Resultados exergoeconômicos e exergoambientais de planta de potência integrada a torre solar e heliostatos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Azevedo, Jonathan Leandro Brando de
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28510
Resumo: A crescente demanda por geração de energia faz com que a busca por formas mais eficientes de produzir eletricidade, com menores custos e menores impactos ambientais, seja frequente entre as linhas de pesquisa. Esse trabalho analisou um ciclo de conversão de potência utilizando energia solar captada por meio de heliostatos e receptor de torre solar. O sistema de armazenamento de energia da planta foi dimensionado para manter a geração de energia elétrica 24 horas por dia e comparado ao mesmo ciclo operando 12 horas por dia. A simulação utiliza o parâmetro de radiação direta normal em Natal-RN com o objetivo de estudar o comportamento do ciclo na região. O modelo matemático foi desenvolvido no software EES e utilizou a metodologia SPECO. Os componentes do ciclo foram avaliados de acordo com análise exergética, exergoeconômica e exergoambiental. O sistema solar foi responsável pelas maiores taxas de destruição de exergia e pior eficiência exergética. Os resultados indicam que manter o ciclo funcionando por mais horas reduz potência e eficiência no ciclo e eleva o custo e o impacto ambiental da eletricidade. O custo especifico da eletricidade variou entre 48,61 US$/GJ e 85,80 US$/GJ, para 12 h e 24 h de funcionamento, respectivamente. Comparado a outros ciclos, o impacto ambiental da eletricidade obtido nesse trabalho foi o menor: 0,54 mPt/kWh e 0,95 mPt/kWh para 12 h e 24 h de funcionamento, respectivamente. A abordagem exergoeconômica apontou os componentes críticos no ponto de vista econômico, enquanto a avaliação exergoambiental indicou os componentes críticos no ponto de vista ambiental.
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O sistema de armazenamento de energia da planta foi dimensionado para manter a geração de energia elétrica 24 horas por dia e comparado ao mesmo ciclo operando 12 horas por dia. A simulação utiliza o parâmetro de radiação direta normal em Natal-RN com o objetivo de estudar o comportamento do ciclo na região. O modelo matemático foi desenvolvido no software EES e utilizou a metodologia SPECO. Os componentes do ciclo foram avaliados de acordo com análise exergética, exergoeconômica e exergoambiental. O sistema solar foi responsável pelas maiores taxas de destruição de exergia e pior eficiência exergética. Os resultados indicam que manter o ciclo funcionando por mais horas reduz potência e eficiência no ciclo e eleva o custo e o impacto ambiental da eletricidade. O custo especifico da eletricidade variou entre 48,61 US$/GJ e 85,80 US$/GJ, para 12 h e 24 h de funcionamento, respectivamente. Comparado a outros ciclos, o impacto ambiental da eletricidade obtido nesse trabalho foi o menor: 0,54 mPt/kWh e 0,95 mPt/kWh para 12 h e 24 h de funcionamento, respectivamente. A abordagem exergoeconômica apontou os componentes críticos no ponto de vista econômico, enquanto a avaliação exergoambiental indicou os componentes críticos no ponto de vista ambiental.The growing demand for power generation makes the search for more efficient ways to produce electricity, with lower costs and lower environmental impacts, be frequent among the research lines. This work analyzed a power conversion cycle using solar energy captured by heliostats and solar tower receiver. The thermal energy storage system has been sized to maintain electricity generation 24 hours a day and compared to the same cycle operating 12 hours a day. The simulation uses the normal direct radiation parameter in Natal-RN to study the cycle behavior in the region. The mathematical model was developed in the EES software and used the SPECO methodology. The cycle components were evaluated according to exergetic, exergoeconomic and exergoenvironmental analysis. The solar system was responsible for the highest rates of exergy destruction and worst exergy efficiency. The results indicate that keeping the cycle running longer hours reduces cycle power and efficiency while the cost and environmental impact of electricity increases. The specific cost of electricity ranged from 48.61 US$/GJ to 85.80 US$/GJ for 12 h and 24 h operation, respectively. Compared to other cycles, the environmental impact of electricity obtained in this work was the lowest: 0.54 mPt/kWh and 0.95 mPt/kWh for 12 h and 24 h operation, respectively. The exergoeconomic approach pointed out the critical components from the economic point of view, while the exergoenvironmental assessment indicated the critical components from the environmental point of view.CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAExergiaExergoeconomiaCampo solarPlanta de potênciaResultados exergoeconômicos e exergoambientais de planta de potência integrada a torre solar e heliostatosExergoeconomic and exergoenvironmental results of a solar power tower plantinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICAUFRNBrasilinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALJonathanLeandroBrandoDeAzevedo_DISSERT.pdfapplication/pdf2778075https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/28510/1/JonathanLeandroBrandoDeAzevedo_DISSERT.pdfc38df75e1866053bffd74693921c2a97MD51TEXTJonathanLeandroBrandoDeAzevedo_DISSERT.pdf.txtJonathanLeandroBrandoDeAzevedo_DISSERT.pdf.txtExtracted texttext/plain171874https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/28510/2/JonathanLeandroBrandoDeAzevedo_DISSERT.pdf.txtc6ab93355768ccefb3a87d37381b28eeMD52THUMBNAILJonathanLeandroBrandoDeAzevedo_DISSERT.pdf.jpgJonathanLeandroBrandoDeAzevedo_DISSERT.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1404https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/28510/3/JonathanLeandroBrandoDeAzevedo_DISSERT.pdf.jpg3ff2168b1ede3ea7a8f35853c07b54eeMD53123456789/285102020-03-15 04:35:23.947oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/28510Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2020-03-15T07:35:23Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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