Produção Autónoma de Energia
Humberto Jorge
Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores
Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria
PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉCTRICA NO SEN
EM 1998
Térm ica (SEP)
20,81 TWh
(54,75%)
Hídrica (SEP)
11,68 TWh
(30,74%)
Eólica (PRE)
0,08 TWh
(0,21%)
Cogeração (PRE)
4,17 TWh
(10,97%)
Hídrica (SENV)
0,74 TWh
(1,95%)
Mini-Hídrica (PRE) 0,53
TWh
(1,39%)
Fonte: EDP, Tejo Energia, TURBOGÁS, DGE
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GEEI
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Produção de Energia Eléctrica
Associada à PRE
 Auto consumo
 Injecção na rede
Cogeração
4170 GWh
(87,31%)
Eólica
78 GWh
(1,63%)
Mini-hídrica
528 GWh
(11,06%)
Fonte: EDP, DGE
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GEEI
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Cogeração:
Produção de duas formas de energia final a
partir de uma única fonte primária








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Maior grau de diversificação das fontes de energia final
Potencial melhoria da qualidade do abastecimento
Menores custos de energia
Maior eficiência do uso da energia primária
Melhor ambiente
Diversificação das fontes primárias de energia
Descentralização da produção de energia eléctrica
Redução de pontas
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Benefício para o
consumidor
Benefício social
Benefício para o
Sistema Eléctrico
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Produção combinada de calor e
electricidade
Tecnologia
convencional
Cogeração
combustível 100%
combustível 100%
48%
52%
Sistema de cogeração
caldeira
centrais
En. Térmica
60%
Electricidade
24%
Electricidade
18%
Perdas 44%
Energia final
84%
Energia final
56%
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Campos de aplicação:
 Indústria transformadora
 Hospitais
 Hotéis
 Estabelecimentos de ensino;
 Piscinas;
 Edifícios de escritórios
 Centros comerciais
 Distribuição domiciliária de calor
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GEEI
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Dimensionamento
Depende de questões técnicas e económicas.
Deve ser definido tendo por base a curva
térmica anual para evitar desperdiçar calor.
A cogeração em regra deve cobrir 20 a 50% do
pico de consumo anual de calor, 60 a 90% das
necessidades de calor anuais.
Deve ser testado com base numa análise de
sensibilidade
Deve pressupor uma auditoria prévia detalhada.
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Exemplo de
dimensionamento
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GEEI
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Esquema de Funcionamento
Com turbina
Com motor explosão
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Projecto de Co-geração
Execução do Projecto
Concepção e Licenciamento
• Concepção da Central de Cogeração;
• Solicitação de Condições de Interligação ao SEP;
• Instrução do Processo de Licenciamento junto da DGE.
Desenvolvimento do
Caderno de Encargos
• Desenvolvimento de um documento de consulta para o
fornecimento e montagem da central de cogeração, atendo
aos requisitos da instalação, processos envolvidos e
exigências de performance da instalação.
• Consulta a fornecedores existentes no mercado;
Consulta ao Mercado,
Selecção de Fornecedor e
Elaboração de Contratos.
Execução do Projecto
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• Relatório de comparação das propostas e Selecção;
• Contratos de
Manutenção.
Fornecimento
e
de
Disponibilidade
• Gestão da Obra;
• Realização de Testes;
• Aceitação da Obra;
• Vistoria [DRME e EDIS]
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10
/
Projecto de Co-geração
9
AVALIAÇÃO DAS
PROPOSTAS
8
7
6
Pontuação 5
[0-10] 4
3
2
1
0
Prop. 1
Prop. 2
Prop. 3
Prop. 4
Qualidade Técnica
9
4
8
8
Preço
7
8
3
2
Prazo de Execução
8
8
8
7
Eficiência Energética
7
7
7
7
Custos de O&M
7
8
7
8
7,65
6,60
6,35
6,25
Pontuação
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GEEI
11
Alguns exemplos
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Produção de frio por
absorção
Aproveitamento do calor remanescente do
cogerador através de chillers de absorção –
isentos de CFC’s;
Menores custos de manutenção (pois estes
chillers funcionam segundo um princípio
químico – não têm partes móveis);
O seu elevado preço ainda é um entrave à sua
utilização, tal como o seu baixo COP
(tipicamente entre 0.6 e 1.4).
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GEEI
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Princípio de funcionamento geral
2003/04
GEEI
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Princípio de funcionamento geral
Semelhante
ao
ciclo
de
compressão
(compressor - condensador - válvula de
expansão - evaporador - compressor);
O compressor mecânico é substituído por um
“compressor químico” (composto por uma
solução química, uma bomba e um permutador
de calor).
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GEEI
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Comparação
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Classificação


