Ar condicionado a absorção e Central modular de co-geração de energia

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1 Ar condiciondo sorção e Centrl modulr de co-gerção de energi Opções Competitivs n Gestão Energétic Eng./Arq. Mrco Tulio Strling de Vsconcellos IX CONBRAVA 23 de Setemro de 2005 Tópicos d Apresentção Chillers sorção - Conceitos de funcionmento - Evolução - Comprtivos econômicos Co-gerção de energi - Vntgens - Estudo de cso Centris Modulres de Co-gerção -Vntgens 1

2 Chillers sorção Conceitos de funcionmento - Chiller é limentdo por clor (Queim diret de comustível, vpor d águ, águ quente ou gses de exustão). - Princípio ásico é trlhr com vácuo, onde o refrigernte evpor cerc de 4ºC. - O refrigernte é águ (100% ecológico). - Solução sorvedor (Brometo de lítio) ltmente higroscópic e lto ponto de evporção. Ciclo sorção duplo estágio 2

3 Vrições de modelos de chillers - Duplo ou simples estágio. - Somente refrigerção, quecimento e águ quente. - Chillers limentdos gses de exustão sem necessidde de cldeirs de recuperção. - Chillers com múltipls fontes de limentção simultnemente. Evolução dos chillers sorção - Desenvolveu té medos do século XX, simultnemente com chillers elétricos. - Grndes fricntes concentrrm no desenvolvimento de chillers elétricos (custo inferior). - Retorno de desenvolvimento de tecnologis sorção n Ási nos nos 80 e Eliminção ou redução dos riscos com cristlizção, perd de vácuo e congelmento de tuos de core. -Crescimento do COP. 3

4 COP Coeficiente de Performnce Quntidde de frio gerdo (kw) pr cd unidde de energi (clor) fornecid (kw). COP em crg máxim e COP IPLV COP IPLV (ARI Stndrd 560) é um pdrão interncionl que consider: 1% do tempo funcionndo com 100% d crg 42% do tempo funcionndo com 75% d crg 45% do tempo funcionndo com 50% d crg 12% do tempo funcionndo com 25% d crg Evolução do COP Em medos do século XX, os índices COP dos chillers de queim diret vrivm entre 0,6 e 0,8. Chillers de queim diret duplo estágio tuis possuem COP crg máxim entre 1,0 e 1,1. Chillers de lt eficiênci chegm 1,4 em crg máxim e 1,6 (IPLV). 4

5 Velhos prdigms querdos sore chillers sorção Possuem ixo rendimento. Bix confiilidde, devido principlmente : - Cristlizção - Congelmento de tuos - Perd de vácuo Pouc disponiilidde de gás nturl. Alto custo do comustível. Poucos cses reis de sucesso no mundo. Comprtivos econômicos entre chillers elétrico e sorção Considerções Chiller de TR. Tempo de operção = 15h/di e 365dis/no. Ftor médio de crg = 0,58 (condição ARI) Vriáveis Eficiênci do chiller elétrico. Eficiênci do chiller sorção. Custo médio do kwh elétrico. Custo médio do Nm3 de gás nturl. 5

6 Situções 1 e 2 Situção 1 - Custo de energi elétric = R$ 0,25/kWh ) Chiller elétrico (0,80 kw/tr): 1.000TR x 0,80kW/TR x 15h x 365d x 0,58 x R$0,25/kWh = R$ ,00/no (R$ 0,20/TRh). ) Chiller elétrico (0,65 kw/tr): 1.000TR x 0,65kW/TR x 15h x 365d x 0,58 x R$ 0,25/kWh = R$ ,00/no (R$ 0,163/TRh). Situção 2 - Custo de energi elétric = R$ 0,32/kWh ) R$ ,00/no (R$ 0,256/TRh). ) R$ ,00/no (R$ 0,208/TRh). Situções 3 e 4 Situção 3 - Custo do gás nturl = R$ 0,60/Nm3 ) Chiller sorção (COP = 1,1): 1 / (1,1 x kcl/h / kcl/trh) = 0,32 Nm3/TRh 1.000TR x 0,32Nm3/TRh x 15h x 365d x 0,58 x R$0,60/Nm3 = R$ ,00/no (R$0,19/TRh). ) Chiller sorção (COP = 1,6): 1 / (1,6 x kcl/h / kcl/trh) = 0,22 Nm3/TRh 1.000TR x 0,22Nm3/TRh x 15h x 365d x 0,58 x R$ 0,60/Nm3 = R$ ,00/no (R$ 0,13/TRh). Situção 4 - Custo do gás nturl = R$ 0,70/Nm3 ) R$ ,00/no (R$ 0,224/TRh). ) R$ ,00/no (R$ 0,154/TRh). 6

