Especial: Trigeração ou CCHP (combined cooling, heat and power)

Segundo a International Energy Agency – IEA, a geração renovável mundial apresentará forte crescimento nos próximos anos, com expectativa de crescimento da ordem de 12,7% no período entre 2010 a 2013. As razões principais dessa previsão são as metas de redução de emissões de CO2 e mudanças climáticas; melhorias tecnológicas favorecendo novas alternativas; aumento na demanda de energia; ambiente regulatório mais favorável; e incentivos governamentais.
“Enquanto os benefícios de desenvolver-se uma agenda sólida para consolidação da energia renovável no Brasil são evidentes, é preciso atentar-se para os riscos associados à segregação do tema de energias renováveis do panorama geral da agenda energética no Brasil, atualmente levada pela ANP (Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis) e ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), e da discussão de desenvolvimento sustentável de maneira mais ampla. É preciso existir um incentivo maior às políticas públicas que tornem economicamente viáveis melhorias de projetos não só voltadas para reduzir os gastos com energia elétrica, aumentando a eficiência energética dos processos, como também que possibilitem o uso sustentável dos recursos naturais”, diz Ricardo Antonio do Espírito Santo Gomes, consultor em eficiência energética do CTE.

ESCOS

As ESCOS Energy Service Companies são empresas que buscam oferecer ao mercado uma proposta para reduzir os custos com energia às instalações. Cabe as ESCOS atuarem no cliente prevendo a melhor forma para a redução do consumo de energia, seja por meio da modificação de processos ou da implantação de novas tecnologias na troca de equipamentos e na utilização de fontes renováveis de energia como solar térmica e fotovoltaica, eólica e micro geração.

O Brasil possui várias empresas privadas especializadas em eficientização energética que estão aptas a desenvolver diagnósticos energéticos, identificar as oportunidades de economia de energia e de recursos, elaborar e implantar os projetos de engenharia e captar os recursos necessários para a execução do projeto, como por exemplo, a trigeração.

Trigeração

A trigeração é a geração simultânea de energia térmica e energia eléctrica a partir de um único combustível (petróleo, gás natural, gás propano ou mesmo a biomassa) e um único conjunto de equipamentos. Desta forma assegura um acréscimo relevante de rendimento e de eficiência relativamente aos processos tradicionais de produção de energia. Os sistemas de trigeração mais utilizados são a turbina a gás, turbina a vapor e ciclo combinado sendo as diferenças entre eles a relação entre as necessidades de energia térmica e elétrica, os custos da instalação e da exploração e os níveis de emissões e ruídos. Nas centrais de trigeração utiliza-se o calor produzido para produção de eletricidade. O calor remanescente é utilizado como fonte de energia térmica em processos industriais ou em aquecimento. A eficiência global destas centrais é próxima dos 80%. As indústrias da fileira florestal produzem energia elétrica através de centrais de trigeração. Outros utilizadores potenciais para centrais de cogeração a biomassa são indústrias com grandes necessidades de calor e de eletricidade, e aplicações para aquecimento central em hospitais, universidades e grandes edifícios. O calor produzido pode ser utilizado diretamente no processo industrial, bem como recuperado e convertido para utilização em aquecimento de espaços e aquecimento de água opondo-se aos métodos tradicionais de produção de eletricidade por via térmica, que desperdiçam todo o calor inerente ao processo. É de considerar que o problema da viabilização da produção de eletricidade a partir de biomassa passa também, não pelo tipo de combustível, mas pelo tipo de utilização desse combustível.

No contexto do Rio de Janeiro, o calor produzido pode ser usado para acionar chillers proporcionando o arrefecimento. Os principais chillers usados em sistemas de micro-trigeração são os chillers de absorção de queima indireta e os chillers de absorção. Os chillers de absorção de queima indirecta são considerados os ideais para sistemas de micro-trigeração, onde utiliza a água quente, ou vapor de baixa pressão como fonte de calor, tendo estas, uma temperatura adequada para este tipo de chiller. Na integração de um chiller de absorção num sistema de micro-trigeração o brometo de lítio é usado como absorvente devido a uma relação custo eficiência.

Em geral, CCHP ajuda a reduzir as emissões de gases de efeito de estufa porque o calor residual, um subproduto inevitável de centrais térmicas de eletricidade, pode ser usado para fins úteis.

Além disso, as perdas de transmissão e distribuição – uma consequência inevitável da geração remota de eletricidade – são minimizadas. Essas premissas precisam ser examinadas de perto no caso do Rio de Janeiro.

A maioria da energia elétrica fornecida para o Rio de Janeiro deriva de usinas hidrelétricas – uma forma de geração que não queima combustível e não produz gases de efeito estufa. Sendo assim, a geração de eletricidade localmente por CCHP não traria redução das emissões de gases de efeito estufa, a menos que combustíveis renováveis fossem utilizados.

