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Conceito e Tecnologias

Conceito

Cogeração é a produção simultânea e de forma seqüenciada, de duas ou mais formas de energia a partir de um único combustível. O processo mais comum é a produção de eletricidade e energia térmica (calor ou frio) a partir do uso de gás natural e/ou de biomassa, entre outros. 

Os primeiros sistemas de cogeração instalados ao redor do mundo datam da primeira década do século XX. Nessa época, era muito rara a produção centralizada de energia elétrica. Ainda não existiam as grandes centrais geradoras pela inexistência de uma tecnologia eficiente. Era comum o próprio consumidor de energia elétrica instalar sua própria central de geração de energia. Esta situação perdurou até a década de 40.

Com o avanço da tecnologia surgiram novos conceitos de geração e de interligação de sistemas elétricos, otimizados de forma centralizada que, com o apoio das grandes centrais (hidrelétricas e termelétricas – nucleares, carvão, gás natural e óleo combustível), conseguiam fornecer energia abundante e de baixo custo. Os sistemas de cogeração foram então, gradualmente, perdendo participação no mercado.

No entanto, nas últimas décadas os setores energéticos passaram a conviver com “crises sistêmicas”, relacionadas com as dificuldades dos governos criarem condições políticas e econômicas para manter a estabilidade regulatória necessária para atrair fluxos regulares de recursos para investimentos e assegurar mecanismos que facilitem as exigências dos longos processos de licenciamento ambiental dos projetos, para assegurar o abastecimento de energia elétrica, em quantidade e qualidade compatível com o ritmo de crescimento econômico.

Por outro lado com o aumento sustentado da demanda de energia elétrica, complementado com as exigências crescentes do mercado por melhoria da qualidade do fornecimento para corresponder com o avanço da “robotização da economia”, principalmente, a massificação do uso de computadores e da internet, os grandes sistemas centralizados de geração de energia passaram a ser exigidos em novas condições de operação e começaram a dar “sinais de vulnerabilidade”.

Essa tendência vem fortalecendo opiniões e promovendo decisões em favor da criação de oportunidade para o avanço dos “sistemas de geração distribuída”, através do qual os clientes finais (indústria, comércio e serviços), utilizando fontes de energia primária disponíveis (biomassa e/ou gás natural), produzem, consomem e administram as suas necessidades de energia elétrica e térmica, com fatores de eficiência energética e de custos posicionados conforme a visão estratégica dos seus empreendedores.

Tecnologias

As oportunidades criadas nas últimas décadas, com o crescente mercado de equipamentos e de tecnologias adequadas para a geração distribuída, atraíram muitos investimentos em pesquisa e surgiram muitos fabricantes que atualmente oferecem tecnologias competitivas para a implantação dos sistemas de cogeração. Os principais equipamentos que compoem esses sistemas são aqueles que utilizando um combustível (biomassa e/ou gás natural) produzem energia mecânica, para mover um gerador que produz eletricidade e, complementarmente, outros equipamentos produzem energia térmica (calor e frio). Entre outros podemos relacionar os seguintes:

  • motores a combustão (ciclo Otto ou Diesel);
  • caldeiras que produzem vapor para as turbinas a vapor;
  • turbinas a gás natural;
  • caldeiras de recuperação e trocadores de calor;
  • geradores elétricos, transformadores e equipamentos elétricos associados;
  • sistemas de chillers de absorção, que utilizam calor (vapor ou água quente) para produção de frio (ar condicionado);
  • sistemas de ciclo combinado (turbinas a vapor e gás natural) numa mesma central; e,
  • equipamentos e sistemas de controle de geração e de uso final de energia.

Os sistemas de cogeração apresentam como principal vantagem, a economia de investimentos em transmissão e distribuição de energia, e a sua elevada eficiência energética, quando comparado aos sistemas tradicionais de geração de eletricidade através de termelétricas, como se verifica na tabela a seguir:

Ciclo Otto ou Diesel Rankine Brayton Combinado
Termelétrico 40 a 46% 30 a 45% 35 a 45% 57%
Cogeração 62% 50% 70 a 75% 70 a 75%

 

No diagrama a seguir, está representada a comparação de dois sistemas. À esquerda temos a cogeração e à direita a termelétrica. Para produzir a mesma quantidade de calor e eletricidade, a termelétrica consome 48% a mais de combustível.