CONSERVAÇÃO DE ENERGIA Cogeração Profa. Dra. Maria de Fátima Ribeiro Raia – DAELT

ENERGIA ELÉTRICA OU MECÂNICA 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 natural óleo combustível óleo diesel carvão bagaço de cana etc. 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.

Participação da Cogeração na produção de energia total por pais (%) Fonte: Baseado na IEA, 2008

Geração Termelétrica Ciclo Combinado CALOR E ENERGIA ELÉTRICA GERADOS DE FORMA SEPARADA Balanço da Energia Resultante: eletr.+ térmica Caldeira Convencional

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 Center Shopping 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". kW 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 Sistema Topping Cycle

Sistema Bottoming 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.

Demanda Elétrica SEM COGERAÇÃO Exemplos de Cogeração Shopping Center Demanda Elétrica SEM COGERAÇÃO

DEMANDA ELÉTRICA COM COGERAÇÃO

Climatização por termoacumulação e chiller de compressão

Cogeração com climatização por termoacumulação e chiller de compressão

Parque Gráfico Jornal O Globo EXEMPLOS Turbina a gás Caldeira Gerador

Projac – Rio – 5 MW Aeroporto Internacional Zumbi dos Palmares Maceió - 2 grupos geradores a gás G3412C suprem 790 kW + energia térmica Shopping Via Parque - Rio – B.Tijuca 2 geradores G3512, de 1.300 kW de potência cada uma

SETOR SUCROALCOOLEIRO Usina Santa Elisa – Sertãozinho SP Usina Passatempo – MS - 30 MW

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)

Hidrelétrica (inclui-se geração, transmissão e distribuição) CUSTO da COGERAÇÃO comparada à GERAÇÃO HIDRELÉTRICA 60,00/25,00 2000 – 2500 Hidrelétrica (inclui-se geração, transmissão e distribuição) 40,00/25,00 800 – 1000 Cogeração Custo da energia elétrica até o consumidor US$/MWh durante amortização/após amortização Investimento por kW US$/kW PROCESSO 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.