CHILLER A ABSORÇÃO E CO-GERAÇÃO SEJAM BEM VINDOS! 23 de agosto de 2006

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1 CHILLER A ABSORÇÃO E CO-GERAÇÃO SEJAM BEM VINDOS! 23 de agosto de 2006 Eng./Arq. Marco Tulio Starling de Vasconcellos marcotulio@tuma.com.br - Tel: (31)

2 TÓPICOS DA APRESENTAÇÃO CHILLER A ABSORÇÃO CO-GERAÇÃO DE ENERGIA ESTUDOS DE CASO (COMPARATIVOS)

3 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD BROAD Fundada em 1988; Mais de funcionários; Maior pagadora de impostos entre as empresas privadas chinesa; Faz parte das Top16 empresas chinesas com maior competitividade no mercado internacional; Exporta atualmente para mais de 30 países; Líder no mercado norte americano de chillers absorção; Fabrica o mais eficiente chiller absorção do mercado (índice COP); Única fabricante mundial de Chiller movidos a gás de exaustão sem necessidade de caldeiras de recuperação; Produz Chillers de 4,6 TRs até TRs; TUMA é representante exclusiva da BROAD no Brasil.

4 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD BROAD Town m²

5 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD Chiller elétrico X chiller a absorção Chiller Elétrico Refrigerante R22, R123, 134a, etc. Fonte energética Eletricidade Tarifação da energia: A tarifa de energia elétrica é variável (Horário de Ponta e Horário Fora de Ponta). Possui compressor e muitas peças móveis gerando assim aumento significativo na sua manutenção no decorrer dos anos. Vida Útil: 10 a 15 anos. Chiller Absorção Refrigerante Água. Fonte energética Calor (Queima de GN, GLP, Diesel, Gases de exaustão, Gases de Aterro Sanitário, Vapor dágua e Água Quente (inclusive de coletor solar), entre outros. Tarifação de energia: A tarifa de gás natural é fixa. A maioria das peças são fixas. Vida Útil: Mais de 20 anos.

6 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD Esquema de funcionamento chiller BROAD Água de condensação Água gelada Água gelada Água de condensação Evaporador P=6mmHg Absorvedor P=6mmHg HTG P=690mmHg LTG P=57mmHg Condensador P=57mmHg

7 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD Partes principais do chiller BROAD HTG LTG Evaporador Absorvedor Condensador HTHE LTHE Aquecedores de água Queimador Sistema Auto Purge

8 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD Partes principais do chiller BROAD Aquecedor de água Condensador LTG HTG Evaporador Absorvedor Sistema Auto Purge

9 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD Partes principais do chiller BROAD Saída de água de condensação Quadro elétrico Saída de água gelada Entrada de água gelada Queimador LTHE Entrada de água de condensação

10 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD Modelos com fontes alternativas de calor 50 a TR BZ Queima direta (Gás, óleo ou dupla queima) BS Vapor de água (duplo estágio) BH Água quente (duplo estágio) BE Gás de exaustão (duplo estágio) BDS, BDH e BDE Similares com simples estágio BZS, BZH e BZE Queima direta e indireta BZHE Queima direta, água quente e gás de exaustão Sistema com coletores solar

11 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD Modelos com torres integradas BY Grandes Chillers em containers com torres e bombas (50TR e 6.614TR) BCT Unidades Residenciais (4,6 6, TR)

12 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD Evolução dos chillers a absorção - Sistema a absorção se desenvolveu até meados do século XX. - Grandes fabricantes concentraram no desenvolvimento de chillers elétricos - Retorno de desenvolvimento de tecnologias a absorção na Ásia nos anos 80 e Eliminação ou redução dos riscos com cristalização, perda de vácuo e congelamento de tubos de cobre. - Crescimento do COP

13 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD Velhos paradigmas quebrados sobre chillers de absorção - Possuem baixo rendimento; - Baixa confiabilidade, devido principalmente a: - Cristalização; - Congelamento de tubos; - Perda de vácuo; - Pouca disponibilidade de gás natural; - Alto custo do combustível; - Poucos casos reais de sucesso no mundo.

