Enfrentando a transição energética da petroquímica com hidrogênio

Para a Braskem, maior produtora de resinas termoplásticas das Américas e líder mundial na produção de biopolímeros, a Siemens Energy projetou uma planta de cogeração movida a gás residual de processo com alto teor de hidrogênio para reduzir o uso de água e as emissões de CO2 em sua instalação de Mauá, São Paulo, no Brasil.

 

Por Roman Elsener

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Ao queimar hidrogênio como combustível, seja por meio de co-combustão ou deslocamento completo de gás natural, as turbinas a gás podem fornecer soluções de energia com baixo teor de carbono ou mesmo sem carbono.

 

Hoje em dia, a transição energética está na mente de todos, e alguns países como Alemanha, Reino Unido ou Suécia estão totalmente eletrificados há mais de um século. Mas, embora todos concordem que precisamos moldar um novo futuro energético para o desenvolvimento sustentável, essa transição é mais fácil de falar do que fazer em muitas outras partes do mundo. E não há apenas uma transição energética - cada nação tem que encontrar seus próprios recursos e abordagens únicos, adaptados à sua geografia.

 

Veja o Brasil, por exemplo. Como você implementa uma transição de combustíveis fósseis para energia renovável, se algumas partes do país ainda nem têm acesso à eletricidade?

Reduzindo os impactos ambientais

Essa foi a questão que a Braskem, maior produtora de resinas termoplásticas das Américas e líder mundial na produção de biopolímeros, se deparou. Devido a problemas de qualidade da rede e baixa eficiência no consumo de gás, o Brasil tem um histórico de perdas de produção e altos custos de manutenção. Como a Braskem atende, entre outras regiões, a extensa cidade de São Paulo com mais de 12 milhões de habitantes, a empresa também precisava reduzir seu impacto ambiental, minimizando o uso de água e as emissões de CO2.

 

Em parceria com a Siemens Energy, a Braskem encontrou uma solução: o projeto do Pólo Petroquímico do ABC, em Mauá, vai modernizar o sistema de geração de energia da região, resultando em maior eficiência na produção, e ao mesmo tempo melhorar os indicadores de sustentabilidade da empresa. A Siemens Energy atendeu parte dos desafios da Braskem e projetou uma planta de cogeração movida a gás residual de processo com alto teor de hidrogênio. Luís Pazin, Diretor Industrial da Região de São Paulo da Braskem, afirma: “A modernização da geração de energia faz parte do nosso projeto Vesta, que nos ajudará a cumprir nossas metas de sustentabilidade ao reduzir o consumo geral de energia da unidade em um valor equivalente ao de uma cidade com 1 milhão de habitantes. ”

Aumentando a eficiência

Com investimento total de cerca de US $ 110 milhões da Siemens e Braskem, o projeto prevê a atualização tecnológica do sistema que atende o cracker, principal unidade industrial da petroquímica. Aqui são produzidas matérias-primas para os setores químico e plástico. O design otimizado leva a uma maior eficiência da planta de etileno.

 

As duas turbinas a gás e a solução de ciclo combinado da Siemens Energy vai gerar 38 megawatts e fornecer 160 toneladas de vapor por hora. A Braskem estima que o projeto de atualização reduzirá o consumo de água da unidade de craqueamento em 11,4% e as emissões de CO2 em 6,3%, mitigando os impactos ambientais e melhorando o cumprimento da meta de sustentabilidade. As emissões de NOx das turbinas serão baixas em apenas 25 partes por milhão.

 

Para a Siemens Energy, o projeto também ofereceu a chance de atingir uma meta definida no início de 2019. A empresa se comprometeu a aumentar gradualmente a capacidade de hidrogênio em turbinas a gás para pelo menos 20% até 2020 e para 100% até 2030. Com o projeto Braskem, a primeira meta já será superada: As duas turbinas a gás SGT-600 envolvidas no projeto de modernização, com conclusão prevista para meados de 2021, são alimentadas com 60 por cento de hidrogênio por volume.

Hidrogênio, o elo perdido?

O cenário ideal para um futuro não muito distante: as turbinas a gás serão movidas inteiramente por hidrogênio “verde”, que é produzido pela eletrólise da água com o excedente de eletricidade de fontes renováveis. Jenny Larfeldt, Especialista Sênior em Tecnologia de Combustão da Siemens Energy em Finspång, Suécia, acredita que o hidrogênio pode ser o elo que faltava para o estabelecimento de um setor de energia verde e sustentável.

 

De acordo com Larfeldt, a chave para aumentar a proporção de hidrogênio na mistura de combustível está no projeto do queimador. O hidrogênio tem uma velocidade de chama muito alta, o que pode danificar o queimador quando a chama é sugada de volta. A equipe da Siemens Energy usou Impressão 3D para otimizar o design do queimador DLE (baixa emissão seca) para aumentar a velocidade upstream da mistura de combustível e ar para proteger o hardware do queimador. Devido ao fluxo de gás do processo, o uso de hidrogênio para fornecer energia está crescendo. Como as indústrias de petróleo e gás estão se voltando cada vez mais para os combustíveis verdes, essa solução pode ser implementada em várias regiões do mundo. As grandes refinarias e os produtores de plásticos provavelmente serão o próximo grande mercado.

O modelo de energy-as-a-service

Além da sustentabilidade a longo prazo da planta e sua alta eficiência, o projeto também demonstra as vantagens da abordagem “energy-as-a-service” que abrange toda a cadeia de valor: a Siemens Energy vai construir, tomar posse e operar a planta de cogeração por 15 anos (modelo BOO). Isso atende às necessidades do cliente em operações confiáveis e seguras, ao mesmo tempo resultando em economia de CAPEX. A tecnologia comprovada da Siemens Energy - por exemplo, turbinas com sistema de combustão DLE e compressores - oferece alta confiabilidade, disponibilidade e eficiência, e ultrapassou os requisitos iniciais em 15 por cento. Isso veio sem um aumento de preço e ao mesmo tempo reduzindo significativamente a exposição da gigante petroquímica a falhas de rede.

 

“A confiança da Braskem em nos escolher como parceiro estratégico para este projeto desafiador é fruto de nossa capacidade tecnológica e operacional”, afirma Christian Schöck, Head de Industrial Applications da Siemens Energy no Brasil. “O modelo inovador do BOO garante que a Braskem concentre seus recursos no core business, deixando para a Siemens Energy os investimentos necessários em engenharia, implantação, operação e manutenção da planta de cogeração.”

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5 de outubro de 2020

Roman Elsener é um jornalista de notícias, negócios e tecnologia que mora em Nova York.

 

 

Créditos das fotos combinadas: Braskem, Siemens Energy

Com uma visão global de futuro voltada para as pessoas e a sustentabilidade, a Braskem tem o compromisso de contribuir com a cadeia de valor para o fortalecimento da economia circular. Os quase 8.000 membros da equipe da empresa petroquímica se dedicam todos os dias para melhorar a vida das pessoas por meio de soluções sustentáveis de produtos químicos e plásticos. A Braskem possui um DNA inovador e um portfólio abrangente de resinas plásticas e produtos químicos para diversos segmentos, como embalagens de alimentos, construção, manufatura, automotivo, agronegócio, saúde e higiene, entre outros. Com 40 unidades industriais no Brasil, Estados Unidos, México e Alemanha e receita líquida de R $ 52,3 bilhões (US $ 13,2 bilhões), a Braskem exporta seus produtos para clientes em mais de 100 países.