Cogeração na indústria: os benefícios e os ganhos energéticos

Transcrição

1 Cogeração na indústria: os benefícios e os ganhos energéticos

2 Grupo Light Distribuição Geração Serviços de Energia Restrita a parte do estado do RJ (incluindo a Grande Rio) 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

3 Energia Distribuída

4 Energia Distribuída Projetos de Eficiência Energética. Armazenamento de Energia. Geração Distribuída.

5 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;

6 Armazenamento de Energia Formas de armazenamento: Térmica Elétrica

7 Cogeração de energia: Definição Tecnologias Aplicações

8 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;

9 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;

10 Motores a Combustão Interna: Faixa de geração = 300 a 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;

11 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.

12 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.

13 02 Caldeiras com capacidade de bar e T = 520 C Sistema de Recepção e Transporte de CDR / Cavaco Retorno de condensado do processo = 80 ºc / 42 m³/h Make Up = 8,5 atm E.E. P/ BACK UP CONCESSIONARIA 74 t/h Vapor Superaquecido@ 88 bar e T=520 ºC Turbina a Vapor de Contrapressão Turbina a Vapor de Condensação Subestação 3 MW de Energia Excedente 4 MW Cogerado Turbina 1 Vapor Saturado p/ Processo retorno de condensado 16 m³/h 15 t/h 7 bar p/ processo 12 MW Cogeração Turbina 2 12 t/h 7 bar p/ processo 15 t/h 15 bar p/ processo

14 02 Caldeiras com capacidade de 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 88 t/h Vapor Superaquecido@ 67 bar e T=510 ºC ELETROPAULO 14,5 MW de Energia Excedente 8,0 MW P/ BACK UP 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 0,011 bar Subestação Vapor Saturado p/ Processo 8,0 MWe p/ processo 2,0 t/h 9 bar p/ processo Unilever 2,0 t/h 3 bar p/ Desaerador

15 02 Sprays-dryers 02 Caldeiras com capacidade de bar e T = 510 C 04 Filtros de mangas, sendo 02 para cada caldeira com capacidade de C

16 Estudo caso São Paulo Geração liquida: 3 X = kwe (480 V) (13,8 kv) GÁS NATURAL ATMOSFERA SUBESTAÇÃO DA COGERAÇÃO (480 V/13,8 kv) 5,4 MWe DESCONTANDO CARGAS PARASITAS DA COGERAÇÃO ENERGIA ELÉTRICA PARA COMPLEMENTO 1255 TR SUBESTAÇÃO DE ENTRADA CHILLER DE GASES DE EXAUSTÃO CHILLER DE AGUA QUENTE 950 TR 2205 TR Agua fria a 8 ºC CLIENTE Válvula de 3 vias 3 Motogeradores a Gás Natural kwe cada ÁGUA DE CONDENSAÇÃO TORRE DE RESFRIAMENTO DOS CHILLERS 1 Motogeradore a Diesel kwe (Back-up) SUBESTAÇÃO DA COGERAÇÃO (480 V/13,8 kv) 2 MWe (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)

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18 INSTALAÇÃO TIME LAPSE (video) Vista Geral da Cogeração Torre de Absorção Tanques de CO 2 Unidade de Post mix Torres de Resfriamento Torre Stripper Tubovia Motogeradores Planta de N 2 Central de Água Gelada Planta de CO2 Caldeiras de recuperação

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