14 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD COP coeficiente de performance Quantidade de frio gerado (kw) para cada unidade de energia (calor) fornecida (kw). Chillers americanos e europeus média de COP = 0,7 a 0,9 Chillers asiáticos médio de COP = 1,0 (COP IPLV= 1,1) Chillers BROAD COP = 1,34 (COP IPLV superior a 1,5) COP IPLV é um padrão internacional (ARI 560) que considera: - 1% do tempo funcionando com 100% da carga - 42% do tempo funcionando com 75% da carga - 45% do tempo funcionando com 50% da carga - 12% do tempo funcionando com 25% da carga

15 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD COP na prática Consideremos um chiller com COP = 1,0 Logo, ele gera 1,0 kcal/h de frio com cada 1,0 kcal/h de gás. 1 TR = kcal/h e 1m3 de GN = 8.600kcal, logo: 1 m3 de GN gera 2,84 TRh ou 0,35m3 por TRh Consideremos um Chiller com COP = 1,5 Seguindo o raciocínio, concluímos que ele consome 0,23m3 por TRh Logo uma diferença de 0,12 m3 por TRh entre os dois casos. Considerando o custo do GN = R$0,57/m3, temos uma diferença de R$0,068/TRh. Numa instalação de 1.000TRs, temos uma diferença de R$68,00/h ou R$68,00/h x 8h x 22dias x 12 meses = R$ ,00/ano

16 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD Custo absorção x custo compressão Chiller a Água compressão Consumo 0,65 kwh/trh Custo da eletricidade R$ 0,49/kwh Custo da TRh elétrica R$ 0,3185 Chiller a Absorção COP 1,5 Consumo de Gás Natural 0,23 m3/trh Custo do Gás Natural R$ 0,57/m3 Custo da TRh Gás natural R$ 0,1311 ECONOMIA com GN = 58,8% (R$32.982,00/mês para ex. Anterior)

17 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD Outros diferenciais da BROAD 3 funções e 3 alimentações no mesmo chiller = economia Ciclo de aquecimento independente da câmara principal = maior vida útil Auto anticristalização e auto descristalização = segurança Spray de solução pra cima = evita entupimento e perda de eficiência Sistema de auto purga de gases não condensáveis = mantém eficiência 8 estágios de proteção do HTG (temperatura, pressão, nível e disco de ruptura) = segurança evitando explosão 3 controles de vazão e 3 controles de temperatura na água gelada = evita congelamento nos tubos de cobre do evaporador HTHE e LTHE Trocadores de calor com placa = economiza cerca de 15% de energia

18 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD Outros diferenciais da BROAD Tubos de queima de gás com turbuladores = garante queima total do gás evitando perda pela descarga Sondas de nível do refrigerante = evita transbordamento e perda de eficiência Separação da solução em 2 estágios HTG e LTG = aumenta eficiência Inversores de freqüência para as bombas de água de condensação, ventilador da torre = economia de energia Câmara longa de queima = garante combustão completa Auto ajuste da temperatura de água gelada de acordo com temperatura do ambiente com arquivamento dos dados para consulta = economia Todo o sistema de controle é montado e testado na fábrica = garantia

19 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD Outros diferenciais da BROAD 90% dos componentes são importados dos melhores fornecedores no Japão, Europa e Estados Unidos = garantia de qualidade Possui todos os principais certificados concedidos por órgãos europeus e americanos, para toda a linha de produtos = garantia de qualidade Monitoramento gratuito por 20 anos, 24h por dia e 365 dias por ano via internet e engenheiros preparados para solucionar os problemas no seu início antes mesmo que seja notado pelo usuário = garante funcionamento sem falhas durante toda a vida útil Acessórios incluídos no preço: controle adicional para água de condensação, inversor de freqüência, monitoramento remoto, auto descristalização, isolamentos térmicos montados na fábrica, válvulas solenóides para sistema de auto purga, terminal programável (touch screen) e caixa de ferramentas e peças de reposição Economia de energia devido aos vários processos e dispositivos patenteados = diminui prazo de pay-back do investimento

