BR102014007175A2

BR102014007175A2 - Usina de energia e processo para gerar energia elétrica

Info

Publication number: BR102014007175A2
Application number: BRBR102014007175-0A
Authority: BR
Inventors: Andrew Zwinkels
Original assignee: Lumenion Ag
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2015-07-14
Also published as: CA2845449C; KR20140118918A; RU2577038C2; EP2784288A1; CN104074609A; BR102014007175B1; KR101694860B1; US20140290267A1; JP6385092B2; US9683491B2; JP2014194218A; RU2014110076A; CA2845449A1; CN104074609B; EP2784288B1

Abstract

Usina de energia e processo para gerar energia elétrica. A presente invenção refere-se a uma usina de energia, para gerar energia elétrica, tendo uma unidade de reformador, na qual um veículo de energia pode ser convertido, com o suprimento de calor, no fluido de combustão, em que a unidade de reformador tem um dispositivo de queimador de reformador, para proporcionar uma fonte de calor, em que, com esse dispositivo de queimador de reformador, um veículo de energia pode ser queimado, uma unidade de queimador, com a qual energia térmica pode ser produzida por queima do fluido de combustão, uma unidade de turbina, com qual um movimento rotativo pode ser produzido com a energia térmica, e uma unidade de gerador, que pode ser acionada pelo movimento rotativo, para gerar energia elétrica. A usina de energia é caracterizada de acordo com a invenção pelo fato de que, para proporcionar uma fonte de calor, além do dispositivo de queimador de reformador, uma unidade elétrica de aquecimento é proporcionada, pela qual energia elétrica pode ser convertida em energia térmica.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "USINA DE ENERGIA E PROCESSO PARA GERAR ENERGIA ELÉTRICA". [001] A presente invenção se refere, em um primeiro aspecto, a uma usina de energia para gerar energia elétrica, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. [002] A invenção se refere, em um outro aspecto, a um processo para gerar energia elétrica, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 13. [003] Uma usina de energia elétrica, para gerar energia elétrica, compreende uma unidade de reformador, na qual um veículo de energia pode ser convertido, com uma fonte calor, em fluido de combustão, em que a unidade de reformador tem um dispositivo de queimador de reformador para proporcionar uma fonte de calor, em que com o dispositivo de queimador de reformador um veículo de energia pode ser queimado. A usina de energia compreende ainda uma unidade de queima, no qual energia térmica pode ser gerada por queima do fluido de combustão, uma unidade de turbina, na qual um movimento rotativo pode ser produzido com a energia térmica, e uma unidade de gerador, que pode ser acionada pelo movimento rotativo, para gerar energia elétrica. [004] De acordo com um processo genérico para gerar energia elétrica, um veículo de energia é convertido em uma unidade de reformador - com uma fonte de calor - a um fluido de combustão. Um veículo de energia é queimado com um dispositivo de queimador de reformador, para proporcionar a fonte de calor. O fluido de combustão é queimado em uma unidade de queimador e, desse modo, gera energia térmica. A energia térmica é convertida em um movimento rotativo em uma unidade de turbina. Uma unidade de gerador é acionada pelo movimento rotativo e, assim, energia elétrica é gerada. Esse processo pode ser conduzido, por exemplo, com uma usina de energia genérica. [005] Em muitos países, uma proporção significativa de todo a fonte de energia elétrica é obtido com usinas de energia do tipo mencionado acima. Os veículos de energia usados podem diferir, dependendo da usina de energia, e compreendem, por exemplo, carvão, gás ou óleo. Esses são convertidos pela unidade de reformador em fluido de combustão, que pode ser, por exemplo, um gás de síntese. [006] A unidade de reformador pode ser, em particular, uma unidade de gaseificação de carvão. Por suprimento de calor, carvão em forma de pó é convertido, nessa unidade de gaseificação de carvão em gás de síntese. Este é também descrito como "syngas", e é uma mistura gasosa contendo hidrogênio. A reação pode ser descrita por: [007] Subsequentemente, o gás de síntese (CO + H2) pode ser queimado na unidade de queimador, com o que energia térmica é liberada: [008] Em um modo similar, a unidade de reformador pode ser também um reformador de gás, que - com a fonte de calor - converte gás natural, isto é, metano, em gás de síntese: [009] O gás de síntese pode ser igualmente queimado para liberar energia térmica: [0010] Em vez de água, dióxido de carbono também pode ser u-sado na unidade de reformador, para converter o carvão ou gás: [0011] Por meio de consumo inicial de energia para obter gás de síntese, e, subsequentemente liberar energia por queima do gás de síntese, no todo, uma quantidade de energia similar pode ser usada como em unidades de energia não genéricas, convencionais, que queimam diretamente o carvão ou o gás natural, para obter energia térmica: [0012] A invenção leva em consideração que uma proporção de crescimento da quantidade total de energia gerada é coberta por fontes energéticas renováveis. Em particular, energia solar e energia eólica estão sendo cada vez mais usadas para geração de energia. No entanto, a quantidade de energia assim gerada flutua bastante com o tempo. Há muito poucas instalações para armazenamento em grande escala da energia elétrica excedente assim produzida. Como a energia elétrica excedente vai ser usada