Entenda o que é cogeração qualificada e como ela melhora a eficiência energética

cogeração qualificada

Enquadrada pela Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) na definição de energia incentivada, a cogeração qualificada recebe incentivos do governo para estimular seu uso. Mas você sabe o que torna esse tipo de geração de energia tão especial para receber o mesmo tratamento dado às fontes renováveis?

Antes de mais nada, é preciso entender o conceito de cogeração de energia. O termo se refere ao processo de geração simultânea de duas ou mais energias, normalmente elétrica e térmica, a partir do consumo de uma mesma fonte.

A cogeração surgiu há mais de 100 anos na Europa, por meio do uso do rejeito térmico das centrais termelétricas para outras finalidades, e foi adotado por indústrias ao redor do mundo até meados do século XX. Depois, acabou perdendo competitividade para a eletricidade produzida em grandes centrais.

Nos últimos anos, a busca por formas mais eficientes de gerar energia e a preocupação com a redução da emissão de gás carbônico deram novo impulso à cogeração. E isto também explica porque a Aneel criou o termo cogeração qualificada para promover a racionalidade energética por meio de incentivos.

Quer saber mais sobre o assunto? Nas próximas linhas, mostraremos o que é e como funciona a cogeração qualificada e também detalharemos todos seus benefícios. Confira!

O que é cogeração qualificada?

Cogeração qualificada é um termo usado pela Aneel para determinar os requisitos mínimos de eficiência para a geração de energia elétrica e térmica de uma mesma fonte primária. A agência explica o conceito, em detalhes, na sua Resolução Normativa nº 235, datada de 14 de novembro de 2006.

Em suma, esse é o documento que estabelece os requisitos para a qualificação de centrais termelétricas cogeradoras de energia. O cumprimento dos requisitos especificados ali permite a participação nas políticas de incentivo do governo ao uso racional dos recursos energéticos.

De acordo com essa resolução, o termo cogeração qualificada pode ser aplicado em dois grupos:

I – pessoa jurídica ou empresas reunidas em consórcio que produzam ou venham a produzir energia elétrica destinada ao serviço público ou à produção independente;

II – pessoa física, pessoa jurídica ou empresas reunidas em consórcio que produzam ou venham a produzir energia elétrica destinada à autoprodução, com excedente para comercialização eventual ou temporária.

No entanto, para conseguir a qualificação, assim como os incentivos, é preciso cumprir uma série de requisitos que detalharemos mais adiante. Antes, porém, vamos entender o que diferencia a cogeração da geração convencional.

Como funciona a cogeração de energia?

A cogeração de energia começa com a queima de um combustível fóssil, que produz o calor que será transformado em energia mecânica e, em seguida, em eletricidade. Ou seja, segue o mesmo esquema da geração convencional, porém com um detalhe que a torna mais eficiente: ela também gera energia térmica.

Para entender melhor, confira o gráfico abaixo detalhando como funciona a geração convencional:

Como podemos ver, a maior parte da energia contida na fonte primária usada é transformada em calor e liberada no meio ambiente junto com os produtos da combustão. Por esse motivo, por mais eficiente que seja o gerador termelétrico, apenas 40% da energia do combustível pode ser usada para gerar eletricidade.

Esse limite vale para todo tipo de combustível, seja gás, carvão, diesel ou biomassa e não está ligada a questões técnicas; é pura Física. A transformação de calor em energia mecânica é limitada pela Segunda Lei da Termodinâmica e é nessa etapa que ocorre a maior perda de energia útil.

Para evitar o desperdício e aumentar a eficiência energética é que foi desenvolvida a tecnologia da cogeração, detalhada no gráfico abaixo:

O grande diferencial da cogeração em relação à geração convencional é usar o calor que seria liberado no ambiente para produzir energia térmica. Dessa forma, até 50% do combustível usado pode ser direcionado para esse fim e, somado aos 40% da produção de eletricidade, alcançar até 90% de eficiência.

Essa energia térmica pode ser usada para aquecer água para diferentes finalidades e também gerar vapor para alimentar processos industriais. Pode ser, inclusive, usada para a refrigeração de ambientes por meio dos chamados chillers de absorção.