20 CHILLER A ABSORÇÃO BROAD Central de monitoramento BROAD

21 CASOS BROAD Co-geração SHOPPING JARDINS ARACAJU SE BZHE TR

22 CASOS BROAD Co-geração HOTEL CANTO DO SOL - VITORIA ES 01 BZ50 165TR SHOPPING NITERÓI NITERÓI RJ 01 BZHE TR RESIDÊNCIA NO RIO DE JANEIRO RJ 02 BCT23 13,20TR SEDE ALGÁS MACEIÓ - AL 01 BCT115 33TR

23 CASOS BROAD Co-geração Fórum Barcelona m² de área refrigerada

24 CASOS BROAD Co-geração Malásia Nova Cidade do Governo m² área refrigerada

25 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA Co-geração é a produção simultânea de duas ou mais formas de energia a partir de um único combustível; O processo mais comum é a produção de eletricidade e energia térmica (calor e frio) a partir do gás natural e/ou de biomassa, entre outros. Ou seja, aproveita-se os rejeitos térmicos da geração de energia para produção de energia térmica demandada pelo cliente; Ao produzir energia elétrica, o moto-gerador elimina energia em forma de calor nos gases de exaustão (+/- 400 a 500 C) e na água de refrigeração do motor (+/- 90 a 98 C).

26 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA Vantagens Para o Consumidor - Produz-se gratuitamente frio e calor, utilizando-se dos rejeitos térmicos de grupos moto-geradores = Economia; - A co-geração eleva o aproveitamento da fonte energética, de cerca de 35 a 40% (geração simples) para aproximadamente 90%. Para a Matriz Energética Brasileira - Geração distribuída reduz perdas e riscos nas linhas de transmissão e distribuição; - Reduz riscos de apagões, contribuindo para a qualidade da matriz energética brasileira; - Reduz necessidade de investimentos em novas hidrelétricas, sendo opção mais ecologicamente correta.

27 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA Eficiência na co-geração - A eficiência de um grupo moto-gerador varia de modelo para modelo, e gira entre 3,0 e 3,8kWh por Nm³ de gás natural; - A eficiência na produção de frio e calor por co-geração, também varia por modelos de geradores, de acordo os dados de calores rejeitados; - A produção gratuita de frio por co-geração em chillers a absorção varia entre 20 e 40TRh para cada 100kWh produzidos; - A produção gratuita de água quente por co-geração através de trocadores de calor irá substituir aproximadamente 145kW de resistências para cada 100kW de geração instalada.

28 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA Principais modelos de produção de água gelada por co-geração - Uso da água quente de resfriamento das camisas do moto-geradores; - Uso da água quente de resfriamento das camisas do moto-geradores, reaquecidas em trocadores de calor pelos gases de exaustão dos motores; - Uso de vapor produzido em caldeiras de recuperação alimentadas pelos gases de exaustão dos moto-geradores; - Uso direto de gases de exaustão alimentando o chiller a absorção.

29 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA Vantagens do uso de gases de exaustão diretamente no chiller Gases de exaustão com temperatura superior a 400ºC podem alimentar chillers de duplo estágio, com COP (carga máxima)=1,39, contra COP=0,75 de chillers simples estágio que seriam utilizados nos outros casos; A situação onde se consegue maior produção gratuita de frio (até 40TR/100kW) é a que utiliza água quente dos motores e gases de exaustão diretamente no chiller; Redução de espaço em centrais de co-geração, pois se elimina circuitos hidráulicos, bombas, caldeiras de recuperação e trocadores de calor; Reduz investimentos com infra-estrutura inicial, reduzindo áreas e pés direito.