constitui um problema difícil, Não é raro que, em tempos de maior geração de energia, ainda pagar-se pela redução de energia elétrica. [0013] Em princípio, é concebível reduzir a geração de energia da usina de energia mencionada acima, durante a maior geração de e-nergia por meio de energia solar ou eólica. A redução de geração de energia e o refuncionamento da usina de energia são, no entanto, associados geralmente com altas cargas materiais. Além disso, no caso de usinas de energia conhecidas, podem ser conduzidos apenas lentamente. As velocidades que podem ser assim atingidas não são suficientes para que seja possível reagir eficientemente a uma flutuação de quantidade de radiação eólica ou solar. [0014] É, de fato, conhecido como mudar o nível de eficiência de uma usina de energia, para uma adaptação mais rápida da quantidade de energia produzida por ela. Para isso, durante a operação normal, por exemplo, vapor frio é adicionado ao vapor quente, com o que a unidade de turbina é acionada. O nível de eficiência da usina de energia é, desse modo, reduzido, por exemplo, de 42% a 39%. No caso de uma rápida redução na energia elétrica, obtida por fontes energéticas renováveis, a adição de vapor frio pode ser interrompida. O nível de eficiência pode ser, desse modo, aumentada a 42% em um tempo curto. Uma desvantagem, nesse caso, no entanto, é que, durante a operação normal, a usina de energia é operada com um nível de eficiência relativamente pobre. Por conseguinte, muita energia, que pode ser em princípio usada, é perdida. Além disso, desse modo apenas flutuações relativamente pequenas na quantidade disponível de energia elétrica podem ser compensadas. [0015] Pode ser, desse modo, considerado como um objeto da invenção indicar um processo para gerar energia elétrica e uma usina de energia, que facilitem uma adaptação eficiente a flutuações na quantidade de energia elétrica disponível. [0016] Esse objeto é atingido pela usina de energia tendo as características da reivindicação 1 e pelo processo tendo as características da reivindicação 13. [0017] Variantes vantajosas da usina de energia, de acordo com a invenção, e do processo, de acordo com a invenção, são o objeto das reivindicações dependentes e são também explicadas na descrição apresentada a seguir. [0018] Proporciona-se para a usina de energia, do tipo mencionado acima, de acordo com a invenção, para a provisão de uma fonte térmica, uma unidade elétrica de aquecimento, que é proporcionada além do dispositivo de queimador de reformador, por meio da unidade elétrica de aquecimento, energia elétrica pode ser convertida em energia térmica. [0019] No processo do tipo mencionado acima, proporciona-se, de acordo com a invenção, que a fonte térmica é proporcionada, além de ser proporcionada pelo dispositivo de queimador de reformador, por uma unidade elétrica de aquecimento, pela qual energia elétrica é convertida em energia térmica. [0020] Pode-se considerar como uma ideia fundamental que o fluido de combustão possa ser produzido tanto por uma fonte de energia do dispositivo de queimador de reformador, como também por uma fonte de energia da unidade elétrica de aquecimento. [0021] A energia elétrica é, desse modo, usada inicialmente pela unidade elétrica de aquecimento, para produzir o fluido de combustão. A energia térmica é então produzida com esse fluido de combustão, e é convertida em energia cinética, e, finalmente, com a unidade de gerador, de volta à energia elétrica. Em tempos de energia elétrica excedente, a usina de energia de acordo com a invenção pode, desse modo, usar uma proporção relativamente grande dessa energia elétrica excedente. Nesse caso, a fonte térmica pelo dispositivo de queimador de reformador pode ser reduzida. O dispositivo de queimador de reformador, desse modo, queima uma menor quantidade do veículo de energia. Consequentemente, por uso da energia elétrica, o veículo de energia pode ser preservada. [0022] É, desse modo, possível como uma vantagem particular variar a quantidade do veículo de energia, que é queimada pelo dispositivo de queimador de reformador, variando-se, desse modo, a quantidade de fluido de combustão que é produzida pela unidade de reformador. [0023] É, desse modo, possível reagir particularmente rapidamente a uma rápida variação na quantidade disponível de energia, em uma rede de energia externa. Para esse fim, a energia elétrica fornecida à unidade elétrica de aquecimento é variada, e uma potência de aquecimento do dispositivo de queimador de reformador é adaptada simultaneamente. [0024] Por conversão de energia elétrica em energia térmica, e, por meio de várias etapas intermediárias, de volta à energia elétrica, é, de fato, meramente possível usar aproximadamente 40% da energia elétrica original. Não obstante, isso constitui um uso extremamente significativo da energia elétrica, em comparação com o caso de custo, ainda que se tenha um gasto para a redução da energia elétrica excedente. [0025] No todo, por uso da energia elétrica, na usina de energia de acordo com a invenção, uma quantidade de veículo de energia é preservada, que seria, de outro modo, queimada. A usina de energia, desse modo, trabalha como uma unidade de armazenamento, que usa energia elétrica excedente para aumentar a quantidade disponível de veículo de energia. [0026] Em uma concretização preferida da invenção, o fluido de combustão, que pode ser produzido com a unidade de reformador, é gás de síntese, como descrito acima. Para que quantidades de energia