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 Competição plena Preços de suprimento resultante de leilões Preços de suprimento livremente negociados Ambiente de Contratação Regulada ACR D D: distribuidores CL: consumidores livres C: comercializadores Ambiente de Contratação Livre ACL CL C
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 (%)
OFERTA E DEMANDA DE ENERGIA Fonte: Adaptado de https://www.e-education.psu.edu/ebf200up/node/178
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.