Avaliação de modelos de microturbina a gás single shaft para estudos de microgeração distribuída com cogeração térmica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rauber, Jeremy Gustavo
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE
Texto Completo: http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/1033
Resumo: The overwhelming need to use renewable energy sources for electricity generation allowed the use of gas microturbines (MTG) in distributed generation applications (GD) and energy cogeneration. Microturbine behavior prediction for studies applied in this context require the use of dynamic models. Among the many microturbines existing gas in the literature, we selected three dynamic models of gas microturbines: recurrent in the literature, Rowen model; the simple model, GAST model; a model representative of the thermodynamic equations, thermomechanical model. However, lack of studies to represent the same microturbine under the same ways using different types of microturbines and seeking to establish parametric relationships so that they can check for any correlation between them and there is few studies on the impact of the use of simplified models MTG in DG and CHP applications. For work on the gas microturbine literature, typically address the problem of GD and energy cogeneration separately. This work aims to contribute analysis on the applicability of MTG models for simultaneous studies of GD and energy cogeneration, seeking to find correlation between the equations and parameters governing such models and elucidate the impact of simplifications in MTG models for studies of GD and cogeneration. These models were evaluated for possible analytical and parametric relationships to each other, as well as to their static and dynamic operating characteristics. The microturbine was considered connected to the mains via a frequency inverter and operating in cogeneration energy represented by a Stirling engine by performing heat recovery from the exhaust gases. The first evaluation of models and simplifications was performed qualitative and comparative manner, elucidating the main differences modeling each MTG model. It was later performed static analysis of the equations that predict the torque and temperature. Finally, the application of models in GD and cogeneration with the aid of dynamic simulation involving tests that induced MTG to changes in the operating point of electricity generation, as well as the system's response to an electrical failure in the network scenario was evaluated. The analysis of the simulation results showed that the three models of microturbines make up three different philosophies of modeling that have no direct algebraic relations between them, but have parametric relationships. The main difference between the results of different models modeling the micro turbine s fuel system. Based on the results obtained, Gast model showed similar results to model more Rowen, unlike thermomechanical model. The simplifications of dynamic models of MTG were sensitive to the consideration of the fuel system, because its absence influences the representation of cogeneration and GD phenomena.
id UNIOESTE-1_fe7b57cfaa77ab74e62e63126c880ca1
oai_identifier_str oai:tede.unioeste.br:tede/1033
network_acronym_str UNIOESTE-1
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE
repository_id_str
spelling Reginatto, RomeuCPF:41893956091http://lattes.cnpq.br/9166033914580991Dechechi, Eduardo CesarCPF:10546337899http://lattes.cnpq.br/0232503428559756Ando Junior, Oswaldo HideoCPF:93747853072http://lattes.cnpq.br/3515465412634126CPF:08073337940http://lattes.cnpq.br/8067818572946197Rauber, Jeremy Gustavo2017-07-10T16:41:33Z2016-09-062016-06-08RAUBER, Jeremy Gustavo. Avaliação de modelos de microturbina a gás single shaft para estudos de microgeração distribuída com cogeração térmica. 2016. 144 f. Dissertação (Mestrado em Sistemas Dinâmicos e Energéticos) - Universidade Estadual do Oeste do Parana, Foz do Iguaçu, 2016.http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/1033The overwhelming need to use renewable energy sources for electricity generation allowed the use of gas microturbines (MTG) in distributed generation applications (GD) and energy cogeneration. Microturbine behavior prediction for studies applied in this context require the use of dynamic models. Among the many microturbines existing gas in the literature, we selected three dynamic models of gas microturbines: recurrent in the literature, Rowen model; the simple model, GAST model; a model representative of the thermodynamic equations, thermomechanical model. However, lack of studies to represent the same microturbine under the same ways using different types of microturbines and seeking to establish parametric relationships so that they can check for any correlation between them and there is few studies on the impact of the use of simplified models MTG in DG and CHP applications. For work on the gas microturbine literature, typically address the problem of GD and energy cogeneration separately. This work aims to contribute analysis on the applicability of MTG models for simultaneous studies of GD and energy cogeneration, seeking to find correlation between the equations and parameters governing such models and elucidate the impact of simplifications in MTG models for studies of GD and cogeneration. These models were evaluated for possible analytical and parametric relationships to each other, as well as to their static and dynamic operating characteristics. The microturbine was considered connected to the mains via a frequency inverter and operating in cogeneration energy represented by a Stirling engine by performing heat recovery from the exhaust gases. The first evaluation of models and simplifications was performed qualitative and comparative manner, elucidating the main differences modeling each MTG model. It was later performed static analysis of the equations that predict the torque and temperature. Finally, the application of models in GD and cogeneration with the aid of dynamic simulation involving tests that induced MTG to changes in the operating point of electricity generation, as well as the system's response to an electrical failure in the network scenario was evaluated. The analysis of the simulation results showed that the three models of microturbines make up three different philosophies of modeling that have no direct algebraic relations between them, but have parametric relationships. The main difference between the results