elétrica, que são as maiores possíveis, possam ser usadas significativamente pela unidade elétrica de aquecimento, esses veículos de e-nergia, como aqueles requerendo uma fonte térmica relativamente de alta capacidade, são convertidos, de preferência, em um fluido de combustão na unidade de reformador. A energia assim suprida pode ser, em grande parte, recuperada se o fluido de combustão for queimado com a unidade de queimador. [0027] De acordo com uma variante preferida, a unidade de reformador é uma unidade de gaseificação ou liquefação de carvão. Nesse caso, o carvão é assim o veículo de energia, que é convertido em fluido de combustão, e também usado pelo dispositivo de queimador de reformador, para proporcionar uma fonte térmica. [0028] Alternativa ou adicionalmente, a unidade de reformador pode também compreender um reformador de gás, com o qual um gás pode ser convertido como um veículo de energia no fluido de combustão. O gás pode ser, por exemplo, gás natural. [0029] Em princípio, a unidade de reformador pode ser entendida como sendo qualquer dispositivo que, por uma fonte de energia com um veículo de energia, produz um fluido de combustão. À parte de carvão e gás natural, quaisquer substâncias orgânicas também podem ser usadas, em princípio, como veículos de energia. Por queima do fluido de combustão, mais energia vai ser vantajosamente liberada do que por queima do veículo de energia. [0030] A fonte de calor da unidade elétrica de aquecimento para a unidade de reformador pode ser, em princípio, feita de qualquer modo. [0031] De acordo com uma concretização preferida, a unidade de reformador tem um trocador de calor. A energia térmica pode ser transferida para o veículo de energia com esse trocador de calor. O trocador de calor pode ser, desse modo, usado tanto pelo dispositivo de queimador de reformador, quanto pela unidade elétrica de aquecimento, para transferir energia térmica. Um trocador de calor pode ser, desse modo, usado vantajosamente, que já está presente em unidades de reformadores convencionais. É meramente necessário adicionar uma conexão da unidade elétrica de aquecimento com o trocador de calor. Por uso dessa conexão, um meio, por exemplo, um gás, que é aquecido pela unidade elétrica de aquecimento, pode ser encaminhado para o trocador de calor. [0032] Alternativamente, o trocador de calor pode ser também u-sado apenas pelo dispositivo de queimador de reformador. A unidade elétrica de aquecimento pode então transferir calor de outro modo para o veículo de energia. [0033] A unidade elétrica de aquecimento pode, por sua vez, converter energia elétrica em energia térmica, em princípio, de qualquer modo. [0034] Por exemplo, a unidade elétrica de aquecimento pode ter elementos resistores elétricos, para converter energia elétrica em e- nergia térmica. Se os elementos resistores forem usados para aquecer um meio alimentado ao trocador de calor da unidade de reformador, uma pequena adaptação subsequente de usinas de energia convencionais pode ser feita. Alternativamente, os elementos resistores podem, no entanto, ser também dispostos adjacentes ao trocador de calor. Podem, desse modo, transferir diretamente calor para o veículo de energia, e podem ser usados independentemente do trocador de calor. Uma redundância é, desse modo, atingida, o que reduz um risco de parada de toda a usina de energia. [0035] Alternativa ou adicionalmente, a unidade elétrica de aquecimento pode ter também uma tocha de plasma para aquecer um mei-o, do qual calor pode ser transferido para o veículo de energia, para convertê-lo em fluido de combustão. No caso de uma tocha de plasma, um gás é convertido em um plasma. O plasma é acelerado com a ajuda de um campo elétrico, com o que sua energia térmica aumenta. Altas temperaturas podem ser, desse modo, vantajosamente atingidas rapidamente. Além disso, uma tocha de plasma pode ter uma estrutura compacta, e é, desse modo, adequada para adaptação subsequente de usinas de energia convencionais. [0036] A unidade elétrica de aquecimento pode ter, alternativa ou adicionalmente, um meio de indução para aquecimento de um meio. Uma potência de aquecimento do meio de indução pode ser controlada por variação de uma resistência magnética no meio de indução. Por exemplo, o meio de indução pode compreender uma ou mais bobinas. Essas produzem um campo magnético, que é alimentado por meio de um material condutor para o meio a ser aquecido. Um entreferro pode ser variado no material condutor, com o que a resistência magnética é ajustada. A energia alimentada ao meio a ser aquecido pode ser, desse modo, facilmente controlada por uma grande área. [0037] É particularmente preferível proporcionar uma unidade de controle, com a qual uma potência de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento pode ser aumentada e, em particular, simultaneamente, uma potência de aquecimento do dispositivo de queimador de reformador pode ser reduzida, e vice-versa. As potências de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento e do dispositivo de queimador de reformador podem ser, desse modo, variadas em maneira oposta entre si. [0038] A unidade de controle pode ser adaptada na dependência da quantidade disponível de energia elétrica em uma rede de energia externa, para aumentar a potência de aquecimento da usina de energia e reduzir a potência de aquecimento do dispositivo de queimador de reformador. Consequentemente, a unidade de controle pode ser projetada para ajustar a potência