Recuperação de Calor Residual de Baixa Qualidade em Usinas Termelétricas de Ciclo Combinado.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2016 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) |
Texto Completo: | https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/585 |
Resumo: | Para minimizar os impactos ambientais gerados pelo consumo de combustíveis fósseis é necessário diversificar a matriz energética com foco nas fontes renováveis e aumentar a eficiência dos processos de conversão de energia existentes. As usinas térmicas de ciclo combinado são exemplos de processos com alto rendimento na conversão de energia térmica em elétrica, chegando a valores acima de 50%. No entanto, mesmo nessas usinas, há pontos de dissipação de calor que reduzem a sua eficiência. Neste trabalho, uma planta termelétrica de ciclo combinado foi analisada com o intuito de identificar estes pontos e avaliar a possibilidade de recuperar o calor residual, convertendo-o em energia elétrica adicional por meio de ciclos Rankine orgânicos (ORC). Para isto, a usina termelétrica de Uruguaiana, localizada no estado do Rio Grande do Sul, Brasil, foi modelada no programa GateCycle. Os fluxos com possibilidade de recuperação de calor foram identificados e analisados. Em seguida, os ciclos Rankine orgânicos foram simulados para diferentes fluidos de trabalho. Para isso, foi utilizado a ferramenta CoolProp. Finalmente, análises técnica e econômica foram realizadas para avaliar o potencial de cada fluido de trabalho. Os resultados mostram que é possível recuperar o calor residual em quatro pontos do ciclo combinado e gerar uma potência adicional de 7,91 MW utilizando dois ORCs com tolueno e dois com ciclopentano. Isso representa um aumento de 1,31% na potência liquida total e um aumento de 0,63 ponto percentual na eficiência global da planta. O custo de investimento total para os quatro ORCs foi estimado em 31,58 milhões de dólares e o custo nivelado de energia (LCOE), para uma taxa de juros de 14%, foi estimando em 56,25 US$/MWh para o tolueno e 98,23 US$/MWh para o ciclopentano. Além da energia elétrica adicional gerada e da receita extra que pode ser obtida, a integração dos ORCs é importante para redução no consumo específico de combustível e diminuição dos impactos ambientais, associados à emissão de poluentes gasosos. |
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2016-08-312016-10-20T17:00:20Z2016-10-20T17:00:20ZSILVA, Diego Luís Izidoro. Recuperação de Calor Residual de Baixa Qualidade em Usinas Termelétricas de Ciclo Combinado. 2016. 163 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2016.https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/585Para minimizar os impactos ambientais gerados pelo consumo de combustíveis fósseis é necessário diversificar a matriz energética com foco nas fontes renováveis e aumentar a eficiência dos processos de conversão de energia existentes. As usinas térmicas de ciclo combinado são exemplos de processos com alto rendimento na conversão de energia térmica em elétrica, chegando a valores acima de 50%. No entanto, mesmo nessas usinas, há pontos de dissipação de calor que reduzem a sua eficiência. Neste trabalho, uma planta termelétrica de ciclo combinado foi analisada com o intuito de identificar estes pontos e avaliar a possibilidade de recuperar o calor residual, convertendo-o em energia elétrica adicional por meio de ciclos Rankine orgânicos (ORC). Para isto, a usina termelétrica de Uruguaiana, localizada no estado do Rio Grande do Sul, Brasil, foi modelada no programa GateCycle. Os fluxos com possibilidade de recuperação de calor foram identificados e analisados. Em seguida, os ciclos Rankine orgânicos foram simulados para diferentes fluidos de trabalho. Para isso, foi utilizado a ferramenta CoolProp. Finalmente, análises técnica e econômica foram realizadas para avaliar o potencial de cada fluido de trabalho. Os resultados mostram que é possível recuperar o calor residual em quatro pontos do ciclo combinado e gerar uma potência adicional de 7,91 MW utilizando dois ORCs com tolueno e dois com ciclopentano. Isso representa um aumento de 1,31% na potência liquida total e um aumento de 0,63 ponto percentual na eficiência global da planta. O custo de investimento total para os quatro ORCs foi estimado em 31,58 milhões de dólares e o custo nivelado de energia (LCOE), para uma taxa de juros de 14%, foi estimando em 56,25 US$/MWh para o tolueno e 98,23 US$/MWh para o ciclopentano. Além da energia elétrica adicional gerada e da receita extra que pode ser obtida, a integração dos ORCs é importante para redução no consumo específico de combustível e diminuição dos impactos ambientais, associados à emissão de poluentes gasosos.Recuperação de Calor Residual de Baixa Qualidade em Usinas Termelétricas de Ciclo Combinado.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisItajubáUniversidade Federal de Itajubá163 p.Ciclo combinadoCiclo Rankine orgânicoEficiênciaRecuperação de calor residualUsina termelétricaCombined cycleOrganic Rankine cycleEfficiencyWaste heat recoveryThermal plantVENTURINI, Osvaldo JoséESCOBAR, José Carlos PalacioEngenharia MecânicaTérmica, Fluidos e Máquinas de FluxoSILVA, Diego Luís IzidoroPrograma de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia MecânicaIEM - Instituto de Engenharia Mecânicaporreponame:Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)instname:Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)instacron:UNIFEIinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALdissertacao_izidoro_2016.pdfdissertacao_izidoro_2016.pdfapplication/pdf3872422https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/585/1/dissertacao_izidoro_2016.pdf03115e1404d2310ad1d64b4783d71807MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/585/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52123456789/5852024-03-05 08:31:23.42oai:repositorio.unifei.edu.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unifei.edu.br/oai/requestrepositorio@unifei.edu.br || geraldocarlos@unifei.edu.bropendoar:70442024-03-05T11:31:23Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) - Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)false |
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