Cogeração
Cogeração Feito por Cátia Patrícia e Maria Ribeiro, alunas do 4º ano do Mestrado Integrado em Engenharia Química no ano letivo de 2016/2017.
O que é a cogeração?
Entende-se por cogeração “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” (Decreto-Lei n.º 186/95). Esta produção é feita a partir de um único combustível e um único conjunto de equipamentos. Esta técnica de produção assume um papel relevante no combate ao desperdício, uma vez que utiliza a energia dissipada pelo motor sob a forma de calor no aquecimento de, por exemplo, águas. A Figura abaixo demonstra o desperdício pode sofrer uma quebra de 65% para 15%, não sendo afectada a eficiência da produção de energia eléctrica. No sistema convencional apenas é produzida energia eléctrica, não sendo utilizada a energia térmica para qualquer fim, estando esta contabilizada como desperdício.
Vantagens e Desvantagens
A cogeração permite diminuir o consumo de energia primária, uma vez que a mesma quantidade de combustível pode satisfazer as necessidades de calor. Reduzindo o consumo de energia, diminui também o impacto ambiental por parte dos utilizadores. Uma utilização mais eficiente dos combustíveis fósseis permitida pela cogeração resulta numa diminuição significativa das emissões de gases poluentes. Ao produzir a electricidade e o calor no local da sua utilização, a cogeração permite ainda reduzir os custos de distribuição da energia eléctrica. A cogeração permite ainda a utilização de vários tipos de combustível, como biomassa, fuelóleo, gás natural, gasolina, gasóleo, entre outros. Utilizando a cogeração reduz-se também a dependência enérgica de terceiros. Como desvantagens, a cogeração apresenta um investimento inicial relativamente mais elevado do que o sistema convencional, problemas de ruído e dificuldade de transporte de energia térmica, isto é, o calor tem de ser consumido devido a não poder ser armazenado. Devido ao ruído associado, a cogeração não pode ser utilizada a nível doméstico.
Sistemas de Cogeração
Um sistema de cogeração simples consiste num motor acoplado de um recuperador de calor, como apresentado na Figura 2. O motor utiliza combustível para produzir energia mecânica que posteriormente é convertida em energia eléctrica por um gerador. Enquanto isto, o sistema de recuperação de calor recolhe o calor resultante da combustão e do funcionamento do motor e fornece-o à reserva de calor para produção de águas quentes a 85-90 ºC. De referir que certos processos, como a secagem, podem utilizar directamente os gases produzidos pelo motor.
Os combustíveis mais utilizados a nível industrial são gasóleo, fuelóleo, gasolina,gás natural, gás propano e biomassa.
Seleção do equipamento
Sendo que o sistema de cogeração permite a produção de electricidade e calor simultaneamente, cabe ao utilizador decidir qual a energia que determina o projecto do equipamento. Isto é, deve decidir se o planeamento do equipamento é realizado segundo as necessidades de calor ou de electricidade. Esta escolha deve ter em conta o consumo de ambas as energias de modo a perceber se existe uma constante necessidade ou apenas alguns instantes. Na eventualidade de existir uma constante necessidade de calor é mais produtivo projectar o equipamento de modo a satisfazer estas necessidades pois se a necessidade eléctrica não for totalmente colmatada pelo sistema de cogeração, existe a possibilidade de compra de energia eléctrica à rede. Outros parâmetros a ter em conta na selecção do equipamento de cogeração são o tipo de combustível a fornecer ao motor e a necessidade de um eficiente sistema de refrigeração devido às elevadas temperaturas atingidas pelo motor a diesel. Associado a motores de cogeração está uma elevada poluição sonora, sendo também um factor de selecção do mesmo.
Tipos de Equipamento
Os sistemas de cogeração de energia mais usados são as turbinas a gás ou vapor (caldeiras que produzem vapor), motores de combustão interna (ciclo de Otto ou Diesel), geradores elétricos, caldeiras de recuperação e permutadores de calor, refrigeração por absorção que usam calor para produzir frio (ar condicionado), geradores elétricos e transformadores.
Turbinas a gás em cogeração
As turbinas a gás são cada vez mais usadas em sistemas de cogeração estando, atualmente, habilitadas para trabalhar em sistemas pequenos, médios e de grandes dimensões. A maior vantagem deste equipamento é o facto de conseguir rendimentos de cerca de 90%. Pode ainda assinalar-se a vantagem de ser um equipamento de fácil manutenção e baixos tempos de paragem. Não é necessário um controlo apertado ao sistema entre outras vantagens. A principal desvantagem é que as turbinas estão restritas a apenas alguns tipos de combustíveis e têm um tempo de vida curto.
O Figura 3 apresenta um exemplo de uma turbina a gás
Instalação do equipamento
A instalação deste tipo de equipamentos envolve a projecção do mesmo. Os equipamentos são geralmente instalados separadamente das instalações que pretendem alimentar, de modo a aumentar a segurança e diminuir riscos. Estes equipamentos são geralmente muito pesados e transmitem vibrações causadas pelo seu funcionamento, sendo necessário um piso capaz de resistir a grandes esforços. Os custos típicos de instalação para os motores de combustão interna variam entre 400 a 700€ / kW.