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