Cogeração de energia com gás natural e biomassa

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UNIP – Universidade Paulista
Instituto de Ciências Exatas e de Tecnologia
Curso: Engenharia Mecânica
ENGENHARIA MECÂNICA INTEGRADA
COGERAÇÃO
CÓDIGO: 876Z
Ricardo Moreira Júnior
C400BC-3
TT0Q52
Araraquara - SP
Maio – 2020
	
	UNIP – Universidade Paulista
Instituto de Ciências Exatas e de Tecnologia
Curso: Engenharia Mecânica
ENGENHARIA MECÂNICA INTEGRADA
COGERAÇÃO
CÓDIGO: 876Z
Ricardo Moreira Júnior
Monografia apresentada ao curso de Engenharia Mecânica como requisito à aprovação da disciplina de Engenharia Mecânica Interdisciplinar.
Orientadora: Prof.Dra. Simoni Gheno 
Araraquara - SP
Maio - 2020
Sumário
INTRODUÇÃO	4
GERAÇÃO A GÁS NATURAL	5
GERAÇÃO UTILIZANDO BIOMASSA	7
REFERENCIA BIBLIOGRAFICA	8
INTRODUÇÃO
Cogeração é definida como um processo de produção e utilização combinada de calor e eletricidade, proporcionando o aproveitamento de mais de 60% da energia térmica proveniente dos combustíveis utilizados nesse processo. Embora utilize processos de aproveitamento de calor que tipicamente provém dos gases de escape de um Ciclo Brayton à semelhança de sistemas a Ciclo Combinado, estes processos são essencialmente distintos na prática e aplicação: Ciclo Combinado possui dois ciclos termodinâmicos, normalmente Brayton-Rankine e produz um produto final (eletricidade). Na Cogeração, o sistema parte de um recurso, com um ciclo termodinâmico, obtendo-se dois produtos finais, acima referidos.
O processo de produção de energia dito Ciclo combinado refere-se ao emprego de mais de um ciclo termodinâmico, tipicamente Brayton-Rankine, num certo processo de produção de energia elétrica com o objetivo de aumentar a eficiência desse processo. Sendo uma tecnologia que permite racionalizar eficazmente o consumo dos combustíveis necessários à produção de energia útil, a cogeração pode assegurar um aproveitamento elevado da energia primária e, por essa razão, responde favoravelmente aos objetivos das políticas energéticas comunitárias e nacionais.
A cogeração responde também de forma eficaz a preocupações de natureza ambiental, uma vez que ao fornecer a mesma energia final com um menor consumo de energia primária, reduz significativamente as emissões para o ambiente. A cogeração assume assim, um papel muito importante na redução das emissões de CO2 para a atmosfera, e consequente cumprimento das metas assumidas no protocolo de Kyoto. A cogeração é, com efeito, o sistema mais eficiente de produção de eletricidade a partir de qualquer combustível.
GERAÇÃO A GÁS NATURAL
O gás natural pode ser aplicado também na conversão em energia elétrica com uso em turbinas de alto rendimento, sendo esta uma forma deste combustível atender à crescente demanda de consumidores de grandes volumes como as usinas termelétricas.
Atualmente a tecnologia mais empregada nesse tipo de aplicação são as usinas de ciclo combinado a gás natural. As vantagens envolvem desde a eficiência do sistema até a contribuição ao meio ambiente, além da redução dos custos em comparação a alternativas energéticas.
A demanda do combustível para o segmento de geração com os grandes volumes que necessita contribui positivamente para a estruturação do mercado do gás natural e o desenvolvimento estratégico da cadeia energética nacional.
Em tempos de escassez de energia elétrica, cresce a procura por uma opção de fonte de energia que seja abundante, não ofereça riscos de interrupção, que tenha baixo impacto no meio ambiente e a garantia de uma distribuidora de confiança. O gás natural, quando usado para fins de cogeração, tem se apresentado como uma das melhores alternativas.
A cogeração, por sua vez, é uma forma de gerar calor e eletricidade, que pode ser feita por meio da queima de gás natural. Para entender o que é esse sistema, é preciso saber que todo gerador elétrico acionado por um motor que usa um combustível é chamado de gerador termoelétrico. Por maior que seja a eficiência desse gerador, cerca de 70% da energia contida no combustível é transformada em calor e perdida para o meio-ambiente. Trata-se de uma limitação física que independe do tipo de combustível (diesel, gás natural, carvão mineral, etc) ou do tipo de motor (a explosão, turbina a gás ou a vapor).
A cogeração, ao contrário, permite a produção simultânea de energia elétrica, térmica e de vapor, a partir do mesmo combustível: no caso, o gás natural. O calor que seria dissipado é recuperado dos gases de escape e produz vapor, ar quente e refrigeração, que podem ser utilizados nos processos industriais, gerando mais energia elétrica, por exemplo.
