Cogeração e Absorção
Fórum Permanente de Saúde - Tecnologia em
Instalações Hospitalares
Unicamp – 16 de Setembro de 2004
Arnaldo Walter
Denílson Boschiero do Espírito Santo
Estrutura da apresentação
– conceitos, tecnologias e
concepções.
 Sistemas de refrigeração por absorção.
 Cogeração em hospitais.
 Condições de viabilidade da cogeração.
 Análise econômica preliminar.
 Cogeração
Cogeração - conceitos
 Cogeração
(Combined Heat and Power - CHP):
tecnologia de produção combinada de calor e
potência, qualquer que seja o ciclo
termodinâmico e qualquer que seja a fonte de
energia.
 Cogeração: tecnologia conhecida desde o fim do
século XIX, mas que tem sido valorizada após os
anos 1980.
 Cogeração: tecnologia de uso eficiente de energia
e, também, tecnologia de geração distribuída de
energia elétrica.
Cogeração - conceitos
Cogeração – tecnologias e concepções
 Os
ciclos de cogeração podem estar baseados
em ciclos de turbinas a vapor, ciclos de
turbinas a gás, ciclos combinados (turbinas a
vapor + turbinas a gás) e motores de
combustão interna (no futuro, também células
a combustível).
 A cogeração pode ser viabilizada em
indústrias, no setor terciário (hotéis, hospitais,
shoppings, escolas, etc.) e em sistemas de calor
distrital (não existentes no Brasil).
Cogeração – tecnologias / ciclos a vapor
Cogeração – tecnologias / turbinas a gás
Cogeração – tecnologias / ciclo
combinado
Cogeração – tecnologias / motores CI
Motores podem ser de ciclo Otto ou Diesel. Motores de ciclo
Otto, para queima de gás natural, são mais usuais.
A recuperação de calor máxima ocorre quando recupera-se a
energia da água de refrigeração, dos gases de exaustão e do óleo
lubrificante. Sistemas muito bem projetados e operados podem
apresentar eficiência entre 80 e 90%.
Cogeração – tecnologias / motores CI
Cogeração – tecnologias / motores CI
Cogeração – tecnologias / motores CI
Absorção – conceitos
Absorção – conceitos
Uma importante diferença entre os
ciclos de refrigeração por absorção e
os ciclos por compressão
convencionais, está em que, no
primeiro, a substância refrigerante
não é comprimida e sim absorvida
por um líquido (absorvedor). A
solução líquida é então bombeada
para pressões mais altas, processo
que requer muito menos potência do
que a compressão da substância
refrigerante evaporada no caso do
ciclo convencional.
Absorção – conceitos
Uma fonte de calor é necessária para
viabilizar a evaporação da
substância refrigerante que vai para
o evaporador. Vapor ou gases de
combustão podem ser empregados.
Em um sistema de cogeração
acoplado a um sistema de
refrigeração por absorção, a fonte de
aquecimento pode ser água quente
ou vapor gerado a partir da energia
recuperada do MCI ou da TG.
Absorção – conceitos
Os sistemas de absorção mais usuais
são os água-amônia e água-brometo
de lítio. No primeiro, a amônia é a
substância refrigerante e a água (ou
uma solução fraca de amônia) o
absorvedor. No segundo caso, a
água é o refrigerante e o brometo de
lítio o absorvedor. Sistemas águabrometo de lítio são usuais em
instalações de ar condicionado.
Sistemas água-amônia são usuais
em sistemas de refrigeração.
Cogeração em hospitais
 Hospitais
são, em geral, locais adequados para
instalações de cogeração, em função: (i) da
demanda elétrica significativa e pouco variável
ao longo do ano; (ii) da demanda térmica
múltipla (água gelada, água quente e vapor),
significativa e relativamente constante; e (iii)
da necessidade de abastecimento elétrico 100%
confiável.
Cogeração em hospitais
 Sistemas
de cogeração em hospitais podem
estar baseados em turbinas a gás e motores de
combustão interna (queimando gás natural).
 Sistemas com turbinas a gás têm uma relação
E/Q menor do que sistemas com MCI e podem
ficar “desbalanceados” (para uma potência
razoável, muito calor disponível, ou, ainda,
para o sistema estar ajustado à demanda
térmica, pequena potência é gerada).
Cogeração em hospitais
 A viabilidade
econômica de sistemas de cogeração é
tanto melhor quanto maior for a tarifa elétrica e
menor o custo do combustível.
 Essas duas condições não são atendidas hoje, no
Brasil. Entretanto, existem condições minimamente
favoráveis para tarifas A4 e tarifas de gás natural para
médios consumidores.
 Sempre, os sistemas precisam ser muito bem
dimensionados.
Cogeração em hospitais
Figuras ao lado mostram
resultados da análise de
viabilidade econômica
(preliminar) em função da
tarifa do gás natural. As
soluções mais adequadas
correspondem a sistemas de
cogeração com MCI de
menor capacidade (operação
na base). Tarifas de GN
estão entre 0,36 e 0,41
R$/NM3.