Marcos José Rodrigues dos Santos
APROVEITAMENTO DE CALOR RESIDUAL NOS ESTÁDIOS
DA COPA 2014
Trabalho final realizado no âm...
Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014
Tema 13 – Análise sobre usos finais de energia para um desenvol...
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Sumário
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COGER...
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O gerenciamento integrado das causas das mudanças ...
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Em meio a este cenário, em 30 de outubro de 2007:
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Em 29/04/2010 foi estabelecido um Acordo de Cooper...
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De acordo com Claudio Langone, coordenador da câma...
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Sabe-se que doze estádios estão envolvidos com a C...
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Comum => fora do Brasil => uso de gás natural e c...
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Matriz energética brasileira => embasada na geraç...
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Numa análise imediatista, uso do gás natur...
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Vale lembrar:
Até pouco tempo, o gás natural do p...
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Destaca-se no Gráfico 1:
• crescimento entre 1998...
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Destaca-se no Gráfico 2 (a seguir) :
• a relação ...
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Analisando-se as tarifas de gás natural, nota-se ...
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Em meio a cenário, o vice-presidente Comercial e ...
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Destaca-se no Quadro 2:
Evolução da rede é cresce...
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Mas a hidrogeração (vocação / preferência naciona...
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Difícil avançar pelo GN e também pela h...
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Este trabalho discute as perspectivas de aplicação de gás natural e de cogeração em sistemas de geração de energia brasileiros de maneira distribuída, em resposta às dificuldades já enfrentadas pelo País no que se refere à de ampliação da exploração do potencial hidrelétrico nacional e aos riscos de falhas decorrentes do consumo de energia elétrica em horário de pico. Para a discussão, toma-se como exemplo um dos estádios envolvidos com a Copa 2014, mais especificamente o Mineirão - Belo Horizonte – MG – Brasil.

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  1. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 15. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014 15 Introdução Destaca-se no Gráfico 2 (a seguir) : • a relação R$/MMBTU do gás natural vinha se mantendo estável desde 2008 e aumentou razoavelmente de entre janeiro de 2011 e janeiro de 2012 e aproximando-se da relação correspondente à eletricidade, que se manteve razoavelmente estável. • nota-se que o gráfico expressa um comportamento médio, de modo que em determinadas regiões do País, o gás natural pode estar, de fato, se mostrando inviável economicamente.
  16. 16. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014 16 Introdução
  17. 17. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014 17 Introdução Analisando-se as tarifas de gás natural, nota-se que o valor médio para o segmento de cogeração na Comgás é de R$ 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. 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. 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. 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.
  21. 21. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014 21 Introdução
  22. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 33. Aproveitamento do Calor Residual nos Estádios da Copa 2014 33 Principais fundamentos da cogeração Figura 5 – Energia Recupera Fonte: Brandão, 2004
  34. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. .
  59. 59. FIM Obrigado!!! marcos.major@gmail.com

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