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Cogeração na Indústria
e no Mercado Livre
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Conceitos Gerais sobre Cogeração
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COGERAÇÃO E TRIGERAÇÃO
Cogeração: uso de uma máquina térmica para geração simultânea de energia (elétrica ou mecânica) e calor. Trigeração: uso de uma máquina térmica para geração simultânea de energia (elétrica ou mecânica), calor e frio. Cogeração e trigeração aumentam a eficiência do uso do combustível, em relação à geração separada de energia, calor e frio.
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CICLOS TOPPING E BOTTOMING
Topping: primeiro gera-se energia eletromecânica e depois calor. Exemplo: usinas a gás a ciclo combinado. Bottoming: primeiro gera-se calor e depois energia eletromecânica. Utilização restrita, pois o calor rejeitado se encontra a temperaturas geralmente insuficientes para geração de energia eletromecânica.
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CICLO TOPPING Fonte: BARJA, 2006.
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CICLO BOTTOMING Fonte: BARJA, 2006.
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CICLOS TOPPING E BOTTOMING
Fonte: BARJA, 2006.
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PLANTA DE COGERAÇÃO Fonte: ANDREOS, 2013.
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UTILIDADES DA COGERAÇÃO
Fonte: BARJA, 2006.
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BALANÇO TÉRMICO Fonte: BARJA, 2006.
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TURBINA A GÁS - ESQUEMA Fonte: BARJA, 2006.
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ROTOR DE UMA TURBINA A GÁS
Fonte: ALSTOM
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USINA A GÁS A CICLO SIMPLES
Fonte:
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USINA A GÁS A CICLO COMBINADO
Fonte:
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EXEMPLO DE USINA A CICLO COMBINADO
Usina Elétrica a Gás de Araucária (UEGA). 2 turbinas a gás, 1 turbina a vapor, 3 geradores. Potência instalada: 469 MW. Combustível: gás da Bolívia. Temperatura de combustão do gás: 1000°C. Temperatura do vapor superaquecido: 522°C. Temperatura dos gases de exaustão: 82°C.
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USINA ELÉTRICA A GÁS DE ARAUCÁRIA
Fonte: UEGA.
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QUALIFICAÇÃO DA COGERAÇÃO
Decreto 2003/1996: Define e regulamenta a Produção Independente e a Autoprodução de energia elétrica com fontes alternativas e renováveis. Resolução ANEEL 235/2006: Estabelece os requisitos para a qualificação de centrais termelétricas cogeradoras de energia.
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QUALIFICAÇÃO DA COGERAÇÃO
Energia da Fonte (Ef). Energia recebida pela central termelétrica, em kWh/h, em seu regime operativo médio. No caso dos combustíveis, é o Poder Calorífico Inferior (PCI). Energia da Utilidade Eletromecânica (Ee). Energia fornecida pela central termelétrica, em kWh/h, em seu regime operativo médio, em termos líquidos, descontado o consumo dos serviços auxiliares elétricos da central.
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QUALIFICAÇÃO DA COGERAÇÃO
Energia da Utilidade Calor (Et): Energia cedida pela central, no seu regime operativo médio, em kWh/h, em termos líquidos, descontadas as energia de baixo potencial térmico que retornam à central. Fator de Cogeração (Fc%): Parâmetro função da potência instalada e da fonte da central. Aproxima-se do conceito de Eficiência Exergética. Fator de Ponderação (X): parâmetro adimensional definido em função da potência instalada e das eficiências.
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QUALIFICAÇÃO DA COGERAÇÃO
Taxa de Economia Mínima (TEC): economia mínima que uma usina deve ter para ser qualificada. Rendimento térmico de referência ( ). Rendimento eletromecânico de referência ( ). Razão entre os rendimentos Rendimento para fins de qualificação
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QUALIFICAÇÃO DA COGERAÇÃO
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Fonte: BARJA, 2013.
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CENTRAIS QUALIFICADAS ATUAIS
Situação em 1/10/2014, de acordo com o Banco de Informações da Geração (BIG), da Aneel. Participação na capacidade total em operação: 1,91%.
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COGERAÇÃO NO MUNDO (%) Fonte:
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Cogeração no Mercado Livre
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SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL (SIN)
Fonte: ONS.
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ESTRUTURA DESVERTICALIZADA
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AMBIENTES DE CONTRATAÇÃO
GERAÇÃO Competição plena Preços de suprimento resultante de leilões Preços de suprimento livremente negociados D: distribuidores CL: consumidores livres C: comercializadores Ambiente de Contratação Regulada ACR Ambiente de Contratação Livre ACL CL C D
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CONSUMIDORES LIVRES E ESPECIAIS
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ENERGIA INCENTIVADA (COM DIREITO A DESCONTO NA TARIFA DE USO)
Fonte: CCEE.
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ENERGIA CONVENCIONAL (SEM DIREITO A DESCONTO NA TARIFA DE USO)
Fonte: CCEE.
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Preço de Curto Prazo (PLD)
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PROD. TERMO ENTRE 2010 E 2014 (%)
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OFERTA E DEMANDA DE ENERGIA
Fonte: Adaptado de
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PLD DO SUDESTE/CENTRO-OESTE
Fonte: D’ARAUJO, 2014.
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PLD SE/CO X PREÇO DO NORD POOL
Fonte: D’ARAUJO, 2014.
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ESTRATÉGIAS PARA COGERAÇÃO
O aumento da eficiência energética obtida com a cogeração é importante, mas não basta. O empreendimento deve ser analisado como um todo, especialmente do ponto de vista econômico-financeiro. O aumento da cogeração na matriz energética brasileira pode ser conseguido com estratégias de mercado adequadas e negociação da energia no mercado livre.
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REFERÊNCIAS BALESTIERI, José A. P. Geração combinada de eletricidade e calor, UFSC, 2002. BARJA, Gabriel J. A. A cogeração e sua inserção ao sistema elétrico. Dissertação de Mestrado, UnB, 2006. ANDREOS, Ronaldo. Estudo de viabilidade técnico-econômica de pequenas centrais de cogeração a gás natural no setor terciário do estado de São Paulo. Dissertação de Mestrado, USP, 2013. D’ARAUJO, Roberto P. Da superfície para as profundezas: um modelo com defeitos genéticos – artigo que tenta explicar a crise,
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Fim!
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