Os sistemas de cogeração de energia mais usados são as turbinas a gás ou vapor, motores de combustão interna, geradores elétricos, caldeiras de recuperação e trocadores de calor.

Benefícios da cogeração

Por conta de suas vantagens, o modelo de produção simultânea de energia está cada vez mais presente em centros comerciais, hotéis, supermercados e nos chamados edifícios inteligentes. Dentre os principais benefícios da cogeração, podemos destacar:

  • Aumento da eficiência na geração de energia;
  • Redução do desperdício de energia útil;
  • Maior economia de combustível;
  • Redução da emissão de poluentes;
  • Geração de excedentes como fonte de receita.

Além deles, é preciso destacar os incentivos aplicados pela Aneel sobre a cogeração qualificada. Por se tratar de um tipo de energia incentivada, os descontos nas tarifas de uso dos sistemas elétricos de transmissão e de distribuição não podem ser inferiores a 50%, incidindo tanto na produção quanto no consumo.

A concessão desses incentivos está condicionada ao cumprimento de algumas exigências determinadas pela Aneel. E é sobre eles que falaremos em nosso último tópico.

Requisitos da cogeração qualificada

Além de estar regularizada na Aneel, a central termelétrica geradora que quiser se enquadrar na modalidade de cogeração qualificada precisa cumprir os requisitos de racionalidade energética determinados pelas seguintes equações:

cogeração qualificada
Fonte: Aneel

Os fatores das fórmulas acima são os seguintes:

  • Ef: Energia da fonte.
  • Et: Energia da utilidade calor.
  • Ee: Energia da utilidade eletromecânica.
  • X: Fator de ponderação.
  • Fc: Fator de cogeração.

Os valores de “X” e “Fc” deverão ser aplicados em função da potência elétrica instalada na central de cogeração e da respectiva fonte, obedecendo a seguinte tabela:

cogeração qualificada
Fonte: Aneel

Ficou confuso? Pois é… Justamente por conta da complexidade dos cálculos e da quantidade de variáveis envolvidas, a melhor forma de buscar a qualificação junto à Aneel é contando com o suporte de uma consultoria especializada.

Nesse sentido, vale lembrar que a energia produzida por cogeração qualificada não pode ser adquirida por consumidores do Mercado Cativo de Energia. Ou seja, ela está inserida em nosso sistema elétrico por meio do Mercado Livre de Energia.

Nada melhor então que buscar a consultoria da Esfera Energia, referência nacional em gestão de energia no Mercado Livre. A Esfera já gerencia mais de 300 unidades consumidoras e geradoras em 19 estados, contando com a confiança de marcas como Suzano e Ultragaz.

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Tudo sobre energia fóssil: fontes, prós e contras e como é usada no Brasil

energia fóssil

Seja pelos impactos ambientais que provoca ou por ser proveniente de recursos finitos, a energia fóssil sempre aparece envolta em polêmicas. Porém, ainda que cada vez mais governos e empresas busquem alternativas renováveis e menos poluentes, é inegável que esses tipos de combustível ainda movem o mundo em que vivemos.

Segundo o balanço de 2020 da Agência Internacional de Energia (AIE), os combustíveis fósseis respondem por mais de 80% do fornecimento total de energia mundial. De fato, como vemos no gráfico abaixo, enquanto o fornecimento crescia 2,6 vezes nos últimos 47 anos, esse tipo de geração de energia permanecia dominante.

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Fonte: Agência Internacional de Energia

Ainda de acordo com a AIE, a demanda por todos os combustíveis fósseis deve crescer significativamente em 2021. Para se ter uma ideia, a demanda por carvão, sozinha, aumentará 60% mais do que todas as energias renováveis ​​combinadas.

Ou seja, essas fontes energéticas farão parte da nossa realidade por muito tempo. Por isso, neste post você saberá tudo sobre energia fóssil: os principais combustíveis, como eles geram a eletricidade que abastece casas e indústrias e também seus prós e contras.

Além disso, mostraremos o panorama do uso de combustíveis fósseis no Brasil e porque nosso país é um exemplo para o mundo em relação ao uso de fontes menos prejudiciais para o planeta. Boa leitura!

