IQ Energy: o que é cogeração, seus benefícios e como funciona a cogeração

Energy IQ: cogeneration
IQ Energy: o que é cogeração, seus benefícios e como funciona a cogeração

quase 75% de toda a energia que produzimos é estimada como dissipada como calor do desperdício . Isso inclui o calor gerado pelo motor do seu carro, lâmpadas em casa e outros dispositivos que precisam de energia para operar.

O calor do desperdício também é gerado durante a produção de eletricidade, a pedra angular de nossas vidas modernas. Felizmente, tecnologias como a cogeração e a trigeneração nos ajudam a reduzir esse calor desperdiçado.

Vamos abordar perguntas e respostas comuns sobre cogeração e trigeneração para aumentar seu QI de energia.

O que é cogeração e o que é trigeneration?

A cogeração, também conhecida como calor e energia combinada (CHP), é a produção simultânea de múltiplas formas de energia de uma única fonte de combustível 1. Térmica (calor) e elétrica (eletricidade) são geralmente as duas formas de energia produzidas em muitos tipos de aplicações de cogeração.

A trigeneração geralmente é a produção simultânea de resfriamento, além do calor e da eletricidade por meio de uma única fonte de combustível. A trigeneração também é conhecida como resfriamento, calor e energia combinados (CCHP). Algumas aplicações de trigeneration produzem eletricidade e recuperam o calor ao mesmo tempo em que utilizam o dióxido de carbono (CO2) do escape. O CO2 é usado para auxiliar na fotossíntese de plantas em estufas ou carbonatação de bebidas em instalações de engarrafamento.

Ambas as aplicações de cogeração e trigeneração são frequentemente consideradas aplicações de geração distribuída. Eles geralmente estão em ou perto das instalações que eles fornecem energia, ao contrário das usinas de energia tradicionais que estão localizadas centralmente e experimentam perdas de energia devido à transmissão e distribuição.

Como funciona a cogeração?

O sistema de cogeração é construído em torno de um motor primário, que pode ser um motor, turbina ou células de combustível alternativos. Este motor principal, juntamente com um alternador onde aplicável, converte a energia química armazenada no combustível para a energia elétrica. O gás natural é frequentemente usado como combustível, mas o diesel e o hidrogênio também podem ser usados.

Esse processo de produção de eletricidade também gera calor. O calor é então capturado e utilizado para fins úteis, em vez de ser liberado para a atmosfera como calor desperdiçado. Aquecimento, resfriamento, água quente e usos industriais são algumas das maneiras pelas quais este calor é usado produtivamente.

Quais são os benefícios e vantagens da cogeração?

A cogeração traz benefícios tanto ao meio ambiente quanto às linhas de fundo das empresas. Sua alta eficiência na conversão da energia do combustível original em energia útil é a base dessas vantagens.

Cogeneration delivers high efficiency

Um aplicativo de cogeração típico converte 70-90% da energia do combustível original em energia útil. Em comparação, menos de um terço da energia do combustível original é convertida em energia útil em um sistema de grade tradicional com usinas de energia central.

  • sustentabilidade: Maior eficiência significa menos combustível para uso. Dado que a eletricidade do mundo continua a ser produzida principalmente por combustíveis fósseis, menos combustível geralmente reduz a pegada de carbono da instalação. Um benefício ambiental secundário da cogeração é a redução do excesso de calor liberado para a atmosfera.
  • Economia : Consumir menos combustível para fazer o trabalho fornece custos de energia mais baixos e melhor desempenho financeiro. Essas economias operacionais podem compensar o investimento inicial necessário para um sistema de cogeração nos primeiros dois anos.

Quais aplicações e setores podem se beneficiar da adoção da cogeração?

Vários fatores influenciam a adoção de cogeração em todos os setores. O custo da aquisição de energia e o perfil das necessidades térmicas da instalação são dois desses fatores.

Quando se trata de negócios diferentes, alguns cogeração de alavancagem mais do que outros.

