CONSERVAÇÃO DE ENERGIA Cogeração Profa. Dra. Maria de Fátima Ribeiro Raia – DAELT.
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CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
Cogeração
Profa. Dra. Maria de Fátima Ribeiro Raia – DAELT
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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
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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.
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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.
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Exemplos de empresas com vocação
Setor industrial
– química e petroquímica;– têxtil;– cerâmica;– bebidas e alimentos;– papel e celulose;– sucroalcooleira;– madeireira, etc.
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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.
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MOTIVAÇÃO
Confiabilidade; redução de custos; imagem da empresa; geração distribuída; baixo impacto ambiental; resposta rápida ao aumento de carga; ..........
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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.
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Fonte: Baseado na IEA, 2008
Participação da Cogeração na produção de energia total por pais (%)
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Geração
Termelétrica
Ciclo Combinado
Caldeira Convencional
Balanço da Energia Resultante: eletr.+ térmica
CALOR E ENERGIA ELÉTRICA
GERADOS DE FORMA
SEPARADA
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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.
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Resumindo uma situação genérica de Cogeração
Rendimento pode chegar a 85%
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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).
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COGERAÇÃO COM CICLO COMBINADO
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Fonte: Apostila de cogeração – prof. Newton Paterman Brasil - 2005
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Shopping CenterShopping Center
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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
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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
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Exemplos de Cogeração
Shopping CenterDemanda Elétrica SEM COGERAÇÃO
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DEMANDA ELÉTRICA COM COGERAÇÃO
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Climatização por termoacumulação e chiller de compressão
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Cogeração com climatização por termoacumulação e chiller de compressão
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Turbina a gás
Caldeira
Gerador
Parque Gráfico
Jornal O GloboEXEMPLOS
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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
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Usina Santa Elisa – Sertãozinho SP
Usina Passatempo – MS - 30 MW
SETOR SUCROALCOOLEIRO
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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)
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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.