A aba “Resultados” é a etapa final da planilha. Nesta aba é gerado um relatório, mostrado na Figura 31, comparando os resultados técnicos e econômicos entre a planta convencional (sem cogeração) e a planta com cogeração.
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Figura 31 – Relatório comparativo apresentando os resultados do projeto de cogeração.
Como pode ser observado na Figura 31, as primeiras informações mostradas pelo relatório são sobre o equipamento selecionado para cogeração. Como no sistema sem cogeração não há nenhum equipamento gerador de energia, esse dado não se aplica a essa situação. Para a planta com cogeração, o equipamento apresentado é o selecionado pelo usuário na aba “Entradas”. A quantidade de equipamentos selecionada também é exibida.
SITUAÇÃO DA PLANTA SEM COGERAÇÃO COM COGERAÇÃO
Equipamento utilizado - Motor GE J420 GS 1.4MW
Quantidade - 1
Potência Instalada [kW] - 1.426
Dimensão do Chiller [TR] 257 321
Energia elétrica gerada por ano [kWh/ano] - 10.617.996
Energia térmica gerada por ano [kWh/ano] - 12.233.778
Potência contratada da Rede na Ponta [kW] 1.700 85
Potência contratada da Rede Fora da Ponta [kW] 2.100 389
Energia elétrica da rede consumida por ano [kWh/ano] 15.509.340 2.722.978 Consumo anual de gás natural pelo(s) equipamento(s) [m³/ano] - 2.647.050,3
Combustível utilizado na caldeira Gás natural Gás natural Consumo anual de gás natural pela caldeira [m³] 730.296,7 252.183,0
Consumo anual de óleo combustível pela calderia [m³] 0 0,0
Custo anual de Energia Elétrica [R$] R$ 4.125.094,3 R$ 666.376,4 Custo anual com combustível [R$] R$ 1.391.331,6 R$ 3.291.720,9 Custo anual Extra de Operação e Manutenção da Planta [R$] - R$ 376.879,2
Custo anual com Manutenção do Ar Condicionado [R$] 45.738,6 19.602,3 Custo com reposição de água e tratamento químico do AC [R$] 1.420,5 1.420,5
Total de despesas operacionais [R$] R$ 5.563.585,0 R$ 4.355.999,2 Preço médio de venda de Energia Elétrica excedente [R$/kWh] - 0,16
Faturamento anual com venda de Energia Elétrica [R$] - R$ 0,00
Calor útil para cogeração [kW] - 1.643
Fator de Utilização de Energia (FUE) - 86,65%
Índice de geração de potência (IGP) - 82,13%
Fator de poupança de energia (S) - 36,96%
Qualificação da coegração pela ANEEL - QUALIFICADO
Custo total de Operação da Planta [R$] R$ 5.563.584,99 R$ 4.355.999,24
Custo total de Instalação da planta [R$] R$ 5.511.987,60
Investimento por energia elétrica gerada [R$/kWhe] 0,519
Investimento por energia total gerada [R$/kWh] 0,241
Custo da Energia - COE [R$/kWh gerado] 0,215
Tempo de projeto (anos) 10 anos
Economia operacional anual da planta [R$] R$ 1.207.585,75
Economia operacional anual da planta [%] 21,71%
Taxa Interna de Retorno (TIR) 14,63%
PAY-BACK (anos) 7,23
RESULTADOS DO PROJETO DE COGERAÇÃO
Custos
Venda de Energia Elétrica
Desempenho energético da Cogeração
Resultados Financeiros Equipamento Selecionado
Geração de Energia
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Em seguida, é apresentada comparação da potência dos chillers utilizados. No caso sem cogeração, o chiller utilizado é o selecionado pelo usuário na aba “Entradas” e, no caso com cogeração trata-se de um chiller de absorção.
Após a apresentação dos equipamentos selecionados, o relatório mostra dados sobre a geração de energia na planta. Na planta convencional, esse dado não se aplica já que não há equipamento gerador. Na planta com cogeração a geração de energia é aquela obtida exclusivamente através do equipamento selecionado.
Os dados comparativos referentes ao consumo, tanto de energia elétrica quanto de combustível, também são apresentados neste relatório final. Para o caso da planta sem cogeração, o consumo de energia elétrica e de combustível são obtidos a partir dos cálculos realizados na aba “Entradas”. É apresentado, também, qual combustível é utilizado pela planta convencional. Se o combustível for o gás natural, o consumo de óleo combustível é nulo e vice versa. O mesmo se aplica para o caso da cogeração com o combustível selecionado pelo usuário para realizar a queima complementar, caso a demanda térmica não seja totalmente suprida pelo equipamento. O consumo de energia elétrica da planta com cogeração é obtido a partir dos cálculos da aba “Custo EE” e o consumo de combustível a partir da aba “Custo Combustível”.
