Cogeração e Geração Distribuída
Cogeração e Geração Distribuída
Nathan Collis CoelhoNathan Collis Coelho
13.1 Introdução
● O que é Cogeração?A cogeração é definida como sendo a produção combinada de
calor útil e energia elétrica OU mecânica simultaneamente e a partir de UM único combustível
● Quais os motivos de se realizar Cogeração? A cogeração permite a redução das perdas nos vários processos
de conversão, o que implica em:- Redução dos níveis de demanda de energia primária- Redução de impactos ambientais na exploração de recursos
naturais- Redução na emissão de poluentes
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13.1 Introdução
Tópicos Abordados:● Fundamentos da Cogeração● Evolução da Cogeração no mundo e no Brasil● Aspectos Tecnológicos:- Geração Elétrica a montante e a jusante- Cogeração com turbinas a gás- Cogeração com turbinas a vapor- Cogeração com motores alternativos- Critérios de seleção para Cogeração
● Geração Distribuída
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13.2 Fundamentos
● Energia é fundamental para o desenvolvimento econômico e realização de todas as atividades humanas
● A Qualidade do Fluxo Energético é uma característica que depende da capacidade de conversão de energia em outros tipos de energia
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13.2 Fundamentos
● Energia Elétrica → Energia Nobre → Pode ser convertida em qualquer outro tipo de energia
● Energia Térmica → Qualidade dependente da temperatura → Quanto maior a temperatura, maior é a qualidade da energia, podendo ser convertida em outros tipos com mais facilidade
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13.2 Fundamentos
● Muitos autores apresentam conceitos equivocados de perdas por ignorarem o conceito de qualidade do fluxo energético, por exemplo, a maior perda em uma central térmica a vapor não é o calor rejeitado no condensador, como muitos consideram ser. A maior perda em uma central térmica a vapor são as perdas associadas às grandes diferenças de temperatura na caldeira
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13.2 Fundamentos
● A Cogeração consiste em melhorar a qualidade da energia produzida por um combustível, por exemplo petróleo, gás natural, carvão ou biomassa, reduzindo as perdas que ocorrem em sua utilização.
● Os sistemas de Cogeração produzem simultaneamente e em sequência:
Energia Elétrica + Energia TérmicaOU
Energia Mecânica + Energia Térmica
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13.2 Fundamentos
● Atualmente uma Central Termelétrica consegue converter em eletricidade no máximo a metade do calor produzido na queima do combustível. Em geral o calor é lançado para a atmosfera sem gerar nenhum proveito. A cogeração pode ser aplicada neste caso utilizando o calor para aquecer residências.
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13.2 Fundamentos
● As indústrias utilizam temperaturas entre 120º e 200º C, porém queimam combustíveis em seus fornos e caldeiras com temperatura de 1400º a 1800ºC, portanto poderia ser utilizada no Brasil o calor que é atualmente descartado das Centrais Termelétricas para manter as temperaturas das indústrias em níveis aceitáveis
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13.2 Fundamentos
● A principal desvantagem na Cogeração consiste no fato que a temperatura necessita de um meio físico para ser transportada e que para ser levada à grandes distâncias as perdas são muito grandes. Portanto, no exemplo citado, somente as indústrias situadas próximas Termelétrica poderão receber calor de uma maneira proveitosa.
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13.2 Fundamentos
● A principal desvantagem na Cogeração consiste no fato que a temperatura necessita de um meio físico para ser transportada e que para ser levada à grandes distâncias as perdas são muito grandes. Portanto, no exemplo citado, somente as indústrias situadas próximas Termelétrica poderão receber calor de uma maneira proveitosa.
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13.2 Fundamentos
A Cogeração pode ocorrer independente:
● Da forma de potência necessária, podendo ser utilizada potência elétrica ou mecânica. Assim como a energia térmica pode ser utilizada para aquecimento ou refrigeração.
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13.2 Fundamentos
A Cogeração pode ocorrer independente:
● De quem será o consumidor: o próprio produtor, vendida diretamente para outros consumidores ou para a concessionária de energia elétrica;
● De quem será o produtor: Um consumidor, um produtor independente ou uma concessionária;
● Do porte do sistema: se a produção ocorre em unidades de poucos KW ou muitos MW.
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13.3 O Desenvolvimento Da Cogeração
A Cogeração no Mundo
● Surgiu no final do século XIX quando os consumidores de Energia Elétrica de médio e grande porte instalavam suas próprias centrais de geração de energia.
● Já na década de 40, metade da energia elétrica dos Estados Unidos era proveniente de Cogeração.
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13.3 O Desenvolvimento Da Cogeração
A Cogeração no Mundo● Em seguida, com a expansão dos sistemas elétricos nacionais que forneciam energia elétrica com confiabilidade e qualidade a baixo custo, a cogeração foi perdendo a importância e no final dos anos 60 os Estados Unidos contavam com menos de 5% de sua demanda de energia elétrica suprida através da Cogeração.
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13.3 O Desenvolvimento Da Cogeração
A Cogeração no Mundo
●A partir da década de 80, com o aumento do preço dos combustíveis e a valorização da eficiência energética, a cogeração passou a ser novamente considerada como importante alternativa energética, visto que houveram avanços tecnológicos nas turbinas e motores, além do início das preocupações com o meio ambiente devido à acidentes em usinas nucleares como o de Chernobyl em 1986.
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13.3 O Desenvolvimento Da Cogeração
A Cogeração no Mundo
● A década de 90 apresentou pressões em relação à redução no índice de emissões de gás carbônico devido ao efeito estufa, além de preocupações ambientais como a destruição da camada de ozônio, a chuva ácida e a poluição nas grandes cidades.