O que é energia fóssil?

Energia fóssil é toda aquela que provém da queima dos chamados combustíveis fósseis. Esses combustíveis são formados por restos de organismos vegetais e animais acumulados no subsolo do nosso planeta.

Para atingir o ponto em que são capazes de gerar energia, esses restos precisam passar por transformações físicas e químicas que se prolongam por milhões de anos. Ao final, sua principal característica é a alta concentração de carbono, que potencializa o processo de combustão.

Embora seja conhecida desde a Antiguidade, a energia fóssil só passou a ser amplamente usada a partir da Revolução Industrial. Porém, ao contrário do que muitos pensam, a industrialização não começou movida pelos combustíveis fósseis.

O primeiro tear mecanizado, criado em 1764 na Inglaterra, era movido por uma roda de água. Apenas em 1775 foi criado um modelo viável de motor a vapor alimentado por carvão, que tinha a vantagem de poder ser instalado em qualquer lugar e não deixava de funcionar nos períodos de seca.

A partir de então, o desenvolvimento de novas tecnologias e a produção em larga escala fizeram o homem buscar formas mais eficientes de alimentar suas máquinas. Essa necessidade por combustíveis de alto desempenho foi a responsável pela energia fóssil ganhar a importância que perdura até os dias de hoje.

Quais são os principais combustíveis fósseis?

Os principais combustíveis fósseis são o petróleo, o carvão mineral e o gás natural. Embora tenham como fator comum a alta concentração de carbono, cada uma dessas fontes energéticas tem particularidades que conheceremos melhor logo abaixo.

Petróleo

Principal fonte de energia mundial, o petróleo é uma combinação complexa de hidrocarbonetos, ou seja, moléculas de carbono e hidrogênio. Esse combustível é formado pela sedimentação de substâncias orgânicas depositadas no fundo dos mares e oceanos.

Durante milhões de anos, o calor das rochas dessas bacias sedimentares, bem como a pressão exercida sobre elas, gera uma substância oleosa escura geralmente menos densa que a água e altamente inflamável.

Além de ser responsável por 32% do total do fornecimento de energia mundial, segundo a AIE, o petróleo é matéria-prima de vários subprodutos, como gasolina, querosene, óleo diesel, gás de cozinha e asfalto, dentre outros.

Gás natural

Assim como o petróleo, o gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos gasosos, com predominância de metano, também formada da decomposição de matéria orgânica fossilizada. Justamente por isso, é encontrado nas reservas petrolíferas.

A participação desse combustível fóssil na matriz energética mundial vem crescendo consideravelmente nos últimos anos. Como mostrado no gráfico da AIE, saltou de 16% em 1971 para 23% em 2018.

Além de utilizado nas termelétricas como fonte de energia, o gás natural também é usado para aquecer a água usada em cozinhas e banheiros, como no Brasil, e para alimentar os aquecedores das casas dos países mais frios.

Carvão mineral

Primeiro combustível da Revolução Industrial, o carvão mineral ainda é a segunda maior fonte energética mundial, sendo responsável por 27% do total do fornecimento. Essa rocha sedimentar fossilizada é formada a partir da decomposição de restos vegetais por meio de um processo chamado incarbonização.

Quanto maior o tempo de incarbonização, maior o teor de carbono e, consequentemente, o poder energético do combustível. Nesse sentido, existem quatro tipos de carvão mineral:

  • Antracito: o mais raro, por ter se formado ainda na era Paleozóica, e também o mais potente, podendo chegar a 96% de teor de carbono.
  • Hulha, ou carvão betuminoso: é o mais facilmente encontrado nas bacias sedimentares e seu teor de carbono oscila entre 80% e 90%.
  • Linhita: seu teor de carbono varia entre 65% e 75% de carbono.
  • Turfa: é a mais “jovem” variedade de carvão, formado na era Cenozóica, e seu teor de carbono não ultrapassa 60%.

Como funciona a energia fóssil?

A energia fóssil é utilizada de três formas principais:

  • Combustível para máquinas e veículos;
  • Aquecimento de casas;
  • Geração de eletricidade.

