ESCOLA FEDERAL DE ENGENHARIA DE ITAJUB

INSTITUTO DE ENGENHARIA MECNICA

DEPARTAMENTO DE PRODUO

ANLISE DA VIABILIDADE ECONMICA E FINANCEIRA PARA AIMPLANTAO DE SISTEMAS DE COGERAO

Petterson dos Santos Zaroni PintoLeonardo Martinet Cardoso Martone

Orientador: Edson Oliveira PamplonaEscola Federal de Engenharia de Itajub, Departamento de Produo.Caixa Postal. 50 37500-000 Itajub, MG, Brasil pamplona@iem.efei.brCo-Orientador: Andr Ramon Silva MartinsEscola Federal de Engenharia de Itajub, Departamento de Eletrotcnica.Caixa Postal. 50 37500-000 Itajub, MG, Brasil amartins@iee.efei.br

Resumo. As diretrizes do setor energtico nacional apontam para novos investimentos nagerao de energia atravs de sistemas de cogerao buscando a eficincia energtica. Essasusinas termeltricas de cogerao envolvem empreendimentos descentralizados compotncias menores, as licenas ambientais so mais simples de serem obtidas e existe umamaior disponibilidade de equipamentos no mercado em comparao com equipamentos paragerao hdrica. Tais fatores contribuem para que estas usinas termeltricas atendam deforma mais gil as necessidades de gerao de energia, alm de promover o ingresso denovos agentes e de capital privado no setor energtico.No Comrcio, o consumo de energia eltrica continuou refletindo a expanso e modernizaodos servios com o uso mais intenso de aparelhos de ar condicionado, alm da abertura degrandes centros comerciais. Justifica-se ento, um estudo preliminar aplicando-se osconceitos da engenharia econmica na anlise de viabilidade destes empreendimentos emcentros comerciais e hospitais, considerando os aspectos operacionais da plantatermoeltrica na gerao de eletricidade e frio para a determinao do sistema de cogeraoadequado.

Palavras-chave: Cogerao, Anlise econmica e financeira, Eficincia energtica, Gsnatural

1. INTRODUO

O crescimento do consumo de energia eltrica no Brasil vem apresentando sustentadaevoluo nos ltimos anos, particularmente como resultado da alterao do perfil industrial nadireo de processos mais intensivos nesta forma de energia e do incremento da demanda nosetor residencial, implicando em taxas anuais de expanso significativamente superiores aocrescimento da economia e da prpria demanda energtica como um todo. Entretanto, pordiversos fatores, a capacidade de atendimento desta expanso, mediante tecnologiasconvencionais, por parte do Setor Eltrico tradicional vem se mostrando cada vez maislimitada, inclusive apontando-se crescentes riscos de dficit curto prazo.

O sistema eltrico brasileiro desenvolveu-se extensivamente aps a segunda guerramundial. Em 1993, a capacidade nominal instalada de gerao de eletricidade era de 52,1 GW(incluindo apenas a parte brasileira de Itaipu), tendo sido a gerao bruta total, naquele ano,de 236,6 TWh, com 97% de origem hidrulica (Plano Decenal 1989/1998). A opohidreltrica foi trajetria tecnolgica escolhida no ps-guerra para desenvolver a oferta deeletricidade no Brasil. A ampla disponibilidade de diversos aproveitamentos hidreltricos acustos relativamente baixos, prximos dos principais mercados consumidores do pas, tevepapel determinante nesta escolha.

Hoje, a tendncia do setor energtico outra. O Brasil encontra-se em um processo detransio quanto sua matriz energtica com o aumento da participao das termeltricas. Achegada do gs natural boliviano ao sul do pas e o grande aumento de produo de gs daPetrobrs na Bacia de Campos, no Rio de Janeiro, consolidar a disponibilidade dessecombustvel e ser de capital importncia para alterar o perfil de gerao existente.

O Ministrio de Minas e Energia est implementando um programa de incentivo gerao trmica que atender ao crescimento da demanda de energia eltrica em torno de 4%ao ano, o que propicia a instalao de usinas termeltricas movidas a gs natural prximo aosgrandes centros consumidores. Paralelamente, algumas termeltricas produziro vapor atravsde turbinas com cogerao, aumentando o seu rendimento energtico.

2. OBJETIVO

Este trabalho tem como objetivo descrever de forma simplificada as caractersticas dossistemas disponveis de cogerao, demonstrar como a cogerao pode trazer benefcios paraindstrias, prdios de escritrios e hospitais; fazendo as estimativas preliminares e verificandoa rentabilidade do investimento atravs da anlise de viabilidade econmica em plantas decogerao.

3. A COGERAO

Cogerao um vocbulo de origem americana empregada desde os anos setenta paradesignar os processos de produo combinada de calor e potncia, com uso seqencial daenergia liberada por uma mesma fonte combustvel, qualquer que seja o ciclo termodinmicoempregado.

