Wayne Davies, gerente do programa de mercado de energia da Enel X UK, argumenta que software inteligente é a chave para liberar valor para usinas CHP
Plantas combinadas de calor e energia (CHP), ou cogeração, fornecem uma maneira altamente eficiente de gerar eletricidade e calor no local – mas adicionam software inteligente ao processo de gerenciamento e os proprietários e operadores da planta podem perceber oportunidades para aumentar a eficiência e gerar novas receitas que pode não ter existido antes.
Para organizações do setor público, melhorar a eficiência da CHP ajuda a reduzir as emissões para aqueles que estão em uma jornada rumo a zero, enquanto a receita adicional pode ser investida em serviços ou novos projetos de baixo carbono.
Fundamentos CHP
Normalmente, os CHPs consistem em um ‘motor principal’; um motor ou turbina conectada a um alternador para gerar eletricidade de carga de base e um mecanismo de recuperação de calor para capturar o calor do motor que, de outra forma, iria para o lixo. A unidade de recuperação de calor produz água quente ou vapor que contribui para as necessidades térmicas do local.
Como a maioria das usinas de geração distribuída, a energia gerada para uso local é imune a falhas no sistema de rede maior. Isso ajuda a alcançar uma boa eficiência e também reduz as emissões. Mas especificar a saída de energia para atender com precisão as demandas de um local pode trazer melhorias significativas para a eficiência.
Os primeiros a adotar a cogeração incluem unidades de manufatura que operam processos contínuos com uma necessidade de energia de base constante. Os setores que correspondem a esse perfil de usuário incluem alimentos, produtos químicos e fabricação de cimento. No entanto, os campi universitários e hospitais também veem valor em ter geração eficiente no local, especialmente quando também há demanda por água quente ou aquecimento.
Flexibilidade de finanças e combustível
A instalação de uma unidade CHP não requer necessariamente um desembolso de capital. As opções alternativas para financiar projetos de co-geração incluem a compra da energia gerada por meio de um contrato de compra de energia por um período fixo ou contratação de uma empresa de serviços de energia (ESCO). As ESCOs geralmente oferecem uma variedade de modelos de financiamento, incluindo financiamento por meio de economia de energia compartilhada. Alguns governos também oferecem incentivos fiscais, o que pode tornar o argumento financeiro para a CHP ainda mais atraente.
A maioria das unidades CHP opera queimando combustível ou matéria-prima para criar vapor em uma caldeira que aciona uma turbina, que gera energia. Os gases de exaustão passam por uma unidade de recuperação de calor para recuperar o calor. As opções de combustível incluem gás e combustíveis neutros em carbono, como biogás de digestores anaeróbios, aparas de madeira, resíduos agrícolas e outras formas de matéria-prima de biomassa. Alguns fabricantes de CHP estão agora olhando para a possibilidade de usar hidrogênio como combustível, o que melhorará ainda mais as credenciais de baixo carbono para geração de carga de base no local.
Alcançando alta eficiência
É possível atingir níveis de eficiência de 80-90% com plantas CHP modernas. Normalmente, abastecer uma CHP com 100 unidades de combustível renderia cerca de 35 unidades de eletricidade e 45 unidades de água quente. Em comparação, o motor e os sistemas de aquecimento separados requerem 148 unidades de combustível para atingir uma produção semelhante de eletricidade e calor.
Embora o motivo principal para instalar um CHP seja geralmente economizar dinheiro nas contas de energia, esse não é o único benefício. O investimento na geração local remove a exposição à volatilidade dos preços do mercado de energia, tornando a previsão de gastos com energia mais previsível. Os CHPs também melhoram a resiliência de um site, protegendo-o da exposição a quaisquer problemas de grade, como blecautes.
A cereja do bolo, no entanto, é que em países como GB, que têm um mercado para balanceamento de rede em tempo real, as operadoras de CHP com capacidade flexível podem gerar receita vendendo capacidade sobressalente de volta à rede.
Implementando cronogramas operacionais dinâmicos
As unidades CHP que não foram otimizadas para atender às cargas variáveis do local normalmente operam com desempenho abaixo do ideal. Gerar calor e eletricidade excedente às necessidades simplesmente desperdiça energia, reduz a eficiência do local e é ruim para o meio ambiente.
Ao adaptar os controles de software inteligentes para otimizar o gerenciamento de uma planta CHP, os gerentes de energia podem melhorar a utilização desses ativos. Em comparação com a implantação de um cronograma operacional estático, o controle da unidade CHP minimiza dinamicamente o desperdício de energia e maximiza o valor da capacidade flexível. (Figura 1)
A programação estática mostra dois CHPs – uma unidade CHP de 3,6 MWe em amarelo e uma unidade de 6 MWe em laranja, juntamente com o preço da energia (linha azul). O CHP 3,6MWe opera a 100% da produção 24 × 7, enquanto a unidade de 6MWe opera a 100% durante o horário comercial. A programação operacional dinâmica mostra como as mesmas unidades responderiam às mudanças nos preços de energia. O CHP 3,6 MWe opera a 100% durante o horário comercial (8h – 20h), mas reduz a produção ao meio-dia em 2/04 e 2/05, reagindo a uma queda no preço da energia. O CHP 6MWe opera a 100% durante o horário comercial, mas fecha completamente ao meio-dia 2/04 e 2/05 devido à queda no preço da energia.
Otimizando a flexibilidade de negociação
À medida que os operadores do sistema de energia continuam a integrar mais energia renovável na rede, eles precisam de uma capacidade mais flexível para equilibrar a oferta e a demanda.
Recentemente, o sistema elétrico da GB viu vários picos de preços em ambos os mercados de energia spot e seu mecanismo de equilíbrio devido aos perfis variáveis de vento e carga. Os preços da energia no atacado atingiram um pico de mais de £ 500 / MWh no início de 2021 devido a uma combinação de baixas temperaturas, baixa geração eólica e alta demanda.
Usando um software inteligente para combinar o conhecimento dos parâmetros operacionais com os sinais da rede e indicadores de mercado, como informações de preços do mercado de energia, é possível criar o melhor cronograma de funcionamento para a planta de CHP. Os algoritmos podem então identificar oportunidades para negociar qualquer capacidade flexível nos mercados mais apropriados.
As usinas CHP são inerentemente altamente eficientes para geração de energia e calor no local. Ao implantar tecnologia de gerenciamento de software inteligente e dinâmico, os operadores podem aumentar o controle e o monitoramento de todo o sistema CHP. Este nível aprimorado de visibilidade fornece clareza sobre os custos de energia do local; ajuda os gerentes de energia a compreender e acomodar as restrições do local e do contrato; minimiza ainda mais os custos de energia reduzindo o desperdício e as ineficiências e permite o comércio de energia eficiente em mercados de flexibilidade.
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