1. O documento discute o aproveitamento do calor residual nos estádios da Copa do Mundo de 2014 no Brasil, com foco no Estádio Mineirão em Belo Horizonte.
2. É apresentada uma introdução sobre a evolução da cogeração e seus principais fundamentos teóricos.
3. Também são discutidos os desafios da matriz energética brasileira e as oportunidades do uso do gás natural e da cogeração nos estádios para promover a sustentabilidade da Copa de 2014.
Aproveitamento de calor residual nos estádios da copa 2014 apresentação
1. Marcos José Rodrigues dos Santos
APROVEITAMENTO DE CALOR RESIDUAL NOS ESTÁDIOS
DA COPA 2014
Trabalho final realizado no âmbito da disciplina de pós-graduação Tópicos
Avançados de Sistemas Energéticos para um Desenvolvimento Limpo– PEA -
POLI - USP
Coordenador:
Prof. Dr. Miguel Udaeta
abril/2013
2. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
Tema 13 – Análise sobre usos finais de energia para um desenvolvimento
limpo – viés do meio antrópico
Estudo da utilização em prédio do calor de máquinas estacionárias para a
cogeração elétrica (tais como hospitais, escolas, restaurantes, academias,
etc.)
Proposta ao Professor:
a) Principais fundamentos teóricos;
b) Principais equipamentos existentes no mercado destinados ao
aproveitamento do calor residual;
c) Resumo de como será uso do calor residual nos 12 estádios da Copa
2014 e estimativa de energia a ser economizada.
2
Esclarecimentos iniciais
3. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
3
Sumário
APROVEITAMENTO DE CALOR RESIDUAL NOS ESTÁDIOS DA
COPA 2014
1. INTRODUÇÃO
2. SÍNTESE DA EVOLUÇÃO DA COGERAÇÃO
3. PRINCIPAIS FUNDAMENTOS TEÓRICOS DA COGERAÇÃO
3.1 Cogeração por meio de Motor Alternativo ou de Combustão
Interna
3.2 Cogeração por meio de Micro-Turbinas
3.3 A Trigeração
4. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
4
Introdução
4. O MINEIRÃO E UMA ALTERNATIVA DE APLICAÇÃO
COGERAÇÃO PARA O ESTÁDIO
4.1 O Mineirão
4.2 O Perfil da demanda de energia
4.3 A despesas com energia elétrica
4.4 Uma alternativa de aplicação de cogeração
5. CONCLUSÃO
6. AGRADECIMENTOS
7. REFERÊNCIAS
5. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
5
Introdução
O gerenciamento integrado das causas das mudanças climáticas no
Planeta:
Um dos maiores desafios do homem no século XXI.
Instituídas iniciativas:
• Protocolo de Kyoto
• Programa de Comércio de Emissões de Carbono (European Emissions
Trading Scheme)
• Certificações AQUA e LEED - Leadership in Energy and Environmental
Design
6. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
6
Introdução
Em meio a este cenário, em 30 de outubro de 2007:
FIFA - Fédération Internationale de Football Association - confirmou o Brasil
como país-sede da Copa do Mundo de 2014
Brasil se mostrava amplamente disposto a promover a “primeira copa verde”:
Idéia era que as obras fossem sustentáveis e não gerassem impactos negativos
ao meio ambiente.
Seriam construídos estádios ambientalmente sustentáveis e seriam preparadas
ações para alavancar a:
• reciclagem de produtos;
• coleta seletiva de lixo;
• o incentivo aos produtos orgânicos e a reestruturação de parques;
embora o País contasse ainda com problemas como:
• lixo das cidades
• esgoto não tratados
• ações de desmatamento
• emissões descontroladas de gases poluentes.
7. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
7
Introdução
Em 29/04/2010 foi estabelecido um Acordo de Cooperação Técnica
entre o Ministério dos Esportes – ME e o Ministério do Meio
Ambiente. Adicionalmente, a Ministra do Meio Ambiente instituiu, por
meio da Portaria nº 223, publicada no DOU, Seção 1, em 16 de junho
de 2010, no âmbito do MMA, o Grupo de Trabalho – GT para propor
e articular ações de sustentabilidade ambiental para a Copa de
2014. Evidentemente, o bom sucesso do projeto da Copa Verde
exigiria envolvimento de diversos órgãos do Executivo e dos
governos estaduais e municipais no processo.
