COGERAÇÃO COMO OPÇÃO TECNOLÓGICA EFICIENTE E COMPLEMENTAR

1. Universalização do Atendimento de Energia Elétrica e Geração Distribuida - UNICAMP COGERAÇÃO COMO OPÇÃO TECNOLÓGICA EFICIENTE E COMPLEMENTAR Manoel Regis Lima Verde Leal Campinas, 6 de abril de 2004

2. Conceito de Cogeração de Energia • A cogeração de energia é a obtenção de várias formas secundárias de energia (calor, eletricidade, trabalho) de forma integrada a partir de uma única fonte primária (combustível).

3. Energia Elétrica Energia Térmica Energia Térmica 80 – 90 % Energia Elétrica 30 – 45 % Energia do Combustível 100 % Energia do Combustível 100 % Perdas 70 – 55 % Perdas 20 – 10 % Geração x Cogeração Geração

4. Energia Térmica e Elétrica Energia Elétrica Energia do Combustível 100 % Energia Térmica Perdas 10 – 30 % Geração x Cogeração Cogeração

5. Seleção do Tipo de Sistema de Cogeração • Parâmetros importantes: • Tipo de combustível disponível: sólido, líquido, gás. • Relação energia térmica / energia elétrica. • Tipo de energia térmica requerida: gás quente, vapor (p, t), frio. • Capacidade. • Custo dos combustíveis disponíveis. • Custo da energia elétrica.

6. Cogeração em Usinas - Histórico • Passado • Energia térmica: obtida a partir do bagaço, complementado por lenha ou combustível fóssil. • Energia elétrica: comprada da concessionária. • Hoje • Cogeração na safra: autosuficiência em energias térmica e eletromecânica, a partir do bagaço.

7. Cogeração em Usinas - Histórico • Futuro • Cogeração na safra: autosuficiência + venda de excedentes de energia elétrica. • Geração na entressafra: venda de excedentes de energia elétrica. • Combustível: bagaço, palha de cana, gás natural. • Tecnologias avançadas: gaseificação / turbinas a gás em ciclo combinado.

8. Cenário Médio Atual • Pressão de operação: 22 bar / 300 C • Auto-suficiente em energia térmica e elétrica • Consumo de energia elétrica: 12 kWh/tc • Consumo de energia mecânica: 16 kWh/tc • Consumo de energia térmica: 330 kWh/tc (500 kg vap /tc) • Sobra de bagaço: 5 % • Utilização palha: não

9. Perdas Térmicas 52 kWh/tc (9%) Energia Térmica Para o Processo 330 kWh/tc (56%) Energia Do Vapor 410 kWh/tc (70%) Energia Eletromecânica 28 kWh/tc (5%) Perdas na Caldeira 88 kWh/tc (15%) Sobra de Bagaço 29 kWh/tc (5%) Partidas e Paradas 58 kWh/tc (10%) Distribuição da Energia na Usina Energia do Bagaço 585 kWh/tc (100%)

10. Alternativas de Geração de Energia Elétrica Excedente Obs.: Consumo residencial médio 150 kWh/mês Consumo nacional de energia elétrica 310 10³ GWh/ano (BEN 2002) Moagem anual de 300 milhões de toneladas de cana

11. Balanço Energético das Alternativas

12. Redução Consumo Processo Perdas Energia Bruta Total Energia Térmica Aumentar Geração E.E. Energia Elétrica/Mecânica

13. Diagrama das Tecnologias • Convencional – cogeração só safra. • Condensação/Extração – geração o ano todo. • BIG/GT – geração o ano todo.

14. Convencional – Cogeração Safra Vapor 82 bar TG – Extração e contrapressão Vapor 22 bar Caldeira Bagaço Turbinas AM Vapor 2,5 bar Processo

15. Convencional – Condensação ano todo Vapor 82 bar Vapor 22 bar TG – Extração e condensação Turbinas AM Condensador Caldeira Bagaço Palha Torre de resfriamento Vapor 2,5 bar Processo

16. BIG/GT – ano todo Bagaço Palha Sistema de Gaseificação e Limpeza de Gás Vapor 22 bar Vapor 82 bar TG – Extração e condensação Gás limpo Caldeira de recuperação de calor Turbinas AM Condensador TG a gás Torre de resfriamento Vapor 2,5 bar Processo

17. Logística do Combustível

18. Principais Equipamentos

19. Perspectivas de Melhorias e Redução de Custos do BIG/GT • Curva de aprendizado • Melhoria nas turbinas a gás • Co-combustão com Gás Natural

20. Curvas de Aprendizado FONTE: NAKICENOVIC ET. AL.

21. Usina Moderna • Eletrificação de acionamentos • Redução do consumo de vapor de processo • Colheita de cana sem queimar com recolhimento de palha • Uso do biogás • Uso do gás natural • Outros produtos

22. Aspectos Econômicos – 1 t de cana

23. FIM !