Cogeração
SISTEMA DE COGERAÇÃO DE
ENERGIA
O Que é Cogeração?
SISTEMA DE COGERAÇÃO DE ENERGIA
A cogeração a partir do gás natural é o processo que permite a produção de
energia elétrica e térmica, de forma simultânea, a partir de uma única fonte de
combustível. Ela possibilita melhor aproveitamento do gás, com mais eficiência,
representando custo menor para o usuário.
Pela geração de energia, a partir da cogeração, o usuário torna-se seu
autoprodutor de energia, evitando o risco de oscilações de carga na rede,
principalmente nos chamados horários de pico. O produtor pode inclusive
vender a energia excedente às distribuidoras.
Quando usado para refrigeração, a cogeração, além de mais econômica,
preserva o meio ambiente, por não utilizar gases do tipo CFC (cloro-fluorcarbono), um dos gases mais danosos à camada de ozônio, responsável pela
proteção do planeta contra os raios ultravioletas
Cogeração
Solução: Integrar as soluções adotadas separadamente com a visão de
transformar rejeitos térmicos em calor útil ao processo.
SISTEMA DE COGERAÇÃO DE ENERGIA
ÁGUA GELADA
INSUMO 1
ÁGUA QUENTE
GÁS NATURAL
CO2
VAPOR DE
PROCESSO
ENERGIA DE
EMERGÊNCIA
OPERAÇÃO DO
CLIENTE
Cogeração – Turbinas a Gás
Cogeração
Perfil Energético – Sistema de Cogeração – Turbina
Caldeira de
CLIENTE
Recuperação
Vapor de
Processo
B
Chiller de
ENERGIA
ELÉTRICA
ÁGUA
GELADA
GÁS NATURAL
Absorção
Torres de
Resfriamento
B
Bombas de Água de
Condensação
Turbina a Gás Natural
Cogeração com Motor a Gas
Cadeia Energética
INSUMOS
PRODUTOS
100 %
40 %
GÁS NATURAL
ENERGIA ELÉTRICA
18 %
AR ATMOSFÉRICO
GASES DE ESCAPE
28 %
ÓLEO
LUBRIFICANTE
ÁGUA DE
CONDENSAÇÃO
ÁGUA QUENTE
MOTOGERADOR
14 %
ÁGUA GELADA /
FRIO
VAPOR / CALOR
PERDAS
Eficiência Global de ~ 86%
CO2
Cogeração
Perfil Energético – Sistema de Cogeração – Motor de Combustão
ENERGIA
ELÉTRICA
Gases de
Escape
Recuperador de Energia
Lançado na
Atmosfera
CLIENTE
ÁGUA
GELADA
Chiller de
Absorção
Água Quente
GÁS NATURAL
ÁGUA QUENTE
PARA PROCESSO
Bombas de Água de
Condensação
B
Cogeração
Principais Players de Sistemas de Cogeração
MOTOR DE
COMBUSTÃO
GE;
WATSILA;
CATERPILLAR;
CUMMINS;
CATERPILLAR
TURBINA e CALDEIRA
DE RECUPERAÇÃO
SIMMENS;
TURBOMECA;
GE;
AALBORG;
DAN POWER.
CHILLERS DE
ABSORÇÃO
TORRES DE
RESFRIAMENTO
SISTEMA
ELÉTRICO
YORK;
CARRIER;
TRANE.
ALPINA;
VETOR.
WEG;
SCHNEIDER;
ABB;
SIMMENS
Cogeração
SISTEMA DE COGERAÇÃO DE
ENERGIA
Cogeração
Casos de Sucesso de Sistemas de Cogeração
Sucesso em Cogeração??
É um sucesso??!!
Por que?