  • instalações de saúde: Lares e hospitais de enfermagem apresentam sofisticados sistemas de gestão de ar para melhorar a qualidade do atendimento. Muitas vezes, essas instalações precisam de aquecimento ou resfriamento contínuo, tornando a cogeração uma solução ideal.
  • Estufas : A necessidade contínua de calor e dióxido de carbono para cultivar produtos é uma razão fundamental para muitas instalações de estufa implantarem aplicações de cogeração.
  • universidades e faculdades: Essas instituições tendem a ter grandes instalações que são usadas ao longo do ano e precisam de quantidades significativas de eletricidade e aquecimento.

Muitas outras aplicações que vão desde fábricas de produtos químicos e instalações de fabricação até hotéis também implantam cogeração para melhorar seu desempenho financeiro e reduzir sua pegada ambiental.

Envolvimento da Cummins em cogeração e trigeneração

A Cummins Inc. é a fornecedora líder de geradores de energia a diesel e gás natural, soluções digitais e sistemas de controle. Empresas que vão de estufas a instalações de serviços de saúde têm parceria com a Cummins para minimizar sua pegada de carbono e melhorar seu desempenho financeiro com aplicações de cogeração. Os recentes investimentos da Cummins em de armazenamento de energia , células de combustível, geradores a gás de alta eficiência e tecnologias de controle de microrrede avançadas aumentaram sua capacidade de adaptar soluções de energia para várias aplicações de cogeração e trigeneration.

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Referências:

1 Hamilton, J. (s.d.). Avaliando a cogeração de suas instalações [boletim]. Cummins Inc. recuperada da https://www.cummins.com
 

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Aytek Yuksel - Cummins Inc

Aytek Yuksel

Aytek Yuksel é líder em marketing de conteúdo da Cummins Inc., com foco em mercados de sistemas de energia. A aytek ingressou na empresa em 2008. Desde então, ele trabalhou em várias funções de marketing e agora traz os aprendizados de nossos principais mercados, desde os mercados industriais até os residenciais. Aytek vive em Minneapolis, Minnesota, com sua esposa e dois filhos.

Exemplos de onde as microrredes são usadas

Examples on where microgrids are used

As microgrades têm muitos casos de aplicação diferentes. Confira os exemplos da vida real em que as microrredes são usadas.

As microgrids são redes de eletricidade de pequena escala. Eles são sistemas de alimentação elétrica que geram e distribuem eletricidade. Algumas microrredes estão conectadas à rede elétrica principal; outros não estão conectados por opção ou porque não há nenhuma rede elétrica principal para se conectar.

As modernas redes de eletricidade de área ampla são vastos sistemas interligados que consistem em milhões de consumidores de eletricidade e milhares de geradores de eletricidade. No Canadá e nos Estados Unidos, por exemplo, a interconexão ocidental cobre a maior parte do território a oeste das grandes planícies. Inclui cerca de 136, 000 milhas de linhas de transmissão de alta tensão, além de linhas de distribuição de média e baixa tensão. Uma complexa manta de retalhos de dezenas de serviços públicos, operadores de sistema e outras entidades mantêm, operam e regulam a ti.

As microgrades, em contrapartida, cobrem uma área local, normalmente não incluem linhas de transmissão de alta tensão e conectam muito menos consumidores e provedores. Normalmente, as microrredes privadas pertencem e são operadas pela mesma entidade que também detém a carga servida pela Microgrid. As microgrades públicas que servem, por exemplo, uma ilha, normalmente são de propriedade e são operadas por uma concessionária municipal local.

As microrredes simples já existem desde que o serviço público de eletricidade esteja disponível. No entanto, nos últimos anos, o aumento explosivo da de eletricidade renovável levou a que mais microrredes fossem implantados. Essas microrredes modernas incorporam tecnologia mais sofisticada. Eles normalmente conectam uma variedade de ativos, incluindo matrizes solares, turbinas eólicas, geradores a gás ou diesel e armazenamento de energia da bateria.

