003_palestra expo construcao.pdf

Eng./Arq. Marco Tulio Starling de [email protected] - Tel: (31) 2111-0099

www.tuma.com.br

CHILLER A ABSORÇÃO E CO-GERAÇÃO

SEJAM BEM VINDOS !23 de agosto de 2006

CHILLER A ABSORÇÃO

CO-GERAÇÃO DE ENERGIA

ESTUDOS DE CASO (COMPARATIVOS)

TÓPICOS DA APRESENTAÇÃO

BROAD

• Fundada em 1988;• Mais de 1.800 funcionários;• Maior pagadora de impostos entre as empresas privadas chinesa;• Faz parte das Top16 empresas chinesas com maior competitividade no

mercado internacional;• Exporta atualmente para mais de 30 países;• Líder no mercado norte americano de chillers absorção;• Fabrica o mais eficiente chiller absorção do mercado (índice COP);• Única fabricante mundial de Chiller movidos a gás de exaustão sem

necessidade de caldeiras de recuperação;• Produz Chillers de 4,6 TRs até 6.600 TRs;• TUMA é representante exclusiva da BROAD no Brasil .

CHILLER A ABSORÇÃO BROAD

BROAD Town – 340.000 m²CHILLER A ABSORÇÃO BROAD

Chiller Elétrico• Refrigerante – R22, R123,

134a, etc.• Fonte energética – Eletricidade• Tarifação da energia: A tarifa de

energia elétrica é variável (Horário de Ponta e Horário Fora de Ponta).

• Possui compressor e muitas peças móveis gerando assim aumento significativo na sua manutenção no decorrer dos anos.

• Vida Útil: 10 a 15 anos.

Chiller Absorção• Refrigerante – Água.• Fonte energética – Calor (Queima

de GN, GLP, Diesel, Gases de exaustão, Gases de Aterro Sanitário, Vapor dágua e Água Quente (inclusive de coletor solar), entre outros.

• Tarifação de energia: A tarifa de gás natural é fixa.

• A maioria das peças são fixas.• Vida Útil: Mais de 20 anos.

Chiller elétrico X chiller a absorçãoCHILLER A ABSORÇÃO BROAD

Água de condensação

Água gelada

Água gelada

Água de condensação

Evaporador – P=6mmHg Absorvedor – P=6mmHgHTG – P=690mmHgLTG – P=57mmHgCondensador – P=57mmHg

Esquema de funcionamento chiller BROADCHILLER A ABSORÇÃO BROAD

• HTG• LTG• Evaporador• Absorvedor• Condensador

• HTHE• LTHE• Aquecedores de água• Queimador• Sistema Auto Purge

Partes principais do chiller BROADCHILLER A ABSORÇÃO BROAD

CondensadorAquecedor de água

LTG

HTG

Evaporador

Absorvedor

Sistema Auto Purge


Quadro elétrico

Saída de água de condensação

Saída de água gelada

Entrada de água gelada

Queimador

Entrada de água de condensaçãoLTHE


• BZ – Queima direta (Gás, óleo ou dupla queima)

• BS – Vapor de água (duplo estágio)

• BH – Água quente (duplo estágio)

• BE – Gás de exaustão (duplo estágio)

• BDS, BDH e BDE – Similares com simples estágio

• BZS, BZH e BZE – Queima direta e indireta

• BZHE – Queima direta, água quente e gás de exaustão

• Sistema com coletores solar

Modelos com fontes alternativas de calor – 50 a 6.614 TRCHILLER A ABSORÇÃO BROAD

• BY – Grandes Chillers em containers com torres e bombas (50TR e 6.614TR)

• BCT – Unidades Residenciais (4,6 – 6,6 – 20 - 33TR)

Modelos com torres integradasCHILLER A ABSORÇÃO BROAD

- Sistema a absorção se desenvolveu até meados do século XX.

- Grandes fabricantes concentraram no desenvolvimento de chillers elétricos

- Retorno de desenvolvimento de tecnologias a absorção na Ásia nos anos 80 e 90.

- Eliminação ou redução dos riscos com cristalização, perda de vácuo e congelamento de tubos de cobre.

- Crescimento do COP

Evolução dos chillers a absorçãoCHILLER A ABSORÇÃO BROAD

- Possuem baixo rendimento;

- Baixa confiabilidade, devido principalmente a:

- Cristalização;

- Congelamento de tubos;

- Perda de vácuo;

- Pouca disponibilidade de gás natural;

- Alto custo do combustível;

- Poucos casos reais de sucesso no mundo.