7 Chiller Energi Gsto Anul Totl (R$) R$/TRh Situção 1 Elétrico 0,80kW/TR R$ 0,25/kWh ,00 0,2000 Elétrico 0,65kW/TR R$ 0,25/kWh ,00 0,1625 Situção 2 Elétrico 0,80kW/TR R$ 0,32/kWh ,00 0,2560 Elétrico 0,65kW/TR R$ 0,32/kWh ,00 0,2080 Situção 3 Asorção COP=1,1 Asorção COP=1,6 R$ 0,60/Nm3 GN R$ 0,60/Nm3 GN , ,00 0,1920 0,1320 Situção 4 Asorção COP=1,1 Asorção COP=1,6 R$ 0,70/Nm3 GN R$ 0,70/Nm3 GN , ,00 0,2240 0,1540 Co-gerção de energi Vntgens - Produz-se grtuitmente frio e clor, utilizndo-se dos rejeitos térmicos de grupos moto-gerdores. - A co-gerção elev o proveitmento d fonte energétic, de cerc de 35 40% (gerção simples) pr proximdmente 90%. - Gerção distriuíd reduz perds e riscos ns linhs de trnsmissão e distriuição. - Reduz riscos de pgões, contriuindo pr qulidde d mtriz energétic rsileir. - Reduz necessidde de investimentos em novs hidrelétrics, sendo opção mis ecologicmente corret. 7

8 Eficiênci n co-gerção A eficiênci de um grupo moto-gerdor vri de modelo pr modelo, e gir entre 3,0 e 3,8kWh por Nm3 de gás nturl. A eficiênci n produção de frio e clor por co-gerção, tmém vri por modelos de gerdores, de cordo os ddos de clores rejeitdos. A produção grtuit de frio por co-gerção em chillers sorção vri entre 20 e 40TRh pr cd 100kWh produzidos. A produção grtuit de águ quente por co-gerção trvés de trocdores de clor irá sustituir proximdmente 145kW de resistêncis pr cd 100kW de gerção instld. Principis modelos de produção de águ geld por co-gerção Uso d águ quente de resfrimento ds cmiss do moto-gerdores. Uso d águ quente de resfrimento ds cmiss do moto-gerdores, requecids em trocdores de clor pelos gses de exustão dos motores. Uso de vpor produzido em cldeirs de recuperção limentds pelos gses de exustão dos moto-gerdores. Uso direto de gses de exustão limentndo o chiller sorção. 8

9 Vntgens do uso de gses de exustão diretmente no chiller Gses de exustão com tempertur superior 400ºC podem limentr chillers de duplo estágio, com COP (crg máxim)=1,39, contr COP=0,75 de chillers simples estágio, que serim utilizdos nos outros csos. A situção onde se consegue mior produção grtuit de frio (té 40TR/100kW) é que utiliz águ quente dos motores e gses de exustão diretmente no chiller. Redução de espço em centris de co-gerção, pois se eliminm circuitos hidráulicos, oms, cldeirs de recuperção e trocdores de clor. Reduz investimentos com infr-estrutur inicil, reduzindo áres e pés direito. Estudo de cso Considerndo um projeto que possu s seguintes demnds de eletricidde e r condiciondo: Eletricidde 3.000kW 24 h/di 365dis/no Ftor médio de consumo = 0,4. Ar condiciondo 1.000TR 15h/di 365dis/no Ftor médio de crg = 0,58. Comprtivo entre 3 situções: 1- Compr de energi elétric ds concessionáris pr demnd de eletricidde e AC, R$0,25/kWh. 2- Compr de energi elétric ds concessionáris pr demnd de eletricidde e AC, R$0,32/kWh. 3- Gerção de eletricidde com gerdores GN e co-gerção com chiller sorção. 9

