Concepção de um projeto para o segmento em tela

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Palestrante: Sr. Prof. Edson Tito Guimarães, do IME - Inst. Militar de Engenharia

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    1. 1. Concepção dos Sistemas de Cogeração Edison Tito Guimarães 28 Junho de 2008
    2. 2. <ul><li>Principais Atividades: </li></ul><ul><li>33 anos operando nas seguintes áreas: </li></ul><ul><li>Ar Condicionado Central </li></ul><ul><li>Ventilação / Aquecimento </li></ul><ul><li>Salas limpas e CPD’s </li></ul><ul><li>Cogeração </li></ul><ul><li>Geração de Energia Elétrica </li></ul><ul><li>Refrigeração Industrial </li></ul><ul><li>Sistemas de Vapor / Calor </li></ul><ul><li>Eficiência Energética </li></ul>
    3. 3. 700 cientistas afirmam: “ESTAMOS DESTRUINDO O PLANETA” Energia, sem duvida, é o maior poluidor O que podemos fazer ?
    4. 4. O CICLO DOS RECURSOS NO PLANETA
    5. 5. ENERGIA = MAIOR POLUIDOR AMBIENTAL DO PLANETA
    6. 6. COGERAÇÃO Geração de energia elétrica/mecânica e térmica, em série, a partir de um combustível
    7. 8. Componentes Básicos: - Motor ou Turbina a gás - Gerador elétrico (ou maquina acionada) - Caldeira de recuperação (ou outro elemento de recuperação de calor) - Sistema de queima suplementar - Chaminé de by-pass (ou outro elemento de controle) - Chaminé - Sistemas de controle paralelismo - Compressor de gás natural (se necessário)
    8. 9. Produtos energéticos da Cogeração - Energia elétrica / mecânica - Vapor de baixa / media / alta pressão - Água quente para processo - Água quente para controle de umidade relativa do ar - Calor direto para secagem - Água gelada para ar condicionado refrigeração industrial - Amônia a baixa temperatura para sistemas frigoríficos - CO 2 (dos gases de descarga) para sistemas industriais e industrias de bebidas
    9. 10. A escolha da configuração do Sistema de Cogeração 1 - Analise Técnica 2 - Analise Econômica
    10. 11. O estudo técnico <ul><li>Aspectos físicos do local: espaço para equipamentos, vizinhança, ruído, visual, fontes de energia, etc </li></ul><ul><li>Turbina ou motor a gás ? </li></ul><ul><ul><li>Analisar a relação de cargas elétricas e térmicas </li></ul></ul><ul><ul><li>Verificação do verdadeiro perfil eletro-térmico do processo (e possibilidade da conversão do perfil atual em outro mais apropriado – exemplo Coca-cola Jundiaí) </li></ul></ul>
    11. 12. TURBINAS A GÁS
    12. 13. Cogeração Fluxo de energia na turbina
    13. 14. MOTORES A GÁS
    14. 15. Cogeração Fluxo de energia no motor
    15. 17. Comparacao dos fluxos de energia para Cogeração
    16. 18. O estudo técnico <ul><li>A relação elétro-térmica </li></ul><ul><ul><li>É de fundamental importância pois afeta o desempenho financeiro do projeto </li></ul></ul><ul><ul><li>Para turbinas a gás situa-se ao redor de kWe/kWt = 0,6 </li></ul></ul><ul><ul><li>Para motores a gás, deve ser ao redor de kWe/kWt = 1,0 </li></ul></ul>
    17. 19. A importância do desempenho em carga parcial
    18. 20. O perfil de carga diário (eletricidade / calor)
    19. 21. O perfil de carga anual (eletricidade / calor)
    20. 22. Exemplo de eficiência de uma turbina a gás em carga parcial
    21. 23. <ul><li>A maioria dos equipamentos apresenta redução de eficiência quando operam em carga parcial, conseqüentemente consumindo mais energia (aumento do consumo especifico) </li></ul><ul><li>Muitos equipamentos tem dificuldade ou impossibilidade de operação em baixas cargas (muitos não operam abaixo de 40%) </li></ul><ul><li>Não considerar os dois itens acima pode comprometer seriamente o resultado econômico / financeiro do empreendimento </li></ul><ul><li>Torna-se necessário uma simulação detalhada da operação para obter fluxos de energia o mais próximos possível da realidade </li></ul>Desempenho em carga parcial
    22. 24. A simulação energética <ul><li>Importantes variáveis da simulação </li></ul><ul><ul><li>Curvas de carga diária, semanal, mensal e anual. </li></ul></ul><ul><ul><li>Clima - diversos equipamentos são fortemente afetados pela meteorologia da região (turbinas a gás principalmente). </li></ul></ul><ul><ul><li>Desempenho em carga parcial - modelos matemáticos permitem simular tais condições, que afetam o consumo de combustível e das utilidades de apoio </li></ul></ul>
    23. 28. O estudo econômico <ul><li>Importantes elementos </li></ul><ul><ul><li>Custo total de implantação (ordem de grandeza de US$1500 a 2000 / kWe) </li></ul></ul><ul><ul><li>Consumo de combustíveis (gás ou óleo, etc.), energia auxiliar e outros (água, óleo lubrificante, filtros, etc.) </li></ul></ul><ul><ul><li>Custo total de operação e manutenção </li></ul></ul><ul><ul><li>Custo da energia de back-up </li></ul></ul><ul><ul><li>Custo do “overhaul” </li></ul></ul><ul><ul><li>Custos evitados com a Cogeração </li></ul></ul>
    24. 29. Unidades de Absorção para produção de água gelada
    25. 30. As unidades de Absorção
    26. 31. Norteshopping A Cogeração pode ser combinada com a Termoacumulação de Água Gelada
    27. 36. Sistema de Cogeração da Coca-Cola Jundiaí
    28. 37. COCA-COLA JUNDIAÍ <ul><li>Atende a todo complexo industrial produzindo 7 utilidades: </li></ul><ul><li>8 MW = 5 Motores a gás de 1.6 MW cada </li></ul><ul><li>10 Tons/h de vapor </li></ul><ul><li>3.0 MW de água quente para processo </li></ul><ul><li>Água Gelada para processo - 1.700 TR </li></ul><ul><li>90 Tons/dia de CO2 </li></ul><ul><li>300 m3/h de ar comprimido </li></ul><ul><li>500 Nm3/h de Nitrogênio </li></ul><ul><li>Paralelismo com a rede </li></ul>
    29. 39. OS GASES DE DESCARGA DOS MOTORES A GÁS, APÓS PRODUZIREM VAPOR, SÃO UTILIZADOS COMO MATÉRIA PRIMA NA PRODUÇÃO DE CO2
    30. 42. UNIDADES DE ABSORÇÃO PARA ÁGUA GELADA NA CENTRAL DE COGERAÇÃO
    31. 44. Em resumo: um sistema de Cogeração deve ser altamente “customizado” para obter o desempenho mínimo e modo à garantir a rentabilidade
    32. 45. OBRIGADO !

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