A cogerao tambm denominada de produo combinada de calor e trabalho. Talcombinao representa atualmente uma das mais racionais formas de utilizao decombustvel. Ela valoriza da melhor maneira a energia de cada combustvel, gerando formasmais nobres de energia e minimizando os terrveis efeitos da segunda lei da termodinmica,que anuncia uma perda obrigatria quando da transformao de uma forma de energia emoutra.

Atualmente temos algumas diferenas de cogerao, a qual podemos chamar decogerao tradicional e cogerao moderna, a cogerao tradicional tem como motivaobsica auto-suficincia de energia eltrica e a cogerao moderna tem como motivao venda de excedentes e redues de emisses.

As centrais de cogerao distinguem-se pelo tipo de acionamento empregado: motoralternativo, turbina a vapor, turbina a gs e suas possveis combinaes, dependendo do nvelda demanda de eletricidade e da relao, para a oferta e a demanda, entre fluxos de energiaseltrica e trmica. J a cogerao classifica-se em Ciclo Topping ou Bottoming, a depender desua insero no processo energtico.

Em um ciclo Topping ocorre primeiro o aproveitamento da gerao de energia mecnicae depois a recuperao do calor residual para gerao de vapor. Nos ciclos Bottoming vem

primeiro a gerao de vapor, geralmente de alta presso e alta temperatura, e depois as outrasformas de energia, utilizando ou no o prprio vapor.

Tradicionalmente, os setores promissores para implantao de sistemas de cogerao secaracterizam por apresentar razoveis potncias instaladas por unidade de consumo, fatores decarga elevados e uma demanda trmica importante, sob temperaturas inferiores a 200 C.Assim, a indstria sucroalcooleira (Walter, Nogueira, 1993) e de papel e celulose, exatamentepor mostrarem tais caractersticas, oferecem contextos favorveis a cogerao e tem sido alvode diversos estudos para a realidade brasileira (Silveira, Nogueira, 1994). A indstriapetroqumica tambm apresenta os mesmos fatores favorveis implantao de sistemas decogerao. Outro setor promissor a utilizao de sistemas de cogerao em lugares commenor potncia instalada como o caso de shoppings e hospitais (Marimon, 2000). Esta foi aprincipal motivao para o presente trabalho: avaliar a cogerao no mbito da viabilidadetcnica, econmica e financeira para a implantao e divulgao das vantagens deste sistemade cogerao em hospitais.

Dado este contexto favorvel e estimulante a cogerao e implementao do combustvelgasoso gerao de eletricidade, existem duas grandes responsabilidades a serem cumpridas:a primeira do Estado, na remoo de barreiras e obstculos legais, permitindo a viabilizaodos projetos de novas termeltricas; e a segunda nossa, como engenheiros interessados nodesenvolvimento e bem estar da sociedade, estudando e criando novos projetos e trabalhos,visando o melhor aproveitamento possvel desta nova tendncia energtica nacional.

4. DESENVOLVIMENTO

Para o estudo de viabilidade e sensibilidade, foram colhidos dados de uma empresa,sendo estes dados a potncia eltrica distribuda por perodos de consumo e a quantidade defrio necessria. Esse dados forneceram tambm, a base para a escolha da tecnologia decogerao a ser empregada.

importante salientar que o gs natural vem aumentando cada vez mais a suaparticipao na matriz energtica brasileira devido a disponibilidade de reservas naturaisdesse combustvel e a construo de infra-estrutura para a sua distribuio em gasodutos nosprincipais plos industriais e comerciais do pas.

Atualmente, o Brasil est sofrendo um perodo de racionamento energtico devido asfalhas, a fragilidade e a excessiva dependncia de recursos hdricos, fator este de forteestmulo para a busca de solues por parte do setor industrial e comercial. Neste sentido, opropsito de uma planta de cogerao satisfazer as necessidades de energia eltrica etrmica requeridos para um determinado processo industrial. Para o setor tercirio (comercial)a componente de energia trmica utilizada para gerao de frio durante a climatizao deambientes atravs de sistemas de absoro para ar condicionado.

A atual capacidade energtica do Brasil, e a sua taxa de crescimento pode ser mostradanas tabelas 1 e 2.

Tabela 1: Capacidade Instalada no Brasil Situao em 2000

Capacidade PorcentagemHidreltrica 59.432 MW 87,7 %Termeltrica 8.351 MW 12,3 % Angra 1 e 2 966 MW 2,9 %

TOTAL 67.783 MW 100 %Fonte: Plano Decenal 1999/2008

Mas atualmente a gerao hdrica est sendo responsvel por mais de 90% da gerao deenergia eltrica consumida no Brasil, devido ao atraso e nas construes de novas usinastermeltricas.

