Comparado aos países da Europa, onde as instalações de geração distribuída representam hoje quase 30% de toda a produção, na Rússia, por várias estimativas, a participação da energia distribuída é atualmente de no máximo 5-10%. Vamos discutir se há algum potencial para a energia alcançar as tendências globais, e se os consumidores têm motivação para se direcionar em direção ao fornecimento de energia independente.
Além dos números. Encontre as diferenças
As diferenças entre o sistema de geração distribuída de eletricidade na Rússia e na Europa hoje vão além dos números — na verdade, são modelos completamente diferentes tanto em estrutura quanto do ponto de vista econômico. O desenvolvimento da geração distribuída em nosso país teve motivações um pouco diferentes das que se tornaram a principal força motriz desse processo na Europa, que buscou compensar a escassez de fontes de combustível tradicionais envolvendo na matriz energética fontes de energia alternativas (incluindo recursos energéticos secundários). Na Rússia, no entanto, a questão da redução dos custos de aquisição de recursos energéticos para os consumidores em um cenário de economia planejada e formação de tarifas centralizada teve, por um longo período, relevância significativamente menor, então a geração elétrica própria era considerada principalmente nos casos em que a empresa era um consumidor de energia especialmente grande e tinha dificuldades para se conectar às redes devido à sua localização remota.
Nos padrões de energia distribuída, as instalações de geração própria tinham uma potência bastante alta — de 10 a 500 MW (ou até mais) — dependendo das necessidades de produção e com o objetivo de fornecer eletricidade e aquecimento para as comunidades próximas. Como a transmissão de calor em distâncias sempre está associada a perdas significativas, houve uma construção ativa de caldeiras aquecedoras para as necessidades próprias de empresas e cidades. Além disso, as fontes de energia próprias — sejam usinas térmicas ou caldeiras — eram construídas com gás, óleo ou carvão, enquanto as tecnologias de fontes de energia renováveis, exceto as hidrelétricas, e recursos energéticos secundários eram aplicadas em casos isolados. Agora, a situação está mudando: gradualmente estão surgindo instalações de pequena geração elétrica, e fontes de energia alternativas são integradas ao equilíbrio energético, ainda que em menor grau.
No Ocidente, muito está sendo feito para desenvolver a pequena geração, e recentemente a concepção de usina elétrica virtual (UEV) ganhou ampla aceitação. Este é um sistema que une a maior parte dos participantes do mercado de geração de eletricidade — produtores (desde pequenos geradores em residências até usinas de cogeração) e consumidores (de residências a grandes indústrias). A UEV regula o consumo de energia, suavizando os picos e redistribuindo cargas em tempo real, utilizando todas as capacidades disponíveis do sistema. No entanto, tal evolução é impossível sem o estímulo ao mercado de geração distribuída por parte do governo e sem as devidas mudanças na legislação.
Na Rússia, em condições de concorrência acirrada e monopólio no abastecimento centralizado de eletricidade, a realização de excedentes de eletricidade produzida na rede externa continua a ser uma tarefa que, embora passível de solução, é longe de ser simples em termos de organização e custo. Portanto, atualmente, as chances de se tornar um participante completo do mercado entre os grandes fornecedores para as instalações de energia distribuída são extremamente pequenas.
No entanto, o desenvolvimento de geração própria hoje está, sem dúvida, na moda. O principal fator de seu crescimento é a confiabilidade do fornecimento de energia. A dependência das empresas geradoras e da rede aumenta os riscos para os produtores. A maioria das grandes instalações de geração na Rússia foi construída ainda na época da União Soviética, e a sua idade avançada se faz notar. Para o consumidor industrial, a interrupção do fornecimento de energia devido a uma falha é um risco de parada da produção e perdas óbvias. Se o desejo de reduzir riscos é acompanhado por motivos econômicos (definidos principalmente pela política tarifária do fornecedor regional) e oportunidades de investimento, então a geração própria se justifica 100%, e cada vez mais empresas industriais hoje estão dispostas (ou consideram essa possibilidade) a seguir por esse caminho.
Portanto, as perspectivas de desenvolvimento da geração elétrica distribuída "para necessidades próprias" na Rússia são bastante elevadas.
Geração própria. Para quem é vantajosa
A economia de cada projeto é estritamente individual e determinada por uma série de fatores. Se tentarmos generalizar ao máximo, nas regiões com maior concentração de potenciais geradores e empresas industriais, tarifas mais altas para energia elétrica e calor, a geração elétrica própria é uma oportunidade objetiva de reduzir significativamente os custos de aquisição de recursos energéticos.
