conservaÇÃo de energia cogeração profa. dra. maria de fátima ribeiro raia – daelt

CONSERVAÇÃO DE ENERGIA

Cogeração

Profa. Dra. Maria de Fátima Ribeiro Raia – DAELT

O que é Cogeração:

A Cogeração de Energia pode ser definida como um processo

termodinâmico no qual ocorre a produção simultânea e

sequencial de energia elétrica ou mecânica, e energia térmica

útil, a partir de uma única fonte de energia.

FONTE

gás naturalóleo combustívelóleo dieselcarvãobagaço de canaetc.

SISTEMA DE COGERAÇÃO

ENERGIA ELÉTRICA OU

MECÂNICA

ENERGIA TÉRMICA

vapor

água quente

gás quente

água gelada

A COGERAÇÃO É CONHECIDA DESDE O SÉCULO XIX,

•Os primeiros sistemas comerciais de cogeração foram instalados ao final do

século XIX;

•na década de 40, a cogeração nos EUA, representava 50% da energia total

gerada, e na Europa 30% (Distric Heating);

•ao final de década de 60, Europa 15% e nos EUA 5%, devido a expansão das

redes de transmissão, distribuição e monopólio dos serviços elétricos;

• na década de 80, a cogeração passou a ser encarada como uma

importante alternativa energética;

• durante os anos 90, começa a forte pressão a favor de processos de

conversão energética sustentáveis, baixo impacto ambiental e

utilizando combustíveis renováveis, isto a favor da cogerção.

Vocação para Cogeração

Empresas com alta demanda térmica;

simultaneidade das demandas elétrica e térmica;

compatibilidade com o sistema de co-geração, por ex. temperaturas;

tarifa de energia elétrica alta;

disponibilidade de combustível.

Exemplos de empresas com vocação

Setor industrial

– química e petroquímica;– têxtil;– cerâmica;– bebidas e alimentos;– papel e celulose;– sucroalcooleira;– madeireira, etc.

mais empresas com vocação

Setor de serviços

– shopping centers; – hotéis;– aeroportos;– escolas;– centrais distritais (sistemas de distribuição de

calor)

Nestes casos o fator principal é a necessidade de climatização.

MOTIVAÇÃO

Confiabilidade; redução de custos; imagem da empresa; geração distribuída; baixo impacto ambiental; resposta rápida ao aumento de carga; ..........

Autoprodução e cogeração:qual a diferença?

Autoprodução : o consumidor produz, nas suas instalações, a energia que necessita.

Cogeração: é uma alternativa que pode viabilizar economicamente a autoprodução.

Fonte: Baseado na IEA, 2008

Participação da Cogeração na produção de energia total por pais (%)

Geração

Termelétrica

Ciclo Combinado

Caldeira Convencional

Balanço da Energia Resultante: eletr.+ térmica

CALOR E ENERGIA ELÉTRICA

GERADOS DE FORMA

SEPARADA

Balanço Geral da Cogeração

A cogeração é um processo de produção de energia muito eficiente, em que

é gerada a maior quantidade de energia útil com um mínimo de energia

residual. Isso significa maior rendimento global e menor custo de energia.

Resumindo uma situação genérica de Cogeração

Rendimento pode chegar a 85%

SELEÇÃO DO ACIONADOR PRINCIPAL

Peça mais importante de um sistema de cogeração

Pode ser:

• turbina a gás;

• caldeira/turbina a vapor;

• motores alternativos.

• Tecnologias emergentes

• células a combustível;

• motor stirling (combustão externa).

COGERAÇÃO COM CICLO COMBINADO

Fonte: Apostila de cogeração – prof. Newton Paterman Brasil - 2005

Shopping CenterShopping Center

SISTEMAS DE COGERAÇÃO

Os sistemas são divididos em dois grandes grupos, em função da sequência de utilização da energia, podendo ser de "topping cycle" e "bottoming cycle".

Nos sistemas tipo "topping cycle" o energético, (gás natural por exemplo) é usado primeiramente na produção de energia elétrica (ou mecânica) em turbinas ou motores a gás e o calor rejeitado é recuperado para o sistema térmico

kW

Sistema Topping Cycle

Nos sistemas com "bottoming cycle“ o energético produz, primeiramente,

vapor que utilizado para produção de energia mecânica (e/ou elétrica) em

turbinas a vapor, é depois repassado ao processo.

Sistema Bottoming Cycle

Exemplos de Cogeração

Shopping CenterDemanda Elétrica SEM COGERAÇÃO

DEMANDA ELÉTRICA COM COGERAÇÃO

Climatização por termoacumulação e chiller de compressão

Cogeração com climatização por termoacumulação e chiller de compressão

Turbina a gás

Caldeira

Gerador

Parque Gráfico

Jornal O GloboEXEMPLOS

Projac – Rio – 5 MW

Shopping Via Parque - Rio – B.Tijuca2 geradores G3512, de 1.300 kW de potência cada uma

Aeroporto Internacional Zumbi dos Palmares Maceió - 2 grupos geradores a gás G3412C suprem 790 kW + energia térmica

Usina Santa Elisa – Sertãozinho SP

Usina Passatempo – MS - 30 MW

SETOR SUCROALCOOLEIRO

Outros importantes empreendimentos já optaram pela cogeração

• Aeroporto de Congonhas – São Paulo

• Shopping Taboão da Serra – Grande São Paulo

• Inapel (indústria de embalagens) – Grande São Paulo • Panamco – Jundiaí – (Coca Cola 8,2MWh e 80t gás carbônico por dia)

• Sonda Supermercados – São Paulo e Grande São Paulo

• Caesar Park – Grande São Paulo

• Sofitel – São Paulo

• IGW Edifício Plaza Iguatemi – São Paulo • AMBEV – Jaguariúna

• Kaiser – Jacareí

• VCP – Jacareí (Votorantim Celulose e Papel)

60,00/25,00

2000 – 2500

Hidrelétrica (inclui-se geração, transmissão e

distribuição)

40,00/25,00800 – 1000Cogeração

Custo da energia

elétrica até o consumidor US$/MWh durante amortização/após

amortização

Investimento por kW

US$/kWPROCESSO

CUSTO da COGERAÇÃO comparada à GERAÇÃO HIDRELÉTRICA

OBS - Um projeto de uma usina de médio porte, para a produção de etanol e co-geração um custo aproximado de R$ 100 milhões e um tempo de implantação da parte industrial, de 18 meses.