Tabela 2: Taxa de Crescimento do Consumo de Eletricidade no Brasil - Mercado Atendidopelas Distribuidoras

Perodo Taxa de Crescimento Anual (%) Real1970/1980 12,51980/1990 5,81990/1998 4,5Perodo Taxa de Crescimento Anual (%) Prevista

Baixa Referncia Alta1997/2002 3,2 4,7 4,72002/2008 5,2 4,7 6,1

Fonte: Plano Decenal 1999 / 2008

Como era de se prever uma anlise da atual situao da oferta de eletricidade indica altosriscos de falta de energia curto prazo na regio mais desenvolvida do pas, e isto o queacontece na atual crise energtica brasileira.

Por isto, urgente que no Brasil imediatamente se tenha um programa de obrasemergenciais, acelerando novas usinas termeltricas e ampliando linhas e subestaes detransmisso e incentivo a construo de centrais de cogerao em empresas e no setortercirio. Onde o governo criou um programa de termeltricas que previa a construo de 49usinas, mas apenas 9 ficaro prontas no prazo, devido ao problema poltico, a falta delicitaes e de documentos normativos para compra e venda do gs natural, e compra e vendade energia cogerada.

Atualmente com a entrada de gs natural da Bolvia o governo acredita poder alavancaros processos de construes de usinas termeltricas e incentivar indstrias e empresas do setortercirio a utilizar este gs na autoproduo de energia eltrica atravs de sistemas decogerao.

4.1 - Tecnologias para Sistemas de Cogerao

Uma primeira classificao das tecnologias de cogerao pode ser feita segundo osdistintos princpios de utilizao de energia em cascata, ou seja, designao genrica paraprocessos em que o fluxo de energia efluente de um processo, ou de um equipamento, empregado como insumo na alimentao do processo ou do equipamento subseqente(Nogueira,1996).

So designados como ciclos bottoming aqueles em que, ao ponto de vista do fluxo deenergia, a produo de potncia ocorre jusante dos equipamentos consumidores de calor.

Os ciclos topping, por sua vez, so aqueles em que a posio relativa do processo deproduo de potncia antecede o uso de energia na forma de calor.

Ciclos BottomingNas instalaes industriais de uma forma geral, os fluxos de energia rejeitada esto

associados a descargas de gases quentes, fluxos de gua aquecida e em alguns casos de vapor.Muitas vezes, no entanto, existem restries que impedem o seu reaproveitamento, restriesestas que podem ser de ordem econmica, tcnica, ou at mesmo decorrentes da simplesausncia de alternativas para seu uso.

As tecnologias de cogerao bottoming concorrem com tcnicas de conservao deenergia, que envolvem recuperao de calor residual. As tcnicas de recuperao de calorresidual so consideradas mais vantajosas em relao a cogerao, exclusivamente do pontode vista econmico, para fluxos residuais que possuem temperatura inferior a 370 C 700 F(Kehlhofer,1991).

A utilizao de turbinas a gs pode ocorrer com o aproveitamento direto do fluxo dosgases de exausto, ou a partir da utilizao de um trocador de calor gs-vapor. Essa ltimasoluo, de maior custo de capital, pode ser importante quando houver o risco da presena demateriais abrasivos ou corrosivos junto aos gases.

Ciclo toppingNos ciclos topping o calor rejeitado pelo sistema de gerao de potncia utilizado no

atendimento dos requisitos de energia trmica. So possveis ciclos topping de cogeraoutilizando como equipamentos motores, as turbinas a vapor, turbinas a gs, uma combinaodestas, o chamado ciclo combinado ou motores de combusto interna.

Figura 1 Ciclo Topping

Turbinas a vaporO emprego de turbinas a vapor a opo tecnolgica mais difundida em indstrias e

sistemas de rede de calor. Vapor na faixa de 20 a 100 bar, produzido em geradores de vaporconvencionais, utilizado no acionamento de turbinas a vapor para gerao de potncia. Ovapor de escape ou de extrao, na faixa de 2 a 20 bar, empregado como calor de processo.

A grande difuso dos sistemas de cogerao com turbinas a vapor pode ser parcialmenteatribuda s vantagens da longa vida til e adequao desses equipamentos ao uso de umagrande variedade de combustveis (Walter, Llagostera, Gallo, 1994).

Turbinas a gsAs turbinas a gs de ciclo aberto so sistemas de potncia relativamente simples, de bom

nvel de desenvolvimento tecnolgico e que permitem uma fcil recuperao de calor residualde mdia e alta temperatura, portanto, de maior disponibilidade termodinmica. Em umainstalao de cogerao, os gases de exausto de uma turbina a gs, que esto numa faixatpica de 480 a 600 C, so utilizados:

- numa caldeira de recuperao, com ou sem queima suplementar de combustvel,pois com uma concentrao de oxignio da ordem de 15%, os gases de exaustopodem viabilizar a combusto sem necessidade de fornecimento de ar adicional;

- aquecimento de fluidos de processo;- processos de secagem;- no pr-aquecimento de cargas de fornos;- produo de frio pelo ciclo de Absoro.

