O termo trigeração pode ser definido como a produção simultânea de potência, vapor e água gelada geralmente para propósitos de ar condicionado. Os sistemas de trigeração produzem essas três formas de energia a partir de uma fonte primária de energia que pode ser o gás natural ou petróleo, entre outros. Trabalhos como o de Temir e Bilge (2004) e Teopa-Calva, Picón-Nuñez e Rodríguez (2005), coincidem com anterior definição. Segundo Temir e Bilge (2004), estes sistemas, embora apresentem custos de investimento muito altos, são mais econômicos quanto comparados com sistemas onde potência, vapor e água gelada são obtidos individualmente. A trigeração, segundo Teopa-Calva, Picón-Nuñez e Rodríguez, (2005), pode ser considerada como um caso especial da aplicação dos sistemas de cogeração onde uma fração da potência ou calor residual é usada num sistema de refrigeração. Segundo Emho (2003), a trigeração é uma técnica introduzida no começo dos anos 1980 e usada em sistemas de aquecimento e resfriamento distrital. Segundo Goodell (2007), presidente e executivo da
Trigeneration Technologies, subsidiária de Ecogeneration Solutions, nos Estados Unidos,
quando a trigeração é encontrada em hospitais, universidades, bases militares ou conjunto de prédios de escritórios, se denomina Sistemas de energia distrital (District Energy Systems) ou Sistemas de energia integrados (Integrated Energy Systems). O mesmo documento, também denomina a trigeração como CHCP das palavras em inglês “combined heating, cooling and
power” o qual permite uma maior flexibilidade operacional em sítios com demanda de
energia na forma de aquecimento como também de resfriamento, particularmente relevante em países tropicais onde os prédios precisam de ar condicionado e muitas indústrias requerem de processos de resfriamento. Segundo Guo (2004), do Instituto para a promoção de tecnologias inovadoras (Itália), a trigeração é conhecida também como BCHP (Building
cooling, heat and power) quando é aplicada em prédios.
A figura 3.1 mostra o princípio e aproveitamento da fonte de energia de um sistema de trigeração.
Figura 3.1 - Princípio de um sistema de trigeração
O trabalho de Maidment, Tozer e Missenden (2001), mostra uma aplicação de trigeração em supermercados, baseados em iniciativa do governo do Reino Unido por sistemas eficientes de energia. O artigo define a demanda de potência e cargas térmicas de aquecimento e refrigeração de um supermercado e faz a avaliação de diferentes esquemas de trigeração e define sua viabilidade econômica e ambiental comparada com métodos convencionais de fornecimento de resfriamento, aquecimento e potência. Os autores concluem que ainda que o trabalho esteja baseado num estudo de caso, os resultados são relevantes para outras aplicações de refrigeração que têm cargas constantes.
Segundo Colonna e Gabrielli (2002), em muitos processos industriais há uma necessidade simultânea de potência elétrica e refrigeração a baixas temperaturas. Exemplos na indústria alimentícia, petroquímica e farmacêutica são citados pelos autores, assegurando que os sistemas de trigeração usando sistemas de refrigeração por absorção amônia-água são viáveis e, em algumas circunstâncias, uma opção econômica. Bassols et al. (2002) mostraa aplicação de sistemas de trigeração na indústria alimentícia descrevendo vários exemplos de plantas de trigeração principalmente com refrigeração por absorção com amônia. Os autores falam que para obter uma completa utilização de uma planta de cogeração, é necessária uma demanda constante de calor e potência. A demanda de potência é regulada pelas vendas de todo o excedente de potência à rede, mas o excedente de calor usualmente é perdido. Assim, a combinação de refrigeração por absorção com uma planta de cogeração permite usar todo o calor gerado para satisfazer a carga térmica de refrigeração. O documento é claro quando assegura que, enquanto a demanda de calor ou vapor usualmente tem grandes flutuações, a demanda de refrigeração é mais constante, especialmente em baixas temperaturas, entre -15 e -55 °C, onde a demanda quase não é influenciada pela temperatura ambiente.
A figura 3.2 (TEOPA-CALVA; PICÓN-NUÑEZ; RODRÍGUEZ, 2005) mostra um diagrama geral de um sistema de trigeração. Enquanto o calor e a potência são fornecidos pela turbina e pelos gases de escape, a refrigeração pode ser obtida de dois modos diferentes, usando um sistema de absorção ou usando um sistema de compressão alimentado eletricamente. O uso de um sistema ou outro dependerá das necessidades da relação calor/potência do processo e das características específicas do lugar. Assim, pode considerar-se que quando se dispõe de calor de baixo custo ou de rejeito, o esquema de refrigeração por absorção pode ser atrativo, enquanto a refrigeração por compressão mecânica é a opção ideal quando se têm excedentes de energia elétrica.
Figura 3.2 - Esquema de um sistema de trigeração. (Teopa-Calva, Picón-Nuñez e Rodríguez, 2005)
Segundo Guo (2004), no setor terciário a trigeração mostra-se conveniente em uma ampla variedade de prédios, por exemplo, hotéis, hospitais, centros de esporte, edifícios de escola, aeroportos, supermercados e grandes lojas. Algumas das vantagens, segundo o documento, podem ser assim resumidas:
Economia de combustível: a instalação com sucesso de uma planta CHP/CHCP leva à redução
do consumo de combustível em aproximadamente 25% em comparação com a produção de eletricidade convencional.
Redução de emissões: a redução na emissão de poluente segue a mesma proporção. Com o
Benefícios econômicos: O preço da energia de unidades de trigeração é mais baixo do que
aqueles das unidades "convencionais". Como uma indicação, a redução de preço pode estar na faixa de 20-30 %.
Aumento na confiança do fornecimento de energia: as pequenas estações CHP/CHCP
conectadas à rede elétrica garantiriam a provisão de energia ininterrupta de usuários finais, em caso da interrupção da operação da estação ou provisão de eletricidade da rede.
Aumento de estabilidade da rede de eletricidade: as unidades de trigeração oferecem alívio
significante em redes de eletricidade durante os meses quentes de verão, pela mudança dos processos de resfriamento de compressão para absorção. Além disso, aumenta a estabilidade da rede de eletricidade e melhora a eficiência do sistema, porque os picos de verão muitas vezes são servidos por companhias elétricas através de unidades de reserva ineficientes e linhas de transmissão de eletricidade sobrecarregadas.