Avaliação emergética de uma central de cogeração a gás

Abstract

O desenvolvimento deste trabalho teve como objetivo a avaliação emergética de uma central de cogeração a gás de ciclo aberto. O vapor produzido pela central é utilizado no complexo industrial que integra a central de cogeração e a energia elétrica produzida é, em grande parte, injetada na rede elétrica nacional. O processo de cogeração é descrito como sendo um processo que atinge eficiências energéticas na ordem dos 85%. Neste estudo, pretendeu-se avaliar também a eficiência emergética do processo de cogeração em questão, sendo que a avaliação emergética quantifica, para além dos fluxos de energia, os fluxos de matéria, de serviços e de informação que intervêm na produção de vapor e energia elétrica. A emergia é uma grandeza introduzida por H. T. Odum que quantifica toda a energia disponível que foi previamente usada, direta ou indiretamente, na produção de um bem ou serviço. Baseia-se em princípios da termodinâmica e na teoria geral dos sistemas e converte numa mesma unidade, joules de emergia solar (seJ), os fluxos de energia, massa e moeda que atravessam a fronteira de um dado sistema em análise. Neste trabalho foi empregue a metodologia da emergia, que implicou a obtenção do diagrama de fluxos de energia e da tabela de avaliação emergética e a avaliação dos índices emergéticos. Os fluxos de emergia (seJ/ano) foram agregados em recursos renováveis (R), recursos não renováveis (N), recursos da economia (F) e produtos do sistema (Y). A tabela emergética obtida mostra que os recursos não renováveis são os principais contribuintes para o fluxo total de emergia requerida pelo sistema, sendo os recursos renováveis os que aportam menos emergia ao mesmo. O valor obtido para a razão de rendimento emergético, EYR, no valor de 3,16, indica que se trata de um processo em que a emergia necessária provém, numa parte considerável, de recursos da economia, o que não é favorável ao produtor de energia. A razão de intercâmbio de emergia, EER, com o valor de 0,37, indica que o produtor é prejudicado na venda de energia, porque cede mais emergia do que aquela que recebe. Os índices razão de carga ambiental, ELR, no valor de 10,50, renovabilidade, %R, de 8,69% e o de sustentabilidade emergética, EmSI, de 0,30, indicam que o processo tem uma grande dependência dos recursos não renováveis, não sendo por isso sustentável a longo prazo, do ponto de vista emergético.

The development of this work aimed the Emergy evaluation of an open cycle gas cogeneration plant. The steam produced by the plant is used in the industrial complex which integrates the cogeneration plant and most of the electricity produced is injected into the national electrical network. The cogeneration process is described as being a process that achieves energy efficiencies on the order of 85%. This study also sought to assess the emergy efficiency of the cogeneration process in question, and, in addition to the energy flows, the quantification of the flows of matter, services and information involved in the production of steam and electrical power. Emergy is a physical property introduced by Odum, which quantifies all the available energy that was previously used, directly or indirectly in the production of a good or a service. It is based on the principles of thermodynamics and in the general theory of systems and converts into the same unit, the solar emergy joules, seJ, energy flows, mass and currency that cross the border of a given system under analysis. In this work the emergy methodology was applied, which involved obtaining the energy flow diagram and the table of the emergy evaluation and the evaluation of the emergy indices. The emergy flows (seJ/year) were aggregated into renewable resources (R), non-renewable resources (N), economic resources (F) and system products (Y). The obtained emergy table shows that the non-renewable resources are the main contributors to the total flow of emergy required by the system, and renewable resources are the ones that contribute the least to the emergy of the system. The value obtained for the emergy yield ratio, EYR, in the amount of 3,16, indicates that the process has a considerable dependence on economic resources which is not favourable to the energy producer. In this case, the emergy exchange ratio, EER is of 0,37 and the energy producer is harmed because he yields more emergy than that he receives. The indices, ratio and environmental load, ELR, with value of 10,50, renewability, % R, of 8,69%, and emergy sustainability index, EmSI, of 0,30, indicate that the process has a large dependence on the non-renewable resources, and therefore is not sustainable in the long term, from the standpoint of emergy