Mas, segundo João Alberto Viol, presidente do Sinaenco, o Sindicato
Nacional das Empresas de Arquitetura e Engenharia Consultiva, o Brasil
não conseguirá cumprir o objetivo totalmente. Diz que conseguiremos
fazer alguns projetos com inovações, que venham de encontro à
sustentabilidade, mas que isso não está num plano global, resultado
de ampla discussão (RAMIL, 2010).
8. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
8
Introdução
De acordo com Claudio Langone, coordenador da câmara temática do
meio ambiente e sustentabilidade - Ministério Esporte – todos os
estádios que usarão recursos do Banco Nacional de Desenvolvimento
Econômico e Social (BNDES) terão de conquistar certificados com selos
reconhecidos internacionalmente relacionados à sustentabilidade. O
mesmo acontecerá para os hotéis. Ainda segundo Langone, nove dos 12
estádios da Copa entraram em contato com o Banco. Acrescentou que
os estádios que usarão dinheiro privado não estão obrigados a alcançar
a certificação, mas há uma diretriz de que eles também o façam. A
tendência é que todos sejam certifiados (RAMIL, 2010).
9. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
9
Introdução
Sabe-se que doze estádios estão envolvidos com a Copa. Entretanto, até
meados de abril de 2013, somente o estádio Mineirão (Belo Horizonte) e
a Arena Pantanal (Cuiabá), mencionavam no sítio “Portal 2014” o
objetivo de alcançar a Certificação LEED - Leadership in Energy and
Environmental Design. (MANDARIM; SINAENCO, 2013)
10. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
10
Introdução
Comum => fora do Brasil => uso de gás natural e cogeração =>
visando sustentabilidade
Figura 1 - Jinqiao Sport
Center – Xangai, China
Fonte: CUMMINS POWER
GENERATION, 2011
Figura 2 - ExCel Exhibition Centre
Londres, UK
Fonte: CUMMINS POWER
GENERATION, 2011
11. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
11
Introdução
Matriz energética brasileira => embasada na geração de energia
hidrelétrica.
... no final => Centros de desporto => projetados para a base de
energia elétrica fornecida pela Companhia Energética Local.
12. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
12
Introdução
Ainda:
Numa análise imediatista, uso do gás natural para geração localizada de
energia em substituição à energia hidrelétrica: contra-mão da
certificação LEED => emissões seriam trazidas para o interior dos
centros urbanos.
Mas, pode haver compensações. Ex:
• eficiência global;
• eliminação dos Hidroclorofluorcarbonos - HCFCs dos sistemas de ar
condicionado de ciclo a compressão à medida que estes sejam
substituídos por ciclos de absorção, a serem discutidos mais adiante.
13. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
13
Introdução
Vale lembrar:
Até pouco tempo, o gás natural do pré-sal => principal fonte de
energia capaz de viabilizar o próximo ciclo de crescimento do Brasil.
Mas já se percebe alguma hesitação.
14. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
14
Introdução
Destaca-se no Gráfico 1:
• crescimento entre 1998 e 2006 e instabilidade a partir de 2007
15. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
15
Introdução
Destaca-se no Gráfico 2 (a seguir) :
• a relação R$/MMBTU do gás natural vinha se mantendo estável desde
2008 e aumentou razoavelmente de entre janeiro de 2011 e janeiro de
2012 e aproximando-se da relação correspondente à eletricidade, que
se manteve razoavelmente estável.
• nota-se que o gráfico expressa um comportamento médio, de modo que
em determinadas regiões do País, o gás natural pode estar, de fato, se
mostrando inviável economicamente.
17. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
17
Introdução
Analisando-se as tarifas de gás natural, nota-se que o valor médio para o
segmento de cogeração na Comgás é de R$ 1,31 por m3 (volume mensal de
115.000 m3), de acordo com a deliberação da Agência Reguladora de
Saneamento e Energia do Estado de São Paulo - ARSESP n° 379 de
28/11/2012. No entanto, a tarifa de energia elétrica para uma aplicação de
capacidade equivalente, considerando a concessionária AES Eletropaulo,
classificação A4 Verde, tem o preço médio de R$ 0,27 por kWh, conforme
Resolução n° 1436 de 24/01/2013 da Agência Nacional de Energia Elétrica -
ANEEL. Assim sendo, para que a cogeração alcance viabilidade econômica, o
retorno dos investimentos deve possuir um payback em, no máximo, cinco anos,
uma economia operacional mínima de 15% e uma Taxa Interna de Retorno (TIR)
de no mínimo 15%. Tomando-se como base estes indicadores econômicos, a
tarifa de gás natural deveria possuir um preço médio de R$ 0,60 por m3
para aplicação no setor terciário (ANDREOS, 2013).
18. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
18
Introdução
Em meio a cenário, o vice-presidente Comercial e de Estratégia da BG
Brasil, Marcelo Esteves, recentemente lançou dúvidas sobre a oferta de gás
natural brasileira ao declarar que acredita que os campos do pré-sal que
a companhia explora em parceria com a Petrobras não possuem um
"tsunami de gás" como se cogitou no passado. Mas admite que as
incertezas ainda sejam grandes (BAHNEMANN, 2013).
19. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
19
Introdução
Destaca-se no Quadro 2:
Evolução da rede é crescente apesar da oscilação do consumo.
20. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
20
Introdução
Mas a hidrogeração (vocação / preferência nacional....) também não vai
muito bem:
Em contraponto à ampliação da geração hidrelétrica (para suportar o
crescimento do PIB), percebe-se:
• resistência da sociedade à ampliação do número de usinas hidrelétricas em
defesa da preservação ambiental
• diminuição relativa da capacidade de armazenamento de água dos
reservatórios
• limites de operação e restrições de ampliação das linhas de transmissão
• novas energias renováveis (solar, eólica, biomassa, etc.) muito dificilmente
alcançarão proporções relevantes em menos de dois decênios – Gráfico 1
• alento: pequena ampliação (2,3%) da geração hidrelétrica e uma pequena
redução (0,5%) da geração por meio de derivados de petróleo e de
carvão mineral e seus derivados, entre os anos de 2010 e 2011 – Gráfico
1.
22. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
22
Introdução
Portanto:
Difícil avançar pelo GN e também pela hidrogeração
De qualquer forma, parece oportuno prospectar aplicações para o gás
natural, caso a ampliação da disponibilização deste combustível e a
intensificação de seu uso se consolidem. Assim sendo, este trabalho procura
iniciar uma discussão sobre a possibilidade de operação de um centro de
desporto brasileiro – tomando-se como exemplo o Estádio do Mineirão -
tendo o gás natural como energético principal, levando-se em conta a
aplicação de medidas de eficiência energética, em especial, a cogeração
com o aproveitamento de calor residual.
23. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
23
Síntese da evolução da Cogeração
Os princípios da cogeração já são conhecidos desde o século XIX, quando
Thomas Edison desenvolveu a primeira planta de geração de calor e de energia
elétrica nas proximidades de Wall Street. Porém, antigamente, a viabilidade
econômica se dava somente nos casos de grandes projetos ou aplicações
especiais.
A cogeração começou a tomar vulto na década de 1980, devido à queda no
preço do gás natural nos Estados Unidos e acabou contribuindo
significativamente para o declínio do ímpeto de construção de usinas nucleares
e hidrelétricas naquele país.
Atualmente, a cogeração tornou-se viável para aplicações a partir de 30 kW,
graças aos avanços tecnológicos dos motores a diesel e gás natural lean burn,
bem como, dos trocadores de calor e dos sistemas de controle (CUMMINS
POWER GENERATION, 2011).
24. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
24
Principais fundamentos da cogeração
A cogeração ressurge com objetivo de melhorar o aproveitamento da
energia primária de modo que mais de 80% da energia
Aproveita o calor que não foi convertido em energia mecânica, atribuindo-
lhe uma aplicação secundária como:
Aquecimento;
Ventilação;
resfriamento de ambientes;
uso de vapor de água fervente para fins de limpeza e esterilização em
cozinhas e lavanderias.