10 Situção 1 Custo de energi elétric = R$ 0,25/kWh Energi elétric: 3.000kW x 24h x 365 dis x 0,40 x R$ 0,25/kWh = R$ ,00/no Ar condiciondo: ) Chiller elétrico (0,80 kw/tr): 1.000TR x 0,80kW/TR x 15h x 365d x 0,58 x R$ 0,25/kWh = R$ ,00/no (R$ 0,20/TRh). ) Chiller elétrico (0,65 kw/tr): 1.000TR x 0,65kW/TR x 15h x 365d x 0,58 x R$ 0,25/kWh = R$ ,00/no (R$ 0,163/TRh). Situção 2 Custo de energi elétric = R$ 0,32/kWh Energi elétric: 3.000kW x 24h x 365 dis x 0,40 x R$ 0,32/kWh = R$ ,00/no Ar condiciondo: ) Chiller elétrico (0,80 kw/tr): 1.000TR x 0,80kW/TR x 15h x 365d x 0,58 x R$ 0,32/kWh = R$ ,00/no (R$ 0,256/TRh). ) Chiller elétrico (0,65 kw/tr): 1.000TR x 0,65kW/TR x 15h x 365d x 0,58 x R$ 0,32/kWh = R$ ,00/no (R$ 0,208/TRh). 10

11 Situção 3 Considerndo: 35TR/100kW (co-gerção), temos 1.050TR pr os 3.000kW gerdos (100% AC grtuito). R$ 0,03/kWh gerdo de mnutenção. Eficiênci do gerdor = 3,8kWh/Nm3 de GN. Gerção de energi elétric: ) Custo do gás nturl = R$ 0,60/Nm3: 3.000kW x 24h x 365dis x 0,4 x (R$ 0,60/Nm3 x 3,8 kwh/nm3 +R$ 0,03/kWh) = R$ ,00/no. ) Custo do gás nturl = R$ 0,70/Nm3: 3.000kW x 24h x 365dis x 0,4 x (R$ 0,70/Nm3 x 3,8 kwh/nm3 +R$ 0,03/kWh) = R$ ,00/no. Chiller Energi Gsto Anul Totl (R$) Situção 1 Elétrico 0,80kW/TR R$ 0,25/kWh ,00 Elétrico 0,65kW/TR R$ 0,25/kWh ,00 Situção 2 Elétrico 0,80kW/TR R$ 0,32/kWh ,00 Elétrico 0,65kW/TR R$ 0,32/kWh ,00 Situção 3 100% co-gerção R$ 0,60/Nm3 GN ,00 100% co-gerção R$ 0,70/Nm3 GN ,00 11

12 Plnts mists de co-gerção As plnts de co-gerção podem precisr de complemento de produção de águ geld. Este complemento pode ser feito com queim diret ou com chillers elétricos. O mesmo ocorre com o ck up pr os chillers. No cso em que se optr por complemento e/ou ck up com queim diret, existem chillers que podem ser limentdos o mesmo tempo por queim diret, gses de exustão e águ quente. Centris modulres de co-gerção Vntgens: Já são disponíveis centris modulres de 40kW 2MW. São fornecids em continers com isolmento cústico. Não utilizm áre útil de construção. Oferecem todo o pcote d plnt (gerdor, chiller, torres, oms, tuulções, utomção, isolmentos,etc). Concentr responsilidde de tod plnt em pens um fornecedor. 12

13 Considerções finis Desenvolvimento e crescimento do setor. Gerção distriuíd Nov polític energétic ncionl. Crescimento uniforme e seguro d mtriz energétic rsileir. Reduções de custos opercionis. Qundo s fontes de energis se tornm escsss, únic opção é usr energi em processos de mior eficiênci. Necessidde de se comprr os equipmentos e fzer estudo pr cd cso, utilizndo tods s opções de mercdo. Muito Origdo! Ddos pr contto: Eng. /Arq. Mrco Tulio Strling de Vsconcellos emil: mrcotulio@tum.com.r Tel: (31) Tum Mins Instlções Térmics Ltd 13