Aula 05 - Cogeração

8/16/2019 Aula 05 - Cogeração

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COGERAÇÃO

Prof. Eduardo Bonamini


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Introdução a Cogeração

A cogeração é a produção simultânea ou combinada de energia térmica

útil (calor na forma de água quente e vapor, ou frio) e energia mecânica a

partir da queima de um único combustível (gás natural, resíduos de madeira,

casca de arro, bagaço da cana, pal!a, etc")" A energia mecânica pode ser

utiliada na forma de trabal!o ou convertida total ou parcialmente em energia

elétrica" A energia térmica é utiliada como fonte de calor e#ou frio para umprocesso industrial ou no setor de comércio ou serviços"

Pode-se ainda definir a cogeração como a integração eficiente dos

processos térmicos e elétricos.


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$egundo a Aneel (%es" no"&' de & de nov" &**+), a atividade de cogeração de energia

contribui para a racionalidade energética, possibilitando mel!or aproveitamento e menor

consumo de fontes de energia, quando comparada geração individual de calor e energia

elétrica"


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Introdução a Cogeração-evido aos investimentos relativamente bai.os, a cogeração tem

sido cada ve mais empregada para/

$uprir energia elétrica quer para consumo pr0prio onde está

sendo produida, quer para negociação com a concessionária ou

mercado de energia1

%eaproveitamento do calor para uso na calefação, refrigeração,

secagem, lavagem, etc"

Aproveitamento da crescente disponibilidade do gás natural na

matri energética"

2ariedade de combustíveis para geração de calor e eletricidade,

como/ resíduos da cana3de3açúcar, resíduos da madeira, pal!a de

arro, além do gás natural"


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Introdução a Cogeração4atores que t5m contribuído para a e.pansão da cogeração/

A busca no uso eficiente da energia evitando3se as perdas de energia

útil"

Aumento da efici5ncia energética de conversão térmica com a

produção simultânea de trabal!o e calor úteis a partir da queima de

combustíveis"

%edução dos impactos e custos ambientais resultantes do mel!or

aproveitamento da queima de combustíveis, contribuindo para isso o

aumento da efici5ncia energética do processo, que implica em menos

energético para mais energia convertida em trabal!o e, por conseguinte,

menor redução de emissão de gases de efeito estufa e menor impacto

ambiental"


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$ignificativa evolução das turbinas a gás"

6stímulo participação do segmento privado na produção de eletricidade"

7eração de eletricidade no pr0prio local de consumo"

8empo curto para implantação"

$uprimento de energia confiável"

9el!oria na qualidade do fornecimento"

%edução de custos de suprimento de energia elétrica"

%edução de custos, aumentando a competitividade econ:mica de empresas industriai

e comerciais"

4inanceiramente mais viável"

7eração distribuída"


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A 8abela &"; apresenta duas fases distintas, a tradicional e a moderna, ao

longo da evolução dos sistemas de cogeração"



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Introdução a Cogeração A principal diferença entre a cogeração e a c!amada geração termelétrica convencional

é que na segunda é gerada apenas eletricidade, sem aproveitamento de parte significativa

da energia do combustível" A geração termelétrica implica necessariamente a re


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= consumo de água de uma central termelétrica é centrado na

necessidade da mesma rea cogeração aproveita3se o potencial e.istente nos produtos resultantes

da queima de um combustível, que estão a alta temperatura, para geração

de trabal!o e energia térmica"


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A eficiência máxima das usinas de geração termelétrica é

da ordem de 55 a 60%, em ciclo combinado" -e qualquer

modo, a única forma de aproveitar os restantes *? da energia

dos combustíveis é usando3a na forma de calor, como realiado

nas plantas de cogeração" Já a cogeração tem de 75% a 85%

de eficiência 6ste motivo aliado ao crescente valor dos

combustíveis e mudança das leis, e.plicam o fantástico

crescimento da cogeração no mundo na última década"


