EFICIENCIA ENERGÉTICA I

Cogeração

Parte 1

Profa. Dra. Maria de Fátima Ribeiro Raia – DAELT

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

• tecnologia conhecida desde o século XIX,

• na década de 40, a cogeração nos EUA, 50% de energia elétrica total

gerada, e na Europa 30% (Distric Heating)

Os primeiros sistemas comerciais de cogeração foram instalados ao final do século XIX

• 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

Vocação para Cogeração

Empresas com alta demanda térmica;

simultaneidade das demandas elétrica e térmica;

compatibilidade com o sistema de cogeração, 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; atendimento mais rápido a demanda; redução de custos; imagem da empresa; geração distribuída; baixo impacto ambiental; .......... ..........

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.

Fonte: Baseado na IEA, 2008

Participação da Cogeração na produção de energia total por pais (%)

Geração

Termelétrica

Ciclo Combinado

Caldeira Convencional

Balanço da Energia Resultante: eletr.+ térmica

Balanço Geral da Cogeração

A cogeração é um processo de produção de energia muito eficiente, em que

é utilizada a maior quantidade de energia útil com o 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%

Outro Exemplo

Mais um exemplo de balanço energético (com e sem COGERAÇÃO)

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 A CICLO COMBINADO

Fonte: Apostila de cogeração – prof. Newton Paterman Brasil - 2005

Shopping Center

Tarefa – exemplo para estudo

SISTEMAS DE COGERAÇÃO

Os sistemas são basicamente separados em dois grandes grupos, em função da seqüência 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

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