Talvez agora você esteja se perguntando como o petróleo, o gás natural e o carvão mineral são capazes de produzir a energia que abastece lares e indústrias de todo o mundo. Para isso, é preciso entender o funcionamento das usinas termelétricas.

A geração de eletricidade nas termelétricas acontece por meio da queima de combustíveis fósseis. Nelas, o calor da combustão aquece a água em uma caldeira e a transforma em vapor com alta pressão que faz com que as pás das turbinas da usina comecem a girar.

Essas turbinas estão acopladas a geradores que transformam a energia cinética em energia elétrica. Em seguida, a água é novamente resfriada em um condensador para que um novo ciclo de geração seja iniciado.

Confira no vídeo abaixo, do canal Lesics, todos os detalhes do funcionamento de uma usina termelétrica movida a carvão:

Apesar de o carvão, o petróleo e o gás natural serem os combustíveis mais usados nas termelétricas, também é possível gerar eletricidade nesse tipo de usina por meio de outras fontes. Algumas alternativas, como a biomassa, são uma solução eficaz para uma das principais desvantagens da energia fóssil, como veremos a seguir.

Quais são as vantagens e desvantagens dos combustíveis fósseis?

De forma geral, o principal ponto positivo dos combustíveis fósseis é sua alta eficiência energética quando comparados a outras fontes. Outras vantagens da energia fóssil, que ajudam a explicar porque ela ainda predomina na matriz mundial, são o custo-benefício e a facilidade de extração e processamento.

Por outro lado, se a pergunta é se a energia fóssil é renovável ou limpa, a resposta é negativa. Os graves problemas ambientais causados pela queima desses combustíveis e o fato de serem recursos finitos são pontos negativos que não podem ser deixados de lado e preocupam cada vez mais os especialistas.

As emissões dos gases oriundos da sua combustão destroem a camada de ozônio e aceleram os efeitos do aquecimento global, como a elevação dos níveis do mar e o aumento das temperaturas médias. Isso sem falar da contaminação do solo, dos oceanos e da natureza em geral.

Confira abaixo os prós e os contras de cada um dos principais combustíveis fósseis.

Vantagens e desvantagens do petróleo

Além da alta eficiência energética, o petróleo se destaca pela facilidade de armazenamento e de transporte. Outro ponto positivo é o fato de ter inúmeros derivados, como plástico, gasolina e asfalto.

No entanto, essa onipresença do petróleo tornou a humanidade extremamente dependente desse combustível. O reflexo mais negativo dessa dependência, além das mencionadas graves consequências ambientais, são guerras e disputas geopolíticas por suas reservas.

Vantagens e desvantagens do gás natural

Comparado aos outros combustíveis fósseis, o gás natural é mais limpo e mais barato. Essas vantagens o tornam uma fonte de energia interessante tanto para o uso residencial como para o industrial e o automotivo.

Por outro lado, podem ocorrer vazamentos durante sua produção que liberam gás metano na atmosfera. Outro ponto negativo é o risco maior de incêndios, explosões e acidentes por asfixia.

Vantagens e desvantagens do carvão mineral

A grande vantagem do carvão mineral é que, além das termelétricas, ele pode alimentar as siderúrgicas e as indústrias químicas devido ao seu poder calorífico. E o melhor é que ele pode ser encontrado em praticamente todas regiões do planeta.

Essa abundância, porém, não significa que as reservas de carvão serão eternas. Além da desvantagem de ser uma fonte de energia não renovável e altamente poluente, seu poder calorífico também aumenta o risco de explosões.

Qual é o combustível fóssil mais poluente?

O carvão mineral é o combustível fóssil mais poluente do mundo. Para se ter uma ideia, ele emite cerca de duas vezes mais dióxido de carbono do que o gás natural e 30% mais do que a gasolina quando queimado. Além disso, dependendo da situação do mercado de petróleo, também pode ser o mais caro.

Por outro lado, o gás natural é o mais promissor dos combustíveis fósseis quando falamos em termos ambientais e econômicos. Além de ser menos poluente e caro que o carvão e o petróleo, a produção de energia nas termelétricas a gás também pode ser mais limpa, por exemplo, do que a energia nuclear.