de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento cada vez mais alta, quanto maior for a quantidade de energia elétrica que estiver disponível. Essa quantidade pode ser, por exemplo, introduzida manualmente por um usuário. Alternativamente, a quantidade de energia elétrica pode ser detectada automaticamente pela unidade de controle. Em particular, a quantidade disponível de energia elétrica pode ser detectada por uso do respectivo presente custo de energia. Se o presente custo de energia cair abaixo de um limite predefinido, a potência de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento pode ser aumentada. [0039] O ajuste da potência de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento pode ser, desse modo, feito na dependência do presente custo de energia. Esse pode ser introduzido manualmente ou ser recuperado automaticamente com a unidade de controle, em particular, de um mercado de energia. Quanto maior a potência de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento que é ajustada, mais baixa a potência de aquecimento do dispositivo de queimador de reformador pode ser ajustada. [0040] Em particular, as potências de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento e do dispositivo de queimador de reformador podem ser controladas pela unidade de controle, com uma dependência entre si, de tal modo que uma taxa, na qual o fluido de combustão é produzido, se mantenha constante. Alternativamente, o controle pode ser feito de modo que a taxa varie no máximo por uma taxa de varia máxima predefinida. A capacidade de funcionamento da unidade de queimador, unidade de turbina e unidade de gerador é independente de se o fluido de combustão foi produzido com energia térmica da unidade elétrica de aquecimento ou do dispositivo de queimador de reformador. A razão entre as potências de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento e do dispositivo de queimador de reformador pode ser, desse modo, vantajosa mente variada muito rapidamente, sem que isso tenha efeitos indesejáveis na unidade de queimador, unidade de turbina ou unidade de gerador. [0041] Essas unidades propiciam meramente uma variação comparativamente lenta na potência de aquecimento gerada pela unidade de gerador. Não obstante, essa variação facilitada lentamente pode ser também usada. Para esse fim, a unidade de controle não mantém a soma das potências de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento e do dispositivo de queimador de reformador constante todo o tempo. Em vez disso, a soma das potências de aquecimento pode ser reduzida, se a unidade elétrica de aquecimento for ativada e/ou a potência de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento for aumentada. A potência de aquecimento total pode ser, portanto, reduzida a-penas por uma taxa de variação máxima predefinida. [0042] Alternativa ou adicionalmente, as potências de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento e do dispositivo de queimador de reformador podem ser controladas pela unidade de controle, com uma dependência entre si de modo que uma temperatura na unidade de reformador se situe em uma faixa desejada predefinida, na qual o veículo de energia pode ser convertido em fluido de combustão. Uma presente potência de aquecimento do dispositivo de queimador de reformador é, desse modo, adaptada a uma presente potência de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento, de modo que uma faixa de temperatura predefinida seja mantida constantemente na unidade de reformador. [0043] Em princípio, um recipiente de armazenamento pode ser também proporcionado, que pode armazenar um meio, que tenha sido aquecido pela unidade elétrica de aquecimento. O recipiente de armazenamento fica cheio, se a quantidade disponível de energia elétrica exceder um valor limite predefinido. Se a quantidade de energia elétrica disponível cair, o recipiente de armazenamento pode ser esvaziado. A quantidade de veículo de energia, que deve ser queimada pelo dispositivo de queimador de reformador, para obter calor, pode ser, desse modo, reduzida ainda mais. [0044] Alternativa ou adicionalmente, um recipiente de armazenamento pode ser também proporcionado, no qual o fluido de combustão produzido possa ser armazenado, No caso de um aumento na quantidade disponível de energia elétrica, portanto, nessa configuração, a taxa, na qual o fluido de combustão é produzido, pode ser aumentada. O fluido de combustão do recipiente de armazenamento pode ser alimentado à unidade de queimador, quando a quantidade disponível de energia elétrica cai. A quantidade de veículo de energia, que deve ser queimada com o dispositivo de queimador de reformador, para gerar calor, pode ser, desse modo, igualmente reduzida. Nesse aspecto, a unidade de armazenamento pode servir como um tampão, pelo qual uma quantidade constante de fluido de combustão é transferida para a unidade de queimador, mesmo se a quantidade entrante de fluido de combustão flutuar. [0045] Por uso do recipiente de armazenamento, o dispositivo de queimador de reformador não queima já maiores quantidades do veículo de energia, se a potência de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento for reduzida. Em vez disso, a quantidade do veículo de energia é apenas aumentada quando um nível de enchimento no recipiente de armazenamento cair abaixo de um valor limite predefinido ou cair a zero. [0046] A unidade de controle é, de preferência, adaptada, no caso de uma redução na potência de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento, abaixo