Cogeração
Sistemas Convencionais – Energia Elétrica Consumida
Mês
Demanda Medida [kW]
Fator de Carga
JANEIRO
2.603
0,87
FEVEREIRO
2.828
0,94
MARÇO
2.686
0,90
ABRIL
2.630
0,88
MAIO
2.342
0,78
JUNHO
1.892
0,63
JULHO
2.104
0,70
AGOSTO
2.057
0,69
SETEMBRO
2.702
0,90
OUTUBRO NOVEMBRO DEZEMBRO
2.342
2.525
2.421
0,78
0,84
0,81
Demanda Máxima [kW]
Demanda Média [kW]
Demanda Contratada [kW]
Visão do Sistema de Geração
Fluxo de Energia
Perdas Transformadores do site
Perdas Por Transmissão
2,5%
6,0%
Perdas Transformadores Usina
Consumo de Auxiliares da Usina
Eficiência de Geração
2,5%
4,0%
56,0%
2.828
2.428
3.000
Geração Por Cogeração Desonera a
Sobrecarga em Função de Perdas,
Além Consumir Insumo em Função do
Efetivamente Requerido
Nota: números médios
Consumo Site [kW] Delta Trafo Site [kW] Delta Transmissão [kW]
3.000
3.075
3.260
Delta Trafo Usina [kW]
3.341
Delta Consumo Usnina [kW]
3.475
Eficiência Usina [kW]
5.420
Cogeração
Sistemas Convencionais – Energia Consumida Geração de Frio
Visão Interna
Consumo Para Geração de Frio
Capacidade de Frio [TR's]
COP da Máquina de Geração de Frio
Consumo Específico do Equipamento [kW/TR]
1.000
6,5
0,54
Consumo Específico do Equipamento
Consumo Do Equipamento
Consumo dos Auxiliares
Consumo Específico da Central [kW/TR]
Reflexo do COP no Sistema na Matriz
Energética do Empreendimento
= 0,54 kW/TR
= 540 kW
= 240 kW
= 780 kW = 0,78 kW/TR
= 4,5
Visão do Sistema de Geração
Fluxo de Energia
Perdas Transformadores do site
Perdas Por Transmissão
2,5%
6,0%
Perdas Transformadores Usina
Consumo de Auxiliares da Usina
Eficiência de Geração
2,5%
4,0%
56,0%
Nota: números médios
Consumo Site [kW] Delta Trafo Site [kW] Delta Transmissão [kW]
780
800
847
Consumo Específico da Central [kW/TR]
1,41
Reflexo do COP no Sistema na Matriz
Energética do País
= 2,5
No Sistema Energético
Delta Trafo Usina [kW] Delta Consumo Usnina [kW] Eficiência Usina [kW]
869
903
1.409
Geração de Frio Por Cogeração
Consumo Para Geração de Frio
Capacidade de Frio [TR's]
COP da Máquina de Absorção
Consumo Específico do Equipamento [kW/TR]
1.000
0,75
0,016
Cogeração
Sistemas Convencionais – Consumo de Gás Natural
1.
Base de Comparação:
Energia eletrica = 1 MWe
Vapor = 0,8 Ton
Refrigeração = 160 TR (equivalente a 0,12 MWe deslocados)
2.
Sistema Convencional:
Vapor produzido por caldeiras = 77 m3/Ton
Energia elétrica nova da rede :
- Eficiencia de 52% [líquida – chegada ao ponto de consumo] = 194 m3/MWe
- Eficiencia de 35% [líquida – chegada ao ponto de consumo] = 289 m3/MWe
Cogeração
COGERAÇÃO
m3/h
Apropriação do consumo:
Eficiência da Cogeração estimada
87%
Energia Elétrica (39%)
107
Vapor (25%)
68
Agua gelada (23%)
63
Perdas (13%)
37
Consumo total de gás natural
275
CONVENCIONAL
Distribuição de Gás natural
pelo Perfil Energético da
Cogeração
m3/h
m3/h
52%
35%
Energia Elétrica
194
289
Vapor
62
62
Agua gelada (equivalente elétrico)
24
35
Consumo total
280
386
Eficiência da geração de energia NOVA estimada
Apropriação do consumo:
Cogeração
COGERAÇÃO
Cog. Conv. 1
Conv.2
Conclusão
Maior eficiência
Cogeração
Eficiência estimada
87%
52%
35%
Energia Elétrica
107
194
289 Menor consumo de
combustível/MWe
Vapor
68
62
62
Valores similares
Agua gelada
63
24
35
Menor consumo
Perdas
37
Incl.
Incl.
Consumo total de gás natural
275
280
386
•
A COGERAÇÃO não irá contribuir negativamente na Matriz Energética do Empreendimento
•
A energia de fonte térmica do sistema nacional representa 50% aproximadamente da energia
nova para 2012.
Cogeração
Casos de Sucesso de Sistemas de Cogeração
Sucesso em Cogeração??
É um sucesso??!!
Resposta: Possui Viabilidade, sendo possível se obter
sucesso com a sua utilização
Cogeração
Casos de Sucesso de Sistemas de Cogeração
Por Que?
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Autossuficiência em energia elétrica e térmica;
Criação do agente de backup (concessionária de energia local);
Centralização de utilidades, facilitando o acesso à manutenção e evitando-se
trânsito de manutenção pelos empreendimentos;
Redução dos custos operacionais;
Redução das Demandas Elétricas Contratadas;
Curto prazo de implantação – aprox. 12 meses;
Solução modular, ampliação de geração em função de aumento de demanda;
Solução de longo período de utilização (aprox. 25 anos);
Isenção de CFC no processo de geração de água gelada;
Rápida dispersão do combustível em caso de vazamentos;
Estabilidade de tensão e frequência na energia cogerada;
Estabilidade de operação;
•
Confiabilidade (disponibilidade de 98% das horas operacionais).
