Compreendendo as opções de combustível do sistema de energia de backup

Nos primórdios da energia de reserva comercial e industrial, a escolha do combustível não era um problema na seleção de um sistema gerador de reserva porque o combustível preferido era consistentemente o diesel. Tal não é o caso hoje. Engenheiros e usuários finais têm várias opções de combustível para escolher, e cada uma oferece benefícios exclusivos em diferentes aplicações.

Os geradores de energia de reserva são acionados por motores de combustão interna, que por sua vez são alimentados por combustíveis fósseis. O combustível diesel tem sido usado em sistemas de energia de backup por décadas. Combustíveis gasosos, como gás natural ou propano líquido, estão ganhando aceitação. A combinação desses combustíveis de maneiras exclusivas oferece opções adicionais de combustível. Por exemplo, geradores de combustível duplo funcionam com gás natural ou combustível de vapor LP, dependendo de qual combustível está disponível no momento. Os geradores bicombustíveis funcionam com óleo diesel e gás natural simultaneamente e aproveitam os benefícios de cada um.

A gasolina está visivelmente ausente desta lista porque geralmente é uma escolha de combustível ruim para sistemas de energia de backup. Não só é extremamente volátil em comparação com o diesel ou combustível gasoso, tornando problemático armazenar em quantidade, mas em comparação com o óleo diesel tem uma densidade térmica significativamente menor. Além disso, a gasolina não pode ser facilmente usada em combinação com um combustível gasoso. Como tal, os sistemas de energia de backup comerciais e industriais raramente - ou nunca - são alimentados por gasolina.

Combustível diesel

Conforme mencionado anteriormente, o óleo diesel tem sido o combustível tradicional de escolha para aplicações comerciais e industriais de energia de backup (consulte a Tabela 1). Entre as vantagens do motor a diesel está sua alta eficiência térmica, que pode gerar um baixo custo de capital por kW em aplicações de grande potência – normalmente 150 kW ou mais. Como o combustível diesel deve ser armazenado no local, os geradores movidos a diesel também podem fornecer energia de reserva em áreas remotas que não contam com o benefício de uma infraestrutura de gás natural. Pela mesma razão, segmentos de mercado com aplicações de missão crítica, como hospitais e centrais de atendimento 911, geralmente escolhem geradores movidos a diesel porque o combustível no local ajuda a garantir a confiabilidade. Finalmente, como o combustível diesel tem sido usado por tanto tempo em aplicações de energia de backup, há uma percepção no mercado de que os motores a diesel são os motores principais mais confiáveis ​​para sistemas de energia de backup.

Apesar de sua ampla aceitação, o óleo diesel tem suas desvantagens. Por exemplo, a Agência de Proteção Ambiental dos EUA exige o uso de diesel com enxofre ultrabaixo (ULSD) em todas as aplicações de geradores de reserva. O ULSD passa por processos de refino adicionais, o que o torna menos estável do que o combustível diesel tradicional. Se não for mantido, o combustível diesel se degradará com o tempo. No primeiro ano de armazenamento, sofrerá oxidação, que ocorre quando os hidrocarbonetos reagem com o oxigênio para formar um sedimento fino e goma. Se puxados para dentro do motor, esses contaminantes podem entupir o filtro de combustível e os injetores de combustível. Da mesma forma, os microrganismos podem contaminar o combustível. A água, que pode entrar no sistema de combustível como condensação, promove o crescimento de bactérias e fungos. Esses microorganismos realmente se alimentam do próprio combustível. Se crescerem, podem formar colônias gelatinosas que também podem entupir os sistemas de combustível. Além disso, seus resíduos são de natureza ácida, o que pode levar à corrosão do tanque de combustível.

Essas são preocupações importantes em aplicativos de energia de backup. Um gerador movido a diesel com um tanque dimensionado para 72 horas de operação em plena carga poderia facilmente levar cerca de 20 anos para queimar um único tanque de combustível, assumindo um nível de carga típico de 60%, exercícios semanais sem carga e quedas de energia médias de apenas 4 horas por ano. No entanto, esses problemas podem ser mitigados instituindo um plano de manutenção e teste de combustível contínuo que remova regularmente água e sedimentos do tanque de combustível. Para aplicações de emergência, a manutenção do combustível é exigida pelo código NFPA 110: Norma para Sistemas de Energia de Emergência e Reserva. Este tipo de programa de manutenção aumenta o custo total de propriedade de um grupo gerador, que também deve ser considerado. Os polidores automáticos de combustível, que consistem em uma bomba e um sistema de filtragem, aumentam o custo inicial de um sistema de energia de backup, mas reduzem os custos contínuos de manutenção de combustível. Os planos de manutenção manual são mais caros a longo prazo.