Panorama do uso de combustíveis fósseis no Brasil

Com uma matriz energética bastante diversificada, o Brasil utiliza os três principais combustíveis fósseis em suas usinas termelétricas. Confira abaixo mais detalhes sobre cada uma delas.

Fonte: Agência Internacional de Energia

O petróleo na matriz energética brasileira

De acordo com dados da Agência Internacional de Energia (AIE), o uso de petróleo para geração de eletricidade no Brasil mais que dobrou nos últimos 30 anos. Sua participação passou de 4937 GWh em 1990 para 10.224, em 2019.

Além disso, segundo informações do Operador Nacional do Sistema (ONS), as termelétricas movidas a óleo e diesel representam atualmente 2,5% do total da capacidade instalada do Sistema Interligado Nacional (SIN), com 4.273 MW.

O gás natural na matriz energética brasileira

Por sua vez, o uso de gás natural para gerar eletricidade aumentou incríveis 185 vezes nos últimos 30 anos. Segundo dados da AIE, o total passou de apenas 326 GWh em 1990 para 60.448 GWh em 2019.

Já sua participação no total da capacidade instalada no SIN é de 8,9%, com as termelétricas movidas a gás e a GNL somando 15.079 MW.

O carvão na matriz energética brasileira

Por fim, a geração de eletricidade por meio da queima do carvão também aumentou consideravelmente nas últimas três décadas. de acordo com a AIE, seu uso mais quintuplicou, passando de 4.754 GWh em 1990 para 24.089 GWh em 2019.

Atualmente, segundo o ONS, as termelétricas movidas a carvão representam 1,8% do total da capacidade instalada do Sistema Integrado, com 3.017 MW.

Como vimos acima, a matriz energética brasileira é bastante diferente da média global. Enquanto mundialmente os combustíveis fósseis ainda são a principal fonte de energia, no Brasil a participação combinada de petróleo, gás natural e carvão mineral não chega a 15% do total.

Alternativas à energia fóssil

Como vimos ao longo do texto, apesar da importância para o fornecimento de energia mundial, os combustíveis fósseis estão com os dias contados. Não apenas por serem não-renováveis, mas também pelos impactos ambientais.

Na busca por alternativas, o uso de energia renovável no Brasil torna nosso país uma referência. Segundo o Ministério de Minas e Energia, esse tipo de fonte atingiu uma demanda de participação de 46,1% na matriz energética, o que representa três vezes o percentual mundial.

A fonte mais utilizada no Brasil, considerando renováveis e não-renováveis, é a energia hidráulica. Sua participação na matriz energética nacional atinge mais de 60% do total, como indica o gráfico abaixo:

energia fóssil
Fonte: Hud, plataforma de comunicação e gestão de energia exclusiva para clientes Esfera.

O gráfico também mostra uma participação importante da energia eólica e da energia de biomassa. Junto com a energia solar, essas fontes se consolidam como as melhores alternativas para o Brasil diversificar sua matriz e depender menos dos combustíveis fósseis.

Além disso, após a criação do Mercado Livre de Energia, o Brasil permite que empresas negociem diretamente com o gerador ou comercializador de energia. É possível também escolher o tipo de geração, seja ela convencional, como de termelétricas movidas a combustíveis fósseis, ou energia incentivada, composta por fontes renováveis.

Se você quer fazer parte deste ambiente de negociação, saiba que a Esfera Energia é referência em gestão de energia elétrica no Mercado Livre e atende mais de 120 grupos empresariais, gerenciando mais de 300 unidades consumidoras em 19 estados.

E se sua empresa é uma usina geradora nós também podemos ajudar. A Esfera já gerencia 6% da energia produzida no Brasil e oferece suporte na comercialização pelo melhor preço e com segurança regulatória.

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Aconteceu em Junho: Níveis baixos dos reservatórios na região Sudeste e Centro – Oeste e Privatização da Eletrobras

Em junho, a evidência na mídia acerca dos níveis baixos dos reservatórios da região Sudeste/Centro-Oeste reacenderam discussões sobre a possibilidade de um racionamento de energia como o implementado em 2001. Para compreender melhor sobre o assunto, clique abaixo e confira nossa análise do atual cenário de crise hidrológica, e o que pode acontecer de fato.

