Cogeração na indústria:
os benefícios e os ganhos
energéticos
Grupo Light
Distribuição
• Restrita a parte
do estado do RJ
(incluindo a
Grande Rio)
Geração
Serviços de Energia
• Light Energia
• Itaocara
• Paracambi
• Renova
• Belo Monte
• Gestão Energética
• Eficiência Energética
• Retrofit
• Cogeração
• Venda de Utilidades
• Centrais Distritais
• SE/LT
Comercialização
de Energia
• Gestão Energética
• Mercado Livre
• Consultoria
• Compra e Venda
• Gestão de Contratos
Energia Distribuída
Energia Distribuída
Projetos de Eficiência Energética.
Armazenamento de Energia.
Geração Distribuída.
Eficiência Energética
Descrição dos Sistemas de Estudo:
 Motores elétricos e seus acionamentos;
 Sistemas elétricos de potência;
 Iluminação;
 Ar Comprimido;
 Sistemas Térmicos (vapor, água gelada e água quente);
 Geração de Energia;
Armazenamento de Energia
Formas de armazenamento:
• Térmica
• Elétrica
Geração Distribuída
Cogeração de energia:
• Definição
• Tecnologias
• Aplicações
Geração Distribuída
Tecnologias disponíveis (usuais):
•
•
•
•
•
•
Motores de combustão interna (Ciclo Diesel, Otto ou Miller);
Turbinas a gás (ciclo Brayton);
Turbinas a vapor (Ciclo Rankine);
Ciclo combinado ( Ciclo de Brayton + Rankine);
Microturbina a gás (Ciclo Brayton);
Células combustível;
Geração Distribuída
Tipos de combustíveis:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Óleo Diesel;
Óleo Combustível;
Coque de Petróleo;
GLP;
Gás natural;
Biogás;
Carvão;
Biomassa (Cavado de madeira, lenha em toras, bagaço
de cana, pelete, briquete, cascas, caroços, etc);
Combustível derivado de resíduos (CDR);
Gáses e ar quente de rejeito de processo;
Geração Distribuída
• Motores a Combustão Interna:
Faixa de geração = 300 a 8.000 kW;
Eficiência elétrica = 35 a 45%
Eficiência térmica = 30 a 40%
•
Aplicação: geralmente aplicado em consumidores
industriais e comerciais que não necessitam de vapor
em grande quantidade e temperatura;
•
Vantagens: Menor investimento, melhor rendimento
elétrico, partida rápida, opera bem em cargas parciais;
•
Desvantagens: Maior custo de manutenção, alto nível
de ruídos; limitado a sistemas de cogeração de baixa
temperatura, necessita de sistema de resfriamento;
Geração Distribuída
• Turbinas a gás:
Aeroderivativa e heavy duty
Faixa de geração = 4,0 a 250 MW;
Eficiência elétrica = 30 a 40%
Eficiência térmica = 35 a 45%
•
Aplicação: geralmente aplicado em consumidores
industriais que necessitam de vapor em grande
quantidade e temperatura;
•
Vantagens: Alta confiabilidade, menor custo de
manutenção, grande quantidade de energia térmica
disponível, não necessita de sistema de refrigeração;
•
Desvantagens: Maior investimento, menor eficiência
em carga parcial, requer compressor de gás.
Geração Distribuída
• Turbinas a Vapor:
Faixa de geração = 5,0 a 250 MW;
Eficiência elétrica = 30 a 45%
Eficiência térmica = 40 a 50%
•
Aplicação: geralmente aplicado em consumidores
industriais que necessitam de vapor em grande quantidade
e temperatura, ou para geração distribuída quando
necessita a queima de combustível em caldeiras;
•
Vantagens: Alta eficiência e confiabilidade, longa vida útil,
menor custo de manutenção, maior flexibilidade na
utilização de combustíveis;
•
Desvantagens: Maior investimento, necessita de
profissionais altamente qualificados, partida lenta.