A produo de frio no ciclo de absoro um sistema de absoro que transforma o calorem frio por meio de transformaes de soluo. Em funo da temperatura de entrada nosistema possivel a operao de um ciclo (ou estgio) em cascata. A temperatura do calor deentrada maior quanto maior o nmero de estgios.

Este rendimento medido em COP, sistema em ingls para coeficiente de desempenho,que a carga de refrigerao em kW dividida pela eletricidade demandada, vide Tabela I(Poole & Poole 2000).

Tabela 3 - Resumo dos sistemas de absoro.

Condies do vaporEquipamentos

Temp. ( C) Presso (psig)COP

Vapor utilizado*(kWt/100 TR)

1 estgio 110-120 5-15 0,6-0,7 (0,65) 5382 estgios 160-185 65-145 0,9-1,2 (1,05) 3333 estgios 215 305 1,55 226Fonte: Eletricidade Moderna n314 Maio de 2000 Cogerao.

* Supe o valor de COP dado entre parnteses. Em termos de fluxo de calor 1 TR=3,5 kW

No sistema de absoro tm-se um investimento maior do que o de compresso, porm,os custos de manuteno so menores. Estes tambm so silenciosos e tm o mritoambiental, pois no utilizam CFCs, HCFCs ou outros que refrigerantes que atacam o oznio(Koblitz,1998). Abaixo temos um esquema de um sistema de absoro, Figura 2.

Figura 02 Sistema de Absoro para obteno de Frio

Ciclo combinadoOs sistemas em ciclo combinado so constitudos por turbinas a gs de ciclo aberto -

colocadas em srie com caldeiras de recuperao com ou sem queima auxiliar -, nas quais gerado vapor a alta e/ou mdia presso. Esse vapor , ento, expandido numa turbina decontrapresso ou de extrao/condensao, permitindo que o vapor de escape seja utilizadocomo vapor de processo.

Os sistemas em ciclo combinado apresentam uma grande flexibilidade na relao deproduo de eletricidade e calor, face s vrias possibilidades de arranjo destes sistemas. Emcomparao com grande parte das tecnologias apresentadas anteriormente, a de cicloscombinados permite, de uma maneira geral, uma maior extrao de potncia por unidade decalor.

Ciclos com motores a gs ou dieselOs sistemas que empregam motores de combusto interna so utilizados de maneira mais

disseminada no setor tercirio e nas pequenas indstrias. Nesses sistemas, o aproveitamentode calor ocorre com a utilizao da energia contida nos gases de exausto e/ou nos fluidos derefrigerao e lubrificao. Um esquema de uma instalao apresentado na Figura 3.

Figura 4 Ciclo com Motor a Gs

Essa tecnologia apresenta de uma forma geral, rendimento trmico superior s demaistecnologias como turbinas a gs e vapor, embora tambm tenham graves restries associadas recuperao de calor, face aos baixos nveis de temperatura. A viabilidade de aplicao dosmotores em cogerao limitada aos casos em que o processo requer uma quantidaderelativamente grande de calor a baixas temperaturas (Nogueira, 1996). A quantidade de calorque pode ser efetivamente recuperada depende do tipo de motor em considerao porte e seo motor turbo alimentado ou de aspirao natural -, assim como do regime operacional. Arecuperao de calor dos leos lubrificantes e do fluido de refrigerao dos turbo-compressores , usualmente disponvel a cerca de 70 C, limitada para finalidades deproduo de gua quente, que pode ser empregada em uso domstico, em processos delavagem e na alimentao de caldeiras.

J os gases de escape, com temperaturas de at 700 C, representam a segunda fonte maisimportante para a recuperao de calor de um motor. O problema est no fato de que no recomendvel reduzir sua temperatura abaixo de 150 a 180 C para evitar:

- refluxo de condensados para o motor;- a corroso prematura de componentes do sistema de escape;- a elevao da rea da superfcie de troca de calor, limitando a recuperao a

aproximadamente 50% do disponvel.

4.2 - Escolha do Sistema de Tecnologia para Cogerao

A escolha da tecnologia mais adequada a cada aplicao, dentre o conjunto de opesapresentadas, um procedimento que deve ser feito de forma cuidadosa e criteriosa, quanto adiversos aspectos.

Um primeiro ponto a ser analisado, a relao entre potncia e calor, que caracterizacada tecnologia de cogerao. Uma vez que, de uma forma geral, essas relaes no socoincidentes com as relaes de demanda de potncia eltrica e calor da unidade industrial, aescolha de uma tecnologia em detrimento da outra implica quase que sempre, na escolha peloatendimento pleno de uma das duas formas de demanda energtica. (Cogerao, WALTER,LLAGOSTERA, GALLO,1994).

