A trigeração ou, como é denominada na literatura anglo-saxónica, CCHP (Combined Cooling, Heating and Power) consiste na produção simultânea de eletricidade, calor e frio tendo por base a queima de um único combustível. Este tipo de sistemas corresponde à junção de um sistema tra- dicional de cogeração com dispositivos denominados por chillers que, normalmente aproveitando o calor que de outra forma seria desperdiçado, conseguem produzir energia térmica sob a forma de frio. Como facilmente se compreende, de forma análoga a soluções simples de cogeração, e tal como se pode ver na figura 2.17, os sistemas de trigeração permitem também obter grandes aproveitamentos da energia contida no combustível, sobretudo aquando da sua comparação com as grandes centrais térmicas convencionais. [6]
Figura 2.17: Diagrama de Sankey para um sistema de trigeração exemplo. [20]
Para que se consiga produzir energia térmica a baixa temperatura, os sistemas de cogeração devem produzir água gelada com uma temperatura compreendida entre os 5 e os 10oC, recorrendo
para tal a equipamentos denominados de chillers que não são mais do que dispositivos cuja função passa por arrefecer água ou outro líquido através de um ciclo termodinâmico. Existem, fundamen- talmente, três tipos destes equipamentos denominados por chillers de compressão (ou elétricos), chillersde absorção e chillers de adsorção. [19,20]
Realizando uma breve descrição de cada um destes tipos de chiller, o primeiro utiliza no seu funcionamento um compressor mecânico que é acionado por um motor elétrico sendo o mesmo responsável pelo aumento da pressão numa determinada fase do ciclo termodinâmico. Esta solu- ção apresenta o problema de ter um elevado consumo energético associado.
Quanto aos chillers de absorção, os mesmos podem ser divididos em dois tipos distintos, de- nominados por chillers de absorção de ignição direta e por chillers de absorção de ignição indireta. Nos primeiros, o calor necessário para o processo obtém-se queimando diretamente um combustí- vel que, tipicamente, é o gás natural. Já nos segundos, o calor necessário ao processo é fornecido através de vapor de baixa pressão, água quente, gases de combustão ou até mesmo energia solar.
fruto da inexistência de peças móveis, o longo tempo de vida útil que geralmente é superior a 20 anos, a não utilização de substâncias nocivas para o ambiente, o baixo consumo energético que chega a ser 90% menor do que nos chillers de compressão e ainda o facto de os chillers de absorção de ignição indireta poderem utilizar uma ampla gama de fontes quentes.
Finalmente nos chillers de adsorção o calor necessário ao processo é obtido exclusivamente a partir do calor que de outra forma seria desperdiçado. Esta solução apesar de apresentar custos que rondam os 500e/kW, não apresenta qualquer risco ambiental, consome pouca eletricidade, pode utilizar fontes de calor de baixa temperatura (55oC) e apresenta custos de manutenção bastante reduzidos, que podem ser cerca de dez vezes menores que nos chillers de compressão. [6,7,23,
35]
Em alguns países do norte da Europa de que é exemplo a Dinamarca, dadas as suas condições climatéricas existem redes públicas de distribuição de calor nas cidades que dão uso à energia térmica proveniente da cogeração. No entanto, em países de climas mais amenos de que é exem- plo Portugal, as necessidades de energia térmica para aquecimento doméstico são muitas vezes inexistentes e, em determinados períodos do ano até são de frio dadas as elevadas temperaturas que se podem atingir. Assim, para países com este tipo de clima, a trigeração pode revelar-se extremamente interessante sobretudo se a evolução tecnologia conseguir ultrapassar as barreiras que ainda persistem e que residem fundamentalmente nos elevados custos iniciais e nos baixos rendimentos que estes sistemas apresentam quando comparados com equipamentos de produção de frio convencionais. Sobretudo a este último aspeto deve ser dada especial relevância uma vez que, tendo em consideração o estado atual de desenvolvimento dos chillers, se não existir uma componente significativa de aproveitamento de calor numa instalação de trigeração a poupança de energia primária obtida pelo sistema poderá ser posta em causa pela ineficiência do chiller. Caso estes “impedimentos” sejam ultrapassados poderão surgir interessantes áreas de negócio de que é exemplo a criação de redes de distribuição de calor/frio consoante as necessidades dos consumi- dores. [9,19]
Apesar dos altos investimentos requeridos e da situação menos favorável que a economia na- cional atravessa à largos anos, existem já em Portugal pelo menos três unidades de cogeração bastante interessantes e que utilizam chillers de modo a conseguirem produzir calor a altas e a baixas temperaturas.
A primeira delas é propriedade da Sonae Capital, apresenta uma potência aparente de 7 MVA, foi orçamentada em cerca de 8 milhões de euros e localiza-se junto ao edifício da empresa na Maia a laborar desde 2009. Esta central funciona em ciclo combinado, é constituída por uma turbina a gás e por uma turbina a vapor, e caracteriza-se essencialmente por possuir uma eficiência global superior a 80% e por alimentar consumos térmicos a cinco temperaturas diferentes, sendo por isso denominada em alguns artigos como sendo uma pentageração. [36]
O segundo exemplo ilustrativo da tecnologia de trigeração entrou em funcionamento no ano de 1998 e encontra-se situado no centro comercial Norteshopping, localizado na cidade do Porto. Este sistema é constituído por dois motores de combustão interna a gás natural e dois chillers de absorção apresentando assim uma potência elétrica total de 5.9 MWelétrico, uma potência térmica
de 5.5 MW, e uma potência de frio de 3.5 MW. A energia elétrica produzida nesta unidade é vendida à EDP e a energia térmica é utilizada para a climatização do centro comercial. [37]
O terceiro e último exemplo encontra-se localizado no Parque das Nações, em Lisboa, é detido pela Climaespaço e foi inaugurado em 1998 aquando da exposição universal de Lisboa. Esta unidade tem por base a utilização de uma turbina a gás natural, apresenta uma potência elétrica de 4.7 MW, uma potência térmica de água quente de 22 MW e uma potência térmica de água fria de 26 MW tendo exigido um investimento próximo dos 65 milhões de euros. Esta central utiliza o modelo de negócio anteriormente identificado como tendo potencial de crescimento em países com climas amenos, de que Portugal é exemplo, e fornece energia térmica a um sistema de distribuição urbano de calor/frio a partir do qual são abastecidos vários consumidores de que são exemplo pavilhões de exposições, o oceanário, edifícios de serviços e ainda alguns clientes domésticos. Quanto à energia elétrica que esta central produz a mesma destina-se aos consumos internos da central sendo que todos os excedentes são enviados para a rede elétrica nacional. [2]