Quando se dispõe de gás natural, uma boa solução para a cogeração é a utilização de uma turbina a gás. Nesta solução, a relação vapor-eletricidade pode se adaptar com maior flexibilidade às necessidades normais das indústrias. O balanço da eficiência energética de uma turbina a gás para 100% de energia primária é de 30% de energia elétrica, 50% de energia térmica e 20% de perdas.
O ganho com eficiência neste sistema proporciona a produção de uma energia elétrica confiável, com baixo custo, ficando a unidade industrial ou comercial independente da qualidade de fornecimento do distribuidor de energia. Fato da maior importância para usuários que necessitam de um abastecimento contínuo e ininterrupto, como hospitais, hotéis, shopping centers e grandes empreendimentos ou mesmo indústrias.
Além do alto desempenho, praticamente sem desperdício, a cogeração tem um caráter descentralizador, porque precisa estar próxima da unidade consumidora. Por isso, o impacto ambiental é reduzido, já que não há necessidade de linhas de transmissão extensas e suas conseqüentes infra-estruturas.
A cogeração com gás natural também reduz bastante a emissão de resíduos contaminantes, se comparada, por exemplo, à cogeração com outros combustíveis. Então, além de economizar energia, este processo contribui para diminuir os níveis de poluição.
Nos países desenvolvidos, a cogeração vem sendo empregada em diversos segmentos. Já no Brasil, esse sistema vem aumentando a cada dia, e já conta com uma linha de financiamento oferecida pelo BNDES para a sua implantação.
GERAÇÃO UTILIZANDO BIOMASSA
Biomassa vem se destacando como sendo uma das mais importantes fontes de energia renovável. Entende-se por biomassa toda matéria vegetal ou animal na qual se tem a possibilidade de ser reaproveitada como fonte de produção de calor ou eletricidade, como cana-de-açúcar, óleos vegetais, madeira, dejetos orgânicos e resíduos de indústrias alimentícias ou agrícolas. O Brasil é hoje considerado uma referência mundial em termos de geração de energia a partir de biomassa. Um setor em ascensão no uso de biomassa para geração de energia é o setor sucroalcooleiro, que utiliza principalmente o bagaço da cana-de-açúcar como combustível para geração, principalmente, de energia térmica e energia elétrica.
Nas usinas de cana-de-açúcar a cogeração de energia ocorre por meio das seguintes etapas: O bagaço ao ser queimado em uma fornalha gera energia térmica em forma de vapor e energia elétrica. O vapor gerado gira uma turbina, sendo que em virtude dessa turbina estar interligada com um gerador, o gerador acaba entrando em movimento gerando dessa forma energia elétrica. A cogeração de energia nas usinas de cana é uma prática que vem crescendo nos últimos anos, levando em consideração as recentes crises no setor energético do Brasil que levaram o governo a enfrentar dificuldades para garantir o abastecimento de energia elétrica. Consequentemente houve um aumento do preço da energia elétrica. Com adoção da cogeração de energia no setor sucroalcooleiro, as usinas conseguem além de suprir a demanda de energia elétrica necessária para operarem gerarem ainda um excedente que pode ser comercializado. 
Em comparação com geração de energia elétrica por meio de termoelétricas que utilizam combustíveis fósseis, como o gás natural, a cogeração de energia a partir do bagaço de cana apresenta vantagens ambientais em virtude da redução da emissão de CO2.
Além das vantagens ambientais,a cogeração utilizando bagaço da cana apresenta vantagens em termos de eficiência em relação à geração termoelétrica, por meio da destinação final da energia produzida. Enquanto na geração termoelétrica há uma perda de parte do calor gerado, na cogeração esse calor tem a possibilidade de ser utilizado nos processos produtivos aumentando a eficiência global do processo.
No cultivo da cana-de-açúcar costuma ser utilizadas fontes de potássio que contém altas concentrações de cloro, como é o caso do cloreto de potássio (KCl). Tendo em vista que a aplicação de KCl costuma ser em grandes quantidades, a cana-de-açúcar acaba absorvendo altas concentrações de cloro.
Em virtude dessa absorção, quando há a queima do bagaço da cana-de-açúcar no processo de cogeração de energia, acaba sendo emitidos dioxinas e cloreto de metila. No caso das dioxinas, essas substâncias são consideradas muito tóxicas e podem causar câncer 
Já no caso do cloreto de metila, essa substância ao atingir a estratosfera reage com as moléculas de ozônio levando a quebra dessas moléculas. Com isso, as moléculas de ozônio ao serem quebradas ficam incapacitadas de absorver os raios ultravioletas, o que leva a radiação UV a ser mais intensa na Terra, contribuindo dessa forma para uma diarréia constante.
REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
WEBSITE WIKIPÉDIA <https://pt.wikipedia.org/wiki/Cogera%C3%A7%C3%A3o>