Centrais de cogeração em edifícios: o caso da Sonae Sierra

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1 Centrais de cogeração em edifícios: o caso da Sonae Sierra Miguel Gil Mata 29 Maio 2009 FEUP Semana da Energia e Ambiente 1

2 Centrais de Cogeração em edifícios o caso da Sonae Sierra 1. O conceito de Cogeração - eficiência e sustentabilidade 2. Aplicação aos centros comerciais 3. Racionalidade económica 4. Soluções tecnológicas 5. Breve apresentação da central do Norteshopping 2

3 Definição de Cogeração Definição Etimológica Produção conjunta de duas ou mais formas de energia Definição Legal Portuguesa De acordo com o decreto-lei n.º 186/95, a cogeração é definida como: O processo de produção combinada de energia eléctrica e térmica, destinando-se ambas a consumo próprio ou de terceiros, com respeito pelas condições previstas na lei. Definição Técnica Produção de energia eléctrica enquanto se satisfazem as necessidades térmicas 3

4 Cogeração: vantagens A Cogeração apresenta diversas vantagens: Poupança de energia primária (face à produção separada de calor e electricidade) Menor emissão de gases com efeito de estufa Produção descentralizada, com consumo local menores perdas de transporte Menores necessidades de investimento em redes de transporte e distribuição Redundância de fornecimento e auto-suficiência energética Aproveitamento de recursos locais Cogeração - Eficiência - Sustentabilidade 5

5 Aplicação aos Centros Comerciais Para satisfazer as necessidades energéticas próprias à exploração de um Centro Comercial Quais as necessidades energéticas de um Centro Comercial? Dependem do clima em que está inserido Dependem da concepção do edifício Necessidade de Calor e Frio (principalmente) 6

6 Necessidades energéticas num centro comercial Calor Frio Aquecimento de piscina de health-club Águas quentes sanitárias Climatização (lojas e espaços comuns) Refrigeração (retalho alimentar) Tudo somado, as necessidades maiores são de frio com eventual uso de calor quando estão presentes health-clubs ou afins. As quantidades dependem da construção e dimensão do Centro Comercial. 7

7 kwf Diagrama de cargas típico de um Centro Comercial Hora 10

8 Análise de viabilidade económica: que abordagem? Remuneração Investimento Energia Eléctrica Operação e Manutenção Central de Cogeração Calor Combustível Calor Chiller de Absorção Frio 11

9 Soluções Tecnológicas Conversão de calor em frio Para efectuar a conversão de calor em frio utilizam-se os chamados chillers de absorção. Os chillers de absorção utilizam uma fonte de calor para gerar um ciclo de refrigeração. O calor necessário provém da queima directa de um combustível, ou é fornecido na forma de vapor de baixa pressão, água quente, energia solar ou através de um processo de purga quente. 14

10 Maquinas primárias utilizadas em centrais de Cogeração Motores Otto Motores Diesel Motores Stirling Turbinas 19

11 Motores Otto É o tipo de motor que boa parte dos automóveis utiliza nos nossos dias. Baseia-se no ciclo termodinâmico Otto. Num motor de ciclo Otto a combustão dá-se da seguinte forma: 1- Mistura de ar e combustível; 2- Compressão em cada cilindro e a ignição é provocada por uma faísca externa, na câmara de combustão; 3- O combustível queima-se e o pistão é empurrado para baixo; 4- Os gases de escape são dirigidos para fora; 20

12 Motores Diesel Num motor de ciclo Diesel, apenas ar é comprimido no cilindro, sendo o combustível injectado na fase final do ciclo de compressão e dando a sua ignição espontânea devido à alta temperatura do ar comprimido. Motor diesel mais potente do mundo: Wärtsilä-Sulzer RTA96-C 22

13 Turbinas Turbina é um equipamento construído para captar e converter energia mecânica e térmica contida num fluido, em trabalho de eixo. Os dois tipos de turbinas mais utilizados em centrais de cogeração hoje em dia são: Turbina a gás Turbina a vapor 29

14 Turbina a gás Uma turbina a gás simples é constituída por três secções fundamentais: Um compressor, uma zona de combustão, uma turbina de potência. Uma turbina a gás funciona segundo o princípio do ciclo de Brayton. Onde: "O ar comprimido é misturado com combustível e inflamado em condições de pressão constante".o resultado é a expansão do gás quente que produz trabalho através duma turbina. 30

15 Turbina a vapor Turbina a vapor é um equipamento que aproveita a energia calorífica do vapor e transforma em energia mecânica. Tipos de configuração: Contrapressão: neste tipo de turbina de vapor, o vapor sai da turbina à pressão atmosférica ou a uma pressão mais elevada; Condensação: neste tipo de turbina de vapor, o vapor é extraído da turbina por subtiragens intermédias a pressões inferiores à pressão atmosférica; Sistema com fluído orgânico, funcionando segundo um ciclo de base Rankine; 33

16 Exemplo: a Central de Cogeração do NorteShopping Chillers de absorção P frio = 2 x 1750 kw COP = 0.7 (complementados por 8 MW de refrigeração por compressão) eléctrico = 40% Térmico = 40% Geradores em ciclo Otto a GN P elec = 2 x 2950 kw e 37

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