● Todos estes motivos ajudaram à chamar a atenção do mundo para a Cogeração.
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13.3 O Desenvolvimento Da Cogeração
A Cogeração no Mundo
● No ano 2000 os Estados Unidos geravam 54 GW e estima-se que até o ano 2020 eles produzirão 200 GW de Potência Elétrica através de sistemas de Cogeração.
● Na Europa em 2000 a Cogeração é responsável por 97 GW de capacidade instalada, com expectativas de 150 GW até 2020.
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13.3 O Desenvolvimento Da Cogeração
A Cogeração no Brasil
● O sistema elétrico brasileiro passou por uma acentuada expansão a partir da década de 50, baseando-se em sua maioria através de Usinas Hidrelétricas.
● A Cogeração não despertou muito interesse no Brasil até o ano 2000.
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13.3 O Desenvolvimento Da Cogeração
A Cogeração no Brasil
● Apesar do desinteresse geral, as indústrias de papel e celulose, sucroalcooleira, siderúrgica e petroquímica praticamente sempre realizaram Cogeração, porém somente para seu próprio consumo
●A venda de excedentes era desfavorecida devido a baixas tarifas oferecidas e ausência de legislação.
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13.3 O Desenvolvimento Da Cogeração
A Cogeração no Brasil
● A partir do ano 2000 a Cogeração passou a ser garantida na legislação através de uma resolução da ANEEL.
● Atualmente muitas unidades de Cogeração vendem seus excedentes para o sistema elétrico brasileiro, sendo que em 2000 a capacidade era de aproximadamente 1,8 GW.
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13.4 Aspectos Tecnológicos
● Existem dois tipos de sistemas de cogeração que podem ser escolhidos conforme as necessidades térmicas e elétricas do processo: Geração elétrica à montante (topping) ou geração elétrica à jusante (bottoming).
Qual é a ordem de geração em cada tipo?● Geração Elétrica à montante: eletricidade → calor
● Geração Elétrica à jusante: calor → eletricidade
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13.4 Aspectos Tecnológicos
● Sistemas à jusante são de emprego restrito pois o calor é rejeitado pelos processos industriais em temperaturas relativamente baixas e portanto não conseguem gerar potência elétrica considerável.
● Os sistemas à montante são os mais utilizados, gerando portanto primeiro energia elétrica através da queima de combustíveis e então utiliza-se o calor que sobra do processo para aquecer processos industriais além de shoppings, hospitais, hotéis e supermercados.
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13.4 Aspectos Tecnológicos
Cogeração com Turbinas a Gás
● Geração Termelétrica com turbinas a gás apresentam eficiência elétrica de 20%.
●Através de cogeração pode-se aproveitar 60% de eficiência térmica sem nenhuma redução da eficiência elétrica.
●Portanto, a eficiência energética global chega à 80%.
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13.4 Aspectos Tecnológicos
Cogeração com Turbinas a Vapor
● Geração Termelétrica com Turbinas a Vapor apresentam eficiência elétrica de 28%.
●Através de Cogeração pode-se aproveitar 62% de eficiência térmica, porém aumenta-se em 8% as perdas elétricas.
●Ainda assim, o ganho do método é considerável, com eficiência energética global de 82%.
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13.4 Aspectos Tecnológicos
Cogeração com Motores de Combustão Interna
● Geração Termelétrica com Motores de Combustão Interna apresentam eficiência elétrica de 36%.
● Através de Cogeração pode-se aproveitar 40% de eficiência térmica, sem diminuição da eficiência elétrica.
● Logo, tem-se eficiência energética global de 76%.
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13.4 Aspectos Tecnológicos
Critérios para a Viabilidade de Cogeração:
● Tarifas de eletricidade da concessionária;
● Preço do calor;
●Combustíveis empregados – Preço e Disponibilidade;
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13.4 Aspectos Tecnológicos
Critérios para a Viabilidade de Cogeração:
● Eficiência na geração de eletricidade;
● Produção de calor útil por unidade de energia elétrica produzida;
● Investimentos em implantação, operação e manutenção;
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13.4 Aspectos Tecnológicos
Critérios para a Viabilidade de Cogeração:
● Nível esperado de retorno financeiro;
EM DESTAQUE ATUALMENTE:EM DESTAQUE ATUALMENTE:
● Incentivos Fiscais;Incentivos Fiscais;
● Impactos Ambientais (Sustentabilidade);Impactos Ambientais (Sustentabilidade);
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13.4 Aspectos Tecnológicos
Conclusões
● Apesar de ser uma tecnologia já conhecida há décadas, recentemente vem recebendo maior atenção devido às questões atuais de produção de energia com sustentabilidade e consequentemente a cogeração tem recebido incentivos fiscais do governo
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13.4 Aspectos Tecnológicos
Conclusões
● Os métodos de Cogeração são em essência os métodos de Geração Termelétrica como Turbinas, a Gás, Turbinas a Vapor e Motores de Combustão Interna, com exceção do fato de que em Cogeração utiliza-se não somente a energia elétrica, porém também a energia térmica resultante.
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13.4 Aspectos Tecnológicos
Conclusões ● A cogeração utiliza energia que seria simplesmente jogada fora, portanto geralmente ela tem um impacto ambiental muito positivo.
● A cogeração em alguns casos chega a dobrar a capacidade de produção de energia.
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13.4 Aspectos Tecnológicos
Conclusões ● A cogeração utiliza energia que seria simplesmente jogada fora, portanto geralmente ela tem um impacto ambiental muito positivo.
● A cogeração em alguns casos chega a dobrar a capacidade de produção de energia.
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13.4 Aspectos Tecnológicos
OBRIGADO PELA ATENÇÃO! OBRIGADO PELA ATENÇÃO!
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