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COGERAÇÃO E TRIGERAÇÃO
Cogeração: uso de uma máquina térmica para
geração simultânea de energia (elétrica ou
mecânica) e calor.
Trigeração: uso de uma máquina térmica para
geração simultânea de energia (elétrica ou
mecânica), calor e frio.
Cogeração e trigeração aumentam a eficiência do
uso do combustível, em relação à geração
separada de energia, calor e frio.
CICLOS TOPPING E BOTTOMING
Topping: primeiro gera-se energia
eletromecânica e depois calor.
• Exemplo: usinas a gás a ciclo combinado.
Bottoming: primeiro gera-se calor e depois
energia eletromecânica.
• Utilização restrita, pois o calor rejeitado se
encontra a temperaturas geralmente
insuficientes para geração de energia
eletromecânica.
CICLO TOPPING
Fonte: BARJA, 2006.
CICLO BOTTOMING
Fonte: BARJA, 2006.
CICLOS TOPPING E BOTTOMING
Fonte: BARJA, 2006.
PLANTA DE COGERAÇÃO
Fonte: ANDREOS, 2013.
UTILIDADES DA COGERAÇÃO
Fonte: BARJA, 2006.
BALANÇO TÉRMICO
Fonte: BARJA, 2006.
TURBINA A GÁS - ESQUEMA
Fonte: BARJA, 2006.
ROTOR DE UMA TURBINA A GÁS
Fonte: ALSTOM
USINA A GÁS A CICLO SIMPLES
Fonte: http://www.consumersenergy.com
USINA A GÁS A CICLO COMBINADO
Fonte: http://www.mhps.com/en/
EXEMPLO DE USINA A CICLO COMBINADO
Usina Elétrica a Gás de Araucária (UEGA).
2 turbinas a gás, 1 turbina a vapor, 3 geradores.
Potência instalada: 469 MW.
Combustível: gás da Bolívia.
Temperatura de combustão do gás: 1000°C.
Temperatura do vapor superaquecido: 522°C.
Temperatura dos gases de exaustão: 82°C.
USINA ELÉTRICA A GÁS DE ARAUCÁRIA
Fonte: UEGA.
QUALIFICAÇÃO DA COGERAÇÃO
Decreto 2003/1996: Define e regulamenta a
Produção Independente e a Autoprodução de
energia elétrica com fontes alternativas e
renováveis.
Resolução ANEEL 235/2006: Estabelece os
requisitos para a qualificação de centrais
termelétricas cogeradoras de energia.
QUALIFICAÇÃO DA COGERAÇÃO
Energia da Fonte (Ef). Energia recebida pela central
termelétrica, em kWh/h, em seu regime operativo
médio. No caso dos combustíveis, é o Poder Calorífico
Inferior (PCI).
Energia da Utilidade Eletromecânica (Ee). Energia
fornecida pela central termelétrica, em kWh/h, em seu
regime operativo médio, em termos líquidos,
descontado o consumo dos serviços auxiliares
elétricos da central.
QUALIFICAÇÃO DA COGERAÇÃO
Energia da Utilidade Calor (Et): Energia cedida pela
central, no seu regime operativo médio, em kWh/h,
em termos líquidos, descontadas as energia de baixo
potencial térmico que retornam à central.
Fator de Cogeração (Fc%): Parâmetro função da
potência instalada e da fonte da central. Aproxima-se
do conceito de Eficiência Exergética.
Fator de Ponderação (X): parâmetro adimensional
definido em função da potência instalada e das
eficiências.
QUALIFICAÇÃO DA COGERAÇÃO
Taxa de Economia Mínima (TEC): economia mínima
que uma usina deve ter para ser qualificada.
Rendimento térmico de referência ( ).
Rendimento eletromecânico de referência ( ).
Razão entre os rendimentos .
Rendimento para fins de qualificação .
QUALIFICAÇÃO DA COGERAÇÃO
Fonte: BARJA, 2013.
CENTRAIS QUALIFICADAS ATUAIS
Situação em 1/10/2014, de acordo com o Banco de
Informações da Geração (BIG), da Aneel.
Participação na capacidade total em operação: 1,91%.
COGERAÇÃO NO MUNDO (%)
Fonte: http://large.stanford.edu/courses/2010/ph240/askarov1/
SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL (SIN)
Fonte: ONS.
ESTRUTURA DESVERTICALIZADA
AMBIENTES DE CONTRATAÇÃO
GERAÇÃO
Ambiente deContratação
ReguladaACR
Ambiente deContratação Livre
ACL
Preços de suprimento resultante de leilões
Preços de suprimento livremente negociados
D CL C
D: distribuidores
CL: consumidores livres
C: comercializadores
Competição plena
CONSUMIDORES LIVRES E ESPECIAIS
ENERGIA INCENTIVADA (COM DIREITO A DESCONTO NA TARIFA DE USO)
Fonte: CCEE.
ENERGIA CONVENCIONAL (SEM DIREITO A DESCONTO NA TARIFA DE USO)
Fonte: CCEE.
PROD. TERMO ENTRE 2010 E 2014 (%)
Fonte: Adaptado de https://www.e-education.psu.edu/ebf200up/node/178
OFERTA E DEMANDA DE ENERGIA
PLD DO SUDESTE/CENTRO-OESTE
Fonte: D’ARAUJO, 2014.
PLD SE/CO X PREÇO DO NORD POOL
Fonte: D’ARAUJO, 2014.
ESTRATÉGIAS PARA COGERAÇÃO
O aumento da eficiência energética obtida com a
cogeração é importante, mas não basta.
O empreendimento deve ser analisado como um
todo, especialmente do ponto de vista
econômico-financeiro.
O aumento da cogeração na matriz energética
brasileira pode ser conseguido com estratégias
de mercado adequadas e negociação da energia
no mercado livre.
REFERÊNCIAS
BALESTIERI, José A. P. Geração combinada de eletricidade e
calor, UFSC, 2002.
BARJA, Gabriel J. A. A cogeração e sua inserção ao sistema
elétrico. Dissertação de Mestrado, UnB, 2006.
ANDREOS, Ronaldo. Estudo de viabilidade técnico-
econômica de pequenas centrais de cogeração a gás
natural no setor terciário do estado de São Paulo.
Dissertação de Mestrado, USP, 2013.
D’ARAUJO, Roberto P. Da superfície para as profundezas:
um modelo com defeitos genéticos – artigo que tenta
explicar a crise, 2014.