Outros aspectos a serem considerados na escolha da tecnologia so:- disponibilidade de combustvel adequado a cada tecnologia;- aspectos referentes ao impacto ambiental;- custos do investimento;- eficincia de converso.

Para a anlise deste trabalho, ser levado em conta como critrio de deciso, a relaoentre potncia eltrica e calor da instalao. Para tanto, segue abaixo a tabela 4 onde temos ovalor da razo entre potncia e calor, correspondente a cada tecnologia de cogerao.

Tabela 4 Razo entre Potncia Eltrica e Calor

Turbina Vapor Ciclo Combinado Motor Diesel Turbina GsEletricidade / Calor 0.10 a 0.30 0.60 a 1.50 0.80 a 2.40 0.30 a 1.2

Fonte: Cogerao, WALTER, LLAGOSTERA, GALLO,1994

Demanda Potncia Eltrica: 2800 kW - Requerida pelo SistemaCalor Necessrio: 2567 kW Energia requerida para obteno de frio, utilizando um COP de absoro de1,5.Demanda Potncia Eltrica / Calor: 1,09

Portanto, temos que a tecnologia a ser analisada pode ser a turbina a gs.

Anlise de viabilidade econmicaEm termos gerais, na anlise de viabilidade econmica, so comparados os custos

operacionais sem cogerao com as alternativas de cogerao. O custo operacioal menordessas alternativas que amortiza os maiores investimentos nos sistemas de cogerao. Oscustos de operao e manuteno so caractersticos de cada tecnologia, como tambm soseus parmentros fsicos de desempenho energtico

Fatores econmicosOs sistemas de cogerao devem ser submetidos a uma detalhada anlise tcnico-

econmica para verificao de sua viabilidade. O levantamento das cargas eltricas e trmicasdeve ser o mais fiel possvel. Em sistemas existentes, o melhor procedimento a verificaodas contas de energia por um perodo mnimo de 12 meses, seu pique de demanda e sua curvahorria, semanal e mensal de consumo (Mata, 2001).

Em sistemas novos, em fase de projeto, o mesmo tipo de informao necessria, pormdeve ser avaliada sempre que possvel com auxilio de programas de computador parasimulao energtica.

A simulao dever analisar de forma dinmica fatores como a meteorologia da regio,diferentes formas de tarifao de energia eltrica, sazonalidade das cargas eltricas e trmicas,e o desempenho dos equipamentos que compe cada alternativa (inclusive em carga parcial).

Os fatores de custo inicial a serem considerados incluem:- Custo do capital;- Custo inicial do sistema de cogerao, incluindo os elementos auxiliares, tais comocaldeiras, trocadores de calor, unidades de absoro, bombas, controladores, etc;- Deduo do valor do custo inicial dos elementos substitudos pelo sistema de cogerao(caldeiras convencionas, chillers eltricos, geradores de emergncia, no-breaks, etc.);- Reduo de custos de componentes correlatos tais como os derivados da reduo detamanho da subestao eltrica, cabos, chaves, etc.

Os elementos bsicos de custo operacional so:- Anlise dos custos de energia (eltrica e trmica) no sistema convencional e no decogerao;- Valor de manuteno e operao (pessoal, materiais etc.) para as duas alternativas.

No deve ser esquecido que a anlise de energia deve incluir todos os produtos geradospelo sistema de cogerao (vapor, gua quente, gua gelada, frio, etc.), no se limitando aenergia eltrica.

Os elementos de anlise financeira incluem o capital prprio investido, a taxa de jurospara financiamento, correo monetria, os prazos de carncia, incentivos (depreciaoacelerada, impostos, etc).

A composio econmica de todos os elementos acima, tais como custo inicial,operacional, manuteno e custos financeiros por um determinado prazo (em geral de quinzeanos), deve ser ento comparada nas duas alternativas, e os nmeros em geral procuradoscomo indicadores so a TIR (Taxa Interna de retorno) e o prazo de amortizao.Umimportante elemento a ser considerado na anlise econmica o financiamento do BNDES,em torno de 85% do total, dependendo da linha de crdito. Taxas de juros atrativas comprazos de amortizao e carncia adequados esto disponveis hoje em dia para os projetos decogerao.

Fatores operacionaisAps o levantamento dos perfis de consumo sazonal acima torna-se possvel a escolha do

sistema mais apropriado que, em grande parte dos casos, no dimensionado para acapacidade mxima de energia eltrica requerida. A razo disto sempre tentar que o sistemade cogerao opere em "base-load", ou seja, tenha sempre o mximo de carregamento eltricoe trmico, operando como sistema bsico, em geral, com uma carga estvel durante todo odia.