de um valor limite predefinível ou zero, para promover uma transferência do meio aquecido do recipiente de armazenamento. Igualmente, uma transferência é promovida se um grau máximo predefinido de enchimento do recipiente de armazenamento for atingido. Nesse caso, a quantidade do veículo de energia alimentado ao dispositivo de queimador de reformador é reduzida simultaneamente. A unidade de turbina pode, desse modo, continuar a ser operada com uma potência total substancialmente constante. Uma variação na potência de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento não é, nesse caso, necessária. [0047] Alternativa ou adicionalmente, pode-se também proporcionar que o fluido de combustão do recipiente de armazenamento não seja transferido ou não completamente transferido para a unidade de queimador. Em vez disso, pode ser usado em outros processos. Se o fluido de combustão for um gás de síntese, este pode ser usado, por exemplo, em um processo para liquefação ou gaseificação de carvão, em particular, no processo Fischer-Tropsch. [0048] Em princípio, a ideia inventiva pode ser também usada para quaisquer unidades de reformadores que não fazem parte de uma usina de energia. Pode ser também proporcionada, de modo que nessa unidade de reformador uma fonte de calor seja possível, tanto por um dispositivo de queimador de reformador, como também por uma unidade elétrica de aquecimento. As variantes descritas para a usina de energia também podem ser usadas para essa unidade de reformador. Em comparação com a usina de energia, é meramente o caso no qual a unidade de queimador, a unidade de turbina ou a unidade de gerador estão presentes. Em vez disso, a unidade de reformador pode ser, por exemplo, parte de uma instalação para produção de gás e/ou líquido. Em particular, pode ser uma instalação para obtenção de hidrogênio molecular H2. Alternativa ou adicionalmente, a instalação pode ser projetada para conduzir um processo para gaseificação ou liquefa-ção de carvão. Esse também inclui o processo Fischer-Tropsch, com o qual metano, metanol e alcanos podem ser produzidos. [0049] A ideia essencial da invenção também pode ser usada, em geral, em usinas que proporcionam energia térmica com um dispositivo de queimador, por queima de um veículo de energia. Por exemplo, essa usina pode ser uma instalação para produção de cimento, na qual a energia térmica é necessária para a produção de cimento, a dita energia térmica sendo proporcionada por queima do veículo de energia. De acordo com a ideia inventiva, uma unidade elétrica de aquecimento é também usada nesse caso. A unidade de controle pode ajustar as proporções nas quais a energia térmica é proporcionada pela unidade elétrica de aquecimento e pelo dispositivo de queimador. O dispositivo de queimador pode ser projetado como o dispositivo de queimador de reformador. A unidade de controle e a unidade elétrica de aquecimento podem ser projetadas como descrito para a usina de energia. Em particular, o controle pode ser tal que uma energia térmica, ou uma quantidade dela, total constante seja sempre liberada para diferentes razões entre a energia térmica da unidade elétrica de aquecimento e a energia térmica do dispositivo de queimador. A potência de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento pode ser selecio- nada para que seja maior, quanto menor for o custo da energia. [0050] Outros aspectos e vantagens da invenção são descritos abaixo por referência às figuras esquemáticas anexadas, em que: a Figura 1 mostra uma concretização exemplificativa de uma usina de energia, de acordo com a invenção, na qual gás natural é usado como um veículo de energia; a Figura 2 mostra uma concretização exemplificativa de uma usina de energia, de acordo com a invenção, na qual carvão é usado como um veículo de energia; a Figura 3 mostra uma concretização exemplificativa de uma unidade de reformador e de uma unidade elétrica de aquecimento de uma usina de energia, de acordo com a invenção; a Figura 4 mostra uma outra concretização exemplificativa de uma unidade de reformador e de uma unidade elétrica de aquecimento de uma usina de energia, de acordo com a invenção; a Figura 5 mostra uma terceira concretização exemplificativa de uma unidade de reformador e de uma unidade elétrica de aquecimento de uma usina de energia, de acordo com a invenção; e a Figura 6 mostra uma concretização exemplificativa de uma unidade elétrica de aquecimento, de acordo com a invenção. [0051] Os componentes idênticos e aqueles de mesma função são, geralmente, dotados com os mesmos símbolos de referência nas figuras. [0052] A Figura 1 mostra, esquematicamente, uma concretização exemplificativa de uma usina de energia 100, de acordo com a invenção. Essa tem os seguintes componentes essenciais: uma unidade de reformador 1, uma unidade de queimador 30, uma unidade de turbina 50 e uma unidade de gerador 60. Além disso, um dispositivo de queimador de reformador 10 e uma unidade elétrica de aquecimento 20 são usados, que não são mostrados na Figura 1, e são descritos em mais detalhes abaixo. [0053] A unidade de reformador 1 tem entradas 2, 3 para um veículo de energia. Por exemplo, um gás, tal como, por exemplo, gás natural, e água podem ser introduzidos na unidade de reformador 1 pelas entradas 2 e 3. Na unidade de reformador 1, o veículo de energia é convertido em um fluido de combustão. O gás natural e a água são convertidos, por exemplo, em monóxido de carbono e hidrogênio molecular. Essa