A Figura 3 apresenta um comparativo entre o aproveitamento das
tecnologias convencionais e da cogeração.
25. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
25
Principais fundamentos da cogeração
Figura 3 - Comparativo - Tecnologias convencionais e cogeração
Fonte: BRANDÃO, 2004
26. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
26
Principais fundamentos da cogeração
As principais vantagens da cogeração são:
•diminuição do consumo do combustível utilizado;
•diminuição das emissões;
•baixíssimo risco de interrupção de alimentação da carga se houver
conexão com a concessionária local;
•independência da geração convencional de linhas de transmissão,
considerando-se os respectivos impactos ambientais;
•colaboração com a postergação de investimentos no sistema de
distribuição;
•apoio à melhoria da qualidade da energia da rede elétrica.
27. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
27
Principais fundamentos da cogeração
Principais tecnologias de Cogeração disponíveis no mercado atualmente:
Turbina de Vapor (ciclo de Rankine)
Aplicáveis a grandes plantas de indústrias, onde se exige mais do que 20MW
com grande quantidade de vapor
Turbina de Gás (ciclo de Brayton)
São utilizadas em grandes complexos de edifícios tais como hospitais ou redes
urbanas de calor e frio
28. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
28
Principais fundamentos da cogeração
Ciclo Combinado
Mais indicado em situações em que a necessidade de eletricidade é maior do
que a de vapor ou se requer grande flexibilidade neste sentido.
Células de Combustível
Bastante indicadas para o setor de serviços, por conta da sua eficiência e da
sua operação silenciosa; porém, os custos de produção ainda são um grande
limitador para a sua implantação
Micro-turbinas
Motor alternativo de Combustão Interna (ciclo Diesel ou Otto);
Conjuntamente com chillers de absorção (quando se busca a Trigeração), são as
tecnologias mais utilizadas no Setor de Serviços ...... Flexibilidade e
relativamente baixa potência
29. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
29
Principais fundamentos da cogeração
Por se tratar das soluções técnicas mais indicadas para centros de
desportos como os estádios envolvidos com a Copa 2014, este trabalho
procura aprofundar a discussão em torno dos motores alternativos e das
micro-turbinas a gás, como segue.
30. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
30
Principais fundamentos da cogeração
Cogeração por meio de Motor alternativo ou de Combustão Interna
Potências: na ordem de 10 MW a 20 MW.
O aproveitamento de calor residual (700 ºC):
• gases de exaustão do motor ;
• fluídos de refrigeração e lubrificação (70 ºC).
Rendimento térmico maior do que a cogeração por meio de turbina a gás e
a vapor.
Baixos níveis de temperatura => fortes restrições para recuperação do
calor residual do processo.
31. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
31
Principais fundamentos da cogeração
Suas aplicações mais relevantes são:
• produção de energia em situação de emergência e em regiões não
abastecidas pelas concessionárias de energia elétrica;
• quando a necessidade de calor é pequena.
• quando o consumo de energia sofrem variações ao longo do tempo.
32. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
32
Principais fundamentos da cogeração
Figura 4 - Esquema geral de funcionamento dum sistema de Cogeração com motor alternativo
Fonte: Brandão, 2004
33. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
33
Principais fundamentos da cogeração
Figura 5 – Energia Recupera
Fonte: Brandão, 2004
34. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
34
Principais fundamentos da cogeração
Complementando:
Motores de combustão interna estão divididos em dois grupos:
•Ciclo Otto (fabricado em 1862 pelo alemão Nicolaus August Otto)
•Ciclo Diesel (fabricado em 1892 pelo alemão (Rudolf Christian Karl Diesel)
Do ponto de vista mecânico são semelhantes.
35. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
35
Principais fundamentos da cogeração
Principais diferenças:
os motores Diesel são maiores e mais robustos em decorrência da taxa de
compressão necessária ao seu funcionamento.
em geral, nos motores Otto, a mistura (ar e combustível) é introduzida na
câmara de explosão de forma já dosada e homogeneizada.
nos motores a Diesel, o ar aquecido deve rapidamente se espalhar, encontrar
com o combustível injetado em alta pressão. No encontro, entram em
combustão. Por isso é difícil o alcance de rotação elevadas neste tipo de motor,
sob risco da queima ocorrer de forma incompleta.
nos motores Otto, a ignição é causada por uma faísca produzida por um
sistema elétrico, mas nos motores Deisel a combustão ocorre pelo contato do
combustível com o ar quente.
36. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
36
Principais fundamentos da cogeração
Combustíveis:
Ciclo Otto => gasolina, etanol, gás natural, propano, butano ou uma mistura
destes dois últimos, biogás, gás de síntese, nafta química, entre outros.
Ciclo Diesel => uma grande variedade de combustíveis líquidos, desde os
vários tipos de fuelóleo ao gasóleo e ainda misturas de combustíveis gasosos
com líquidos em proporções que permitam a auto-ignição, denominados de
dual fuel.
37. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
37
Principais fundamentos da cogeração
Figura 6 – Funcionamento de motores ciclos Otto e Diesel
Fonte: OLIVEIRA; COSTA, 2009
38. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
38
Principais fundamentos da cogeração
As perspectivas adotadas neste trabalho têm o gás natural como combustível a
ser considerado e, portanto, o ciclo Otto seria o mais recomendável.
Principais vantagens e desvantagens da Cogeração por meio de motor de
combustão interna:
Vantagens
• alta eficiência mecânica.
• atende as variações das necessidades térmicas.
• partida rápida.
• dispensa supervisão constante.
Desvantagens:
• baixo rendimento térmico.
• baixo tempo de vida útil.
• custo de manutenção elevado.
39. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
39
Principais fundamentos da cogeração
3.2 Cogeração por meio de Micro-Turbinas
As microturbinas (até aprox. 250kW):
compressor;
câmara de combustão;
turbina propriamente dita;
gerador elétrico.
Entre aproximadamente 250kW e 1MW => miniturbina.
40. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
40
Principais fundamentos da cogeração
Função principal: geração de eletricidade, podendo ou não, funcionar em
cogeração.
Raramente são encontrados casos onde a função principal da microturbina é
a geração de calor.
Combustível: Normalmente gás, mas podem ser utilizar gasolina sem chumbo,
gasóleo, alcoóis, querosene, propano e outros.
41. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
41
Principais fundamentos da cogeração
Figura 6 - Ilustração do funcionamento básico de uma micro turbina
Fonte: Brandão, 2004
42. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
42
Principais fundamentos da cogeração
Comparando as tecnologias de cogeração
Quadro 2 - Características técnicas mais relevantes das principais tecnologia de cogeração
Fonte: Brandão, 2004
43. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
43
Principais fundamentos da cogeração
3.3 A Trigeração
Revisando alguns conceitos de refrigeração
Fonte: Chefe Zeca, 2011
44. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
44
Principais fundamentos da cogeração
Figura 7 - Resfriadores (chillers) de absorção de efeito simples
Fonte: UTFPR, 2010
45. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
45
O Mineirão e uma alternativa de aplicação de
cogeração para o Estádio
4.1 O Mineirão
O projeto básico de reforma: Gustavo Penna Arquiteto & Associados em
parceria com a empresa alemã GMP.
O projeto executivo: BCMF Arquitetos.
Construção: Construcap, Egesa e Hap.
A modernização do Mineirão inclui construção:
Cobertura;
Vestiários;
Novas arquibancadas;
Estacionamentos;
Esplanada.
46. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
46
O Mineirão e uma alternativa de aplicação de
cogeração para o Estádio
O estádio tem 64,5 mil lugares
Em 21 de dezembro de 2012, se tornou o segundo estádio pronto para a
Copa, depois do Castelão.
Esta prevista a conquista da Certificação LEED, a cargo do CTE - Centro
de Tecnologia de Edificações.
Custo da obra (previsão): R$ 695 milhões
A exploração do empreendimento será feita por parceria público-privada
ao longo de 27 anos
47. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
47
O Mineirão e uma alternativa de aplicação de
cogeração para o Estádio
4.2 O Perfil da demanda de energia
A maior parte da demanda é oriunda da iluminação e dos equipamentos.