Microgrids usados nas grades da ilha

As ilhas que são muito pequenas ou muito distantes para garantir a construção de uma conexão elétrica com o continente são obrigadas a operar suas próprias microgrades. Tradicionalmente, as microrredes da ilha confiam nos geradores a diesel para fornecer toda ou a maior parte de sua eletricidade. os geradores são perfeitos para aplicações insulares devido à sua operação flexível. Os geradores podem iniciar rapidamente e uma usina de energia, inclusive de múltiplos geradores, pode efetivamente cobrir uma faixa de carga muito ampla. Os combustíveis líquidos são também os combustíveis tradicionais de escolha para as usinas de energia da ilha, porque eles são fáceis de transportar e armazenar.

Microgrid components
Clique na imagem para ver mais de perto os componentes da microrrede

Muitas ilhas têm visto seus moradores cada vez mais insatisfeitos com esta configuração no entanto. Os geradores mais antigos podem impactar a qualidade do ar localmente, o que pode ser particularmente indesejável para as ilhas que contam com o turismo. Para ilhas com poucos recursos econômicos, o custo do transporte de combustível líquido também pode ser um fardo importante.

Essas ilhas estão se voltando para a geração solar e eólica como maneiras de reduzir sua dependência dos combustíveis fósseis. Uma microrede inteligente que integra uma mistura de recursos renováveis, geradores e sistemas de armazenamento de energia da bateria pode efetivamente tornar a eletricidade mais acessível e mais confiável, ao mesmo tempo em que reduz o impacto ambiental da produção de eletricidade.

Sistemas de controle modernos podem ser programados com todos os parâmetros dos vários recursos de energia distribuída para operar a microrede a fim de maximizar o uso de energias renováveis e minimizar o uso de combustível importado. Um benefício importante é a resiliência extra para a grade, evitando apagões e quedas de energia em toda a rede.

Um exemplo seria ilha de Calvert, na Colúmbia Britânica, Canadá , onde a Cummins Inc. estava envolvida em um projeto para atualizar a microrede da ilha. A ilha precisava de mais potência, mas era dependente unicamente da geração a diesel. A ilha foi atualizada para uma microrede com matrizes solares, armazenamento de energia da bateria e novos geradores a diesel da Cummins. A atualização resultou no consumo de combustível fóssil sendo reduzido em 83%.

Microgrids usados em locais remotos

Instalações industriais e assentamentos localizados em locais remotos sem acesso ao serviço de serviços públicos enfrentam as mesmas dificuldades que as ilhas. Essas instalações têm usado historicamente geradores a diesel. O combustível precisa ser transportado, às vezes através de caminhão por longas distâncias em terrenos desafiadores. Para minas localizadas no norte do Canadá ou em partes remotas da Austrália, por exemplo, o custo do transporte do combustível pode facilmente exceder o custo do combustível em si. Em algumas regiões do mundo, como regiões remotas do Alasca e norte do Canadá, o transporte de combustível também deve levar em consideração as mudanças nas estações em que as vias rodoviárias e de água permitirão veículos e embarcações de transporte.

As operações industriais, além disso, precisam de sistemas robustos para garantir o fornecimento de eletricidade. Se o sistema de ventilação de uma mina parar por causa de uma falha de energia, por exemplo, as condições podem se degradar rapidamente para os trabalhadores no subsolo.

Essas operações estão ansiosas para aproveitar os recursos renováveis disponíveis localmente para reduzir custos e garantir a segurança. Reduzir os custos de combustível até mesmo em uma pequena porcentagem em uma operação de mineração em grande escala pode rapidamente resultar em economia substancial.

Um exemplo de uma microrede de mineração é a nova mina de ouro da Austrália Ocidental, onde a Cummins participou do projeto para construir um complexo de energia para abastecer a mina. O site decidiu em uma usina de energia de 23 MWe fora da rede composta de 16 gás MWe, 4 MWe solar e 3 MWe a diesel de geração de energia. Um adicional de 2 MWe de geração a gás foi adicionado, seguido por 18 MWe de geração eólica e uma bateria de armazenamento de energia de 13 MWe e sistema de controle avançado. Mais da metade da fábrica híbrida de capacidade de 56 MWe é proveniente de recursos renováveis.

