Os tipos de sistemas de cogeração existentes estão relacionados com as tecnologias nestes mesmos sistemas, sendo que vão-se dividir em 2 grandes grupos com base no grau de maturidade, desenvolvimento tecnológico e disseminação comercial:
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### Tecnologias convencionais[3] e [6]
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### 3.1 Tecnologias convencionais [^3],[^6]
#### ▪ Turbinas a gás
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O ar atmosférico vai entrar no compressor, onde a pressão e a temperatura são elevadas. De seguida, na câmara de combustão, o ar encontra-se em contato com o combustível que está a arder a pressão constante. Os gases resultantes do processo anteriormente falado, encontram-se a temperaturas elevadas e são expandidos na turbina até atingirem a pressão atmosférica, produzindo assim trabalho. Os gases exaustos são rejeitados, aproveitando assim de forma útil o calor associado, e a temperatura dos mesmos encontra-se na ordem dos 400 e 500ºC, podendo, no entanto, atingir os 600ºC para turbinas de maior dimensão. É necessário ainda instalar-se um recuperador de calor visando o aproveitamento deste calor para a produção de vapor ou água quente.
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Esta tecnologia pode ainda operar em ciclo aberto ou fechado, sendo que no último, o processo de combustão é substituído por um processo a pressão constante de gás e da adição de calor.
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Esta tecnologia pode ainda operar em ciclo aberto ou fechado, sendo que no último, o processo de combustão é substituído por um processo a pressão constante de gás e da adição de calor de uma fonte externa. O processo de escape, é também substituído por uma entrega de calor ao exterior, nas mesmas condições de pressão do caso anterior.
O rendimento desta tecnologia vai desde os 60% até aos 80%, sendo que o período de instalação da mesma varia entre os 9 e os 12 meses, podendo até mesmo chegar aos 2 anos para sistemas de maiores dimensões. O tempo de vida destes equipamentos varia entre 15 e 20 anos.
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### Motores alternativos
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#### ▪ Motores alternativos
Nesta tecnologia é também importante dividir em duas categorias, sendo que a primeira possui um motor de ignição por compressão, utilizando gasóleo como combustível, utilizando assim o Ciclo Diesel. Neste ciclo, o ar é comprimido num cilindro, e o combustível é injetado na fase final do ciclo de compressão, dando-se uma ignição espontânea devido à alta temperatura do ar comprimido. Os estágios dos motores alternativos que funcionam segundo o ciclo Diesel são:
@@ 115,7 115,7 @@
Os motores alternativos possuem um rendimento que varia entre os 70 a 85%, sendo que o período de instalação é no máximo de 9 a 12 meses. No entanto, o tempo de vida do equipamento varia conforme o tamanho da unidade. Assim, para grandes unidades, o tempo de vida será aproximadamente 10000 a 30000 horas, o que dará aproximadamente um máximo de 3 anos e meio. Para uma unidade de grandes dimensões, o tempo de vida pode variar entre 15 e 20 anos.
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### Turbinas de vapor
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#### ▪ Turbinas de vapor
As turbinas de vapor seguem o Ciclo de Rankine e podem possuir uma de 4 tipos de configurações, Contrapressão, Condensação, Ciclo de base e Sistema com fluido orgânico. Na primeira configuração, o vapor sai da turbina a pressão atmosférica ou a uma pressão elevada. Por outro lado, o segundo tipo de configuração permite que o vapor seja extraído da turbina a pressões inferiores à atmosférica.
@@ 127,9 127,9 @@
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### Tecnologia emergentes
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### 3.2 Tecnologia emergentes
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#### Microturbinas
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#### ▪ Microturbinas
As microturbinas apresentam um princípio de operação muito semelhante ao das turbinas de gás, recorrendo ao ciclo de Brayton para a caracterização do seu funcionamento.
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3. Os gases produzidos na queima são expandidos na turbina.
4. Os gases não aproveitados, os gases de exaustão, são libertados para atmosfera ou podem ser aproveitados para outros fins úteis.
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_**Figura 4.** Esquema representativo das Microturbinas]_
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Fonte: André Fernando Ribeiro de Sá [^7].
As microturbinas podem operar com uma grande variedade de combustíveis: principalmente gás natural, mas também combustíveis líquidos como gasolina, querosene e óleo diesel.