Tarifas especficas para demanda e consumo nestas situaes, com valores de acordo coma classificao do fornecimento (classe A4, A3, etc.) so publicadas pela ANEEL.

O requisito de manter o fator de potncia no mnimo em 92% pode ser alcanado pelaproduo de reativos nos turbo-geradores, podendo substituir bancos de capacitores paracorreo do fator de potncia.

Metodologia da anlise de viabilidade econmicaOs dados apresentados a seguir so referentes seleo da turbina a gs e dos

equipamentos auxiliares os quais foram obtidos atravs de um planilha de clculo (Teixeira,1997), apresentado-se como uma ferramenta eficiente para a seleo de ciclos de cogeraoatravs de uma rotina de otimizao de fatores com uma funo objetiva e sujeita restrieslineares e inteiras.

Os dados de entrada so referentes a um estudo de caso de um Hospital, financiado peloBNDES, que financia at 85% do investimento total com juros de 12% ao ano e com carnciade um ano (ANEEL, 2001). A formulao do problema base inicia dividindo as demandas deutilidade em oito perodos tarifrios constantes e distintos de acordo com as curvas de duraode carga. Essas demandas esto apresentadas na tabela 5 e figura 5. As caractersticasoperacionais do sistema bem como os parmetros tcnicos dos equipamentos so apresentadosna tabela 6.

A partir de ento faz-se uma pr seleo das turbinas a gs contidas no banco de dados dapanilha e os equipamentos auxiliares que iro compor o sistema de cogerao soselecionados atravs da rotina de otimizao, de maneira a designar o conjunto que melhor

atende as necessidades requeridas a um custo mais baixo, estes dados podem ser visualizadosnas tabelas 7, 7.1 e tabela 8, (Teixeira, 1997.)

Temos por fim, aps a apresentao dos dados, os valores que iro compor o fluxo decaixa desse investimento onde o custo de operao anual sem cogerao demonstrado natabela 9. Este investimento tem um tempo total de operao de 15 anos e equivale,aproximadamente, a vida til dos equipamentos. Para este tipo de sistema a depreciao dosequipamentos de 10% ao ano conferindo uma vida econmica de 10 anos para oequipamento, dessa forma teremos ao final do perodo um valor residual nulo, (ANEEL,2001).

Tabela 5 Distribuio Sazonal de Energia

Perodo de Consumo PotnciaEltrica (MW)

Frio(MW)

Durao doPerodo (h)

Durao doPerodo (%)

Perodo Seco - Dia til - Fora de Ponta 2,4 3,85 2172 0,248Perodo Seco - Dia til - De Ponta 2 3,85 437 0,050Perodo Seco - Dia til - Noturno 1,5 3,85 846 0,097Perodo Seco - Final de Semana 2 3,85 1609 0,184Perodo mido - Dia til - Fora de Ponta 2,8 3,85 1585 0,181Perodo mido - Dia til - De Ponta 2,3 3,85 319 0,036Perodo mido - Dia til - Noturno 1,8 3,85 618 0,071Perodo mido - Final de Semana 2,1 3,85 1174 0,134

Curvas de Carga das Demandas Energticas

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 1,000

% Tempo ( Horas Anuais)

MW

Frio (MW) Potncia Eltrica (MW)

Figura 5 - Curvas de carga das demandas energticas

Tabela 6 Parmetros Operacionais e Econmicos

COP do Sistema Frigorfico por Compresso: 4,0 COP do Sistema Frigorfico por Absoro: 1,5 Sistema de frio empregado SEM co-gerao: (1) compresso - (2) absoro 1 Taxa anual de desconto (%): 15 Alquota do ICMS (%): 25 Fator de custos de operao e manuteno (%): 5 Disponibilidade do sistema de co-gerao (%): 100 Percentual de custos diversos (%): 25 Tarifa de venda de Energia Eltrica Fora de Ponta (R$/MWh): 0 Tarifa de venda de Energia Eltrica - Ponta (R$/MWh): 0 Altitude local da instalao (m): 0 Temperatura ambiente - mdia local (oC) - VERO: 35 Temperatura ambiente - mdia local (oC) - INVERNO: 25 Temperatura de utilizao do frio (Tr) (oC): 8

Tabela 7 Turbina a Gs e Equipamentos Auxiliares

EquipamentosGrupo Gerador

Fabricante Modelo Tipo Combustvel Rotao Wo(MW)

Qo(MW)

Rendimento(%)

ALLISON 501-KB3 E G 12850 2,83 4,91 35 Fonte Teixeira, 1997.