mistura gasosa é também descrita como gás de síntese. [0054] Por meio de uma saída 9, o fluido de combustão, isto é, o gás de síntese, é transportado da unidade de reformador 1 para a unidade de queimador 30. [0055] Uma outra linha de suprimento 48 pode ser proporcionada, com a qual gás natural é alimentado à unidade de queimador 30, além do gás de síntese. [0056] Na unidade de queimador 30, o fluido de combustão e qualquer gás natural presente são queimados, com o que energia térmica é produzida. A unidade de turbina 50 é, desse modo, acionada. Ar pode ser suprido por uma entrada 32. [0057] Por meio de um movimento rotativo da unidade de turbina 50, finalmente, a unidade de gerador 60 pode gerar energia elétrica. [0058] Para que o veículo de energia possa ser convertido, na unidade de reformador 1, no fluido de combustão, e, desse modo, gás natural pode ser convertido em gás de síntese, e energia ou fonte térmica é necessária. Meios 5 para prover energia ou fonte térmica para a unidade de reformador são, desse modo, proporcionados. [0059] No caso de usinas de energia convencionais, meio 5 são formados por um dispositivo de queimador de reformador, que queima, por exemplo, gás, para proporcionar energia térmica. [0060] De acordo com a invenção, por outro lado, os meios 5 também compreendem, além do dispositivo de queimador de reformador, uma unidade elétrica de aquecimento. [0061] É, desse modo, possível ajustar variavelmente as proporções, nas quais uma energia térmica desejada é proporcionada pelo dispositivo de queimador de reformador e pela unidade elétrica de a-quecimento. [0062] Vantajosamente, a energia elétrica pode ser, desse modo, usada para geração precisa de calor, quando pode ser proporcionada a um custo efetivo. Esse é o caso, por exemplo, se usinas de energia eólica ou usinas de energia solar produzem, temporariamente, mais energia elétrica. Se, por outro lado, nenhuma energia elétrica excedente estiver disponível, a energia térmica necessária pode ser produzida, principalmente, em um modo convencional por queima do veículo de energia. [0063] Quantidades maiores de energia elétrica excedente podem ser, desse modo, usadas vantajosamente, para a qual, de outro modo, não havería uso significativo. De acordo com a invenção, a taxa pode ser, desse modo, reduzida, na qual o veículo de energia é queimado. Uma proporção do veículo de energia pode ser, desse modo, economizada vantajosamente. [0064] A quantidade de veículo de energia queimada por unidade de tempo pode ser, desse modo, variada, sem que a energia elétrica, gerada pela unidade de reformador, seja alterada. A unidade de turbina e a unidade de gerador podem ser, desse modo, operadas aproximadamente de forma constante, embora a taxa de combustão do veículo de energia seja alterada. Em comparação com as usinas de energia convencionais, uma taxa máxima de variação na combustão do veículo de energia não fica mais limitada pela unidade de turbina e u-nidade de gerador. Taxas muito altas de variação são, desse modo, possíveis, com que se pode reagir eficientemente a variações na quantidade disponível de energia em uma rede externa. [0065] Uma outra concretização exempiificativa de uma usina de energia 100, de acordo com a invenção, é mostrada esquematicamen-te na Figura 2. Essa usina de energia 100 é projetada de modo que a unidade de reformador 1 use carvão, em vez de gás natural, para produzir gás de síntese. Este é descarregado na saída 9 e depois queimado na unidade de queimador 30. O fluido assim produzido é alimentado à unidade de turbina 50 e depois às torres 55, para descarregar os gases residuais e/ou realimentá-los à unidade de queimador 30. [0066] Em outros aspectos, essa usina de energia 100 pode ser igual àquela da Figura 1. [0067] Uma concretização de uma unidade de reformador 1 de uma usina de energia, de acordo com a invenção, é mostrada esque-maticamente na Figura 3. Essa unidade de reformador 1 é adequada, em particular, para produzir gás de síntese de gás natural e água. O gás natural e a água são introduzidos em uma câmara 14, da unidade de reformador 1, por uma entrada 2, 3. Um catalisador é recebido nela, com o qual o gás natural e a água são convertidos em gás de síntese, que depois deixa a câmara 14 pela saída 9. [0068] Uma fonte térmica é necessária para a conversão em gás de síntese. Para esse fim, por um lado, um trocador de calor 19 está presente. Um fluido quente escoa pelo dito trocador de calor 19, de uma entrada 4 a uma saída 6, com o que calor é descarregado aos meios na câmara 14. O fluido quente é depois tratado por um dispositivo de queimador de reformador 10. Este queima um veículo de energia, que pode ser, por exemplo, gás natural. [0069] Em princípio, o dispositivo de queimador de reformador 10 pode usar o mesmo veículo de energia, que é também usado para conversão em gás de síntese ou em outro fluido de combustão. Na concretização mostrada, o gás natural é usado tanto para geração de calor com o dispositivo de queimador de reformador 10, como também para conversão do gás de síntese. Alternativamente, no entanto, diferentes veículos de energia podem ser também usados pelo dispositivo de queimador de reformador 10 e para conversão em gás de síntese. [0070] Em virtude da descarga de calor pelo trocador de calor 19, um gradiente de temperatura é gerado na câmara 14, na qual a temperatura aumenta na direção da seta 11.0 gás de síntese pode ser produzido pela maior temperatura. [0071] Além disso, uma unidade elétrica de aquecimento 