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Cogeração no Brasil

Ao tornar clara a possibilidade de vender e.cedentes

elétricos com remuneração satisfat0ria e disponibiliar a

compra de energia rede, podem ser criadas condiç@es para

uma saudável contribuição de autoprodutores e produtores

independentes na e.pansão do sistema elétrico e com

efici5ncias energéticas elevadas"= decreto ei B;C&, de &B de maio de BD;B, em seu art" &E,

define o conceito de autoprodutor para a produção de energia

elétrica destinada a uso e.clusivo do produtor"


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A caracteriação da cogeração, assim como a regulamentação

da aquisição de e.cedentes pela concessionária, surgiu em &' de

deembro de BD;;, com a portaria ->A66 &+, ficando os

autoprodutores su


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A %esolução >E&B da A>66, de &B de Haneiro de &***,

estabelece os requisitos necessários qualificação de centrais co3

geradoras de energia"

>o Irasil !á +* termelétricas com cogeração em operação, com

pot5ncia instalada total de B"+'* 9J" As plantas são contribuiç@es

de autoprodutores (BD?) e de produtores independentes (*?) emsua grande maioria e usam combustíveis f0sseis +*,'? (0leo

combustível (B,C?), 0leo diesel (B*,'?), gás natural (;,'?)), gás

de processo (',?) e biomassa (',?)"


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-os +* pro


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>o Keará o número de plantas de cogeração é ainda incipiente/


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= Irasil ainda e.perimenta barreiras para um efetivo deslanc!e da

cogeração, o principal deles é o alto preço do gás natural embora a

cogeração a biomassa ven!a apresentando um maior crescimento relativo"

A 6uropa tem incorporado ativamente a cogeração em sua política

energética" A Lnião 6uropeia atualmente gera BB? de sua eletricidade

usando cogeração, no entanto !á uma grande diferença na participação dos

estados membros" =s tr5s países europeus com a maior produção por

cogeração no mundo são -inamarca, Molanda e 4inlândia" >a -inamarca,

? de sua energia prov5m de cogeração e da recuperação do calor do li.o"

>a Molanda, cerca de *? de toda a energia gerada é proveniente da

cogeração" >a 4inlândia os percentuais são também significativos"


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Setores com Vocação para a Cogeração

=s campos mais atrativos implantação da cogeração são os que

agregam parte ou a totalidade das características listadas a seguir/Konfiabilidade no atendimento da demanda de pot5ncia1

-emandas significativas e contínuas de energia elétrica e calor1

-isponibilidade de combustível a preços atrativos, como gás natural, ou

resíduos industriais1

8arifas ou preços elevados para a energia elétrica"

-isponibilidade de combustíveis residuais dos processos

produtivos"


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6sta tecnologia tem um potencial de aplicação importante nos

setores que produem combustíveis residuais em seusprocessos produtivos como/ sucroalcooleiro, papel e celulose,

siderúrgico e de refino"

Lm e.emplo típico de cogeração é encontrado na indústria

sucroalcooleira, onde o bagaço de cana3de3açúcar é ocombustível empregado para a produção de vapor, que ap0s

acionar as turbinas da moenda e do turbo3gerador, atende s

demandas de calor no processo industrial"


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=utro e.emplo refere3se s centrais de utilidades das plantas de

produção de celulose, que concentram e queimam resíduos da

digestão da madeira, o licor negro, recuperando produtos químicos

de valor para o processo produtivo e produindo vapor de alta

pressão que permite gerar energia elétrica e atender s demandas

térmicas no processo industrial"

=s combustíveis utiliados para cogeração nas refinarias de

petr0leo são gás de refinaria, resíduo asfáltico, gás natural e finos

de .isto" A motivação nestes casos tem sido a disponibilidade de

combustíveis residuais e a necessidade de assegurar um

suprimento confiável de eletricidade"


