GERAÇÃO E COGERAÇÃO DE ENERGIA

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GERAÇÃO E COGERAÇÃO DE
ENERGIA
NESTE TÓPICO VAMOS APRESENTAR OS CONCEITOS DE GERAÇÃO E COGERAÇÃO DE ENERGIA E SUA
IMPORTÂNCIA PARA GARANTIR A PROVISÃO DE ENERGIA DEMANDADA PELA SOCIEDADE MODERNA.
AUTOR(A): PROF. AMARILIS LUCIA CASTELI F GALLARDO
PLANEJAMENTO DE ENERGIA - VAMOS
ENTENDER UM POUCO!
Para entender um pouco mais sobre energia  e os sistemas produtivos, vamos primeiro caracterizar
a política energética brasileira, em termos de macrodiretrizes e seus principais documentos
norteadores.
Planejamento brasileiro de energia
A matriz energética é o resultado do planejamento de energia realizado pelo país. O planejamento de
energia visa planejar o uso da energia e garantir níveis de produção (ou aquisição) para atender as
necessidades nacionais de energia.
A produção e distribuição de energia em um país estão em acordo às macrodiretrizes da política energética
em nível federal. A energia do país deve ser produzida nacionalmente e o que não puder ser alcançado para
atingir as demandas nacionais deve ser obtido pela importação de energia.
O Ministério de Minas e Energias (MME) é a entidade máxima para assuntos estratégicos de energia no
país, sendo o órgão que define e orienta a política energética no país. O MME tem sua estrutura
organizacional outorgada pelo Decreto Federal n 7.798/2012, sendo que a estrutura vigente do
planejamento de energia foi definida a partir de 2004, Lei n 10.847/2004, responsável pela criação da
Empresa Brasileira de Pesquisa Energética (EPE). Conforme artigo 2º da  referida Lei n 10.847/2004, a EPE
“tem por finalidade prestar serviços na área de estudos e pesquisas destinadas a subsidiar o planejamento
do setor energético, tais como energia elétrica, petróleo e gás natural e seus derivados, carvão mineral,
fontes energéticas renováveis e eficiência energética, dentre outras.”
Para garantir a autonomia e autossuficiência em energia no país, o planejamento brasileiro de energia
engloba a produção e a oferta de energia em termos de planejamento de curto, de médio e de longo prazo,
resguardando o país em sua suficiência de energia. A EPE cumpre papel fundamental como braço técnico do
MME sendo responsável por executar estudos imprescindíveis para a garantia de energia no território
nacional, como, ainda segundo a Lei n 10.847/2004 (regulamentada pelo Decreto Federal 5.184/2004)
referentes a: estudos e projeções da matriz energética brasileira; balanço energético nacional; potenciais
de recursos energéticos; planos de expansão da geração e transmissão de energia elétrica de curto, médio e
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longo prazos; estudos para o gerenciamento entre reserva e produção de petróleo e derivados; estudos de
mercado para cenários de demanda e oferta de petróleo e derivados; estudos de impacto social, viabilidade
técnico-econômica e socioambiental para fontes de energia elétrica e renováveis; estudos sobre energia de
fontes renováveis; à integração energética com outros países; estudos para subsidiar planos e programas de
energia sustentável; uso racional e conservação de energia; estudos de inventário do potencial de energia
elétrica de fontes alternativas.
De acordo com  a Lei n 10.847/2004, são instrumentos do planejamento energético integrado nacional:
BALANçO ENERGéTICO NACIONAL - BEN
Balanço Energético Nacional – BEN: relatório que a EPE prepara anualmente e que contabiliza os
dados da oferta e do consumo de energia no país, um mapeamento das características do fluxo de
energia no país. No BEN são consolidados os dados de extração de energia primária, da conversão
de energia primária em secundária, da importação e de exportação de energia no país, e da
distribuição e do uso final da energia no Brasil. Esse documento representa o retrato da energia no
país ano a ano, é um documento de cunho estatístico e retrospectivo lançado anualmente que
sintetiza os dados referentes ao ano anterior da sua publicação.
PLANO NACIONAL DE ENERGIA - PNE
Plano Nacional de Energia – PNE 2030: este é um documento do planejamento de energia do país a
longo prazo. Consiste no diagnóstico prospectivo e estratégico do setor de energia brasileiro que é
utilizado na elaboração do planejamento de energia no país em um horizonte extenso de tempo.
Desse modo, visa avaliar as alternativas de obtenção de energia para atender as demandas
nacionais. O PNE 2030, que foi preparado em 2007, define as diretrizes para a expansão estratégica
do sistema de energia brasileiro a longo prazo, a partir de cenários de demanda, dos recursos
energéticos existentes no país, das necessidades do país em importar energia, mecanismos para
atendar a demanda, e do uso de inovação tecnológica, respaldados por aspectos de
sustentabilidade.
PLANO DECENAL DE EXPANSãO DE ENERGIA -
PDE
Plano Decenal de Expansão de Energia – PDE: O PDE contempla o planejamento em um horizonte
de médio prazo, de cerca de 10 anos. Embora também seja prospectivo o PDE é praticamente revisto
ano a ano para um horizonte de planejamento de 10 anos contemplando a análise de projetos que
devem ser realizados em atendimento à demanda. Encontra-se em elaboração o PDE 2016-2027.
O que é geração de energia e o que é cogeração de energia?
o
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Para entender os conceitos de geração e cogeração de energia, vamos remeter a alguns conceitos essenciais
da física. Pois todos os processos de transformação em energia obedecem a princípios fundamentais das
Leis da Física, representados pela Primeira e Segunda leis da termodinâmica.
 