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Tipo
COP
Meio-efeito
Efeito simples
Efeito duplo
Efeito triplo
0.35
0.70
1.1
>1.6
Temperaturas de
alimentação °C
80 – 100
120 – 132
150 – 170
170 – 200
Apenas turbinas conseguem gerar temperaturas
aceitáveis para os chillers de duplo e triplo efeito
Os de meio efeito são demasiado caros e
ineficientes para serem viáveis
GEEI
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Exemplo
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GEEI
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TRIGERAÇÃO
Conversão realizada a partir
de um único combustível em
três “formas de energia”
diferentes: electricidade,
vapor ou água quente e água
fria
Componentes do sistema
Máquina primária:


Motores alternativos: ciclo “OTTO” ou ciclo Diesel;
Turbinas a gás ou a vapor;
Recuperador de calor;
Chillers de absorção de efeito simples ou de
efeito duplo.
Gerador de energia eléctrica
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Porquê trigeração?
Permite compensar diferenças entre necessidades térmicas de Inverno e de Verão maximizando
o aproveitamento da unidade de cogeração
Objectivo: produzir electricidade e AQS durante
todo o ano, calor no Inverno e frio no Verão para
climatização.
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Resumo das vantagens
 Eficiência global superior
 Diminuição de perdas de transporte de
energia devido à produção local
 Emissões mais reduzidas de poluentes
 Podem em alguns casos ser aproveitados
resíduos industriais, domésticos e biomassa
 Redução da potência em horas de ponta à
rede, reduzindo a necessidade do recurso a
centrais menos eficientes ou à importação
em períodos de ponta
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GEEI
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Princípio de funcionamento
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GEEI
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Vantagens
 Eficiência global do sistema muito superior à
produção independente de cada uma das
formas de energia (conseguem-se economias
de 60% de energia primária;
 Diminuição das perdas de transporte de energia
devido à produção local;
 Emissões de NOx reduzidas em 25% em
comparação com a produção de electricidade
nas centrais térmicas e calor nas caldeiras
tradicionais.
 Emissões de CO2 reduzidas em 30 a 60%;
2003/04
GEEI
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Vantagens – continuação
 Redução da potência em horas de ponta à rede,
reduzindo a necessidade do recurso a centrais
menos eficientes ou à importação em períodos
de ponta);
 Podem ser usados gases (Ex: metano)
resultantes de outros processos que de outra
forma seriam desaproveitados e lançados na
atmosfera, destruindo a camada de ozono;
 Investimentos facilmente recuperáveis no
horizonte de 5 anos;
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GEEI
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A co/trigeração em Portugal:
Existem instalações de cogeração a funcionar
desde há várias dezenas de anos em algumas
indústrias, tendo aumentado significativamente
o seu número a partir da publicação do DL
189/88.
No total, representam 9 % da produção nacional
de energia.
Existem alguns exemplos de instalações de
trigeração em funcionamento.
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GEEI
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Projecto CHOSE
Resultados
Selecção dos casos de estudo
11 casos





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6 Regiões
2 hotéis de 5
 Porto
estrelas
 Trás-os-montes
1 hotel de 4
 Centro
Estrelas
 Lisboa
4 hotéis Alentejo
apartamento de 4
 Algarve
estrelas
Diversidade
3 hotéis de
3
35 a 400 quartos
estrelas
1 Pousada Com e sem piscina
GEEI
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Auditorias - ORCs nos casos em estudo
 Ajustar contratos de electricidade;
 Manutenção periódica às
caldeiras, e permutadores de
calor;
 Desviar a utilização de alguns
equipamentos
 Eliminar infiltrações de ar nas
portas;
 Compensar energia reactiva
 Substituir lâmpadas
incandescentes por fluorescentes
compactas (CFL);
 Isolar convenientemente alguns
troços da rede de distribuição de
águas
 Efectuar tratamento químico da
água
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 Chuveiros economizadores;
 Sensores de presença para
controlo da iluminação
 Instalar e/ou realizar manutenção
periódica de painéis solares;
 Substituir vidro simples por duplo;
 Chaves “corta-corrente” para
quartos e/ou apartamentos;
 Interruptores de janela para
limitar climatização;
 Instalar sistemas de gestão de
energia (SGE).
GEEI
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Análise económica
Pressupostos




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Funcionamento a gás natural
Mínimo desperdício de calor
Sistema convencional já instalado
Custos de instalação e manutenção obtidos
em referências bibliográficas: CADDET, CEC
GEEI
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Resultados (Portugal)
Apenas um caso apresenta viabilidade
(15kWe), por estar ligado em BTE, sem
possibilidade de instalação de transformador.
O uso de chillers de absorção não parece
viável dados os actuais preços de
electricidade e gás, os COP e o valor dos
investimentos
Os diagramas de carga térmica dos hotéis
indiciam que apenas unidades pequenas
poderão ser viabilizadas em determinadas
circunstâncias
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GEEI
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Conclusões do projecto Chose
A cogeração é benéfica:


até 20% de redução em energia primária e
11% de redução na emissão de poluentes
(para o conjunto dos casos viabilizados)
São necessários incentivos:


No preço do gás
Apoios directos ao investimento
A trigeração necessita de avanços
tecnológicos
O dimensionamento tem de ser feito de forma
cuidadosa, caso a caso.
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GEEI
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