A maioria das microturbinas existentes no mercado têm como função principal produzir eletricidade, podendo funcionar em Cogeração utilizando equipamento adicional, um permutador de calor, de forma a tirar partido da elevada temperatura dos gases de escape.
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- **Pilhas de combustível**
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#### ▪ Pilhas de combustível
As pilhas de combustível, ainda se encontrem em constante desenvolvimento, apresentam um modo de obtenção de energia elétrica muito diferente das tecnologias convencionais e até mesmo das tecnologias que recorrem a recursos renováveis.
@@ 156,60 160,67 @@
No entanto, H2 é uma fonte de combustível muito escassa. Sendo assim é necessário recorrer a um processo químico, designado por reformação, para obter hidrogênio através de outro combustível e de vapor de água.
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_**Figura 5.** Esquema representativos das Pilhas de combustível]_
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Fonte: André Fernando Ribeiro de Sá [^7].
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# Fontes de energia
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## 4. Fontes de energia
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Apesar da cogeração a partir de combustíveis fósseis de natureza sólida, líquida e gasosa serem preponderantes, a cogeração a partir de recursos renováveis tem tido um crescimento significativo nos últimos anos uma vez que se recorre a um aproveitamento de recursos energéticos com um elevado potencial. Neste sentido, há uma diminuição do consumo de combustíveis fósseis e minimização os impactos no meio ambiente. Existindo uma valorização energética, através de um aproveitamento de resíduos. [8]
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Apesar da cogeração a partir de combustíveis fósseis de natureza sólida, líquida e gasosa serem preponderantes, a cogeração a partir de recursos renováveis tem tido um crescimento significativo nos últimos anos uma vez que se recorre a um aproveitamento de recursos energéticos com um elevado potencial. Neste sentido, há uma diminuição do consumo de combustíveis fósseis e minimização os impactos no meio ambiente. Existindo uma valorização energética, através de um aproveitamento de resíduos [^8].
As principais fontes de energias renováveis aplicadas num sistema de cogeração são as seguintes:
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- **Biocombustíveis sólidos**
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#### ▪ Biocombustíveis sólidos
O aproveitamento de resíduos florestais ou de subprodutos de indústrias transformadoras de resíduos, nomeadamente de madeira ou cortiça, é bastante comum em sistemas de cogeração por turbina de vapor, sendo muito utilizados para produção de vapor na alimentação da turbina.
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- **Biocombustíveis gasosos com origem industrial**
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#### ▪ Biocombustíveis gasosos com origem industrial
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Nos processos industriais há produção de resíduos e efluentes com uma elevada carga orgânica, o que leva a que o tratamento anaeróbio origine uma fração gasosa com um alto potencial energético, o biogás. Este combustível apresenta um elevado teor de metano (50-70%), pelo que a sua utilização e valorização em sistemas de cogeração se pode tornar tão importante.
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Nos processos industriais há produção de resíduos e efluentes com uma elevada carga orgânica, o que leva a que o tratamento anaeróbio origine uma fração gasosa com um alto potencial energético, o biogás. Este combustível apresenta um elevado teor de metano (50-70%), pelo que a sua utilização e valorização em sistemas de cogeração se pode tornar tão importante.
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- **Biocombustíveis gasosos com origem em aterros sanitários**
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#### ▪ Biocombustíveis gasosos com origem em aterros sanitários
O descarte de resíduos orgânicos em aterros sanitários gera uma decomposição anaeróbia, produzindo um gás de aterro. Este gás é composto por um elevado teor de metano (35-60%) sendo um ótimo combustível para sistemas de cogeração.
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## Aplicações
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## 5. Aplicações
Para implementar um sistema de cogeração é preciso dimensionar as necessidades de calor, responsáveis pela produção de energia elétrica, de forma a aplicar nos diversos setores industriais e serviços.
Desta forma, as principais e diversas aplicações em vários setores são:
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- **Setor industrial**
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O envolvimento do calor do processo, para a produção de vapor, é muito comum na indústria química, petroquímica e farmacêutica, e também da indústria alimentar e na indústria de papel e têxtil.