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A cogeração moderna é muito variada, sendo notável a penetração das

turbinas a gás, com seus gases quentes de escape servindo para aprodução de vapor de processo em caldeiras de recuperação, empregadas

em todos os setores, inclusive em empresas do setor terciário (setor de

serviços)"

Kom a entrada do gás natural, a cogeração tem sua aplicabilidade

econ:mica ampliada para setores que utiliem calor e#ou frio em seu

processo produtivo, tais como químico (fertiliantes, soda3cloro, etc"), t5.til,

de alimentos e bebidas, !otéis, s!opping, e outros do setor de serviços"


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Setores com Vocação para a Cogeração=s segmentos produtivos mais propícios cogeração são/

!a" #egmento $ndustrial os dois insumos energéticos mais usados na indústria são

eletricidade e vapor"

Fetroquímica

Alimentícias

Iebidas

85.til de 4iação

85.til de 8ecelagem

Kerâmicas

Fapel

Kelulose

4armac5uticas

Nuímicas

Kementeiras

9etalúrgicas


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!&" #egmento 'omercial

6difícios comerciais

4rigoríficos

Mospitais

Motéis

$upermercados

$!opping centers 7ráfico


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As aplicaç@es típicas de cogeração podem ser resumidas em tr5s grandes

áreas distintas/

(tilidades !District Heating " cogeração voltada para a produção de

calor ou frio distrital para condicionamento ambiental e aquecimento de água

em centros urbanos (teatros, áreas de centros de compra, resid5ncias) a

temperaturas geralmente compreendidas entre * e B*OK"

$ndustrial cogeração voltada para indústrias com demandas de calor

em alta temperatura iguais ou superiores a B*OK (refinarias, siderúrgicas,

indústrias de cimento, cerâmica e de vidro) ou mais bai.as temperaturas

(celulose e papel, t5.til, sucro3alcooleira)"

S t V ã C ã


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Setores com Vocação para a CogeraçãoAgr)cola * cogeração destinada ao aquecimento agrícola de estufas, de

e.ploraç@es agrícolas e de instalaç@es semel!antes, a temperaturas geralmente

compreendidas entre B e *OK"'omercial cogeração voltada para o atendimento a, estabelecimentos

comerciais como !ospitais, !otéis, frigoríficos, centros de compra, universidades"

A cogeração apresenta características de operação que diferem daquelas de

geradores dedicados em que o ob


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Mtodos de Recuperação de Energia6.istem basicamente cinco métodos de recuperação de energia para cogeração/

A+uecimento direto utilia o calor de e.austão diretamente em um processo

que consome calor" 6."/ secagem e pré3aquecimento de ar de combustão"

A+uecimento de fluidos utilia um trocador de calor para elevar a temperatura

de um fluido de trabal!o" 6."/ aquecimento de água para processos industriais e uso

residencial"

-rodução de .a/or utilia o vapor gerado, saturado ou superaquecido, para

processo" 6."/ vapor saturado (corresponde pressão e temperatura onde coe.istem

em equilíbrio as fases líquidas e gasosas) na dessaliniação e aquecimento de

ambientes e vapor superaquecido (quando temperatura do vapor está acima do ponto

no qual se evaporou) usado em turbinas a vapor"

Mtodos de Rec peração de Energia


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Mtodos de Recuperação de Energia

eração de frio, mediante os ciclos de a&sorção ciclo operado

basicamente a calor, devido ao fato da maior parte do custo de operação estar

associada com o fornecimento de calor liberado do vapor do líquido de alta

pressão" >a verdade e.iste a necessidade de algum trabal!o para acionar a

bomba no ciclo de absorção, mas a quantidade de trabal!o para uma dada

quantidade de refrigeração é mínima, comparada com aquela que seria

necessária no ciclo de compressão de vapor"

1esfriamento /or com/ressão mec2nica a elevação da pressão do

refrigerante é conseguida por um compressor que requer trabal!o"

Ciclos de Cogeração


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