Isso também se aplica a regiões de difícil acesso e pouco povoadas com infraestrutura de redes elétricas fraca ou inexistente, onde, sem dúvida, as tarifas de eletricidade são as mais altas.
Nas regiões onde há menos consumidores e fornecedores de eletricidade, e onde uma maior parte da eletricidade gerada é produzida por hidrelétricas, as tarifas são significativamente mais baixas, e a economia desses projetos na indústria nem sempre é vantajosa. No entanto, para empresas de setores específicos que têm a capacidade de usar combustível alternativo, como resíduos de produção, a geração própria pode ser uma excelente solução. Assim, na figura abaixo - uma usina termelétrica utilizando resíduos de uma empresa de processamento de madeira.
Se falarmos sobre a geração para necessidades públicas, edifícios públicos e instalações de infraestrutura comercial e social, até recentemente a economia desses projetos era em grande parte determinada pelo nível de desenvolvimento da infraestrutura energética da região e, não menos importante, pelo custo de conexão tecnológica dos consumidores de eletricidade. Com o desenvolvimento das tecnologias de trigeração, essas limitações basicamente deixaram de ser determinantes, e o calor residual ou gerado durante o período de verão passou a ser utilizado para necessidades de climatização, o que aumentou significativamente a eficiência das usinas de energia.
Trigeração: eletricidade, calor e frio para a instalação
A trigeração é um campo bastante autônomo de desenvolvimento da pequena energia. Ela se caracteriza por seu individualismo, pois se concentra em atender às necessidades específicas de um objeto em recursos energéticos.
O primeiro projeto com a concepção de trigeração foi desenvolvido em 1998 através de um esforço conjunto do Ministério da Energia dos EUA, do laboratório nacional ORNL e do fabricante de CHMs (máquinas de refrigeração por brometo de lítio por absorção) BROAD, sendo implementado nos EUA em 2001. A trigeração é baseada na aplicação de máquinas de refrigeração por absorção, que utilizam o calor como fonte de energia principal e permitem a produção de frio e calor conforme as necessidades do objeto. Neste esquema, o uso de caldeiras comuns, como na cogeração, não é uma condição obrigatória.
Além do calor e eletricidade tradicionais, a trigeração proporciona a produção de frio em CHMs (na forma de água resfriada) para necessidades tecnológicas ou para climatização de ambientes. O processo de geração de eletricidade, de uma forma ou de outra, ocorre com grandes perdas de energia térmica (por exemplo, com os gases de escape das máquinas geradoras).
A inclusão desse calor no processo de produção de frio, por um lado, minimiza as perdas, aumentando a eficiência global do ciclo, e, por outro, permite reduzir o consumo de eletricidade da instalação em comparação com as tecnologias tradicionais de geração de frio utilizando máquinas de refrigeração por compação de vapor.
A possibilidade de trabalhar com diversas fontes de calor (água quente, vapor, gases de escape de instalações geradoras, caldeiras e fornos, assim como combustíveis como gás natural, diesel, entre outros) permite a utilização de ABHM em diferentes tipos de objetos, utilizando precisamente o recurso disponível na empresa.
Assim, na indústria, é possível usar o calor residual:
E em instalações de infraestrutura urbana, em prédios comerciais e públicos, várias combinações de fontes de calor são viáveis:
Um centro de trigeração pode ser projetado e construido com base nas necessidades de eletricidade, ou pode ser orientado pelo consumo de frio do objeto. Dependendo do que é considerado um critério determinante para o consumidor. No primeiro caso, a utilização de calor residual em ABHM pode não ser completa, enquanto no segundo caso pode haver limitações na eletricidade gerada internamente (a reposição é feita através da compra de eletricidade da rede externa).
Onde a trigeração é vantajosa
O alcance de aplicação da tecnologia é bastante amplo: a trigeração pode se integrar de forma eficiente tanto em conceitos de espaços públicos (como grandes centros comerciais ou edifícios de aeroportos) quanto na infraestrutura energética de empresas industriais. A viabilidade da implementação desses projetos e sua produtividade dependem fortemente das condições locais, tanto econômicas quanto climáticas, e para empresas industriais, ainda do custo dos produtos fabricados.
O primeiro e mais importante critério é a demanda por frio. A aplicação mais comum atualmente é a climatização de edifícios públicos. Isso pode incluir centros de negócios, edifícios administrativos, complexos hospitalares e hoteleiros, instalações esportivas, centros de compras e entretenimento, parques aquáticos, museus e pavilhões de exposições, edifícios de aeroportos – em resumo, todos os locais onde muitas pessoas estão simultaneamente e onde um sistema de climatização central é necessário para criar um microclima confortável.