Os custos também são apresentados, baseados nos cálculos realizados anteriormente pela planilha. O custo extra de manutenção e operação da planta com cogeração é custo específico de manutenção do equipamento gerador sendo analisado. Este custo é obtido a partir dos dados inseridos na aba “Banco de Dados”. Os custos de Manutenção e tratamento químico e reposição de água do ar condicionado são obtidos mediante a Figura 32, que apresenta alguns valores típicos de custo para diferentes tipos de chiller.
O total de despesas operacionais é o somatório dos custos operacionais (Energia elétrica da rede, combustível, O&M, Manutenção do ar condicionado) anuais para cada uma das situações.
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Figura 32 – Custos típicos de sistemas de refrigeração (ANDREOS, 2013). Em seguida, é exibido o faturamento com a venda do excedente de energia elétrica da planta com cogeração. O faturamento é calculado se o usuário optar por vender o excedente, conforme editado na aba “Entradas”. Se esse for o caso, o valor da venda é calculado a partir do preço específico de venda, inserido pelo usuário na aba “Entradas”, e do excedente de energia elétrica, se existir, calculado na aba “Análise Técnica”.
É também apresentado o desempenho energético da central de cogeração, onde são exibidos os índices de desempenhos calculados na aba “Análise Técnica”. Além disso, o relatório informa ao usuário se o projeto esta ou não qualificado pelos requisitos da ANEEL, apresentados na aba “Qualificação ANEEL”.
Por fim, são apresentados os resultados financeiros do projeto, baseados nos cálculos realizados na aba “Análise Financeira”. Os principais resultados econômicos apresentados são:
Economia operacional anual da planta;
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Pay-back.
Caso o valor de cada um desses parâmetros seja favorável à implementação da cogeração, os resultados são apresentados em azul, caso contrário, os resultados são apresentados na cor vermelha.
Por fim, também são apresentados alguns resultados gráficos com o objetivo de ilustrar a comparação dos sistemas sem cogeração e com cogeração. Assim, são apresentados gráficos que comparam as demandas da planta e a potência elétrica, gerada pelo equipamento (Figura 33), e térmica recuperada do equipamento (Figura 34 e Figura 35).
Figura 33 – Comparação entre as demandas elétricas e a potência gerada pelo equipamento. 0 500 1.000 1.500 2.000 2.500 0 2 4 6 8 10 12 De m an d a El étr ic a [kW ] Mês do ano
Curva de Demanda Elétrica
Demanda na Ponta Demanda Fora da Ponta Potência Instalada [kW]
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Figura 34 – Comparação entre a demanda térmica nos dias de semana e o calor recuperado do equipamento.
Figura 35 – Comparação entre a demanda térmica nos fins de semana e o calor recuperado do equipamento.
Além disso, a Figura 36 também mostra um gráfico comparativo das despesas operacionais totais entre a planta sem cogeração e a planta com cogeração.
0,00 500,00 1.000,00 1.500,00 2.000,00 0 5 10 15 20 Tempo [horas]
Demanda térmica diária nos dias de
semana
Demanda Térmica [kW] Calor útil para cogeração [kW] 0,00 500,00 1.000,00 1.500,00 2.000,00 0 5 10 15 20 Tempo [horas]
Demanda térmica diária nos fins de
semana
Demanda Térmica [kW]
Calor útil para cogeração [kW]
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Figura 36 – Comparação dos custos de operação da planta sem e com cogeração. R$ 5.563.584,99 R$ 4.355.999,24 R$ 0,00 R$ 1.000.000,00 R$ 2.000.000,00 R$ 3.000.000,00 R$ 4.000.000,00 R$ 5.000.000,00 R$ 6.000.000,00 Cus tos de O per aç ão da P la n ta [R $/ an o]
Comparação do Custo Anual de Operação
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4. Estudos de Caso
Este capítulo é dedicado à realização de estudos de caso, onde a planilha COGENERA M12 é utilizada para analisar a viabilidade de projetos de cogeração.
Foram selecionados três casos distintos, a fim de verificar a abrangência da ferramenta desenvolvida. Cada caso trata de um tipo de cogeração com objetivos diferentes:
Caso 1: Eletricidade + Vapor;
Caso 2: Eletricidade + Frio;
Caso 3: Eletricidade + Vapor + Frio
Onde, nos dois primeiros casos são realizados estudos mais simples, com o intuito de demonstrar o funcionamento da ferramenta. O Caso 1, especificamente, tem como objetivo validação da ferramenta.
No terceiro caso, foi realizado um estudo mais completo, com o objetivo de buscar o ponto de operação econômica da planta.