20 também está presente. Esta tem elementos de resistores elétricos 29, que se estendem pela câmara 14. Calor pode ser, desse modo, descarregado para os meios na câmara 14, para produzir gás de síntese. [0072] Uma outra concretização exemplificativa de uma unidade de reformador 1 de uma usina de energia, de acordo com a invenção, é mostrada esquematicamente na Figura 4. Como no exemplo anterior, um trocador de calor 19 é também usado nesse caso, por meio do qual um fluido quente é transportado, que tenha sido aquecido pelo dispositivo de queimador de reformador 10. Em comparação com a concretização exemplificativa anterior, no entanto, a unidade elétrica de aquecimento 20, nesse caso, aquece inicialmente um fluido, por exemplo, ar, que é introduzido por uma entrada 26 na unidade elétrica de aquecimento. O fluido aquecido é igualmente transportado pelo trocador de calor 19. Vantajosamente, nenhuma intervenção adicional na câmara 14 é, desse modo, necessária. Além disso, as unidades de reformadores convencionais 1 podem ser particularmente simplesmente adaptadas. Para esse fim, meramente uma outra conexão é necessária no trocador de calor 19, que já está presente para a transferência de calor do dispositivo de queimador de reformador 10. A unidade elétrica de aquecimento 20 é conectada a essa outra conexão. A unidade elétrica de aquecimento 20 pode ter também, em princípio, qualquer projeto nesse caso. Por exemplo, pode ter elementos de resistores ou bobinas de indução. Além deles, pode também compreender uma tocha de plasma. [0073] Uma outra concretização exemplificativa de uma unidade de reformador 1 de uma usina de energia, de acordo com a invenção, é mostrada na Figura 5. Essa é projetada como uma unidade de gaseificação de carvão, isto é, pode usar carvão como um veículo de energia e converter este em gás de síntese. [0074] Para esse fim, o carvão é introduzido por meio de uma entrada 2 e oxigênio por uma entrada 3 na câmara 14. Por meio de uma outra entrada 27, água é alimentada à câmara 14 em fase líquida ou gasosa. [0075] A energia térmica é produzida por queima de uma proporção do carvão 2, na câmara 14, com o oxigênio. Por meio disso, uma outra proporção do carvão é convertida com a água em gás de síntese. O gás de síntese é depois removido pela saída 9. As quantidades residuais são transportados a uma parte inferior da câmara 14, que é também descrita como uma unidade de resfriamento brusco, em fase sólida e removidas por uma saída 17. O dispositivo de queimador de reformador é, desse modo, formado nesse caso pela câmara 14, na qual carvão é queimado com o suprimento de oxigênio. [0076] Essa unidade de reformador 1 difere de unidades convencionais de gaseificação de carvão por uma unidade elétrica de aquecimento 20 adicional. A água pode ser aquecida com essa, antes que seja introduzida na câmara 14. Em particular, a água pode ser aquecida a uma temperatura supercrítica. [0077] Uma vez que a unidade elétrica de aquecimento 20 proporciona, desse modo, energia térmica, menos carvão é necessário para ser queimado com o oxigênio, para produzir energia térmica total suficiente. Uma unidade de controle pode ser, desse modo, adaptada para ajustar as quantidades de carvão e de oxigênio introduzidas, depen- dendo da potência de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento 20. Quanto maior a potência de aquecimento, menos carvão e oxigênio são introduzidos. [0078] Em princípio, no entanto, uma unidade elétrica de aquecimento pode ser também, nesse caso, proporcionada, que fornece e-nergia térmica a outro ponto. Alternativa ou adicionalmente, por exemplo, elementos de aquecimento podem ser também dispostos dentro da câmara 14. [0079] A unidade elétrica de aquecimento pode ser também projetada para aquecimento indutivo. Um exemplo desse é mostrado na Figura 3. A unidade elétrica de aquecimento 20 mostrada nela tem, inicialmente, uma ou mais bobinas 22, às quais uma voltagem de corrente alternada é alimentada. O campo magnético assim variável é a-limentado por meio de um material condutor 23, por exemplo, um núcleo de ferrita 23. Um meio a ser aquecido é transportado por um canal 21, que conduz por um material termicamente condutor 24. Pelo campo magnético, uma corrente é induzida no material, e, desse modo, calor é produzido, que é transferido para o meio no canal 21. Uma possibilidade efetiva em custo e de rápido ajuste, para converter energia elétrica em energia térmica, é, desse modo proporcionada. O rápido ajuste é feito por uma chave 25. Esta pode fechar um entreferro no material condutor 23, com o que o material condutor 23 forma um anel fechado. Uma maior orientação do campo magnético no material condutor 23 é, desse modo, promovida. [0080] Para a adaptação subsequente de usinas de energia convencionais, meramente, variações devem ser conduzidas na unidade de reformador. As unidades mencionadas anteriormente, em particular, a unidade de queimador, a unidade de turbina e a unidade de gerador, podem ficar inalteradas. [0081] É facilitado vantajosamente que a usina de energia, de a- cordo com a invenção, varie a taxa de combustão de um veículo de energia, tal como, por exemplo, carvão ou gás natural, particularmente, de uma forma rápida. Fica, desse modo, possível usar vantajosamente um excedente de energia elétrica. Por conseguinte, combustíveis fósseis podem ser, desse modo, economizados, que seriam, de outro modo, queimados. Como uma consequência, emissões de C02 são também vantajosamente reduzidas.