A aplicação de trigeração é mais justificável para objetos com áreas de 20-30 mil m² (centros empresariais de porte médio) e se estende a gigantescas estruturas de várias centenas de milhares de metros quadrados ou mais (centros comerciais e de entretenimento e aeroportos).
Mas nesses locais deve haver demanda não apenas por frio e energia elétrica, mas também por aquecimento. E aquecimento não se trata apenas de aquecer ambientes no inverno, mas também de fornecer água quente ao longo do ano para as necessidades de aquecimento de água sanitária (GWS). Quanto mais completas as capacidades do centro energético de trigeração são utilizadas, maior é sua eficiência.
Em todo o mundo, existem muitos exemplos de aplicação de trigeração no setor hoteleiro, na construção e modernização de aeroportos, em instituições educacionais, complexos empresariais e administrativos, centros de dados, e muitos exemplos também na indústria — têxtil, metalúrgica, alimentícia, química, de celulose e papel, e de maquinaria, etc.
Como exemplo, cito um dos locais para o qual a empresa “” desenvolveu o conceito de um centro energético de trigeração.
Com uma demanda de energia elétrica de cerca de 4 MW (gerados por duas unidades de gasopão (GPU)), é necessário um fornecimento de frio de 2,1 MW.
O frio é gerado por uma máquina de refrigeração de brometo de lítio por absorção, que opera com os gases de escape da GPU. Nesse caso, uma GPU cobre totalmente 100% das necessidades de calor da unidade de absorção (ABXM). Assim, mesmo com uma GPU em operação, a fábrica sempre tem a quantidade necessária de frio. Além disso, com ambas as unidades de gasopão fora de operação, a ABXM mantém a capacidade de gerar calor e frio, pois possui uma fonte de calor de reserva — gás natural.
Centro energético de trigeração
Dependendo das necessidades do consumidor, de sua categoria e dos requisitos de reserva, o esquema de trigeração (apresentado na figura abaixo) pode ser muito complexo e pode incluir caldeiras energéticas e de aquecimento de água, caldeiras de recuperação, turbinas a vapor ou a gás, um sistema completo de tratamento de água, etc.
Mas para objetos relativamente pequenos, a principal instalação geradora costuma ser uma turbina a gás ou uma unidade de pistão (a gás ou a diesel) de potência elétrica relativamente baixa (1-6 MW). Elas produzem eletricidade e calor residual do escape e água quente, que são utilizados na ABHM. Este é o conjunto mínimo e suficiente de equipamentos principais.
Sim, não é possível ignorar os sistemas auxiliares: torre de resfriamento, bombas, estação de tratamento de água de retorno para sua estabilização, sistema de automação e gestão elétrica que permite utilizar a eletricidade gerada para suas próprias necessidades.
Na maioria dos casos, o centro de trigeração é um edifício separado, blocos em contêiner ou uma combinação dessas soluções, uma vez que os requisitos para a instalação de equipamentos de geração elétrica e térmica diferem um pouco.
O equipamento de geração elétrica é bastante padronizado, ao contrário da ABHM, embora tecnicamente mais complexo. O prazo de fabricação pode variar de 6 a 12 meses ou até mais.
O prazo médio de fabricação da ABHM é de 3-6 meses (dependendo da capacidade de refrigeração e da quantidade e tipos de fontes de calor).
Como regra, a fabricação do equipamento auxiliar não deve ultrapassar os mesmos prazos, portanto, a duração total do projeto de construção de uma central de energia de trigeração é, em média, de 1,5 anos.
Resultado
Primeiramente, o centro de trigeração permitirá reduzir o número de fornecedores de energia para um – o fornecedor de gás. Excluindo a compra de eletricidade e calor, podemos, acima de tudo, eliminar quaisquer riscos associados a interrupções no fornecimento de energia.
Operar utilizando calor com "energia excedente" relativamente barata reduz o custo da eletricidade e calor produzidos em comparação à sua compra. Além disso, a carga contínua das capacidades geradoras para calor (no inverno para aquecimento e no verão para ar condicionado e necessidades tecnológicas) garante eficiência máxima. Naturalmente, como em outros projetos, a condição principal é desenvolver o conceito correto e seu estudo de viabilidade técnica e econômica.
Entre os benefícios adicionais está a sustentabilidade. Ao utilizar os gases de escape para gerar energia útil, reduzimos as emissões na atmosfera. Além disso, ao contrário das tecnologias tradicionais de produção de frio, que usam amônia e freons como refrigerantes, os sistemas ABHM utilizam água como refrigerante, o que também minimiza o impacto ambiental.
Fonte: habr.com
