Produção CombinadaProdução Combinada dede Energia EléctricaEnergia Eléctrica eeTérmica na IndústriaTérmica na Indústria -- Cogeração Cogeração

Uma Vantagem Competitiva ou NãoUma Vantagem Competitiva ou Não??

Departamento de Engenharia QuímicaFaculdade de Engenharia do Porto

Manuel Álvaro Neto CoelhoAveiro, 28 de Novembro de 2002

AvaliaçãoAvaliação

Vantagem competitivaVantagem competitiva

ConcepçãoConcepção

-Desenvolvimentodo Projecto

-Execução

-Operação daInstalação

Integração Integração energécticaenergéctica

LegislaçãoLegislação

Factores Factores ConjunturaisConjunturais

Produção deEnergia Térmica

Produção deEnergia Eléctrica

Concepção do Sistema

qq Relação entre energia térmicaRelação entre energia térmica ee energia eléctricaenergia eléctrica ;; ExemploExemplo de de Topping cycle e Bottoming cycleTopping cycle e Bottoming cycle

qq PrevisãoPrevisão dasdas variaçõesvariações dede consumoconsumo dede energia eléctricaenergia eléctrica eetérmicatérmica

qq FontesFontes dede energiaenergia

qq AplicaçãoAplicação dede legislaçãolegislação

qq Tecnologias disponíveisTecnologias disponíveis: Cheng Cycle;: Cheng Cycle; AeroderivativeAeroderivative TurbinesTurbines

qq Integração energéticaIntegração energética ee sua interacçãosua interacção com ocom o sistemasistema dedecogeraçãocogeração

Heat / Power ratio

0

5

10

15

Energia Térmica (v.s.)

Caldeira+

Turbinade

contrapressão

TurbinaTurbina Gas +Gas + CaldeiraCaldeira dede recuperaçãorecuperaçãoMotor Diesel +Motor Diesel + CaldeiraCaldeira dede recuperaçãorecuperação

Turbina a gás+

Pós Combustão

Motor Diesel +Motor Diesel + Pós CombustãoPós Combustão

0

5

10

15

20

25

0 4 8 12 16 20 24

Time (hr)

Ste

am d

eman

d (

ton

/hr)

Boiler

Diesel Engine

H.R.B.

Boiler

Diesel EngineH.R.B. (supplementary

fired)

Scheme 1

Scheme 2

Scheme 3

2.5Mw

26 ton/hr

5.6 MWE.E.G.

3 ton/hr

17 ton/hr

5.6 Mw24 ton/hr

Steam Turbine

E.E.G.

Fuel (H.F.O)

Motor Diesel +Motor Diesel + PósPós--combustãocombustão

40

100

134

117.5

Motor Diesel Pós Combustão

16

Vapor

3.5Perdas deCombustão

Ser.Aux.

12

36

Gás deescapeArref.ar

8.6

Vent.Alternador1.6

Radiação1.8

EficiênciaEficiência 85%85%

Potência Eléctrica

Topping cycle+Topping cycle+pós combustãopós combustão

117.5

Pós Combustão

3.5Perdas deCombustão

EficiênciaEficiência 85%85%

16

Fuel134

Vapor

Potência Eléctrica

40 / 30

100

Motor Diesel/Turbina

36 / 46

Gás deescape

1212--15% O15% O22

NOx

Especificações para o Desenho do Sistema

qq FlexibilidadeFlexibilidade dodo sistemasistema

qq OO sistemasistema tem atem a capacidadecapacidade dede operar isolado da rede operar isolado da rede

qq OO sistemasistema dede produçãoprodução de vaporde vapor pode operar pode operar

independentementeindependentemente dasdas condiçõescondições dede operaçãooperação dodo sistemasistema dede

produçãoprodução dede energia eléctrica energia eléctrica

qq GarantirGarantir aa operacionalidadeoperacionalidade dodo sistemasistema com acom a variaçãovariação dodo

consumoconsumo de vaporde vapor

qq MinimizarMinimizar aa emissãoemissão dede NoxNox no gas deno gas de exaustãoexaustão

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Prod. vapor (%)

Efi

ciên

cia

(%)

0

50

100

150

200

250

0 20 40 60 80 100

Prod. Vapor (%)

Co

ns.

Esp

. Eq

.(g

/kw

h)

0

1000

2000

3000

4000

5000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Steam generation (%)

Nox

(m

g /n

m3

8% O

2)

Supplementary firing

Heat recovery

NOx emissions in the boiler exhaust

Conclusões

q A fase de concepção e integração energética do sistema decogeração com o processo produtivo é vital

q Só elevadas eficiências energéticas dos sistemas garantem asua competitividade

q A redução das emissões por unidade de energia gerada é um factor determinante

q A cogeração constitui uma vantagem competitiva pouco sensível a condições conjunturais Ü eficiência global dos sistemas for elevadaÜ aproveitamento máximo da energia térmica- factor determinante

nos sistemas de turbina a gas