30 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA Plantas mistas de co-geração Quando a demanda de água gelada produzida com a água quente e os gases de exaustão não é suficiente, complementa-se a produção de água gelada com a queima de gás natural ou com chillers elétricos; O mesmo ocorre com o back-up para os chillers; No caso em que se optar por complemento e/ou back up com queima direta, existem chillers que podem ser alimentados ao mesmo tempo por queima direta, gases de exaustão e água quente.

31 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA Estudo de caso Considerando um projeto que possua as seguintes demandas de eletricidade e ar condicionado: Eletricidade 3.000kW 24 h/dia 365dias/ano Fator médio de consumo = 0,40. Ar condicionado 1.000TR 15h/dia 365dias/ano Fator médio de carga = 0,58. Comparativo entre 3 situações: 1- Compra de energia elétrica das concessionárias para demanda de eletricidade e AC, a R$0,56/kWh (Tarifa Azul). 2- Compra de energia elétrica das concessionárias para demanda de eletricidade e AC, a R$0,49/kWh (Tarifa Verde). 3- Tarifa verde fora da ponta e geração a diesel na ponta (R$0,40/kWh), valor médio do kwh será de R$0,31/kWh 4- Geração de eletricidade com geradores a GN e co-geração com chiller a absorção, valor equivalente do kwh = R$0,19.

32 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA Situação 1 tarifa azul Custo de energia elétrica = R$0,56/kWh. Energia elétrica: 3.000kW x 24h x 365 dias x 0,40 x R$0,56/kWh = R$ ,00/ano Ar condicionado com chiller elétrico (0,65 kw/tr): 1.000TR x 0,65kW/TR x 15h x 365d x 0,58 x R$0,56/kWh = R$ ,00/ano (R$0,364/TRh).

33 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA Situação 2 tarifa verde Custo de energia elétrica = R$0,49/kWh Energia elétrica: 3.000kW x 24h x 365 dias x 0,40 x R$0,49/kWh = R$ ,00/ano Ar condicionado com chiller elétrico (0,65 kw/tr): 1.000TR x 0,65kW/TR x 15h x 365d x 0,58 x R$0,49/kWh = R$ ,00/ano (R$0,319/TRh).

34 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA Situação 3 tarifa verde + diesel Custo de energia elétrica = R$0,49/kWh Custo geração diesel = R$0,40/kWh Energia elétrica: R$ ,00/ano

35 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA Situação 4 Considerando: 35TR/100kW (co-geração), temos 1.050TR para os 3.000kW gerados (100% AC gratuito). R$0,05/kWh gerado de manutenção. Eficiência do gerador = 3,8kWh/Nm3 de GN. Geração de energia elétrica : Custo do gás natural = R$0,56/Nm3: 3.000kW x 24h x 365dias x 0,4 x (R$0,56/Nm3 / 3,8 kwh/nm3 +R$0,05/kWh) = R$ ,00/ano.

36 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA Comparativo de gastos Situação Modelo Custo Custo total anual Economia 1 A4 azul 0,56 R$ ,00 Base 2 A4 verde 0,49 R$ ,00 12,5 3 A4 verde + diesel 0,31 R$ ,00 44,6 4 Co-geração 0,19 R$ ,00 64,8

37 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA Casos de co-geração Central de co-geração de Austin - USA 4,6 MW TR

38 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA Casos de co-geração Shopping Jardins - Aracaju SE 2,6 kw 1.236TR

39 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA Considerações finais Desenvolvimento e crescimento do setor ; Geração distribuída Nova política energética nacional ; Crescimento uniforme e seguro da matriz energética brasileira ; Reduções de custos operacionais ; Necessidade de se comparar os equipamentos e fazer estudo para cada caso, utilizando todas as opções de mercado.

40 OBRIGADO! Dúvidas e / ou perguntas? Eng./Arq. Marco Tulio Starling de Vasconcellos Diretor Comercial Fone: ( 31 ) Fax: ( 31 ) marcotulio@tuma.com.br Maiores informações:

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