Cogeração e HVAC-R

Atualizado: 21 de Dez de 2020

A Cogeração é uma importante ferramenta de sustentabilidade e eficiência energética e possibilita grandes oportunidades de redução de consumo energético nos sistemas de Refrigeração e Ar Condicionado.


Neste artigo, apresentamos os conceitos básicos e fundamentais da cogeração em sistemas de HVAC-R, para introduzir a Live que a SMACNA promoverá no próximo dia 08/out com os especialistas do setor de Cogeração.


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A Cogeração é um processo que permite, a partir da queima de combustíveis, que em muitos casos são parte de processos já existentes em planta, a produção simultânea de energia elétrica ou mecânica e, simultaneamente, energia térmica. O ganho de eficiência global nesse sistema possibilita a produção de energia confiável, muitas vezes ininterrupta e com menor custo. Destaca-se que este é um processo que envolve o reaproveitamento de calor que seria rejeitado na natureza, sendo assim uma ferramenta de sustentabilidade.

Os Sistemas de Cogeração têm múltiplas aplicações, normalmente relacionadas a diminuir a demanda de energia elétrica fornecida pelas concessionárias, aproveitando ao máximo os ciclos termodinâmicos dos sistemas. Uma das vantagens da Cogeração é que os geradores de energia elétrica são menores e mais econômicos do que outras formas de geração de energia, como por exemplo, solar ou eólica.

Para Sistemas de HVAC, uma interessante aplicação da Cogeração está relacionada ao uso de Chiller por Absorção. É sabido que em edificações comerciais, coorporativas e até mesmo em indústrias, o custo de operação de Sistemas de HVAC pode chegar a até 60% do valor do consumo de energia elétrica. Assim, o Chiller por Absorção pode ser uma interessante solução em termos de sustentabilidade.

O que distingue o funcionamento dos chillers por absorção dos chillers de compressão (mais comuns) é o fato de ter como princípio de base um “compressor termoquímico” e não um compressor mecânico. Os chillers de absorção permitem produzir água gelada a partir de uma fonte de calor (que pode ser advinda da Cogeração), envolvendo também uma solução de um sal (e.g. brometo lítio) num processo termoquímico de absorção. Existem dois tipos de Chiller por Absorção:

A. Chiller de absorção de queima direta: nestes sistemas o calor necessário é obtido queimando diretamente um combustível, em geral gás natural.

B. Chiller de absorção de queima indireta: nestes sistemas o calor necessário é fornecido na forma de vapor de baixa pressão, água quente ou de um processo de purga quente, utilizando sistemas de Cogeração.

Como o Chiller por Absorção opera a partir de um sistema termoquímico, os únicos componentes móveis necessários para o funcionamento do sistema são bombas hidráulicas, assim, estes equipamentos tendem a ter vida útil mais longa e exigir menos manutenção. Do ponto de vista ambiental, nestes casos a água substitui o uso de fluidos refrigerantes e não é utilizada nenhuma substância nociva para a camada de ozônio ou que contribua para o aquecimento global. Outra vantagem é que o consumo elétrico dos Chillers por Absorção costuma ser de cerca de 10% do consumo dos Chillers de Compressão elétricos convencionais.

Os Chillers por Absorção de queima indireta têm como vantagem o fato de funcionar a partir do calor gerado por múltiplas fontes, por exemplo, vapor de baixa pressão, água quente, energia solar e processo de purga quente.

A grande desvantagem dos Chillers por Absorção é o reduzido rendimento energético em comparação aos Chillers habituais, porém se comparado os COPs globais do sistema (geração elétrica/mecânica + térmica), eles podem ser competitivos face aos chillers por compressão de vapor.

As oportunidades de utilização de sistemas com Cogeração são tão grandes quanto maior a necessidade de utilidades disponíveis no projeto. Tratando-se de Brasil, temos como desafios o alto custo dos equipamentos que são importados, cultura de fazer vários pequenos sistemas, inverno em poucas áreas do território e volatilidade da estratégia governamental com a matriz energética, o que nos distanciam quando olhamos a aplicação desta tecnologia em outros países.

Ainda assim, existem possibilidades de aplicações mistas (chillers elétricos + absorção) que sejam tecnicamente e financeiramente viáveis. Somente um estudo apurado de perfil de carga térmica, eficiência dos possíveis sistemas e investimentos necessários, realizado por engenheiro capacitado, irá indicar a viabilidade ou não da aplicação de sistemas de Cogeração.

Autor: Ariel Gandelman, Consultor Técnico SMACNA

Revisão Técnica: Felipe Raats Daud e João Carlos Correa

Referências Bibliográficas:

ASHRAE Handbook Chapter 7 - Combined heat and power systems. Systems and Equipment. 2016.

Análise da Flexibilidade Operacional, Eficiência Energética e Viabilidade Econômica de uma Planta de Cogeração. Estudo de caso: São Paulo Expo Exhibition & Convention Center. Eng. André Fransolin Rollo. Eng. José Carlos Felamingo.


Link do artigo:

https://bit.ly/2SqMyqr

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