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#### ▪ Setor industrial
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Para aquecimento direto, implicando um forno a altas temperaturas, são conhecidas as indústrias do vidro, do cimento e da siderúrgica.
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O envolvimento do calor do processo, para a produção de vapor, é muito comum na indústria química, petroquímica e farmacêutica, e também da indústria alimentar e na indústria de papel e têxtil.
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- **Setor comercial e serviços**
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Neste setor, a implementação do sistema em ar condicionado central e aquecimento de água, é muito usado em centros comerciais, Hotéis, hospitais e até supermercados.
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Para aquecimento direto, implicando um forno a altas temperaturas, são conhecidas as indústrias do vidro, do cimento e da siderúrgica.
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Apesar dos sistemas de cogeração serem mais frequentes no setor industrial, destacam-se, através da sua intensidade, no setor terciário, uma vez que está em constante atividade.
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#### ▪ Setor comercial e serviços
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## Legislação
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Neste setor, a implementação do sistema em ar condicionado central e aquecimento de água, é muito usado em centros comerciais, Hotéis, hospitais e até supermercados.
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Através do decreto-lei n.º 186/95, a cogeração é definida como o processo de produção combinada de energia elétrica e térmica, destinando-se ambas a consumo próprio ou de terceiros, com respeito pelas condições previstas na lei. [9]
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Apesar dos sistemas de cogeração serem mais frequentes no setor industrial, destacam-se, através da sua intensidade, no setor terciário, uma vez que está em constante atividade.
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Ao longo dos anos a legislação orientada para a cogeração tem sofrido alterações tanto a nível nacional como a nível europeu, que hoje em dia permitem que haja um maior controlo desta técnica, das respetivas matérias-primas utilizadas e consequentemente das emissões libertadas, e uma estabilidade económica nos projetos implementados. [4]
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## 6. Legislação
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Através do decreto-lei n.º 186/95, a cogeração é definida como o processo de produção combinada de energia elétrica e térmica, destinando-se ambas a consumo próprio ou de terceiros, com respeito pelas condições previstas na lei [^9].
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Ao longo dos anos a legislação orientada para a cogeração tem sofrido alterações tanto a nível nacional como a nível europeu, que hoje em dia permitem que haja um maior controlo desta técnica, das respetivas matérias-primas utilizadas e consequentemente das emissões libertadas, e uma estabilidade económica nos projetos implementados [^4].
Neste sentido, apresentamos algumas legislações implementadas:
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- **Decreto-Lei n.º 23/2010 de 25 de março**
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Estabelece as regras aplicáveis à produção combinada de calor e eletricidade, a cogeração. Desta forma foi possível conhecer novos desafios organizacionais e ambientais.
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#### ▪ Decreto-Lei n.º 23/2010 de 25 de março
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Estabelece as regras aplicáveis à produção combinada de calor e eletricidade, a cogeração. Desta forma foi possível conhecer novos desafios organizacionais e ambientais.
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- **Decreto-Lei 68-A/2015**
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#### ▪ Decreto-Lei 68-A/2015
Estabelece disposições em matéria de eficiência energética e produção em cogeração, transpondo a Diretiva n.º 2012/27/UE, do Parlamento Europeu e do Conselho, de 25 de outubro de 2012, estabelecendo um novo enquadramento que promove a eficiência energética na união europeia e que define as ações associadas às propostas incluídas no plano de eficiência energética de 2011 e ao mesmo tempo, considerando as necessidades identificadas no roteiro de transição para uma economia de baixo carbono competitiva, em 2050.
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- **Despacho n.º 8965/2019**
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#### ▪ Despacho n.º 8965/2019
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Determina que a concessionária da Rede Nacional de Transporte, na qualidade de Entidade Emissora de Garantias de Origem, deve criar e manter uma plataforma que assegure a gestão da certificação de instalações de cogeração e de produção de eletricidade a partir de fontes de energia renováveis e a emissão das garantias de origem da respetiva produção.
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Determina que a concessionária da Rede Nacional de Transporte, na qualidade de Entidade Emissora de Garantias de Origem, deve criar e manter uma plataforma que assegure a gestão da certificação de instalações de cogeração e de produção de eletricidade a partir de fontes de energia renováveis e a emissão das garantias de origem da respetiva produção.
