Cogeração e AbsorçãoFórum Permanente de Saúde - Tecnologia em

Instalações Hospitalares

Unicamp – 16 de Setembro de 2004

Arnaldo Walter

Denílson Boschiero do Espírito Santo

Estrutura da apresentação

Cogeração – conceitos, tecnologias e concepções.

Sistemas de refrigeração por absorção. Cogeração em hospitais. Condições de viabilidade da cogeração. Análise econômica preliminar.

Cogeração - conceitos Cogeração (Combined Heat and Power - CHP):

tecnologia de produção combinada de calor e potência, qualquer que seja o ciclo termodinâmico e qualquer que seja a fonte de energia.

Cogeração: tecnologia conhecida desde o fim do século XIX, mas que tem sido valorizada após os anos 1980.

Cogeração: tecnologia de uso eficiente de energia e, também, tecnologia de geração distribuída de energia elétrica.

Cogeração - conceitos

Cogeração – tecnologias e concepções

Os ciclos de cogeração podem estar baseados em ciclos de turbinas a vapor, ciclos de turbinas a gás, ciclos combinados (turbinas a vapor + turbinas a gás) e motores de combustão interna (no futuro, também células a combustível).

A cogeração pode ser viabilizada em indústrias, no setor terciário (hotéis, hospitais, shoppings, escolas, etc.) e em sistemas de calor distrital (não existentes no Brasil).

Cogeração – tecnologias / ciclos a vapor

Cogeração – tecnologias / turbinas a gás

Cogeração – tecnologias / ciclo combinado

Cogeração – tecnologias / motores CI

Motores podem ser de ciclo Otto ou Diesel. Motores de ciclo Otto, para queima de gás natural, são mais usuais.A recuperação de calor máxima ocorre quando recupera-se a energia da água de refrigeração, dos gases de exaustão e do óleo lubrificante. Sistemas muito bem projetados e operados podem apresentar eficiência entre 80 e 90%.

Cogeração – tecnologias / motores CI

Cogeração – tecnologias / motores CI

Cogeração – tecnologias / motores CI

Absorção – conceitos

Absorção – conceitos

Uma importante diferença entre os ciclos de refrigeração por absorção e os ciclos por compressão convencionais, está em que, no primeiro, a substância refrigerante não é comprimida e sim absorvida por um líquido (absorvedor). A solução líquida é então bombeada para pressões mais altas, processo que requer muito menos potência do que a compressão da substância refrigerante evaporada no caso do ciclo convencional.

Absorção – conceitos

Uma fonte de calor é necessária para viabilizar a evaporação da substância refrigerante que vai para o evaporador. Vapor ou gases de combustão podem ser empregados. Em um sistema de cogeração acoplado a um sistema de refrigeração por absorção, a fonte de aquecimento pode ser água quente ou vapor gerado a partir da energia recuperada do MCI ou da TG.

Absorção – conceitos

Os sistemas de absorção mais usuais são os água-amônia e água-brometo de lítio. No primeiro, a amônia é a substância refrigerante e a água (ou uma solução fraca de amônia) o absorvedor. No segundo caso, a água é o refrigerante e o brometo de lítio o absorvedor. Sistemas água-brometo de lítio são usuais em instalações de ar condicionado. Sistemas água-amônia são usuais em sistemas de refrigeração.

Cogeração em hospitais

Hospitais são, em geral, locais adequados para instalações de cogeração, em função: (i) da demanda elétrica significativa e pouco variável ao longo do ano; (ii) da demanda térmica múltipla (água gelada, água quente e vapor), significativa e relativamente constante; e (iii) da necessidade de abastecimento elétrico 100% confiável.

Cogeração em hospitais

Sistemas de cogeração em hospitais podem estar baseados em turbinas a gás e motores de combustão interna (queimando gás natural).

Sistemas com turbinas a gás têm uma relação E/Q menor do que sistemas com MCI e podem ficar “desbalanceados” (para uma potência razoável, muito calor disponível, ou, ainda, para o sistema estar ajustado à demanda térmica, pequena potência é gerada).

Cogeração em hospitais

A viabilidade econômica de sistemas de cogeração é tanto melhor quanto maior for a tarifa elétrica e menor o custo do combustível.

Essas duas condições não são atendidas hoje, no Brasil. Entretanto, existem condições minimamente favoráveis para tarifas A4 e tarifas de gás natural para médios consumidores.

Sempre, os sistemas precisam ser muito bem dimensionados.

Cogeração em hospitais

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Custo de Gas Natural (R$/m³)

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Custo de Gas Natural (R$/m³)

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Figuras ao lado mostram resultados da análise de viabilidade econômica (preliminar) em função da tarifa do gás natural. As soluções mais adequadas correspondem a sistemas de cogeração com MCI de menor capacidade (operação na base). Tarifas de GN estão entre 0,36 e 0,41 R$/NM3.