Redução do consumo de água para arrefecimento de centrais térmicas

A participação das partes interessadas é uma parte importante do processo de autorização das centrais de produção de eletricidade, mas é difícil extrapolar as implicações para uma componente específica da central. As torres de resfriamento, que podem ter mais de 50 m de altura, são indiscutivelmente um dos componentes mais visíveis de uma planta e, portanto, pode haver oposição local ao impacto estético negativo de uma torre imponente em uma paisagem. No entanto, podem ser aplicadas medidas de atenuação e compensação, por exemplo, concebendo e situando a planta, a fim de minimizar a visibilidade das suas infraestruturas mais proeminentes a partir de zonas habitadas próximas, ou rastreando-a através da plantação de árvores em torno da planta e/ou da construção de colinas artificiais (barreiras do solo) que se misturem com a paisagem natural e bloqueiem a vista da planta. As comunidades locais podem ser diretamente compensadas financeiramente pela perda de bem-estar causada pelos impactos estéticos sofridos, ou podem ser empreendidas outras ações compensatórias, como a construção de infraestruturas socialmente úteis, como parques, escolas, etc.

Uma vez que estas opções reduzem as retiradas de água de uma bacia, espera-se que sejam vistas favoravelmente pelas partes interessadas que dependem dos mesmos recursos hídricos que as centrais elétricas que aplicam estas medidas. As alterações resultantes nos direitos de utilização da água devem ser debatidas entre todas as partes interessadas e acordadas com elas e com as autoridades responsáveis pelas bacias hidrográficas em conformidade.

O arrefecimento da torre de recirculação é cerca de 40% mais caro (USDOE, 2009) do que o arrefecimento por via húmida, e pode ser aplicado quando a disponibilidade de água é limitada ou o impacto do arrastamento e impacto e das descargas térmicas precisa de ser reduzido.

Ambas as opções de arrefecimento a seco proporcionam uma flexibilidade muito maior na localização de novas centrais elétricas, uma vez que se torna independente da disponibilidade de uma grande massa de água. A principal desvantagem desta opção reside nos seus custos económicos. Com ambos os tipos de arrefecimento a seco, a transferência de calor é significativamente menos eficiente do que com as opções de arrefecimento «húmido», pelo que requer instalações de arrefecimento muito grandes e mecanicamente complexas. o que resulta em custos mais elevados. O funcionamento de um sistema de arrefecimento a seco requer, de facto, 1-1,5% da energia gerada pela central, em comparação com 0,5% de um sistema de recirculação e praticamente zero por uma vez. A física da evaporação aplicada em torres de refrigeração húmidas permite, de facto, uma transferência de calor mais eficiente do que a do vapor ou da água para o ar através de aletas metálicas, aumentando assim toda a eficiência técnica e económica da central. Note-se que a eficiência térmica e, por conseguinte, as condições económicas de funcionamento variam com as condições climáticas da localização das instalações e podem ser consideravelmente diferentes em toda a Europa.

Isto aponta para uma segunda limitação técnica do arrefecimento a seco: num clima quente, o ar ambiente com temperaturas superiores a 40 °C reduz substancialmente o potencial de arrefecimento de um sistema de arrefecimento a seco, em comparação com um sistema «húmido», que baseia o seu potencial em temperaturas de bolbo húmido muito mais baixas.

Uma saída possível pode ser um sistema híbrido seco/recirculação. O arrefecimento a seco pode ser utilizado em condições de escassez de água e pode ser associado a uma utilização limitada de um sistema de torre de arrefecimento de recirculação quando as temperaturas atingem o pico. O sistema de resfriamento da torre de recirculação também pode ser usado durante períodos em que há abundância de água.

Os valores relativos aos custos variam obviamente em função das condições específicas de cada instalação. No entanto, em geral, o US DOE (2009) relata que os sistemas de refrigeração de recirculação úmida são 40% mais caros do que os sistemas de passagem, enquanto os sistemas de refrigeração a seco são três a quatro vezes mais caros do que um sistema de refrigeração úmida de recirculação. Atualmente, os sistemas de recirculação por via húmida são considerados a melhor tecnologia disponível para o arrefecimento de instalações térmicas pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA), uma vez que minimizam o impacto nos ecossistemas hídricos, mantendo simultaneamente o aumento dos custos a preços acessíveis.

Por outro lado, tanto os sistemas de recirculação como os sistemas secos praticamente não absorvem água e não têm impacto nos ecossistemas hídricos, o que pode compensar, pelo menos parcialmente, os custos adicionais de capital e de funcionamento, em especial em condições de escassez de água provocada pelas alterações climáticas.

A escolha do sistema de arrefecimento é uma parte importante da conceção de uma central elétrica. Está sujeita aos processos de autorização aplicados para conceder a permissão para construir e operar centrais eléctricas, que varia de país para país. Uma vez que os sistemas de arrefecimento a seco são menos eficientes do ponto de vista energético do que outros sistemas de arrefecimento, atualmente ocupam o último lugar na ordem das Melhores Tecnologias Disponíveis da UE para arrefecimento e são ultrapassados pela recirculação do arrefecimento em torres. Embora a utilização de arrefecimento a seco não esteja excluída, está limitada a locais com recursos hídricos muito limitados ou com preocupações ambientais específicas relacionadas com a utilização da água.

No caso das unidades de grandes dimensões, devem também ser tidas em conta as implicações para a segurança no que respeita à remoção do calor de decaimento após uma paragem de emergência com perda de energia.

As alterações aos acordos de utilização da água resultantes da redução das necessidades de água das instalações que aplicam estas opções devem ser formalmente acordadas com as autoridades responsáveis pelas bacias hidrográficas, com base em consultas com todas as partes interessadas afetadas.

Para as novas instalações, o prazo de execução é o mesmo que para as instalações a que pertencem. Para retrofits, varia de acordo com as tecnologias. Para substituir um sistema de passagem, um estudo sobre a adaptação das centrais elétricas costeiras da Califórnia (Tetra Tech, 2008) indica um período de inatividade da central (para permitir a instalação e ligação do novo sistema de arrefecimento) de seis semanas como estimativa conservadora para as centrais fósseis, ao passo que a adaptação do sistema de arrefecimento das centrais nucleares poderia exigir até 12 meses devido à sua complexidade técnica.

O período de vida é o mesmo que o da central de produção de eletricidade a que pertence a medida específica. O tempo de vida das centrais térmicas varia de acordo com a tecnologia: as centrais nucleares, embora a sua vida útil de projeto seja normalmente de 40 anos, podem continuar a funcionar até 70 anos (Scientific American, 2009), ao passo que as centrais alimentadas a combustíveis fósseis variam entre 25 e 50 anos (centrais a gás natural e a carvão, respetivamente).