Confira uma análise detalhada da crise hídrica atual

Além disso, este mês também foi aprovada a Medida Provisória 1031/2021 viabilizando a privatização da Eletrobras. A discussão prévia sobre a medida apresentou grande repercussão não apenas pela aprovação da capitalização da empresa, mas também por conta de seus chamados “jabutis”, ou seja, a série de alterações, não correlatas ao texto base da MP, acrescentadas na Câmara e no Senado para garantir o interesse político das partes que votaram pela aprovação da medida. 

Embora não tenham sido apresentados estudos preliminares detalhados acerca do impacto que a aprovação da medida tenha no setor elétrico, integrantes da ala pró governo defendem que a privatização da Eletrobras permitirá uma injeção de mais de R$ 25 bilhões à Conta de Desenvolvimento Energético (CDE) para obras de revitalização do setor, o que fomentaria a redução de tarifas do mercado regulado. Ademais, alguns agentes do setor dizem o contrário alegando que a renegociação de contratos da Eletrobrás ao atual patamar de preço do mercado (principalmente em tempos de crise hidrológica) deve elevar o preço de aquisição de energia de diversas distribuidoras de modo a superar o efeito benéfico do aporte na CDE, culminando em uma elevação de tarifas. 

Algumas alterações da medida como a obrigatoriedade de contratação de 8 GW de capacidade instalada de usinas termelétricas a Gás Natural em regiões sem infraestrutura de gasodutos do Norte, Nordeste e Centro-Oeste do país, e a prorrogação em 20 anos de contratos do Programa de Incentivos às Fontes Alternativas para Energia Elétrica (Proinfa) parecem corroborar o aumento de gastos. Mas o fato é que nenhuma das partes apresentaram estudos conclusivos sobre o impacto tarifário.

No geral, além de estabelecer o cronograma de abertura do mercado livre a partir de 1º de julho de 2026, a medida não deve promover impactos significativos para o mercado livre de energia.

No mês de junho, o PLD comportou-se de maneira estável, principalmente até a terceira semana operativa. De modo geral, a curva apresentou um patamar semanal crescente durante todo o mês, impulsionada pela baixa expectativa de chuvas, e passou a atingir o teto regulatório após o dia 26/06. Os submercados Sudeste/Centro-Oeste e Sul apresentaram-se acoplados durante a todo o período, fechando com a média de R$ 336,99/MWh, e alcançando uma amplitude diária superior a R$ 300/MWh no último domingo do mês..

Já os submercados Nordeste e Norte fecharam o mês com PLD médio de R$ 328,76/MWh e R$ 335,72/MWh, respectivamente, marcando o início da reaproximação do PLD Norte com os submercados Sudeste/Centro-Oeste e Sul, dado o acoplamento entre seus preços horários em grande parte do mês. O Nordeste, por sua vez, permanece com tendência de apresentar um PLD mais baixo devido à elevação da geração eólica durante o período seco. 

Acompanhamento da Carga

No mês de junho, a carga do sistema apresentou leve redução com o advento das temperaturas mais baixas do ano. Ainda assim, a redução da carga foi muito menos expressiva do que a observada nos anos anteriores, e grande parte foi por conta do aquecimento econômico neste momento de retomada pós-pandemia. 

Para as próximas semanas, a tendência de carga deve se alterar, mesmo com a entrada do inverno, a expectativa é de elevação da temperatura a partir de meados de julho. Além disso, neste ano é esperada uma atenuação do efeito de férias escolares, corroborando para a tendência de elevação da carga.

Energia Armazenada

Um dos grandes pilares que sustentam a possibilidade de um racionamento é a situação dos níveis críticos dos reservatórios, principalmente da região Sudeste/Centro-Oeste que representa praticamente 70% da capacidade de armazenamento do SIN. O mês de junho apresentou um deplecionamento de 3% no armazenamento do Sudeste, fechando em 29,1% da capacidade, e a tendência para os próximos meses é permanecer em deplecionamento diante do cenário de poucas chuvas o que fomenta o risco de racionamento.

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