Avaliação termoeconômica de uma planta de cogeração híbrida biomassa/gás natural

Abstract

A necessidade crescente de utilização racional de recursos energéticos tem levado diversos setores da sociedade a encarar a questão energética dentro de um contexto conservacionista. No Brasil, em particular, o aspecto da racionalização de fontes de energia se mostra importante no atual momento, tendo em vista a perspectiva de escassez de energia elétrica. Desta forma, tecnologias de cogeração têm se revestido de crescente importância, haja vista a alta eficiência proporcionada no processo de transformação energética. Sistemas de cogeração de energia à biomassa obtida como rejeito de processos produtivos têm possibilitado o atendimento a demandas de utilidades térmicas e energia elétrica para diversos tipos de plantas industriais. Para muitos destes sistemas, contudo, a limitação ou sazonalidade na oferta de biomassa não tem permitido a operação durante todo o ano com a mesma potência, ou, em muitos casos, o atendimento pleno às demandas de utilidades térmicas e energéticas. Neste cenário, sistemas de cogeração híbridos a biomassa e gás natural se apresentam como alternativas efetivas, permitindo a geração de utilidades térmicas e de energia elétrica em quantidades constantes ao longo do ano, mesmo que exista uma oferta de biomassa reduzida ou com variações sazonais. O presente trabalho considera a aplicação e análise comparativa de modelos termoeconômicos para verificação da viabilidade econômica da utilização de gás natural em plantas de cogeração a biomassa instaladas em indústrias que possuem uma oferta limitada deste combustível. Os resultados apresentados nesse trabalho correspondem a uma planta de cogeração existente, de uma empresa do setor de alimentos do parque industrial do Estado de Santa Catarina.

The growing need of rational use of the energy resources has taken several sectors of the society to face the energetic question in a conservationist way. In Brazil, the rationalization of the use of energy resources is particularly important in the present moment, due to the possible scenario of electric energy limited offer. In this situation, cogeneration technologies reach great importance due to the high efficiency proportioned by the energetic transformation process. The use of biomass waste in cogeneration systems has supplemented the thermal and electrical energy needs of different kinds of industrial plants. For a great number of these systems, however, the limitation or even seasonalities in the offer of biomass do not allow for the operation during the entire year with the same electrical power, or, in many cases, the full supply of thermal and electrical demands. In this scenario, hybrid cogeneration systems, using natural gas and biomass, are effective alternatives, allowing the generation of thermal and electrical utilities in constant amounts in the entire year, even with a reduced offer of biomass or with seasonal variations. The present work considers an application and comparative analysis of thermoeconomical models to investigate the economic viability of natural gas utilization in cogeneration plants using biomass for industries that present a limited offer of this fuel. The results presented in this work correspond to an existent cogeneration plant, installed in an industry of the food sector in the State of Santa Catarina, Brazil.