrífugo: >600 kg/m³ na sucção;
  • Compressor protótipo de 5,4 MW testado até 6,2 MW; mapa operacional completo explorado em relação à velocidade de rotação e posição da palheta guia de entrada (IGV);
  • Protótipo de compressor testado em condições fora do projeto, incluindo fase dupla e líquido na sucção.
Case study details

Detalhes do estudo de caso 

O sCO2-flex é um consórcio europeu de 10 organizações industriais e instituições acadêmicas importantes. Seu principal objetivo é flexibilizar a produção de eletricidade com base em combustíveis fósseis para promover a integração de fontes de energia renováveis. O uso da tecnologia de CO2 supercrítico (sCO2) aumentará a eficiência das usinas de energia convencionais, permitindo pegadas significativamente menores e reduzindo as emissões de gases do efeito estufa, o descarte de resíduos e o consumo de água. 

O novo ciclo termodinâmico proposto, com turbina acionada por CO2 supercrítico, é baseado no ciclo de Brayton e inclui um expansor axial e dois compressores centrífugos trabalhando em paralelo. Ele fornecerá 25 MWe com 100% de carga e terá flexibilidade para reduzir a carga em até 20%. 

A Baker Hughes projetou dois compressores e um expansor de turbina para o projeto. No início de 2021, construímos e testamos um protótipo em escala real do mais inovador, com sucção próxima ao ponto crítico de CO2. 

 

Acesse o artigo completo em PDF
 
/sites/bakerhughes/files/2021-07/BakerHughes_Case_sCO2_A4-070721.pdf

 

O projeto recebeu financiamento do programa de pesquisa e inovação Horizon 2020 da União Europeia sob o contrato de concessão 764690 sCO2-Flex