O setor 6 (CH6) é, disparadamente, o grande consumidor de energia do
Mineirão.
Quadro 3 – Demanda energética do Estádio Mineirão
Fonte: BIONDO, 2012
48. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
48
O Mineirão e uma alternativa de aplicação de
Cogeração para o Estádio
4.3 A despesas com energia elétrica
Previsível:
A soma das despesas em horário de ponta (41,73%) é maior do que aquela
fora de ponta (32,13%).
Quadro 4 – Estimativa de despesa anual do Estádio Mineirão com energia elétrica
Fonte: BIONDO, 2012
49. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
49
O Mineirão e uma alternativa de aplicação de
Cogeração para o Estádio
4.4 Uma alternativa de aplicação de cogeração
Observa-se sobre a demanda do Mineirão:
•aproximadamente 2,6MW;
•65,5% desta demanda é proveniente do setor CH6.
•a relação calor/eletricidade é de apenas 0,14 (se considerada apenas
a eletricidade demandada pelo setor CH6) ou de apenas 0,10 (se
considerada a eletricidade demandada por todo o estádio).
50. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
50
O Mineirão e uma alternativa de aplicação de
Cogeração para o Estádio
Portanto:
Evidentemente a demanda não é compatível o a tecnologia das turbinas a
vapor, seja pela relativa baixa demanda de potência, seja pela baixa
necessidade de calor.
As células de combustível poderiam eventualmente ser aplicáveis se não
fosse a questão de custo - ainda alto.
O Ciclo combinado possui uma flexibilidade praticamente total na
produção de calor e eletricidade e, por isso, talvez pudesse ser aplicado
no caso em questão, se não fosse a relativa “baixa demanda” do estádio.
A cogeração por motor de combustão interna seria indicada para
aplicação no Minierão tanto pela faixa de potência coberta como pela
flexibilidade da relação calor/eletricidade. Entretanto, normalmente
queima dos derivados de petróleo de altas emissões.
51. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
51
O Mineirão e uma alternativa de aplicação de
Cogeração para o Estádio
Assim sendo, as turbinas a gás, mais especificamente, uma miniturbina
predominantemente geradora de eletricidade, acoplada a um recuperador
de calor proveniente dos gases de escape, acaba compondo a solução
tecnológica disponível no momento mais indicada para a demanda do
Mineirão.
Naturalmente, o calor residual seria aproveitado para o aquecimento e para
o condicionamento ambiental. Com um estudo mais aprofundado, poder-
se-ia optar por utilizar duas ou mais turbinas.
A pequena demanda de energia elétrica durante os períodos de inatividade
do estádio seriam supridas pela concessionária local, enquanto que a
demanda durante a ocorrência de eventos seria suprida pelo sistema de
cogeração. Há que se destacar que uma parcela relevante dos eventos
acaba ocorrendo durante o horário de pico.
52. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
52
O Mineirão e uma alternativa de aplicação de
Cogeração para o Estádio
Assim, a geração de energia por cogeração poderia evitar as despesas
adicionais decorrentes de operação em horário de pico, além de ajudar a
aliviar o SIN - Sistema Integrado Nacional - no período mais crítico.
Eventualmente, o estádio poderia gerar e vender energia ao SIN durante o
seu período de ociosidade tanto em horário de pico como fora de pico, de
modo a compensar os custos da energia suprida pela concessionária local e
colaborar com o SIN. Há um “ponto de ótimo” de geração localizada a ser
estudado.
53. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
53
Conclusão
O longo período em que o gás natural se manteve mais atraente do que a
hidroeletricidade não é um indicador seguro de que a recente perda de
vanguarda deste combustível é passageira. Por outro lado, não se pode
descartar a criação de incentivos fiscais que provoquem novo ciclo de
interesse por este combustível. Adicionalmente, a falta de segurança em
relação à disponibilidade do combustível nos níveis previstos não é
desprezível e os entraves relacionados à construção de hidrelétricas e
linhas de transmissão se acumulam. Portanto, sabe-se apenas que há
grandes incertezas a serem suprimidas.
54. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
54
Conclusão
Independentemente do cenário energético incerto configurado, parece
oportuno para o momento, desenvolver conhecimento que permita que
os estádios envolvidos com a copa de 2014 e que certamente
continuarão à disposição da população por muitos anos, possam vir a
operar com energias alternativas, mais especificamente, o gás natural,
caso este combustível retome a sua competitividade econômica. Neste
sentido, este trabalho que limitou-se a levantar uma discussão
aparentemente relevante, que poderia ser desdobrada em simulações
que buscassem:
55. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
55
Conclusão
• o mais adequado projeto de cogeração para cada estádio brasileiro de
grande porte;
• o cálculo da tarifas de gás natural máxima, que ainda viabilizasse o uso
deste combustível em um sistema de cogeração;
• o mais otimizado regime de operação em cogeração, de modo que a
energia elétrica excedente possa ser vendida à concessionária local e,
assim, reduzir os custos com a energia que eventualmente seja suprida
por tal concessionária.
56. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
56
Conclusão
Observando-se o Quadro 3, percebe-se que aproximadamente 45% da
demanda de energia do Mineirão corresponde à iluminação (interior mais
exterior). Independentemente de eventuais esforços relacionados à cogeração
aqui discutidos, parece relevante dispensar alguma atenção à possibilidade
de otimização da operação e da tecnologia utilizada na iluminação do
Mineirão.
57. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
57
Agradecimentos
O autor agradece às empresas Construcap e CTE, que gentilmente
colaboraram com a coleta de dados técnicos referentes ao Estádio do
Mineirão, fato essencial à elaboração deste trabalho.
58. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
58
Referências
ABEGÁS. Relatório ABEGÁS - Mercado e Distribuição. . [S.l: s.n.]. Disponível em:
<http://www.abegas.org.br/Site/relatorios/2012_Relatorio_Abegas_Janeiro.pdf>. , 1 jan 2012
ANDREOS, R. Viabilidade econômica da cogeração - Aplicação e fatores limitantes. Disponível em:
<http://www.engenhariaearquitetura.com.br/noticias/738/Viabilidade-economica-da-cogeracao.aspx>.
Acesso em: 2 maio. 2013.
BAHNEMANN, W. BG rejeita “tsunami”de gás em campos do pré-sal. Disponível em:
<http://exame.abril.com.br/meio-ambiente-e-energia/noticias/bg-rejeita-tsunami-de-gas-em-campos-do-pre-
sal-2>. Acesso em: 29 abr. 2013.
BIONDO, L. M. Simulação Energética do Mineirão. . [S.l.]: CTE - Centro Tecnológico de Edificações. , 13 dez
2012
BRANDÃO, S. Cogeração. . [S.l: s.n.]. Disponível em: <http://ssbrandao.no.sapo.pt/Cogeracao.pdf>. Acesso em:
1 maio. 2003. , out 2004
BRUNETTI, F. Motores de Combustão Iterna. [S.l.]: Blucher, 2012. v. 1
CUMMINS POWER GENERATION. Cogereção Soluções Combinadas. Cogeração, 10 nov 2011.
EPE. Balanço Energético Nacional. . [S.l.]: Empresa de Pesquisas Energéticas. Disponível em:
<https://ben.epe.gov.br/BENRelatorioFinal2012.aspx>. , 2012
MACINTYRE, A. J. Equipamentos Industriais e de Processos. [S.l.]: LTC, 1997.
MANDARIM, E.; SINAENCO, S. Portal 2014. Disponível em: <http://www.portal2014.org.br/andamento-
obras/6/Estadio+Mineirao.html>. Acesso em: 16 abr. 2013.
PENIDO FILHO, P. Motores a Combustão Interna. [S.l: s.n.], 1949. v. 1
RAMIL, T. Brasil quer fazer Copa “verde” em meio a problemas ambientais - esportes - Estadao.com.br.
Disponível em: <http://www.estadao.com.br/noticias/esportes,brasil-quer-fazer-copa-verde-em-meio-a-
problemas-ambientais,605977,0.htm>. Acesso em: 16 abr. 2013.
UTFPR. Produção de água gelada. [S.l: s.n.], 2010. .