Velhos paradigmas quebrados sobre chillers de absorçãoCHILLER A ABSORÇÃO BROAD

Quantidade de frio gerado (kW) para cada unidade de energia (calor) fornecida (kW).

Chillers americanos e europeus – média de COP = 0,7 a 0,9

Chillers asiáticos – médio de COP = 1,0 (COP IPLV= 1,1)

Chillers BROAD – COP = 1,34 (COP IPLV superior a 1,5)

COP IPLV é um padrão internacional (ARI 560) que considera:

- 1% do tempo funcionando com 100% da carga




COP – coeficiente de performanceCHILLER A ABSORÇÃO BROAD

Consideremos um chiller com COP = 1,0

Logo, ele gera 1,0 kcal/h de frio com cada 1,0 kcal/h de gás.

1 TR = 3.024 kcal/h e 1m3 de GN = 8.600kcal, logo:

1 m3 de GN gera 2,84 TRh ou 0,35m3 por TRh

Consideremos um Chiller com COP = 1,5

Seguindo o raciocínio, concluímos que ele consome 0,23m3 por TRh

Logo uma diferença de 0,12 m3 por TRh entre os dois casos.

Considerando o custo do GN = R$0,57/m3, temos uma diferença de R$0,068/TRh.

Numa instalação de 1.000TRs, temos uma diferença de R$68,00/h ou

R$68,00/h x 8h x 22dias x 12 meses = R$143.616,00/ano

COP na práticaCHILLER A ABSORÇÃO BROAD

Chiller a Água compressão• Consumo 0,65 kwh/TRh• Custo da eletricidade R$ 0,49/kwh• Custo da TRh – elétrica R$ 0,3185

Chiller a Absorção• COP 1,5• Consumo de Gás Natural 0,23 m3/TRh• Custo do Gás Natural R$ 0,57/m3• Custo da TRh – Gás natural R$ 0,1311

ECONOMIA com GN = 58,8%(R$32.982,00/mês para ex. Anterior)

Custo absorção x custo compressãoCHILLER A ABSORÇÃO BROAD

• 3 funções e 3 alimentações no mesmo chiller = economia• Ciclo de aquecimento independente da câmara principal = maior vida útil• Auto anticristalização e auto descristalização = segurança• Spray de solução pra cima = evita entupimento e perda de eficiência• Sistema de auto purga de gases não condensáveis = mantém eficiência• 8 estágios de proteção do HTG (temperatura, pressão, nível e disco de

ruptura) = segurança evitando explosão• 3 controles de vazão e 3 controles de temperatura na água gelada = evita

congelamento nos tubos de cobre do evaporador• HTHE e LTHE – Trocadores de calor com placa = economiza cerca de 15%

de energia

Outros diferenciais da BROADCHILLER A ABSORÇÃO BROAD

• Tubos de queima de gás com turbuladores = garante queima total do gás evitando perda pela descarga

• Sondas de nível do refrigerante = evita transbordamento e perda de eficiência

• Separação da solução em 2 estágios HTG e LTG = aumenta eficiência

• Inversores de freqüência para as bombas de água de condensação, ventilador da torre = economia de energia

• Câmara longa de queima = garante combustão completa

• Auto ajuste da temperatura de água gelada de acordo com temperatura do ambiente com arquivamento dos dados para consulta = economia

• Todo o sistema de controle é montado e testado na fábrica = garantia


• 90% dos componentes são importados dos melhores fornecedores no Japão, Europa e Estados Unidos = garantia de qualidade

• Possui todos os principais certificados concedidos por órgãos europeus e americanos, para toda a linha de produtos = garantia de qualidade

• Monitoramento gratuito por 20 anos, 24h por dia e 365 dias por ano via internet e engenheiros preparados para solucionar os problemas no seu início antes mesmo que seja notado pelo usuário = garante funcionamento sem falhas durante toda a vida útil

• Acessórios incluídos no preço: controle adicional para água de condensação, inversor de freqüência, monitoramento remoto, auto descristalização, isolamentos térmicos montados na fábrica, válvulas solenóides para sistema de auto purga, terminal programável (touch screen) e caixa de ferramentas e peças de reposição

