Viabilidade técnico-econômica de sistemas de cogeração para atender a demandas elétricas, térmicas e de refrigeração em aplicações de pequeno e médio porte.

Abstract

O presente trabalho trata do tema da cogeração, considerando tanto o ponto de vista de sistemas de fornecimento energético (produtores independentes de energia, PIEs) como o de consumidores de energia (autoprodutores de energia, APEs). O PIE tem como objetivo obter lucro com a venda da energia produzida, enquanto o APE visa à redução dos custos operacionais. Assim, numa primeira etapa do trabalho, desenvolvem-se equações que permitem calcular os custos de geração de energia elétrica e térmica, o lucro líquido obtido com a venda dos produtos energéticos e o tempo de retorno do investimento no sistema de cogeração; apresenta-se também um modelo matemático para a maximização do lucro líquido. Já no contexto da autoprodução de energia, desenvolve-se um modelo para a otimização estocástica da cogeração em empreendimentos de pequeno e médio porte que demandam energia elétrica, calor de processo, ar condicionado e refrigeração; são levadas em conta incertezas do preço do combustível, da tarifa de energia elétrica e das demandas elétricas e térmicas. O objetivo é minimizar o custo operacional e, como resultado da otimização, obtêm-se as capacidades ótimas dos equipamentos de uma dada configuração, assim como a estratégia ótima de operação que permite atender às demandas energéticas. São realizados três estudos de casos. Nos dois primeiros casos, é considerado o ponto de vista de autoprodutores de energia e aplica-se o modelo de otimização estocástica desenvolvido a dois empreendimentos do setor terciário (um hospital e um hotel). São obtidas distribuições de probabilidade da economia anual e do tempo de retorno do investimento. Essas distribuições têm como principal vantagem fornecer informações importantes como a estimativa intervalar (ou intervalo de confiança), o grau de confiança, a média, o desvio padrão e a probabilidade de ocorrência de uma certa saída, melhorando assim o processo decisório. No terceiro estudo de caso (Apêndice D), analisa-se a viabilidade econômica da cogeração no contexto de um produtor independente de energia na região amazônica, tendo em vista que se trata de um sistema isolado, com geração predominantemente termelétrica e com grandes dificuldades de fornecimento de energia. Neste caso são determinados os custos de geração de energia elétrica e gelo e o tempo de retorno do investimento no sistema de cogeração proposto. Também são feitas análises de sensibilidade de parâmetros importantes como alíquota do Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços (ICMS), tarifa de energia elétrica, preço de venda do gelo e produção de gelo.