Considerando o Preo de: 850,00 US$/kW instalado Fonte: Gs Turbine HandBookPotncia Instalada: 2834 kWPreo Total da Turbina em Dolar: US$ 2.408.900,00Cotao do Dlar p/ Anlise: R$ 2,50 / US$Preo Total da Turbina em Reais: R$ 6.022.250,00

Tabela 7.1 Turbina a Gs e Equipamentos Auxiliares

Equipamentos AuxiliaresCaldeira de Recuperao

Custo R$ Capacidade MW Capacidade Mnima MW Capacidade Mxima MW Fator de escala336260,00 2,69 0,87 11,61 0,75

Chiller de AbsoroCOP Custo Capacidade Capacidade1,5 2183000,00 3,86 1100

Fonte Teixeira, 1997.

Abaixo ser demonstrado o consumo de combustvel por ano para a gerao de energia ecalor proporcionada pela Turbina escolhida, sendo ento calculado o custo deste consumo.

Dados Iniciais:Energia Eltrica Requerida: 2.800 kWRendimento da Turbina a Gs: 0,35Energia Requerida na Entrada da Turbina: 8.000 kWPoder Calorfico Inferior do Gs: 9583 kcal/m3 Fonte Gs Petro 2001Poder Calorfico Inferior do Gs: 40.122.104,40 J/m3

Consumo de Gs Natural: 0,199391 m3/s

Tabela 8 Custo do Combustvel

Custo com Combustvel (Gs Natural)Consumo de Combustvel 0,19939 m3/s

Horas de Utilizao 8760 horas/anoConsumo de Combustvel por Ano 6288005,173 m3/ano

Densidade do Gs 0,602 kg/m3Preo do Gs Natural (segundo PPT) 0,1070184 U$$/m3Preo do Gs Natural (segundo PPT) 0,267546 R$/m3

Custo De Combustvel por Ano 1.682.331 R$/anoCusto Com Operao e Manuteno

Fator de Custos de Operao e Manuteno 0,05 -Investimento Total 8541510,00 R$

Custo Com Operao e Manuteno 427.076 R$/ano

CUSTO TOTAL 2.109.406 R$/ano

Tabela 9 Custo Total sem Cogerao

Nas tabela 10 e 11 temos finalmente o fluxo de caixa deste investimento e resultadoresumido de todos os dados deste investimento relacionado a um sistema de cogerao.

Demanda ConsumoPonta 22,18 R$/kW (s/ ICMS) Ponta Seca 145,37 R$/MWhc(s/ ICMS)

Fora de Ponta 7,39 R$/kW (s/ ICMS) Ponta mida 134,52 R$/MWhc(s/ ICMS)Fora de Ponta Seco 69,12 R$/MWhc(s/ ICMS)

Fora de Ponta mido 61,08 R$/MWhc(s/ ICMS)

Contrato ConsumosDemanda Contratada de Ponta 3300 kW Ponta Seca 1326,73 MWh/ano

Demanda Contratada Fora de Ponta 3800 kW Ponta mida 968,484 MWh/anoFator de Carga 0,92 - Fora de Ponta Seca 8087,996 MWh/ano

Horas de Operao de Ponta Seca 437 Horas Fora de Ponta mida 11805,992 MWh/anoHoras de Operao de Ponta mida 319 Horas

Horas de Operao Fora de Ponta Seco 4627 HorasHoras de Operao Fora de Ponta mido 3377 Horas

Custo s/ ICMS 2818611,77 R$/anoCusto com ICMS (25%) 3.758.149 R$/ano

Tarifa Azul Horosazonal A4Empresa: Bandeirante

Tabela 10 Fluxo de Caixa

investimento: -8.541.510,00 Depreciao financ. 7260283,50 -1281226,50 Renda Trib. IR Amortizao -1281226,50econ. ano 1 1648742,90 -854151,00 juros 1 871234,02 777508,88 -76642,12 -26824,74 0,00 804333,62econ. ano 2 1648742,90 -854151,00 juros 2 871234,02 777508,88 -76642,12 -26824,74 1452056,70 -647723,08econ. ano 3 1648742,90 -854151,00 juros 3 696987,22 951755,68 97604,68 34161,64 1452056,70 -534462,66econ. ano 4 1648742,90 -854151,00 juros 4 522740,41 1126002,49 271851,49 95148,02 1452056,70 -421202,23econ. ano 5 1648742,90 -854151,00 juros 5 348493,61 1300249,29 446098,29 156134,40 1452056,70 -307941,81econ. ano 6 1648742,90 -854151,00 juros 6 174246,80 1474496,10 620345,10 217120,78 1452056,70 -194681,39econ. ano 7 1648742,90 -854151,00 1648742,90 794591,90 278107,16 1370635,73econ. ano 8 1648742,90 -854151,00 1648742,90 794591,90 278107,16 1370635,73econ. ano 9 1648742,90 -854151,00 1648742,90 794591,90 278107,16 1370635,73

econ. ano 10 1648742,90 -854151,00 1648742,90 794591,90 278107,16 1370635,73econ. ano 11 1648742,90 1648742,90 1648742,90 577060,01 1071682,88econ. ano 12 1648742,90 1648742,90 1648742,90 577060,01 1071682,88econ. ano 13 1648742,90 1648742,90 1648742,90 577060,01 1071682,88econ. ano 14 1648742,90 1648742,90 1648742,90 577060,01 1071682,88econ. ano 15 1648742,90 1648742,90 1648742,90 577060,01 1071682,88