Claims

1. Usina de energia para gerar energia elétrica, tendo: - uma unidade de reformador (1), na qual um veículo de energia pode ser convertido em fluido de combustão com o fornecimento de calor, em que a unidade de reformador (1) tem, para o fim de proporciona uma fonte de calor, um dispositivo de queimador de reformador (10), com o qual um veículo de energia pode ser queimado; - uma unidade de queimador (30), na qual energia térmica pode ser produzida por queima do fluido de combustão; - uma unidade de turbina (50), na qual um movimento rotativo pode ser produzido com a energia térmica; e - uma unidade de gerador (60), que pode ser acionada pelo movimento rotativo, para gerar energia elétrica, caracterizada pelo fato de que para proporcionar uma fonte de calor, uma unidade elétrica de aquecimento (20) é proporcionada além do dispositivo de queimador de reformador (10), por meio dessa unidade elétrica de aquecimento (20) energia elétrica pode ser convertida em energia térmica.

2. Usina de energia de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o fluido de combustão, que pode ser produzido com a unidade de reformador (1) é um gás de síntese.

3. Usina de energia de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a unidade de reformador (1) compreende uma unidade de gaseificação de carvão ou uma unidade de lique-fação de carvão.

4. Usina de energia de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a unidade de reformador (1) compreende um reformador de gás, com o qual um gás pode ser convertido, como um veículo de energia, no fluido de combustão.

5. Usina de energia de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a unidade de reformador (1) tem um trocador de calor (19), com o qual energia térmica pode ser transferida ao veículo de energia, o trocador de calor (19) pode ser usado tanto pelo dispositivo de queimador de reformador (10), quando pela unidade elétrica de aquecimento (20), para transferir energia térmica.

6. Usina de energia de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a unidade elétrica de aquecimento (20) tem elementos de resistores elétricos (29), para converter energia elétrica em energia térmica.

7. Usina de energia de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a unidade elétrica de aquecimento (20) tem uma tocha de plasma, para aquecer um meio, da qual calor pode ser transferido para o veículo de energia, para convertê-lo em fluido de combustão.

8. Usina de energia de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a unidade elétrica de aquecimento (20) tem meios de indução (22, 23), para aquecer um meio, e uma potência de aquecimento dos meios de indução (22, 23) pode ser controlada por variação de uma resistência magnética nos meios de indução.

9. Usina de energia de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que uma unidade de controle é proporcionada, com a qual uma potência de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento (20) pode ser aumentada e uma potência de aquecimento do dispositivo de queimador de reformador (10) pode ser reduzida, e vice-versa.

10. Usina de energia de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a unidade de controle é adaptada, dependendo da quantidade disponível de energia elétrica em uma rede de energia externa, para aumentar a potência de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento (20) e para reduzir a potência de aquecimento do dispositivo queimador de reformador (10).

11. Usina de energia de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizada pelo fato de que as potências de aquecimento da unidade elétrica de aquecimento (20) e do dispositivo de queimador de reformador (10) podem ser controladas, em uma dependência entre si, pela unidade de controle, de tal modo que uma taxa, na qual o fluido de combustão é produzido, se mantém constante ou, no máximo varie por uma taxa de variação máxima predefinida.

12. Usina de energia de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizada pelo fato de que as potências de a-quecimento da unidade elétrica de aquecimento (20) e do dispositivo de queimador de reformador (10) podem ser controladas, em uma dependência entre si, pela unidade de controle, de tal modo que a temperatura na unidade de reformador (1) se mantenha em uma faixa desejada predefinida, na qual o veículo de energia pode ser convertido em fluido de combustão.

13. Processo para gerar energia elétrica, em particular, com uma usina de energia de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, - em que um veículo de energia é convertido em uma unidade de reformador (1), com fonte de calor, em fluido de combustão, - em que um veículo de energia é queimado com um dispositivo de queimador de reformador (10), para proporcionar a fonte de calor, - em que o fluido de combustão é queimado em uma unidade de queimador (30) e energia térmica é assim produzida, - em que a energia térmica é convertida, em uma unidade de turbina (50), em um movimento rotativo, e - em que uma unidade de gerador (60) é acionada pelo movimento rotativo e energia elétrica é, desse modo, gerada, caracterizado pelo fato de que além de ser proporcionado pelo dispositivo de queimador de reformador (10), a fonte de calor é proporcionada por uma unidade elétrica de aquecimento (20), pela qual energia elétrica é convertida em energia térmica.