A Cummins também participou de um projeto para atualizar a fonte de alimentação no Fisherman ' s Landing Marina, na ilha de Vancouver, na Colúmbia Britânica, Canadá . Durante o verão, a Marina acomoda grandes iates, onde os iates são fornecidos com serviço elétrico. Como resultado, o consumo elétrico da Marina experimentaria mudanças sazonais significativas. A Marina instalou uma Micrograde incorporando energia solar para a baixa estação e geração a diesel para a alta temporada. Graças à nova Microgrid, os proprietários de iates podem agora se conectar ao serviço elétrico da Marina e desligar seus motores e geradores a bordo para aproveitar o som de desolação e tranquilidade do som desolador.

Microgrids usados para geração no local

As microgrids não são exclusivas para áreas remotas. Qualquer instalação que busque integrar várias cargas e múltiplos recursos de geração no local deve considerar a construção de uma Microgrid, seja uma conexão com o serviço de serviço público principal que esteja disponível ou não.

Bases militares frequentemente utilizam microrredes em suas instalações por razões de segurança, apesar de estarem conectados a uma rede de serviços públicos. No Havaí, por exemplo, a Marinha dos EUA está no processo de construção de uma Micrograde extensiva para cobrir a base conjunta Pearl Harbor-Hickams. O projeto da Marinha inclui várias centenas de megawatts de geração solar, armazenamento de energia, bem como um extenso backbone elétrico ligando dezenas de edifícios e instalações. Fora das emergências, os ativos de geração da Marinha fornecerão energia para a concessionária local.

Outras instalações podem decidir construir uma microrrede para simplesmente reduzir os custos de eletricidade e energia. Com controles inteligentes, os consumidores da microrrede podem alternar entre o serviço de grade e a autogeração dependendo do que é mais econômico.

Uma rede de microgrades composta de vários recursos de energia distribuída anexados à grade principal também adiciona resiliência a todo o sistema elétrico, pois o operador de rede pode providenciar para utilizar esses recursos como e quando necessário. À medida que a geração extra é produzida e consumida no local, isso alivia a pressão na grade principal e se traduz em menos necessidade de investimento para atualizações na rede de distribuição.

No entanto e onde quer que as microrredes sejam usadas, os sistemas e tecnologias inteligentes agora disponíveis para integrar os recursos renováveis aos sistemas de eletricidade locais significam que, em termos econômicos e societários, os proprietários têm a oportunidade de serem renováveis, beneficiando-se de eletricidade econômica.

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Cummins provides standby power to one of Europe’s largest pharmaceutical plants

Cummins Ireland Project

A Cummins concluiu recentemente a instalação bem-sucedida de entrega e turnkey dos grupos geradores modelo 3 x C2500D5A, sistema de armazenamento de combustível complexo, transformadores, sistema de controle mestre da distribuição & DMC para energia para emergências para uma das maiores fábricas farmacêuticas da Europa.

A equipe do projeto Cummins Ireland trabalhou incansavelmente ao longo de 2020 em circunstâncias desafiadoras devido à pandemia. Nos estágios iniciais do COVID-19, o cliente fechou sua fábrica por oito semanas, levando a mudanças nas práticas de trabalho e na interação entre a equipe do projeto e o cliente. A flexibilidade e a agilidade da equipe na adaptação a essas mudanças ajudaram a pavimentar o caminho para o sucesso.

"Em condições de pandemia este projeto provou ser um exemplo de resiliência e adaptabilidade. A equipe nunca trabalhou em circunstâncias tão difíceis e, no entanto, isso não os impediu de executar este importante projeto com profissionalismo, o que acabou levando ao sucesso. A equipe foi a milha extra para chegar na frente do cliente e para conquistá-los da concorrência-eles fizeram isso ao mostrar a capacidade do produto e a capacidade da equipe ", disse Farrell Spólen, líder de geração de energia da Cummins.

A Cummins tem o orgulho de fornecer energia para emergências de emergência para muitas aplicações nas quais as operações de missão crítica exigem um suprimento ininterrupto de energia, inclusive o setor de serviços de saúde.

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