Cogeração
Casos de Sucesso de Sistemas de Cogeração
Por Que?
•
•
•
•
Garantia de fornecimento sem interrupção de Gás natural;
Garantia de regras claras de reajustes tarifários;
Uso racional dos recursos naturais;
Contribuição na Certificação LEED;
•
CONFIABILIDADE no fornecimento de energia elétrica e demais utilidades;
•
ATENDIMENTO AO CRESCIMENTO DE DEMANDA DE ENERGIA exigido pelo
crescimento do empreendimento, pois sem a COGERAÇÃO poderá enfrentar
limitações de suprimento pela concessionária;
•
REDUÇÃO DAS PERDAS de produção por falha de suprimento de energia;
Cogeração
Casos de Sucesso de Sistemas de Cogeração
- Centro de Eventos e Feiras do Ceará.
RenewPower
ESTUDO DA MATRIZ ENERGÉTICA DO CENTRO DE EVENTOS DO CEARÁ
RenewPower
Característica do Empreendimento:
RenewPower
COMPARATIVO
SISTEMA CONVENCIONAL
X
COGERAÇÃO
Central de Água Gelada
composta por Chillers
Elétricos e
Termoacumulação de Água
Gelada
Central de Cogeração de
Energia Térmica para
suprimento de Água Gelada
do Sistema de Ar
Condicionado
Central de Emergência
composta por grupo
geradores para suprimento
de energia no horário de
ponta e falha da
concessionária
Geração de Continua de
Energia Elétrica para
consumo próprio e
suprimento da demanda
elétrica do empreendimento
RenewPower
CENTRA DE COGERAÇÃO - COMPOSIÇÃO
Chiller Elétrico
1 centrífuga (aproveitamento de um chiller elétrico)
Bombas de Água Gelada Primária
4 bombas
(aproveitamento de 3 existentes)
Bombas de Água Gelada Secundária
8 bombas
(aproveitamento das 8 bombas existentes)
Bombas de Água de Condensação
4 bombas
(aproveitamento de 3 existentes)
Torres de Resfriamento
8 torres
(aproveitamento das 8 torres existentes)
Tanque de Água Gelada
1 tanque
(aproveitamento do tanque existente)
Civil da Casa de Máquinas
Aproveitamento da existente
Grupo Moto-geradores
3 moto-geradores com potencia de 2 MWe
Recuperador de Calor
3 sistemas de recuperação de calor
Painéis Elétricos
Subestação Exportadora 69 kV
Sistemas de proteção e sincronismo
Transformadores Elevadores e Proteções
Sistema de Automação
RenewPower
ENERGIA
ELÉTRICA
CEC
Gases de
Escape
Recuperador de Energia
Lançado na
Atmosfera
CENTRO DE
EVENTOS
DO CEARÁ
Chiller
Elétrico
B
Chiller de
ÁGUA
GELADA
Tanque de
Água Gelada
Absorção
Água Quente
GÁS NATURAL
Torres de
ÁGUA QUENTE
PARA PROCESSO
Resfriamento
B
Bombas de Água de
Condensação
RenewPower
Demanda Elétrica
Carga Térmica
Data / Hora
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
máximo
Projeto Convencional
10 MWe
4.500 TR
Carga Térmica (TR)
Pavilhão Leste Pavilhão Oeste
850,8
0,0
1106,4
1270,5
844,3
1077,8
952,4
1104,8
897,3
1229,8
1020,3
1190,9
965,9
1126,6
917,6
1096,5
832,0
1010,4
981,5
993,4
0,0
0,0
627,0
595,2
1086,2
946,2
1037,5
868,1
1073,9
943,0
1069,4
958,0
1073,9
1030,0
1106,4
1270,5
Corrente I (A)
1531,0
3056,0
2882,0
2694,0
2600,0
2650,0
2593,0
2558,0
2711,0
2725,0
0,0
352,0
2581,0
2519,0
2518,0
2626,0
2588,0
3056
Cogeração
6 MWe
2.500 TR
Pot. Ativa Total (kW) Consumo Específico (kW/TR)
972,7
1913,7
1805,9
1692,4
1631,2
1670,8
1625,7
1608,4
1699,4
1729,9
0
231,6
1615,8
1585,3
1578,4
1614,2
1598,7
1913,7
1,14
0,81
0,94
0,82
0,77
0,76
0,78
0,80
0,92
0,88
0,19
0,79
0,83
0,78
0,80
0,76
0,80
Consumo Médio da CAG
RenewPower
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Jacques Haratz
Tel: (021) 9706-6395
[email protected]
Anibal Perez
Tel: (021) 7197-4475
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