Fonte:JASE-W Tecnologias e Produtos Energéticos Inteligentes Japoneses, 2015
http://www.jase-w.eccj.or.jp/technologies-p/index.html
S4
Palavra-chave
Y3
equipamento ou instalação
Z3
gás natural
F34
gás
Tokyo Gas Co., Ltd.
Cogeração de Energia com Gás Natural
Características
 Uso do gás natural como fonte de energia, que tem uma emissão relativamente menor de CO2 por
caloria obtida estabilidade no abastecimento.
 No processo de geração de energida, o calor gerado é utilizado como vapor e água quente, de forma
eficiente, e comparado com as centrais elétricas em geral, tem um índice de eficiência maior.
 Há grandes expextativas como um tipo de geração de energia descentralizada, dentro da ótica do PCN
(Plano de Continuidade de Negócios).
Descrição Geral ou Princípios do Sistema
 É um sistema que permite uma maior eficiência no aproveitamento da energia, utilizando gerador no
motor ou turbina a gás ou obtenção de energia através células de combustível.
 Com o avanço na eficiência obtida no desenvolvimento de novas técnicas, houve uma grande redução
na emissão de CO2 e energias primárias.
 O sistema de cogeração de energia com motor a gás nas classes de 300kW alcançaram uma eficiência
(LHV) de 40%, e nas classes de 7 a 8MW há modelos que apresentam um índice superior a 48%.
 O sistema pode fornecer um abastecimento de energia estável, mesmo na falta de energia elétrica ou
fornecimento de água, pelo fato do sistema não utilizar torres de resfriamento, atendendo às
necessidades do PCN (Plano de Continuidade de Negócios).
 O sistema de Cogeração à Turbina a Gás caracteriza-se pela alta temperatura de emissão e alto índice
de reaproveitamento do calor residual do vapor.
 As células de combustível são classificadas em células de ácido sólido (SOFC), carbono fundido
(MCFC), ácido fosfórico (PAFC) e troca de prótons (PEFC).
 Em vários países do mundo tem se desenvolvido técnicas buscando um índice de eficiência de geração
de energia SOFC superior a 50%, assim como o desenvolvimento de combinação com turbinas a gás,
buscando uma maior eficiência.
Tecnologia convencional
Nova tecnologia
(inclui em desenvolvimento)
Eficiência na geração de energia % (LHV)
F-43
FEMS
Híbrido MCFC-SOFC
Operação em baixa temperatura compacta SOFC
Médio e grande porte MCFC SOFC
SOFC (Produto lançado em agosto de 2011)
Controle de combustível otimizadaAumento de capacidade
PEFC (Produto lançado em abril de 2011)
Ciclo Miller e ignição a óleo
Incremento da eficiência do lean burning
Célula de combustível
lean burning GE
Conversão ao lean burning
(controle da câmara de combustão)
Motor a gás
Usina de energia
térmoelétrica do Japão
Eficiência média
(demanda) LHV 40%
combustão estequiométrica GE
Saída de energia gerada kW
Energia gerada e eficiência (LHV) no sistema de cogeração com gás natural
Efeitos de Economia de Energia e Itens Específicos
F-43
 No sistema apresentado a seguir, a energia necessária para obter 1kWn de energia e calor de 4,1MJ é
de 11,38MJ, no caso do sistema de cogeração, correspondendo a uma redução de 23% comparado
aos sistemas regulares.
 Houve também redução de 38% na emissão de CO2.
 Com o avanço na eficiência obtida recentemente no desenvolvimento de novas técnicas, houve uma
grande redução na emissão de CO2 e energias primárias.
Sistema convencional
Sistema de cogeração
,
Petróleo,
carvão,
LNG
9,76MJ
Eficiência na geração
de energia
35%
Energia Elétrica
1kWh
,
Central de energia termoelétrica
,
Cogeração
Eficiência
90%
Gás
natural
0,112m3
5,04MJ
Calor 4,1MJ
Boiler
Gás
natural
0,253m3
11,38MJ
Indice de reaproveitamento
de calor expelido
40%
Volume da energia primária 14,8MJ
Volume da energia primária 11,38MJ
Emissão de CO2 0,94kg-CO2
Emissão de CO2 0,58kg-CO2
Os efeitos da economia de energia e redução da emissão de CO2 no sistema de cogeração a gás natural
Implementações Realizadas ou Previstas
No Japão, a capacidade das instalações tem aumentado. Até 2009, a capacidade total era de 4,5 milhões
de kW. O projeto da Associação de Gás do Japão planeja instalações para 30 milhões de kW até 2030.
Com a implantação do Smart Energy Network, espera-se a popularização da Cogeração de energia a gás
como sistema de distribuição regional de energia, contribuindo para aumento da segurança em pontos
críticos e redução do consumo de energia.
Base LNG
Usina elétrica
Aumento da utilização de energias reutilizavéis
e não utilizadas
Fusão de energias
reutilizáveis e não
utilizadas com gás
natural
Geração de energia
de biomassa
Network de
energia elétrica
Geração de
energia eólica
Cogeração a gás
Linearização da curva
de carga
Pipeline de gás natural
Segurança em acidentes ou desastres
Linearização da
curva de carga do
sistema elétrico
Condicionador
de ar a gás
Abastecimento de energia
elétrica e calor à
estabelecimentos
importantes e redondezas
Incrementação dos
sistemas de distribuição
dispersada de energia
Cogeração a gás
Cogeração a gás
Diagrama do conceito de Smart Energy Network
Contato:
Tokyo Gas Co., Ltd., Energy Planning Department
e-mail: [email protected]
http://www.tokyo-gas.co.jp/env/company/category01.html