Análise termoeconômica do emprego de cogeração com gás natural na indústria colombiana de laticínios

• Main Author: Larrazábal, Marcela Lobo-Guerrero
• Other Authors: Oliveira Junior, Silvio de
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2001
• Subjects: Colombia; Colômbia; dairy industry; energia térmica; indústria de laticínios; thermal energy
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/86/86131/tde-02042012-163414/

Esse trabalho apresenta a análise energética e termo econômico comparativo para sistemas de cogeração, utilizando o gás natural, projetados para uma indústria de laticínios na Colômbia. Esses sistemas devem produzir as seguintes utilidades para os processos da planta: vapor, água gelada, ar comprimido, eletricidade, água de torre de resfriamento e água potável. Estas comparações desenvolvem-se para dois cenários: no primeiro os sistemas geram as utilidades somete para a planta e no segundo os sistemas exportam também os excedentes de eletricidade. Os sistemas de cogeração são: um ciclo de vapor com turbina a vapor de condensação e extração de vapor, um sistema baseado em uma turbina num motor a gás. Na análise termo econômica, utilizam-se os métodos de alocação de custos da igualdade e da extração para determinar os custos de produção das utilidades para cada processo na planta, na condição operacional original da planta, e para cada um dos cenários operacionais considerados das plantas de cogeração com três preços do gás natural: 2,5, 3,5 e 4,5 US$/MMBtu. Esta comparação indica a viabilidade dos sistemas de cogeração para cada cenário de produção. Os resultados demonstram que somente o sistema baseado na turbina a gás com o gás a 2,5 US$/MMBtu é economicamente viável. Recomenda-se que este sistema seja considerado na implementação da cogeração na indústria colombiana de laticínios. Com o gás ao preço atual de 4,5 US$/MMBtu, nenhum dos sistemas é economicamente viável. A sua atratividade poderia ser derivada do seu valor estratégico e da redução do impacto ambiental provocado pela operação da planta de utilidade. Se 90% do setor de laticínios implementasse a cogeração, seria possível liberar 5,81 MW para serem utilizados em outros tipos de usos finais no país. Com a venda de excedentes de eletricidade o benefício seria maior ainda. === This work presents the comparative energy and thermo economic analysis of cogeneration system, utilizing natural gas, designed for a dairy industry in Colombia. These systems must produce the following utilities for the processes of the plant: steam, chilled water, compressed air, electricity, cooling tower water and potable water. These comparisons are developed for two scenarios: in the first one the systems generate the utilities only for the plant and in the second one the systems also export electricity. The cogeneration systems are a steam cycle with extraction/ condensation steam turbine, a gas turbine based system and engine based system. In the thermo economic analysis the equality and extraction cost partition methods are utilized in order to determine the production cost of the utilities for each process in the plant, in the original operating condition of the plant, and each of the considered operating scenarios of the cogeneration plants with gas at 2,5, 3,5 and 4,5 US$/MMBtu. This comparison indicates the feasibility of the cogeneration systems for each production scenario. The results show that only the gas turbine based system with gas at 2,5 US$/MMBtu is economically feasible. Consideration of this system for the use cogeneration in the Colombian dairy industry is recommended. With the present price of 4,5 US$/MMBtu for natural gas, none of the systems is economically feasible. Its attractiveness could derive from its strategic value and from reduction of the environmental impact caused by the utilities plant operation. With 90% of the dairy industry implementing cogeneration, it would be possible to liberate 5,81 MW for utilization in the other final uses in the country. With the sale of the electricity surplus, the benefit would be even greater.