A geração local de energia elétrica por meio de CCHP tem inúmeras vantagens. Reduziria significativamente as perdas de transmissão e distribuição, servindo para aumentar a resiliência da rede brasileira e se encaixando aos objetivos estratégicos do Governo Brasileiro. Em nível local, o CCHP ajudaria o Rio a garantir a segurança do abastecimento de energia – que no passado foi interrompido devido a fatores ambientais associados à extensa rede de transmissão e distribuição.

No entanto, para que o CCHP tenha o potencial de reduzir as emissões de gases de efeito estufa, é essencial que combustíveis renováveis sejam usados. Para mais informações sobre os combustíveis renováveis no contexto do Rio de Janeiro, consulte a seção sobre Biocombustíveis desta ferramenta.

Trigeração: CCHP no Rio de JaneiroEdifícios com sistemas combinados de refrigeração, calor e energia (CCHP – combined cooling, heat and power) geram energia elétrica de forma sustentável através da utilização de biocombustíveis. O calor residual aciona um chiller (resfriador) para fornecer refrigeração ao edifício. Foto por Bilfinger licenciada sob creative commons.

Eficiência de uma central de trigeração

Na avaliação do rendimento de um processo de trigeração temos que ter em conta o rendimento de um processo tradicional de produção de energia a partir de combustíveis fósseis (petróleo ou gás natural) ou mesmo biomassa, em que pelo menos 65% da energia primária contida no combustível é transformada em calor e perdida para a atmosfera, ou seja, numa central termoelétrica tradicional o rendimento médio é de 30% a 40%, pois a maior parte da energia contida no combustível, usado no acionamento das turbinas, é transformado em calor resultando em perdas para a atmosfera sem qualquer fim, isto é, desperdiça-se energia. Em contrapartida, num sistema de trigeração, o aproveitamento útil da energia primária, ou seja, do calor residual proveniente do processo de produção de energia elétrica que contabiliza perto dos 65%, apenas uma pequena percentagem é realmente perdida ou desperdiçada. Quer isto dizer que dos 65% de calor libertado como perdas para a atmosfera 50% é aproveitado para a produção de energia térmica, resultando numa redução do desperdício de energia em 15%. O custo de investimento numa central de cogeração/trigeração ronda em média os 750 €/kW.

 

 

 

 

 

 

Projeções do presente e para o futuro (cogeração/trigeração):

A adoção deste processo mais eficiente surgiu em função da necessidade de reduziras emissões de CO2. E desta forma, o cumprimento dos objetivos nacionais, quanto à redução de emissões, consagrados no Plano Nacional de Alterações Climáticas (PNAC)aprovado pelo Governo em 2004, estabelecem que a potência adicional em cogeração, a instalar até ao ano 2010, deverá ser de aproximadamente 800 MW, mantendo operacionais todas as instalações que se encontram já licenciadas. Assim, a União Europeia estabeleceu para 2010 uma meta para a produção de energia através da cogeração que se situa nos 18% do total da energia produzida. Isto em virtude dos benefícios energéticos e ambientais da cogeração. Na Holanda a cogeração já representa mais de 40% da potência instalada. Nos últimos anos, o novo modelo de sector elétrico propiciou a produção eléctrica local tornando-a mais eficiente e de baixo custo elevando ao aperfeiçoamento da tecnologia da cogeração, inclusive ao nível da micro geração (inferior a 150 kW).

Considerações finais

Embora o mundo possua uma grande inércia face à mudança, existem, porém, muitos obstáculos, dos quais se destacam o desconhecimento por parte da população destes tipos de tecnologias, especialmente dos vários tipos de combustíveis que existem bem como os diferentes ciclos de aproveitamento de energia, entre outros. Além das inúmeras vantagens a nível ambiental que a biomassa possui, é também um estímulo à economia, visto fomentar a criação de emprego bem como prevenir o aparecimento de fogos devido à constante limpeza das matas. As principais centrais de produção de energia eléctrica não tinham como princípio aproveitar o calor que resulta da combustão do combustível. Este fato tornava, e ainda torna algumas centrais, pouco rentáveis a nível energético, visto que a maior parte da energia é desperdiçada através de transferências de calor. Através da implementação da cogeração e posteriormente, a trigeração, é possível aumentar esta eficiência até aos 80 %, no que se traduz num menor impacto ambiental e numa maior gestão energética da central, possibilitando, por exemplo, que o calor aproveitado seja utilizado no aquecimento de água para consumo industrial ou então, através da trigeração, produzir frio e consequentemente diminuir a procura de eletricidade devido a aparelhos de ar condicionado.

Fonte: Rio Renovavellogopet

Estudo do desenvolvimento da integração demicro-cogeração em Portugal 

Cogeração e Trigeração em Centrais de Biomassa

Engenharia e Arquitetura