Primeira lei da termodinâmica
Toda energia sempre se conserva, a energia nunca é criada ou destruída, apenas transformada. Um tipo de
energia pode ser transformado em outros tipos de energia. Entretanto, um aspecto relevante nessas
transformações é que sempre haverá perdas nos processos de transformação. Veja um exemplo cotidiano
para ilustrar esse fenômeno físico. O homem necessita energia para efetuar suas atividades, quando realiza
um esforço físico, parte dessa energia é transformada em energia mecânica (usada para efetuar o
movimento) e uma parte remanescente é perdida, ou melhor, é transformada em calor (representado pelo
suor). Assim, a energia útil ou aquela que está disponível após a transformação, é relação direta entre a
energia consumida descontando-se as perdas ocorridas na transformação.
Segunda lei da termodinâmica
Não é possível utilizar todas as formas de energia com a mesma eficiência. Assim, dependendo do tipo de
transformação, tem-se uma necessidade maior de energia para realizar o trabalho.?A utilização dos
recursos energéticos depende do aproveitamento do processo de transformação de energia, perda e
eficiência. Ou seja, para que um determinado recurso energético seja obtido e utilizado todo o tipo de
energia gerada, quer pelo trabalho ou quer pelas perdas do sistema pode ser aproveitada.
Assim, a primeira lei da termodinâmica demonstra há conservação de energia em qualquer processo de
transformação de energia; enquanto a segunda lei da termodinâmica demonstra que há condições para que
as transformações termodinâmicas ocorram. Ou seja, a segunda lei trata especificamente do rendimento de
energia, a transformação de calor em trabalho, em que o calor dissipado nas trocas térmicas é transformado
em outras formas de energia.
A geração de energia é a utilização de uma fonte de energia primária que é  transformada para produção de
energia. Por mais eficiente que possa seja um processo de conversão de energia, de acordo com as leis da
física descritas acima, a primeira e a segunda leisda termodinâmica, sempre haverá perda de calor para o
meio ambiente.
 
Nos processos de transformação de energia, grande parte da energia armazenada em um combustível
quando da sua utilização é transformada em calor, ou seja, é “perdida” no meio ambiente. Isso ocorre
independente do tipo de energia ou do motor usado no processo de transformação. A Figura 1 ilustra esse
processo de perda de energia na geração de energia.
 
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Uma forma de utilizar essa energia perdida para o meio ambiente denomina-se cogeração. A tecnologia da
cogeração exatamente aproveita o calor produzido (vapor ou água quente) pelo sistema de transformação
de energia dissipado para o meio ambiente que é aproveitado enquanto outra fonte de energia no processo
produtivo. Desse modo, aumenta-se a eficiência energética do sistema produtivo, reduzindo as suas perdas
totais, como ilustra a Figura 2.
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PROCESSO DE COGERAçãO DE ENERGIA
O processo de cogeração de energia está relacionado exclusivamente à utilização combinada de
calor e eletricidade, em que há um aproveitamento superior a 70% da energia térmica que provém
da fonte de energia primária ou de um combustível que alimenta esse processo.
A limitação da cogeração é o que o calor deve ser usado perto da fonte geradora, o que limita o porte de
instalações de cogeração se comparadas às de geração.
A decisão pelo uso da cogeração enquanto fonte de energia, visto que foi muito utilizada em meados do
século 20 em indústrias e acabou perdendo espaço em termos de competitividade para a eletricidade obtida
nas grandes centrais de geração de energia, é uma decisão do planejamento de energia de um país.
Recentemente, tem sido estimulado a cogeração de energia, desde que buscada a eficiência energética e
sistemas de cogeração de baixo custo, o que tem ampliado a demanda por desenvolvimento tecnológico na
área.
Outro aspecto importante é o que o uso de cogeração reduz as emissões de gases de efeito estufa. Há alguns
países em que a cogeração responde por elevados percentuais da potência de energia instalada.
QUAIS SãO AS PRINCIPAIS FONTES DE GERAçãO
DE ENERGIA?
 
