Produção Autónoma de Energia

1. Produção Autónoma de Energia Humberto Jorge Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Gestão de Energia em Edifícios e na Indústria

2. PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉCTRICA NO SEN EM 1998 GEEI

3. Produção de Energia Eléctrica Associada à PRE • Auto consumo • Injecção na rede GEEI

4. Produção de duas formas de energia final a partir de uma única fonte primária Cogeração: GEEI

5. Produção combinada de calor e electricidade Cogeração combustível 100% Tecnologia convencional combustível 100% 48% 52% Sistema de cogeração Perdas 16% caldeira centrais En. Térmica 60% Electricidade 24% Electricidade 18% Perdas 44% Energia final 84% Energia final 56% GEEI

6. Campos de aplicação: • Indústria transformadora • Hospitais • Hotéis • Estabelecimentos de ensino; • Piscinas; • Edifícios de escritórios • Centros comerciais • Distribuição domiciliária de calor GEEI

7. Dimensionamento • Depende de questões técnicas e económicas. • Deve ser definido tendo por base a curva térmica anual para evitar desperdiçar calor. • A cogeração em regra deve cobrir 20 a 50% do pico de consumo anual de calor, 60 a 90% das necessidades de calor anuais. • Deve ser testado com base numa análise de sensibilidade • Deve pressupor uma auditoria prévia detalhada. GEEI

8. Exemplo de dimensionamento GEEI

9. Com turbina Com motor explosão Esquema de Funcionamento GEEI

10. Projecto de Co-geração • Concepção da Central de Cogeração; • Solicitação de Condições de Interligação ao SEP; • Instrução do Processo de Licenciamento junto da DGE. Execução do Projecto Concepção e Licenciamento • Desenvolvimento de um documento de consulta para o fornecimento e montagem da central de cogeração, atendo aos requisitos da instalação, processos envolvidos e exigências de performance da instalação. Desenvolvimento do Caderno de Encargos • Consulta a fornecedores existentes no mercado; • Relatório de comparação das propostas e Selecção; • Contratos de Fornecimento e de Disponibilidade / Manutenção. Consulta ao Mercado, Selecção de Fornecedor e Elaboração de Contratos. • Gestão da Obra; • Realização de Testes; • Aceitação da Obra; • Vistoria [DRME e EDIS] Execução do Projecto GEEI

11. Projecto de Co-geração AVALIAÇÃO DAS PROPOSTAS GEEI

12. Alguns exemplos GEEI

13. Produção de frio por absorção • Aproveitamento do calor remanescente do cogerador através de chillers de absorção – isentos de CFC’s; • Menores custos de manutenção (pois estes chillers funcionam segundo um princípio químico – não têm partes móveis); • O seu elevado preço ainda é um entrave à sua utilização, tal como o seu baixo COP (tipicamente entre 0.6 e 1.4). GEEI

14. Princípio de funcionamento geral GEEI

15. Princípio de funcionamento geral • Semelhante ao ciclo de compressão (compressor - condensador - válvula de expansão - evaporador - compressor); • O compressor mecânico é substituído por um “compressor químico” (composto por uma solução química, uma bomba e um permutador de calor). GEEI

16. Comparação GEEI

17. Classificação • Apenas turbinas conseguem gerar temperaturas aceitáveis para os chillers de duplo e triplo efeito • Os de meio efeito são demasiado caros e ineficientes para serem viáveis GEEI

18. Exemplo GEEI

19. TRIGERAÇÃO Conversão realizada a partir de um único combustível em três “formas de energia” diferentes: electricidade, vapor ou água quente e água fria

20. Componentes do sistema • Máquina primária: • Motores alternativos: ciclo “OTTO” ou ciclo Diesel; • Turbinas a gás ou a vapor; • Recuperador de calor; • Chillers de absorção de efeito simples ou de efeito duplo. • Gerador de energia eléctrica GEEI

