Cogeração e Absorção Fórum Permanente de Saúde - Tecnologia em Instalações Hospitalares Unicamp – 16 de Setembro de 2004 Arnaldo Walter Denílson Boschiero do Espírito Santo

Estrutura da apresentação Cogeração – conceitos, tecnologias e concepções. Sistemas de refrigeração por absorção. Cogeração em hospitais. Condições de viabilidade da cogeração. Análise econômica preliminar.

Cogeração - conceitos Cogeração (Combined Heat and Power - CHP): tecnologia de produção combinada de calor e potência, qualquer que seja o ciclo termodinâmico e qualquer que seja a fonte de energia. Cogeração: tecnologia conhecida desde o fim do século XIX, mas que tem sido valorizada após os anos 1980. Cogeração: tecnologia de uso eficiente de energia e, também, tecnologia de geração distribuída de energia elétrica.

Cogeração - conceitos

Cogeração – tecnologias e concepções Os ciclos de cogeração podem estar baseados em ciclos de turbinas a vapor, ciclos de turbinas a gás, ciclos combinados (turbinas a vapor + turbinas a gás) e motores de combustão interna (no futuro, também células a combustível). A cogeração pode ser viabilizada em indústrias, no setor terciário (hotéis, hospitais, shoppings, escolas, etc.) e em sistemas de calor distrital (não existentes no Brasil).

Cogeração – tecnologias / ciclos a vapor

Cogeração – tecnologias / turbinas a gás

Cogeração – tecnologias / ciclo combinado

Cogeração – tecnologias / motores CI Motores podem ser de ciclo Otto ou Diesel. Motores de ciclo Otto, para queima de gás natural, são mais usuais. A recuperação de calor máxima ocorre quando recupera-se a energia da água de refrigeração, dos gases de exaustão e do óleo lubrificante. Sistemas muito bem projetados e operados podem apresentar eficiência entre 80 e 90%.

Cogeração – tecnologias / motores CI

Cogeração – tecnologias / motores CI

Cogeração – tecnologias / motores CI

Absorção – conceitos

Absorção – conceitos Uma importante diferença entre os ciclos de refrigeração por absorção e os ciclos por compressão convencionais, está em que, no primeiro, a substância refrigerante não é comprimida e sim absorvida por um líquido (absorvedor). A solução líquida é então bombeada para pressões mais altas, processo que requer muito menos potência do que a compressão da substância refrigerante evaporada no caso do ciclo convencional.

Absorção – conceitos Uma fonte de calor é necessária para viabilizar a evaporação da substância refrigerante que vai para o evaporador. Vapor ou gases de combustão podem ser empregados. Em um sistema de cogeração acoplado a um sistema de refrigeração por absorção, a fonte de aquecimento pode ser água quente ou vapor gerado a partir da energia recuperada do MCI ou da TG.

Absorção – conceitos Os sistemas de absorção mais usuais são os água-amônia e água-brometo de lítio. No primeiro, a amônia é a substância refrigerante e a água (ou uma solução fraca de amônia) o absorvedor. No segundo caso, a água é o refrigerante e o brometo de lítio o absorvedor. Sistemas água-brometo de lítio são usuais em instalações de ar condicionado. Sistemas água-amônia são usuais em sistemas de refrigeração.

Cogeração em hospitais Hospitais são, em geral, locais adequados para instalações de cogeração, em função: (i) da demanda elétrica significativa e pouco variável ao longo do ano; (ii) da demanda térmica múltipla (água gelada, água quente e vapor), significativa e relativamente constante; e (iii) da necessidade de abastecimento elétrico 100% confiável.

Cogeração em hospitais Sistemas de cogeração em hospitais podem estar baseados em turbinas a gás e motores de combustão interna (queimando gás natural). Sistemas com turbinas a gás têm uma relação E/Q menor do que sistemas com MCI e podem ficar “desbalanceados” (para uma potência razoável, muito calor disponível, ou, ainda, para o sistema estar ajustado à demanda térmica, pequena potência é gerada).

Cogeração em hospitais A viabilidade econômica de sistemas de cogeração é tanto melhor quanto maior for a tarifa elétrica e menor o custo do combustível. Essas duas condições não são atendidas hoje, no Brasil. Entretanto, existem condições minimamente favoráveis para tarifas A4 e tarifas de gás natural para médios consumidores. Sempre, os sistemas precisam ser muito bem dimensionados.

Cogeração em hospitais Figuras ao lado mostram resultados da análise de viabilidade econômica (preliminar) em função da tarifa do gás natural. As soluções mais adequadas correspondem a sistemas de cogeração com MCI de menor capacidade (operação na base). Tarifas de GN estão entre 0,36 e 0,41 R$/NM3.