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 calor e, consequentemente, energia elétrica, e consiste em aproveitar grande parte deste calornos demais processos térmicos relacionados.O ganho de eficiência 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, mas sempre relacionadas a diminuir a demanda de energia elétrica fornecida por Concessionárias. Nem sempre a aplicação visa a autossuficiência total, normalmente são processos mistos, por exemplo, reduzir a demanda elétrica de energia de Concessionárias quando o valor do KWh está mais caro, entre outros. 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, 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 econômica e ambiental.
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 oChiller porAbsorção opera a partirde 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 fluídos refrigerantes e não é utilizada nenhuma substância nociva paraCamada de Ozônio. Outra vantagem é que o consumo elétrico dos ChillersporAbsorção costuma ser de cerca de 10% do consumo dos Chillers de Compressão elétricos convencionais.
Os Chillerspor Absorção de queima indiretatêm 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 Absorçãoéo reduzido rendimento energético em comparação aos Chillers habituais, o coeficiente de performance (COP) em geral é mais baixo. Além disso, o investimento inicial no equipamento é significantemente mais alto.
Uma solução interessante é aplicação de Sistemas mistos, por exemplo, com um Chiller Elétrico como base e um Chiller por Absorção quando a Cogeração é significativa.
Autor: Ariel Gandelman, Consultor Técnico SMACNA
Revisão Técnica: Felipe Raats Daud e João Carlos Correa
Referências Bibliográficas:
ASHRAE Handbook Chapter 7 – Combinedheatandpower systems. Systems andEquipment. 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.