21. Porquê trigeração? • Permite compensar diferenças entre necessida-des térmicas de Inverno e de Verão maximizando o aproveitamento da unidade de cogeração • Objectivo: produzir electricidade e AQS durante todo o ano, calor no Inverno e frio no Verão para climatização. GEEI

22. Resumo das vantagens • Eficiência global superior • Diminuição de perdas de transporte de energia devido à produção local • Emissões mais reduzidas de poluentes • Podem em alguns casos ser aproveitados resíduos industriais, domésticos e biomassa • Redução da potência em horas de ponta à rede, reduzindo a necessidade do recurso a centrais menos eficientes ou à importação em períodos de ponta GEEI

23. Princípio de funcionamento GEEI

24. Vantagens • Eficiência global do sistema muito superior à produção independente de cada uma das formas de energia (conseguem-se economias de 60% de energia primária; • Diminuição das perdas de transporte de energia devido à produção local; • Emissões de NOx reduzidas em 25% em comparação com a produção de electricidade nas centrais térmicas e calor nas caldeiras tradicionais. • Emissões de CO2 reduzidas em 30 a 60%; GEEI

25. Vantagens – continuação • Redução da potência em horas de ponta à rede, reduzindo a necessidade do recurso a centrais menos eficientes ou à importação em períodos de ponta); • Podem ser usados gases (Ex: metano) resultantes de outros processos que de outra forma seriam desaproveitados e lançados na atmosfera, destruindo a camada de ozono; • Investimentos facilmente recuperáveis no horizonte de 5 anos; GEEI

26. A co/trigeração em Portugal: • Existem instalações de cogeração a funcionar desde há várias dezenas de anos em algumas indústrias, tendo aumentado significativamente o seu número a partir da publicação do DL 189/88. • No total, representam 9 % da produção nacional de energia. • Existem alguns exemplos de instalações de trigeração em funcionamento. GEEI

27. Projecto CHOSE Resultados

28. 11 casos 2 hotéis de 5 estrelas 1 hotel de 4 Estrelas 4 hotéis-apartamento de 4 estrelas 3 hotéis de 3 estrelas 1 Pousada 6 Regiões Porto Trás-os-montes Centro Lisboa Alentejo Algarve Selecção dos casos de estudo • Diversidade • 35 a 400 quartos • Com e sem piscina GEEI

29. Ajustar contratos de electricidade; Manutenção periódica às caldeiras, e permutadores de calor; Desviar a utilização de alguns equipamentos Eliminar infiltrações de ar nas portas; Compensar energia reactiva Substituir lâmpadas incandescentes por fluorescentes compactas (CFL); Isolar convenientemente alguns troços da rede de distribuição de águas Efectuar tratamento químico da água Chuveiros economizadores; Sensores de presença para controlo da iluminação Instalar e/ou realizar manutenção periódica de painéis solares; Substituir vidro simples por duplo; Chaves “corta-corrente” para quartos e/ou apartamentos; Interruptores de janela para limitar climatização; Instalar sistemas de gestão de energia (SGE). Auditorias - ORCs nos casos em estudo GEEI

30. Análise económica Pressupostos • Funcionamento a gás natural • Mínimo desperdício de calor • Sistema convencional já instalado • Custos de instalação e manutenção obtidos em referências bibliográficas: CADDET, CEC GEEI

31. Apenas um caso apresenta viabilidade (15kWe), por estar ligado em BTE, sem possibilidade de instalação de transformador. O uso de chillers de absorção não parece viável dados os actuais preços de electricidade e gás, os COP e o valor dos investimentos Os diagramas de carga térmica dos hotéis indiciam que apenas unidades pequenas poderão ser viabilizadas em determinadas circunstâncias Resultados (Portugal) GEEI

32. Conclusões do projecto Chose • A cogeração é benéfica: • até 20% de redução em energia primária e • 11% de redução na emissão de poluentes (para o conjunto dos casos viabilizados) • São necessários incentivos: • No preço do gás • Apoios directos ao investimento • A trigeração necessita de avanços tecnológicos • O dimensionamento tem de ser feito de forma cuidadosa, caso a caso. GEEI