VPL R$ 6.976.826,82

TIR 20%

Fluxo de caixa:

Tabela 11 Resultado

Custo de Operao sem Cogerao 3.758.149 R$/anoCusto de Operao com Cogerao 2.109.406 R$/ano

Economia Anual devido a Cogerao 1.648.743 R$/anoInvestimento com Equipamentos 8.541.510 R$

Tempo de Retorno 5,18 anosCusto do kW em dlar 2125,00 U$$/kW

TIR 20% -VPL 678667,5017 R$

5. SENSIBILIDADE

Atravs de um grfico de sensibilidade, Figura 6, podemos observar o comportamento daTIR do investimento no sistema de cogerao em funo da variao do dlar e da variaodo valor do investimento na turbina a gs.

Figura 6 Sensibilidade

6. CONCLUSO

Observa-se que o investimento de um Sistema de Cogerao aplicada a um Hospital quedetm as caractersticas j explicitadas, tal como demanda de energia eltrica e frio, vavel.Isso em virtude dos clculos e dados retirados, os quais elaborados fornecem uma TIR de20%, ou seja maior que a TMA considerada que de 15%.

Existe entretanto, hoje alguns fatores que prejudicam o interesse por pare da maioria dasempresas em investirem neste tipo de tecnologia. Sendo que alguns desses complicadores solistados abaixo:- um investimento intensivo em capital ( em torno de R$2125 o kW);- o custo do capital alto comparado aos praticados em outros pases industrializados;- o acesso a esse tipo de financiamento ainda difcil;- a maior parte dos equipamentos importada sofrendo diretamente os efeitos do cmbio

aumentando ainda mais o custo total;- no Brasil os equipamentos so mais caros em razo da pequena escala de nosso mercado

atual e efeitos diretos e indiretos dos impostos.- outra questo de ordem cultural a de que a cogerao, por ser uma atividade

especializada, foge da atividade final da empresa trazendo algumas barreiras nesse sentidopor parte do grupo de possveis investidores.

- a dificuldade de regularizao da aquisio de energia das concessionrias em caso de panedo sistema ou necessidade de manuteno dos equipamentos. O que atualmente causa, em

Sensibilidade

0

10

20

30

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60

70

80

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2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3

Variao Cotao Dlar (R$)

TIR

Investimento U$$ 900 Investimento U$$850 Investimento U$$ 800 Investimento U$$750

Investimento U$$ 700 Investimento U$$ 650 Investimento U$$ 600

muitos casos a inviabilidade do investimento, devido ao elevado custo de compra destaenergia.

Cabe aqui uma ressalva, de que este trabalho no tem como funo analisar taiscomplicadores.

Nota-se atravs do grfico na Figura 6, que a variao do dlar a medida que se deslocapara direita no encontra-se em mesma proporo a variao da TIR. O Grfico em siproporciona ao leitor, uma viso rpida e simples da sensibilidade relacionada TIR emfuno do Investimento inicial x Cotao do Dlar.

Uma outra possibilidade para tornar esse tipo de investimento mais atrativo seria a vendado excedente de energia para a concessionria local, ou diretamente para um grupo deconsumidores de acordo com os termos de venda, no entanto, os preos e outros termos para avenda da energia produzida desestimulam o dimensionamento para capacidade excedente.

Atualmente est sendo implementada uma nova poltica de preos elaborada pela ANEELque estabelece os valores normativos (VN) para a compra da energia que as concessionriaspodero repassar aos consumidores. Dentro em breve teremos projetos dessa naturezaassociando as necessidades de utilidades por parte da industria e do setor tercirio uma fonteextra de receita atravs da comercializao de energia junto ao Mercado Atacadista deEnergia MAE.

O que se espera e o que podemos observar que, em meio a atual conjuntura de uma criseenergtica, novas polticas favorveis gerao de energia sero implementadas o mais brevepossvel despertando o interesse da iniciativa privada para investimentos em gerao ecomercializao da energia em todos os setores de nossa economia. A continuidade dofornecimento eltrico uma preocupao sria e a segurana dos sistemas de cogerao umacaracterstica atraente.

Dentro do cenrio atual de crise energtica a que o pas est inserido, de grandeimportncia o desenvolvimento e estudo, alm do incentivo, de produo de fontesalternativas de energia. Pois para a possibilidade de crescimento e desenvolvimento scioeconmico do pas a energia eltrica deve ser ofertada, sem restries e a um custo vivel.Portanto o projeto aqui desenvolvido desperta um interesse de importncia Nacional.

7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

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