A gestão industrial aplicada, seja no processo ou na produção, possibilita estratégias que traduzam o verdadeiro conceito de Lean e Seis Sigma na perspectiva de redução de desperdício e redução de variação de operação.
Com isso, torna-se mais perspicaz o olhar clínico voltado ao aproveitamento de recursos que geram lucro e, a partir disso, estuda-se a viabilidade de processos secundários que hão de utilizar os recursos energéticos remanescentes.
A cogeração, por exemplo, é uma tecnologia que aplica processos secundários por meio de condições particulares de processos primários e a sua aplicação na indústria é, hoje em dia, algo comum.
Contudo, apesar da sua aplicação ser algo comum nos dias atuais, há aqueles que confundem ou não conhecem o conceito de “cogeração”.
Neste contexto, o artigo de hoje discorre sobre o conceito da cogeração, processo este que é considerado uma técnica voltada à conservação de energia através do uso consciente das fontes primárias, melhorando os aspectos ambientais e a confiabilidade do sistema.
Conteúdos
O que é a cogeração
Muitos processos industriais, apesar de satisfazerem o serviço ao que lhes é proposto, devem ser analisados de forma cirúrgica quanto às suas possibilidades de melhoria.
Neste contexto, quando há máquinas ou um conjunto dessas compondo um sistema, a eficiência, por exemplo, é um indicador essencial que mostra a condição atual do equipamento ou do sistema.
Se ocorre, então, um desperdício de energia do processo primário, torna-se interessante manobrar ou direcionar a energia desperdiçada para um processo secundário, formando assim um sistema de cogeração.
Desse modo, em outras palavras, a cogeração é o nome dado à técnica de produção simultânea de duas formas de energia: a energia térmica e a energia mecânica ou elétrica.
Contudo, é considerada uma cogeração apenas a produção simultânea de energias provenientes da queima de um único combustível.
Por que aplicar a cogeração
Visto que um dos meios para se analisar a viabilidade de um sistema de cogeração é a energia desperdiçada durante o processo (baixa eficiência), então dizemos que a cogeração é uma forma inteligente de fazer a gestão de energia de um processo.
Em segundo lugar, se estamos falando da possibilidade de, a partir de um mesmo combustível queimado, mais energia ser produzida, estamos falando da redução de emissão de CO2 na atmosfera.
Este último motivo, inclusive, foi o que impulsionou o uso da cogeração nas indústrias na década de 90, visto a expectativa nos processos de conversão energética sustentáveis e com menor redução de CO2, em prol da redução dos impactos globais do efeito estufa.
Além disso, podemos citar que:
- A cogeração moderna permite que todos os combustíveis sejam empregados para tal serviço;
- A cogeração permite uma relação interligada com as concessionárias;
- A motivação básica da aplicação da cogeração é, de fato, a venda de excedentes e a redução de emissões;
- As instalações, em geral, são simples e ocupam menos espaço, além de ter uma manutenção facilitada;
- Os sistemas de cogeração proporcionam confiabilidade e segurança para os consumidores;
- A cogeração possibilita valores incríveis, como de 40% a 50% de aumento de eficiência do sistema, devido ao aproveitamento de combustível.
Tecnologias de cogeração e como funcionam
É comum que haja uma confusão quanto a ordem do processo de cogeração. Afinal, entre a energia térmica e energia elétrica ou mecânica, qual é a fonte primária e secundária de energia?
Pois bem, a resposta é que não há uma ordem correta, visto que ambas as ordens existem e recebem o nome de ciclo “topping” e ciclo “bottoming”.
Vamos discorrer melhor sobre os dois tipos?
1. Ciclo “topping”
Neste ciclo, o produto primário da planta é o combustível em uma turbina a gás ou motor a diesel, que produzem energia elétrica ou mecânica.
Além disso, há quatro tipos de sistema de cogeração “topping”.
- No primeiro, os gases de exaustão são direcionados a uma caldeira de recuperação para gerar vapor necessário para acionar uma turbina de vapor secundária ou os gases de exaustão podem ir para um processo.. Este sistema é chamado de ciclo combinado (CC);
- No segundo, o combustível é queimado para produzir vapor a alta pressão e é direcionado a uma turbina de vapor, a qual gera potência elétrica ou mecânica. Já a exaustão da turbina neste ciclo topping, fornece vapor a baixa pressão para o processo e, por isso, é chamado de sistema turbina a vapor (ST);
- No terceiro, um motor aciona o gerador elétrico que possui um motor de acionamento. A água de arrefecimento do motor é destinada a uma caldeira de recuperação que aquece água para uso ou gera vapor para um processo;
- Por último, o quarto se trata de um sistema baseado no uso de turbinas a gás e uma turbina natural há de acionar o gerador elétrico e, ao eliminar os gases de exaustão, são direcionados a uma caldeira de recuperação que gera vapor ou calor para o processo.
2. Ciclo “bottoming”
Neste ciclo, a caldeira recupera o calor de rejeito de um processo e, então, pode ser utilizado para produzir vapor e acionar uma turbina que, por sua vez, gera eletricidade.
Assim, nota-se a mudança na ordem, em que o combustível é queimado para o processo, mas é aproveitado para produzir eletricidade.
Contudo, este cenário é comum apenas a processos em que exigem altas temperaturas, como a de manufatura de vidro ou metais.
Modos de operação de sistemas de cogeração
A fim de viabilizar qual operação para o sistema de cogeração, deve-se considerar o modo de operação para que sejam estabelecidas regras que ditam o uso racional da energia no processo.
Neste contexto, divide-se o modo de operação em três:
1. Operação em paridade térmica
O calor é o principal produto e a eletricidade é um subproduto da cogeração. Desse modo, o sistema deve estar conectado à rede da concessionária para propiciar venda de eletricidade excedente ou a compra de eletricidade adicional quando houver necessidade.
2. Operação em paridade elétrica
O sistema de cogeração produz eletricidade como produto principal e o calor é um subproduto da cogeração.
Ou seja, caso o calor produzido seja insuficiente para satisfazer as necessidades do estabelecimento, o sistema auxiliar entra em ação e compensa a diferença.
Mas, se não houver necessidade para a compensação, então o calor é expelido para o ambiente.
3. Operação econômica
Aqui, o empresário cogerador opta pela compra de eletricidade da concessionária para completar o seu suprimento ou venda o excedente.
Regido por fatores econômicos, o sistema opera nas opções de suprir a totalidade, uma parte ou produzir excedente de energia elétrica de pico.
Portanto, nota-se que a cogeração é, de fato, um exemplo de gestão energética industrial.
Além disso, observa-se que a decisão de aplicação dessa tecnologia depende de diversos fatores, como os econômicos, ambientais, gerenciais, entre outros.
Assim, um conjunto de ações e fatores devem ser considerados estrategicamente, a fim de fazer com que todos os parâmetros e benefícios dessa tecnologia sejam assegurados.
Por fim, quando estamos falando de indústria e de tecnologia, não podemos deixar de citar a importância dos equipamentos e dispositivos industriais nela presentes.
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