EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E ENERGIAS RENOVÁVEIS 36
revista técnico-profissional
o electricista André Fernando Ribeiro de Sá Engenheiro Electrotécnico, Gestor de Energia do Grupo Têxtil Riopele
sistemas de cogeração
Sala dos motores da cogeração Saramagos (Grupo Têxtil Riopele)
1› PRINCÍPIOS A cogeração é um processo de produção combinada de energia térmica e de energia eléctrica, num sistema integrado, a partir de uma única fonte de combustível (fuelóleo, gás natural, biomassa, gás propano, resíduos industriais, etc.). O calor produzido pode ser utilizado directamente no processo industrial, bem como recuperado e convertido para utilização em aquecimento de espaços, aquecimento de água e em chillers de absorção para produção de frio (trigeração), em oposição de métodos tradicionais de produção de electricidade por via térmica, que desperdiçam todo o calor inerente ao processo.
de combustível da produção separada de calor e electricidade, o consumo de combustível de uma central de cogeração, e o acréscimo no rendimento global do processo.
Figura 2 . Exemplo de comparação entre produção convencional vs cogeração (fonte: Castro, R.M.G., adaptado).
Figura 1 . Exemplo de diagrama de processo de uma cogeração.
Pelo exemplo anterior, pode observar-se que, para obtenção do mesmo produto final, os sistemas de cogeração requerem apenas cerca de 65% da energia primária necessária num sistema tradicional. Como consequência deste ganho de eficiência, advêm benefícios ambientais significativos, decorrentes da diminuição das emissões poluentes por unidade de energia útil produzida.
Um sistema de cogeração é mais eficiente do que um sistema tradicional alternativo para obtenção do mesmo serviço de electricidade e calor, composto por um sistema gerador eléctrico e por uma caldeira. Na figura seguinte podemos ver uma comparação entre o consumo
Uma cogeração será mais sustentável que um sistema convencional. Ambientalmente melhor uma vez que para o mesmo consumo de energia eléctrica e térmica, emite menor emissão de gases e menor consumo de combustíveis. Economicamente melhor, uma vez que
PUB
o electricista
revista técnico-profissional
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E ENERGIAS RENOVÁVEIS 43
5› PILHAS DE COMBUSTÍVEL O processo de decomposição da água, mediante absorção de electricidade, é uma reacção electroquímica conhecida por Electrólise. Esta reacção pode-se estabelecer no sentido inverso, Hidrólise, gerando electricidade. A reacção electrólise em sentido inverso é o que se dá nas denominadas Pilhas de Combustível, que são uma tradução literal directa da sua denominação ine glesa “Fuel Cells”. As pilhas de combustível são O H um conjunto empilhado (“stack”) de células H elementares nas quais se produz a reacção. –
2
2
+
Cátodo
Ânodo
As pilhas de combustível admitem o hidrogéElectrólito HO nio como combustível Figura 19 . Esquema elementar de uma célula com o oxigénio do ar. electroquímica de combustível. No entanto, a disponibilidade do H2 é muito escassa. Uma das formas mais eficientes de se obter H2 poderá ser por um processo denominado Reformação. Este processo químico permite obter o hidrogénio através de outro combustível e de vapor de água. 2
O2
Combustível (CH4)
Reformador + Convertidor
Calor
H2, CO, CO2
Pilhas de células de combustível elementares
Potência em DC
Inversor DC/AC e equipamento de ligação à rede eléctrica
Calor
Recuperação de calor Cogeração ou Ciclo Combinado
Calor e água quente
Figura 20 . Esquema com os subsistemas principais para o funcionamento de uma pilha de combustível (fonte: Merino, J.M., adaptado).
5› CONCLUSÃO Um sistema de cogeração, bem explorado e optimizado, é um sistema mais sustentável: Ambientalmente mais limpo, com menores emissões de gases e consumos de combustíveis; Economicamente mais eficiente, com menor custo de combustível; e Socialmente mais equilibrado, pela promoção da descentralização da produção, fomentando o emprego, a partilha de informação e a segurança de aprovisionamento, através da diversificação de fontes de produção de energia térmica e eléctrica.