As termelétricas são instalações que geram eletricidade pela queima de carvão, óleo combustível ou gás natural em caldeiras projetadas para o combustível específico que será utilizado e, embora não componham grande parte da matriz energética brasileira, são essenciais para a manutenção da a chamada Energia é firme, principalmente no verão e pico de consumo de energia elétrica.

As usinas termelétricas não são muito eficientes, segundo os dados, sua produção global é de cerca de 38%, ou seja, apenas cerca de 38% da entrada de energia térmica para a usina por meio de combustível pode ser usada como eletricidade.

Como uma usina termelétrica funciona?

O funcionamento de uma usina termelétrica é semelhante, independentemente do combustível utilizado. 

O combustível é armazenado em um parque ou armazém próximo, de onde é enviado para a fábrica para ser queimado em uma caldeira. Isso cria vapor da água, que circula por uma extensa rede de tubos que revestem suas paredes. 

A função do vapor é movimentar as pás de uma turbina cujo rotor gira com o eixo de um gerador que produz eletricidade.

Esta energia é transmitida aos centros de consumo através de linhas de alta tensão. O vapor é resfriado no condensador e convertido novamente em água, que é então devolvida aos tubos da caldeira para iniciar um novo ciclo.

A água circulante que resfria o condensador retira o calor extraído da atmosfera pela torre de resfriamento, a grande estrutura que identifica essas usinas. Parte do calor extraído vai para rios ou oceanos próximos.

Para minimizar o impacto poluente das queimadas no meio ambiente, a usina possui uma chaminé alta (algumas chegando a 300 m) e alguns coletores de pó que retêm cinzas e outros resíduos voláteis da combustão. 

A cinza é reciclada para processos metalúrgicos e construção, onde é misturada com cimento.

Devido à grande quantidade de calor gerado, o resfriamento do gerador é importante devido à alta corrente gerada. 

O hidrogênio é uma ferramenta de resfriamento melhor do que o ar; porque é apenas um quarto da densidade, requer menos energia para circular. Recentemente, o resfriamento líquido por óleo ou água foi adotado. Os líquidos neste processo são muito superiores aos gases, e a água é 50 vezes melhor que o ar.

A potência mecânica obtida pela passagem do vapor pela turbina faz com que ela gire, e em um gerador, que também é acoplado mecanicamente à turbina, convertendo a potência mecânica em energia elétrica.

A energia assim produzida é transferida dos terminais do gerador por meio de cabos ou barras condutoras para o transformador elevador, onde sua tensão é tão alta que pode ser suficientemente conduzida pela linha de transmissão até o centro de consumo.

Então, através de um transformador abaixador, a tensão da energia é trazida para um nível suficiente para uso do consumidor.

A descrição anterior refere-se a usinas clássicas, pois, embora em fase de pesquisa, há outra geração de usinas termelétricas que podem aumentar a eficiência a carvão e reduzir o impacto ambiental: são as usinas de combustão de leito. 

Nessas usinas, o carvão é queimado sobre um leito de partículas inertes, como o calcário, por onde circula uma corrente de ar, melhorando a combustão.

As usinas nucleares também podem ser consideradas usinas térmicas, onde o combustível é uma substância radioativa que produz a energia necessária para operar durante a fissão.

E quais os impactos de uma usina termelétrica?

A principal vantagem dessa fonte de energia convencional é que podem ser construídas onde são mais necessárias, economizando o custo das linhas de transmissão. Essas usinas podem ser encontradas em alguns estados da Europa e no Brasil.

O gás natural pode ser utilizado como matéria-prima para siderurgia, química, petroquímica, fertilizantes e outras indústrias para geração de calor, eletricidade e energia, e tem a vantagem de ser menos poluente que os combustíveis derivados do petróleo e do carvão.

No entanto, os altos preços dos combustíveis são um fato desfavorável. Dependendo do combustível, impactos ambientais como poluição do ar, aquecimento de água, impacto da construção de estradas para levar o combustível até a fábrica, etc.

A queima de combustíveis fósseis libera grandes quantidades de dióxido de carbono na atmosfera, o que intensifica o efeito estufa, levando ao aquecimento global. Portanto, a energia termelétrica é muito prejudicial ao meio ambiente.

Qual a maior usina termelétrica no Brasil?

Hoje, a maior usina termelétrica do Brasil é a Usina Termelétrica Porto de Sergipe I, localizada no município de Sergipe, Barra dos Coqueiros. Inaugurada em agosto de 2020, gera 1,5 GW e pode atender 15% das necessidades energéticas do Nordeste, o equivalente a 16 milhões de pessoas.

Em segundo lugar está a usina Termorio, em Duque de Caxias, no Rio de Janeiro, com pouco mais de 1 gigawatt (1.058 megawatts). Segue-se a usina de Santa Cruz, também localizada na capital, Rio de Janeiro, com capacidade de 1 GW.