Exergia e Termoeconomia - Indo além da eficiência energética
Introdução
Exergia e termoeconomia são conceitos relativamente antigos. No entanto, não se vê, ainda, a aplicação destes na maioria dos projetos, principalmente, por dois motivos:
Desconhecimento dos conceitos e seu potencial;
Plantas de monoproduto e único proprietário.
Com a integração de plantas industriais na forma de complexos para aproveitamento de sinergias, muitas vezes de diferentes proprietários, torna-se essencial a abordagem destes empreendimentos com a racionalidade que somente a exergia aliada a termoecnomia pode proporcionar. Por exemplo, é comum que utilidades (água, ar, vapor e energia) sejam compartilhadas por diferentes unidades (frigoríficos, açúcar, etanol de cana, etanol de milho, laticínios, ...) para aproveitamento do fator de escala e redução de custo de implantação e operação.
Mesmo que o complexo seja de único proprietário, é necessário particionar os custos para as diferentes unidades de negócios e departamentos.
Para aumentar a assertividade e precisão, podemos aliar a análise paramétrica dos dados de interesse.
Qualidade da energia e valor monetário atrelado
Medir apenas a quantidade de energia pode não ser suficiente para avaliar um sistema térmico, particionar custos, propor soluções e realizar otimizações. A exergia mede a qualidade da energia, revelando o real potencial de uso.
A termoeconomia integra a análise exergética a dados econômicos, atribuindo valor monetário às perdas e ganhos. Com isso, não apenas identificamos onde está a ineficiência, mas também quanto ela custa e quanto vale corrigi-la.
Termoeconomia: integrando eficiência e custo
A termoeconomia atribui custos exergéticos aos fluxos de energia e massa. Esses custos incluem:
Investimento inicial
Operação e manutenção
Valor econômico da energia útil
Aplicações práticas
A análise termoeconômica é valiosa em diversos contextos industriais, mas é essencial quando:
A planta produz múltiplos produtos (ex.: vapor de diferentes pressões, eletricidade, calor de processo, refrigeração).
Há múltiplos proprietários ou operadores responsáveis por partes distintas da planta (ex.: um investidor constrói a caldeira, outro opera a turbina, um terceiro consome parte do vapor).
É necessário precificar corretamente subprodutos energéticos e repassar custos de operação de forma justa.
A energia é comercializada tanto internamente (entre unidades da mesma planta) quanto externamente (mercado livre ou regulado).
Exemplos reais para uma central termelétrica de 50 MW:
Custo do vapor em cada ponto: Veja o custo em cada ponto de uma planta de geração de energia elétrica a partir da biomassa, trabalho realizado pelo autor em 2016.
Vazão de vapor na saída na saída da caldeira: Veja a vazão variando os pares de pressão e temperatura, acompanhado do título na saída da turbina e eficiência da planta.
Custo da energia elétrica: Veja o custo variando o par de pressão e temperatura da caldeira, acompanhado do título na saída da turbina.
Benefícios diretos
Transparência na cobrança por energia e utilidades.
Otimização técnica e econômica simultânea.
Prioridade de investimentos baseada em retorno financeiro e ganho de eficiência.
Evita subsídios cruzados indesejados entre produtos ou clientes.
Conte conosco para análises exergéticas/termoeconômicas!
Até o próximo artigo!
Alex Fernando Ruiz
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