Gerador Termelétrico Tradicional

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A vantagem principal é o maior aproveitamento da energia contida na fonte, reduzindo consideravelmente os custos de produção da energia nas duas formas citadas.

- APLICAÇÕES

Na indústria

O processo de cogeração a gás natural é utilizado em indústrias que precisam de vapor ou resfriamento no seu processo produtivo, como os setores têxtil, alimentício e bebidas, papel e celulose, farmacêutico e de produção de borracha.

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Figura 3

No comércio e serviços

Esses setores usam a cogeração com motores ou turbinas a gás natural, conectando-se a um gerador, na turbina, ou no motor para a geração de eletricidade, com aproveitamento dos gases de exaustão para a produção de vapor, através de uma caldeira de recuperação que gera água quente e, a partir desta, água gelada para o sistema de climatização.

Geralmente são estabelecimentos que possuem unidades centrais de condicionamento de ar e centrais de aquecimento de água, como shopping centers, hipermercados, edifícios comerciais, hotéis, hospitais, aeroportos etc.

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Figura 4

- HISTÓRICO

No início, a máquina a vapor substituiu a tração animal e humana, permitindo o seu uso para aquecimento e acionamento mecânico simultaneamente. A energia mecânica já era usada em rodas d’agua e através dos ventos.

A distribuição de energia mecânica por roldanas, eixos e correias foi substituída pela distribuição de energia elétrica, produzida por gerador, acionada pela máquina a vapor e levada a motores elétricos por cabos.

Ao utilizar a turbina ou motor a gás para acionar um gerador elétrico, os gases quentes das descargas eram utilizados para gerar vapor através de uma caldeira de recuperação

A cogeração já era um conceito energético antes do surgimento das companhias de fornecimento, sendo utilizado ainda nos dias atuais

- DESENVOLVIMENTO

A vantagem do sistema de co-geração faz com que atraia a atenção dos investidores. Uma das vantagens é o seu alto rendimento, fazendo com que o investimento se torne interessante, aumentando o aproveitamento de combustível. Outra vantagem é a característica descentralizadora que este tipo de geração apresenta.

- Comparação

Por questões de comparação, para melhor entender o alto rendimento de uma planta de co-geração, precisamos citar o funcionamento de um sistema convencional de geração de energia termelétrico.

Gerador Termelétrico Tradicional

Neste sistema se faz a queima tanto de combustíveis fosseis (Gás natural, óleo diesel ou Carvão mineral) como também a queima de combustíveis oriundos do próprio processo industrial (sólido ou líquido).

Estes combustíveis são queimados com o objetivo de geração de vapor sob alta pressão, que é utilizado para acionar turbinas, gerando assim energia elétrica.

Porém, por maior que seja a eficiência deste gerador termelétrico tradicional, uma grande parcela desta energia contida no combustível se transforma inevitavelmente em calor e perdida para o meio ambiente.

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Figura 5

Gerador Termelétrico com Co-Geração

Quando um gerador termelétrico tem o sistema de cogeração instalado, o calor excedente que seria perdido para o meio ambiente é utilizado para gerar vapor em pressoes mais baixas aumentando assim a eficiencia do processo.

Com o uso da Co-Geração a energia perdida é bem menor, resultando em economia de combustíuvel, menos emissão de poluentes e interesse financeiro.

A energia térmica produzida neste processo deve ser aproiveitada em um local proximo a sua geração. Evitando assim perdas significativas ou investimentos altos em instalaçoes.

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Figura 6

- Sistema Topping

Nos sitemas Topping a geração de energia elétrica antecede a produção de vapor. Com isso o calor rejeitado da queima do combustivel, que foi utilizado para a produção da eletricidade, é aproveitado para um processo industrial.

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Figura 7

- Sistema Bottoming

Nos sistemas Bottoming o calor da queima do combustivel é primeiramente utilizado para um processo térmico qualquer da industria. O calor rejeitado deste processo é aproveitado em uma caldeira recuperador psara gerar vapor que irá acionar uma turbina ou um turbo gerador, para a produção de energia elétrica.

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Figura 8

Na cogeração, usualmente utilizam-se sistema do tipo Topping System. Isto porque o calor rejeitado do processo industrial, em geral, se encontra à uma temperatura relativamente baixa o que dificulta a produção do vapor que será utilizado para o acionamento da turbina e posterior geração de energia elétrica.

O sistema do tipo Bottoming são geralmente utilizados quando dentro da indústria já se dispõe de um processo que forneça uma quantidade importante de calor residual, sob temperaturas altas. Assim este calor poderá ser aproveitado como explicado acima.

- Ciclos Termodinâmicos que podem ser aplicados à Co-Geração

Ciclo Rankine

O ciclo de Rankine é aproveitado em cogeração utilizando o vapor gerado pela turbina é reaproveitado em processos que é necessária a utilização de energia térmica.

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Figura 9

Ciclo Brayton (turbina a gás)

O ciclo de cogeração evolvendo turbina a gás mais utilizado é o ciclo no qual são reaproveitados os gases gerados pela turbina para gerar energia para a planta, se este processo não é suficiente é feita a combustão