• Economia de energia devido aos vários processos e dispositivos patenteados = diminui prazo de pay-back do investimento


Central de monitoramento BROADCHILLER A ABSORÇÃO BROAD

SHOPPING JARDINS ARACAJU – SE – BZHE 175 - 636TR

CASOS BROADCo-geração

HOTEL CANTO DO SOL - VITORIA – ES01 BZ50 – 165TR

SHOPPING NITERÓI – NITERÓI – RJ01 BZHE 85 – 309TR

RESIDÊNCIA NO RIO DE JANEIRO – RJ02 BCT23 – 13,20TR

SEDE ALGÁS – MACEIÓ - AL01 BCT115 – 33TR


Fórum Barcelona300.000 m² de área refrigerada


Malásia – Nova Cidade do Governo2.300.000 m² área refrigerada


• Co-geração é a produção simultânea de duas ou mais formas de energia a

partir de um único combustível;

• O processo mais comum é a produção de eletricidade e energia térmica (calor

e frio) a partir do gás natural e/ou de biomassa, entre outros. Ou seja,

aproveita-se os rejeitos térmicos da geração de energia para produção de

energia térmica demandada pelo cliente;

• Ao produzir energia elétrica, o moto-gerador elimina energia em forma de

calor nos gases de exaustão (+/- 400 a 500°C) e na água de refrigeração do

motor (+/- 90 a 98°C).

CO-GERAÇÃO DE ENERGIA

Para o Consumidor- Produz-se “gratuitamente” frio e calor, utilizando-se dos rejeitos térmicos de

grupos moto-geradores = Economia;- A co-geração eleva o aproveitamento da fonte energética, de cerca de 35 a

40% (geração simples) para aproximadamente 90%.

Para a Matriz Energética Brasileira- Geração distribuída reduz perdas e riscos nas linhas de transmissão e

distribuição;- Reduz riscos de apagões, contribuindo para a qualidade da matriz energética

brasileira; - Reduz necessidade de investimentos em novas hidrelétricas, sendo opção

mais ecologicamente correta.

CO-GERAÇÃO DE ENERGIAVantagens

- A eficiência de um grupo moto-gerador varia de modelo para modelo, e gira entre 3,0 e 3,8kWh por Nm³ de gás natural;

- A eficiência na produção de frio e calor por co-geração, também varia por modelos de geradores, de acordo os dados de calores rejeitados;

- A produção gratuita de frio por co-geração em chillers a absorção varia entre 20 e 40TRh para cada 100kWh produzidos;

- A produção gratuita de água quente por co-geração através de trocadores de calor irá substituir aproximadamente 145kW de resistências para cada 100kW de geração instalada.

CO-GERAÇÃO DE ENERGIAEficiência na co-geração

- Uso da água quente de resfriamento das camisas do moto-geradores;

- Uso da água quente de resfriamento das camisas do moto-geradores, reaquecidas em trocadores de calor pelos gases de exaustão dos motores;

- Uso de vapor produzido em caldeiras de recuperação alimentadas pelos gases de exaustão dos moto-geradores;

- Uso direto de gases de exaustão alimentando o chiller a absorção.

CO-GERAÇÃO DE ENERGIAPrincipais modelos de produção de água gelada por co-geração

• Gases de exaustão com temperatura superior a 400ºC podem alimentarchillers de duplo estágio, com COP (carga máxima)=1,39, contra COP=0,75 de chillers simples estágio que seriam utilizados nos outros casos;

• A situação onde se consegue maior produção gratuita de frio (até40TR/100kW) é a que utiliza água quente dos motores e gases de exaustãodiretamente no chiller;

• Redução de espaço em centrais de co-geração, pois se elimina circuitoshidráulicos, bombas, caldeiras de recuperação e trocadores de calor;

• Reduz investimentos com infra-estrutura inicial, reduzindo áreas e pés direito.

CO-GERAÇÃO DE ENERGIAVantagens do uso de gases de exaustão diretamente no chiller

• Quando a demanda de água gelada produzida com a água quente e os gases de exaustão não é suficiente, complementa-se a produção de água gelada com a queima de gás natural ou com chillers elétricos;

• O mesmo ocorre com o back-up para os chillers;

• No caso em que se optar por complemento e/ou back up com queima direta, existem chillers que podem ser alimentados ao mesmo tempo por queima direta, gases de exaustão e água quente.