 
As principais fontes de geração de energia são apresentadas no Quadro 1 que foi produzido por
Gallardo et al. (2017).
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Quais são as principais fontes de cogeração de energia?
O crescimento da participação da cogeração na energia elétrica vem sendo significativo, alcançando até um
terço do uso da geração de energia elétrica.
A União Europeia tem estimulado um aumento da energia elétrica por meio da cogeração.
No Brasil, segundo dados da DataCogen (Cogen – Associação da Indústria de Cogeração de Energia -
http://www.energia.sp.gov.br/2017/09/brasil-alcanca-174-mil-mw-de-capacidade-instalada-de-cogeracao-
em-julho-crescimento-de-94/), de setembro de 2017, o Brasil está com uma capacidade instalada de
cogeração comercial de 17,4MW, aumentando esse patamar em 9,4% com relação ao ano anterior, sendo o
setor de cogeração de biomassa da cana responsável por 64% de toda a cogeração do país.
FORMAS DE COGERAçãO DE ENERGIA
Há várias formas de cogeração de energia utilizadas no país, segundo apresentado no site da Cogen
(http://www.cogen.com.br (http://www.cogen.com.br)), a partir de:
biomassa: sistema de cogeração de energia que usa a biomassa da cana-de-açúcar e outras
biomassas como casca de arroz, madeira, etc. para produção de energia elétrica;
gás natural: sistema de cogeração de energia onde o gás natural é utilizado para produzir energia
térmica e elétrica;
biogás: a cogeração de energia está baseada no biometano oriundo da biofermentação de matéria
orgânica animal ou vegetal;
solar: a cogeração dá-se pela energia solar fotovoltaica convertida para geração de energia
elétrica.
A Figura 3 ilustra um sistema de cogeração de energia convencional, dentre os mais usuais baseados em
turbinas a gás ou a vapor.
Geração a gás natural x cogeração a gás natural
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A geração de energia a partir e gás natural é feita por meio de uma termoelétrica em que a partir de
turbinas de alto rendimento o combustível gás e convertido em energia elétrica. São sistemas de produção
de energia altamente eficientes e capazes de atender a grandes demandas de energia.
 
A cogeração a gás natural permite que simultaneamente seja produzida energia elétrica, energia térmica e
de vapor a partir do aproveitamento do gás natural. O calor que se perde é recuperado e é aproveitado em
forma de energia elétrica em processos industriais.
 
A cogeração agrega alguns benefícios como: aumentar a eficiência da geração de energia; economizar
energia pela redução das perdas (parte da energia perdida é aproveitada); redução de emissão dos
poluentes; reduz ou elimina outras fontes de energia térmica.
 
A cogeração da cana-de-açúcar em usinas de açúcar e álcool dá-se pela queima do bagaço da cana em
caldeiras. Algumas usinas inclusive são auto-suficientes na produção de energia, inclusive gerando
excedente de energia elétrica que é fornecido ao sistema de distribuição de energia. 
SíNTESE DO TóPICO:
 
Geração de energia: um gerador de energia eficiente tem cerca de 40% da energia total aproveitada
como eletricidade, o restante é dissipado para o ambiente, principalmente, na forma de calor.
Cogeração de energia: é o processo de geração de energia elétrica em que se é combinado o
aproveitamento da energia térmica que seria perdida para o ambiente em um processo tradicional
de geração, podendo alcançar um patamar mais elevado de eficiência energética.
SITES DE INTERESSE:
Associação da Indústria de Cogeração de Energia - Cogen - http://www.cogen.com.br
(http://www.cogen.com.br)
Instituto Nacional de Eficiência Energética - http://www.inee.org.br/default.asp?Cat=h_page
(http://www.inee.org.br/default.asp?Cat=h_page)
ATIVIDADE FINAL
Assinale a alternativa INCORRETA:
A. A primeira lei da termodinâmica demonstra que há condições para que
as transformações termodinâmicas ocorram; enquanto a segunda lei da
termodinâmica demonstra que há conservação de energia em qualquer
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processo de transformação de energia. 
B. Na geração de energia um gerador de energia eficiente tem cerca de 40%
da energia total aproveitada como eletricidade, o restante é dissipado
para o ambiente, principalmente, na forma de calor.
C. Cogeração é o processo de geração de energia elétrica em que se é
combinado o aproveitamento da energia térmica que seria perdido para
o ambiente em um processo tradicional de geração elevando a eficiência
energética.
D. O processo de cogeração de energia está relacionado exclusivamente à
utilização combinada de calor e eletricidade, em que há um
aproveitamento superior a 70% da energia térmica que provém da fonte
de energia primária ou de um combustível que alimenta esse processo.
REFERÊNCIA
GALLARDO, A. L. C. F. (http://lattes.cnpq.br/7516981304630146); RAMOS, H. R. ; Kniess, C. T. ; AGUIAR, A.
O. (http://lattes.cnpq.br/8717665448862017) . Oferta de energia para as cidades. In: Cortese, T.T.P.; Kniess,
C.T.; Maccari, E.A.. (Org.). Cidades Inteligentes e Sustentáveis. 1ed.São Paulo: Manole, 2017, v. 1, p. 63-82.
 
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