Geração Distribuída
02 Caldeiras com capacidade de 74
ton/h @ 88 bar e T = 520 °C
Sistema de Recepção e Transporte de
“CDR” / Cavaco
Retorno de condensado do processo =
80% @ 80 ºc / 42 m³/h
Make Up = 8,5 m³/h @ atm
74 t/h Vapor Superaquecido@ 88
bar e T=520 ºC
E.E. P/ BACK UP
Turbina a Vapor de Contrapressão
Turbina a Vapor de Condensação
Subestação
4 MW Cogerado Turbina 1
3 MW de Energia
Excedente
CONCESSIONARIA
Vapor Saturado p/ Processo
15 t/h Vapor @ 7 bar p/
processo
12 MW Cogeração Turbina 2
12 t/h Vapor @ 7 bar p/ 15 t/h Vapor @ 15 bar p/
processo
processo
retorno de
condensado
16 m³/h
Geração Distribuída
02 Caldeiras com capacidade de 44
ton/h @ 67 bar e T = 510 °C
Sistema de Recepção e Transporte de
Biomassa cap. 36 ton/h
Água tratada = 22,4 m³/h
Make up sistema vapor processo =
1,8 m³/h **0% de taxa de retorno a
20°C
ELETROPAULO
88 t/h Vapor Superaquecido@ 67
bar e T=510 ºC
8,0 MW P/
BACK UP
14,5 MW de Energia
Excedente
23,2 MW Cogeração
(saída
gerador da turbina a vapor)
Turbina a Vapor tipo
condensante com ponto de
extração de vapor para processo
64 t/h retorno de
condensado @
0,011 bar
Subestação
Vapor Saturado p/ Processo
8,0 MWe p/ processo
2,0 t/h Vapor @ 9 bar p/
processo Unilever
2,0 t/h Vapor @ 3 bar p/
Desaerador
Geração Distribuída
02 Sprays-dryers
02 Caldeiras com capacidade de 44
ton/h @ 67 bar e T = 510 °C
04 Filtros de mangas, sendo 02 para
cada caldeira com capacidade de 38
kg/s @ 450°C
Estudo caso
São Paulo
Geração liquida:
3 X 2.000 = 6.000 kWe
(480 V)
(13,8 kV)
5,4 MWe
ATMOSFERA
GÁS NATURAL
SUBESTAÇÃO DA
COGERAÇÃO (480
V/13,8 kV)
DESCONTANDO
CARGAS PARASITAS
DA COGERAÇÃO
ENERGIA ELÉTRICA PARA
COMPLEMENTO
SUBESTAÇÃO DE
ENTRADA
1255 TR
CHILLER DE AGUA QUENTE
950 TR
2205 TR
CHILLER DE GASES DE
EXAUSTÃO
CLIENTE
Agua fria a 8 ºC
Válvula
de 3 vias
3 Motogeradores a Gás
Natural 2.000 kWe cada
ÁGUA DE
CONDENSAÇÃO
TORRE DE
RESFRIAMENTO DOS
CHILLERS
2 MWe
(13,8 kV)
1 Motogeradore a Diesel 2.000
kWe (Back-up)
SUBESTAÇÃO DA COGERAÇÃO (480
V/13,8 kV)
PARA A
SUBESTAÇÃO DE
ENTRADA
1250 TR
elétricos
(5 x 250 TR)
Agua quente (90 ºC)
Gases exaustos (458 ºC)
Agua arrefecida do motor (70 ºC)
Eletricidade gerada 480 V (6 MW+2MW)
Agua fria gerada a 8 ºC (2.205 TR)
Geração Distribuída
Vista Geral da Cogeração
INSTALAÇÃO
Torre de Absorção
TIME LAPSE (video)
Torres de Resfriamento
Tanques de CO2 Unidade
de Post mix
Torre “Stripper”
Tubovia
Motogeradores
Planta de N2
Central de Água Gelada
Planta de CO2
Caldeiras de recuperação