CO-GERAÇÃO DE ENERGIAPlantas mistas de co-geração

Considerando um projeto que possua as seguintes demandas de eletricidade e ar condicionado:

• Eletricidade – 3.000kW – 24 h/dia – 365dias/ano – Fator médio de consumo = 0,40.

• Ar condicionado – 1.000TR – 15h/dia – 365dias/ano – Fator médio de carga = 0,58.

Comparativo entre 3 situações:• 1- Compra de energia elétrica das concessionárias para demanda de

eletricidade e AC, a R$0,56/kWh (Tarifa Azul).• 2- Compra de energia elétrica das concessionárias para demanda de

eletricidade e AC, a R$0,49/kWh (Tarifa Verde).• 3- Tarifa verde fora da ponta e geração a diesel na ponta (R$0,40/kWh), valor

médio do kWh será de R$0,31/kWh• 4- Geração de eletricidade com geradores a GN e co-geração com chiller a

absorção, valor equivalente do kWh = R$0,19.

CO-GERAÇÃO DE ENERGIAEstudo de caso

• Custo de energia elétrica = R$0,56/kWh.

• Energia elétrica:

• 3.000kW x 24h x 365 dias x 0,40 x R$0,56/kWh = R$5.886.720,00/ano

• Ar condicionado com chiller elétrico (0,65 kW/TR):

• 1.000TR x 0,65kW/TR x 15h x 365d x 0,58 x R$0,56/kWh =

• R$1.155.882,00/ano (R$0,364/TRh).

CO-GERAÇÃO DE ENERGIASituação 1 – tarifa azul

• Custo de energia elétrica = R$0,49/kWh

• Energia elétrica:

• 3.000kW x 24h x 365 dias x 0,40 x R$0,49/kWh = R$5.150.880,00/ano

• Ar condicionado com chiller elétrico (0,65 kW/TR):

• 1.000TR x 0,65kW/TR x 15h x 365d x 0,58 x R$0,49/kWh =

• R$1.011.397,00/ano (R$0,319/TRh).

CO-GERAÇÃO DE ENERGIASituação 2 – tarifa verde

• Custo de energia elétrica = R$0,49/kWh• Custo geração diesel = R$0,40/kWh

• Energia elétrica:• R$3.258.720,00/ano

CO-GERAÇÃO DE ENERGIASituação 3 – tarifa verde + diesel

Considerando:• 35TR/100kW (co-geração), temos 1.050TR para os 3.000kW gerados

(100% AC gratuito).• R$0,05/kWh gerado de manutenção.• Eficiência do gerador = 3,8kWh/Nm3 de GN.

Geração de energia elétrica :Custo do gás natural = R$0,56/Nm3:3.000kW x 24h x 365dias x 0,4 x (R$0,56/Nm3 / 3,8 kWh/Nm3 +R$0,05/kWh) =

R$2.074.737,00/ano.

CO-GERAÇÃO DE ENERGIASituação 4

CO-GERAÇÃO DE ENERGIAComparativo de gastos

64,8R$2.074.737,000,19Co-geração4

44,6R$3.258.720,000,31A4 verde + diesel3

12,5R$5.150.880,000,49A4 verde2

BaseR$5.886.720,000,56A4 azul1

EconomiaCusto total anualCustoModeloSituação

Central de co-geração de Austin - USA4,6 MW – 2.500 TR

CO-GERAÇÃO DE ENERGIACasos de co-geração

Shopping Jardins - Aracaju – SE 2,6 kW – 1.236TR

CO-GERAÇÃO DE ENERGIACasos de co-geração

• Desenvolvimento e crescimento do setor ;

• Geração distribuída – Nova política energética nacional ;

• Crescimento uniforme e seguro da matriz energética brasileira ;

• Reduções de custos operacionais ;

• Necessidade de se comparar os equipamentos e fazer estudo para cada caso, utilizando todas as opções de mercado.

CO-GERAÇÃO DE ENERGIAConsiderações finais

Dúvidas e / ou perguntas ?

OBRIGADO !

Eng./Arq. Marco Tulio Starling de VasconcellosDiretor Comercial

Fone: ( 31 ) 2111-0099 – Fax: ( 31 ) [email protected]

Maiores informações: www.tuma.com.br

003_palestra expo construcao.pdf

Documents