Avaliação de oportunidades de melhoria da eficiência energética num sistema de trigeração

• Autor(a) principal: Ferreira, Rita Margarida da Silva
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/11147
• topic: Cogeração; Trigeração; Otimização; Cogeneration; Trigeneration; Optimization; Optimização Energética na Indústria Química

A crise atual tem tido o mérito de despertar as consciências no sentido do uso mais racional da energia, conduzindo assim à utilização de tecnologias de otimização energética. É neste contexto que surge a cogeração/trigeração. Esta tecnologia é uma das mais utilizadas a nível industrial como forma de combate ao desperdício de energia. Esta tese de mestrado teve como objetivo o estudo de oportunidades de poupança de energia de um sistema de trigeração de um hospital e se possível minimizar as perdas existentes através da implantação de um depósito de água quente adicional na instalação. Neste documento encontra-se descrito o processo de cogeração/trigeração, a situação da cogeração em Portugal, os vários tipos de sistemas de cogeração e trigeração que se encontram atualmente no mercado, uma pequena apresentação da instalação em estudo, os resultados obtidos, a análise económica para o novo projeto e conclusões. Após a análise do problema, verificou-se que, em períodos em que o tarifário elétrico é menos bem remunerado e só funciona um motor de combustão, a produção de energia térmica é insuficiente para satisfazer as necessidades de água quente e de frio no processo. Assim, a caldeira de água quente tem de ser acionada e a produção de água fria não é suficiente somente através do chillers de absorção sendo necessário ligar o chiller elétrico. Sendo estes aparelhos auxiliares à trigeração, onera os custos de gás natural e eletricidade de toda a central aquando da sua utilização. Optou-se por analisar dois meses distintos do ano, janeiro e junho e identificar o que os distingue. Em janeiro, a excessiva necessidade de água quente por parte do hospital, levou a que fosse necessário utilizar a caldeira auxiliar de água quente. Em contrapartida, no mês de junho, a caldeira nunca foi ligada. Em janeiro, a caldeira produziu um caudal médio de 159,9m3 /h e 437,7 MWh de energia. Uma vez que o período em que a caldeira está ligada é muito variável, havendo dias em que está ligada 24horas, seria preciso um depósito com um volume exorbitante para fornecer calor equivalente ao produzido pela caldeira durante 24 horas de funcionamento. Desta forma optou-se por atribuir diferentes volumes ao novo depósito e calcular custos de investimentos e poupança de energia. Os volumes escolhidos foram 30m3 , 60m3 , 90m3 e 150m3 , e irão ser poupado 6,8MWh, 13,6MWh, 20,5MWh e 34 MWh por mês, respetivamente, resultantes de uma proporcionalidade direta entre grandezas Quanto ao chiller elétrico, calculou-se a quantidade de energia que este removeu de uma corrente de água em janeiro e junho, nomeadamente 420,68 GJ e 598,15 GJ respetivamente. Assim, calculou-se qual o volume médio diário de água que foi necessário para o chiller retirar essa energia, obtendo-se volumes de 2234,3 m3 e 2647,4 m3 para janeiro e junho respetivamente. Depois calculou-se o volume médio diário de água quente que alimentou o CHAS. Os valores calculados foram 421,62 m3 em janeiro e 1344,15 m3 em junho. Desta forma, foi possível calcular o volume médio diário do novo depósito, tendo em consideração os volumes médios diários dos dois chillers. Para janeiro obteve-se um volume de 826 m3 e para junho de 1739 m3 . Uma vez que se tratam de volumes muito elevados, optou-se pela mesma estratégia já utilizada anteriormente e atribuiu-se volumes diferentes e calculou-se a poupança de eletricidade para cada um deles. Em janeiro obteve-se uma poupança de 2,5 MWh, 4,9 MWh, 7,4 MWh e 12,3 MWh e para junho, de 2,5 MWh, 5 MWh, 7,5 MWh e 12,5 MWh para os volumes de 30, 90, 60 e 150 m3 respetivamente Pode-se observar que em ambos os meses a poupança foi muito semelhante, no entanto em junho foi ligeiramente mais elevada. Isto deve-se a que, como nesta época do ano existe uma temperatura ambiente mais elevada, a água fria que retorna do ospital para ser novamente arrefecida está a uma temperatura mais elevada, o que implica uma maior remoção de energia por parte do CHC para enviar esta corrente de novo para o hospital com a temperatura necessária. Depois disto foi proposto um investimento para este projeto dependendo do volume do depósito escolhido e calculado o seu payback time. Desta forma, calculou-se o investimento de 80 k€ para o projeto com depósito de 30 m3 e que irá ter um payback time de 261,8 meses, 123 k€ para o de 60 m3 com payback time de 200,4 meses, 166 k€ para 90 m3 com payback time de 179,8 meses e por fim, 250 k€ para 150 m3 com payback time de 163,4 meses. Chega-se por fim à conclusão que o depósito com maior capacidade é aquele que apresenta menor período de amortização e por isso o de maior viabilidade económica. No entanto a instalação não possui área disponível capaz de suportar um depósito com um volume tão elevado. Desta forma a escolha mais acertada recaí sobre o depósito de 60 m3 uma vez que possui um período de amortização mais baixo do que o depósito de menor volume e satisfaz a restrição de espaço existente nas instalações da centra