Produção Combinada de Energia Eléctrica e
Térmica na Indústria - Cogeração
Uma Vantagem Competitiva ou Não ?
Departamento de Engenharia Química
Faculdade de Engenharia do Porto
Manuel Álvaro Neto Coelho
Aveiro, 28 de Novembro de 2002
Produção de
Energia Térmica
Produção de
Energia Eléctrica
Concepção
Integração
energéctica
-Desenvolvimento
do Projecto
Legislação
-Execução
Factores
Conjunturais
-Operação da
Instalação
Avaliação
Vantagem competitiva
Concepção do Sistema
q Relação entre energia térmica e energia eléctrica ; Exemplo de
Topping cycle e Bottoming cycle
q Previsão das variações de consumo de energia eléctrica e
térmica
q Fontes de energia
q Aplicação de legislação
q Tecnologias disponíveis: Cheng Cycle; Aeroderivative Turbines
q Integração energética e sua interacção com o sistema de
cogeração
Heat / Power ratio
15
10
Caldeira
+
Turbina
de
contrapressão
Turbina a gás
+
Pós Combustão
5
Motor Diesel + Pós Combustão
Turbina Gas + Caldeira de recuperação
Motor Diesel + Caldeira de recuperação
0
Energia Térmica (v.s.)
Steam demand (ton/hr)
25
20
15
10
5
0
0
4
8
12
Time (hr)
16
20
24
Scheme 1
Steam Turbine
2.5Mw
Boiler
26 ton/hr
Scheme 2
5.6 MW
E.E.G.
H.R.B.
3 ton/hr
Diesel Engine
Boiler
17 ton/hr
Scheme 3
E.E.G
.
5.6 Mw
24 ton/hr
H.R.B. (supplementary
fired)
Diesel Engine
Fuel
(H.F.O)
Motor Diesel + Pós-combustão
Motor Diesel
Pós Combustão
100
36
Radiação
1.8
Ser.
Aux.
117.5
Vent.
Alternador
1.6
40
Arref.ar
8.6
12
Gás de
escape
16
Potência Eléctrica
134
Vapor
Eficiência 85%
3.5
Perdas de
Combustão
Topping cycle+pós combustão
Motor Diesel/
Turbina
12--15% O2
12
36 / 46
100
NOx
16
Pós Combustão
40 / 30
Potência Eléctrica
Gás de
escape
117.5
3.5
Perdas de
Combustão
Fuel
134
Vapor
Eficiência 85%
Especificações para o Desenho do Sistema
q Flexibilidade do sistema
q O sistema tem a capacidade de operar isolado da rede
q O sistema de produção de vapor pode operar
independentemente das condições de operação do sistema de
produção de energia eléctrica
q Garantir a operacionalidade do sistema com a variação do
consumo de vapor
q Minimizar a emissão de Nox no gas de exaustão
Eficiência (%)
100
80
60
40
20
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Prod. vapor (%)
Cons.Esp. Eq.(g/kwh)
250
200
150
100
50
0
0
20
40
60
80
100
Prod. Vapor (%)
5000
Heat recovery
Nox (mg /nm3 8% O2)
4000
Supplementary firing
3000
2000
1000
0
0
10
20
30
40
50
60
70
Steam generation (%)
NOx emissions in the boiler exhaust
80
90
100
Conclusões
q A fase de concepção e integração energética do sistema de
cogeração com o processo produtivo é vital
q Só elevadas eficiências energéticas dos sistemas garantem a
sua 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 elevada
Ü aproveitamento máximo da energia térmica- factor determinante
nos sistemas de turbina a gas