of different models modeling the micro turbine s fuel system. Based on the results obtained, Gast model showed similar results to model more Rowen, unlike thermomechanical model. The simplifications of dynamic models of MTG were sensitive to the consideration of the fuel system, because its absence influences the representation of cogeneration and GD phenomena.A contundente necessidade do uso de fontes energéticas renováveis para geração elétrica permitiu o uso de microturbinas a gás (MTG) em aplicações de geração distribuída (GD) e cogeração energética. Estudos para previsão do comportamento de microturbinas aplicadas neste contexto demandam o uso de modelos dinâmicos. Dentre os diversos modelos de microturbinas a gás existente na literatura, selecionou-se três modelos dinâmicos de microturbinas a gás: o mais recorrente na literatura, modelo de Rowen; o modelo simples, modelo GAST; um modelo que representativo das equações termodinâmicas, modelo Termomecânico. Entretanto, carecem de estudos que permitam representar a mesma microturbina sob os mesmos aspectos utilizando modelos diferentes de microturbinas e que busquem estabelecer relações paramétricas maneira que possam verificar alguma correlação entre eles e, ainda, não há poucos estudos acerca do impacto do uso de modelos simplificados de MTG em aplicações de GD e Cogeração. Pois, os trabalhos na literatura de microturbinas a gás tipicamente abordam o problema da GD e cogeração energética em separado. Este trabalho visa contribuir com análises acerca da aplicabilidade de modelos de MTG para estudos simultâneos de GD e cogeração energética, buscando encontrar correlação entre as equações e parâmetros que regem os tais modelos e, ainda, elucidar o impacto de simplificações nos modelos de MTG para os estudos de GD e cogeração. Estes modelos foram avaliados quanto às possíveis relações analíticas e paramétricas entre si, bem como quanto às suas características operativas estáticas e dinâmicas. A microturbina foi considerada conectada à rede elétrica via inversor de frequência e operando em cogeração energética representada por um motor Stirling realizando o aproveitamento térmico dos gases de exaustão. A primeira avaliação dos modelos e das simplificações foi realizada de forma qualitativa e comparativa, elucidando as principais diferenças de modelagem de cada modelo de MTG. Posteriormente, foi executada análise estática das equações que preveem o torque e a temperatura. Por fim, foi avaliado a aplicação dos modelos em GD e cogeração com auxílio de simulação dinâmica envolvendo testes que induziram a MTG a mudanças no ponto de operação da geração elétrica, bem como a reação do sistema a um cenário de falta elétrica na rede. As análises dos resultados da simulação permitiram concluir que os três modelos de microturbinas compõem três filosofias diferentes de modelagem que não possuem relações algébricas diretas entre si, mas que possuem relações paramétricas. A principal diferença entre os modelos resulta da distinta modelagem do sistema de combustível da microturbina. Frente aos resultados obtidos, o modelo GAST apresentou resultados mais semelhantes ao modelo de Rowen, ao contrário do modelo Termomecânico. As simplificações de modelos dinâmicos de MTG se mostraram sensíveis à consideração do sistema de combustível, pois sua ausência impacta na representação dos fenômenos de cogeração e GD.Made available in DSpace on 2017-07-10T16:41:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert Jeremy G Rauber 2.pdf: 8078083 bytes, checksum: f2d742bf8414241dc0d4dc419b285266 (MD5) Previous issue date: 2016-06-08application/pdfpor8774263440366006536500Universidade Estadual do Oeste do ParanaFoz do IguaçuPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e ComputaçãoUNIOESTEBRCentro de Engenharias e Ciências ExatasAnálise de modelos de microturbinacogeração, microturbinas a gásmicrogeração distribuídaAnalysis of microturbine modelscogenerationgas microturbinesdistributed microgenerationCIENCIAS EXATAS E DA TERRA:MATEMATICA:GEOMETRIA E TOPOLOGIA:SISTEMAS DINAMICOSAvaliação de modelos de microturbina a gás single shaft para estudos de microgeração distribuída com cogeração térmicaEvaluation of single shaft gas microturbine for distributed microgeneration with thermal cogeneration studiesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTEinstname:Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)instacron:UNIOESTEORIGINALJeremy_Rauber_2016.pdfapplication/pdf8078083http://tede.unioeste.br:8080/tede/bitstream/tede/1033/1/Jeremy_Rauber_2016.pdff2d742bf8414241dc0d4dc419b285266MD51tede/10332017-09-06 12:32:59.297oai:tede.unioeste.br:tede/1033Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede.unioeste.br/PUBhttp://tede.unioeste.br/oai/requestbiblioteca.repositorio@unioeste.bropendoar:2017-09-06T15:32:59Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE - Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)false
dc.title.por.fl_str_mv Avaliação de modelos de microturbina a gás single shaft para estudos de microgeração distribuída com cogeração térmica
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Evaluation of single shaft gas microturbine for distributed microgeneration with thermal cogeneration studies
title Avaliação de modelos de microturbina a gás single shaft para estudos de microgeração distribuída com cogeração térmica
spellingShingle Avaliação de modelos de microturbina a gás single shaft para estudos de microgeração distribuída com cogeração térmica
Rauber, Jeremy Gustavo
Análise de modelos de microturbina
cogeração, microturbinas a gás
microgeração distribuída
Analysis of microturbine models
cogeneration
gas microturbines
distributed microgeneration
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA:MATEMATICA:GEOMETRIA E TOPOLOGIA:SISTEMAS DINAMICOS
title_short Avaliação de modelos de microturbina a gás single shaft para estudos de microgeração distribuída com cogeração térmica
title_full Avaliação de modelos de microturbina a gás single shaft para estudos de microgeração distribuída com cogeração térmica
title_fullStr Avaliação de modelos de microturbina a gás single shaft para estudos de microgeração distribuída com cogeração térmica
title_full_unstemmed Avaliação de modelos de microturbina a gás single shaft para estudos de microgeração distribuída com cogeração térmica
title_sort Avaliação de modelos de microturbina a gás single shaft para estudos de microgeração distribuída com cogeração térmica
author Rauber, Jeremy Gustavo
author_facet Rauber, Jeremy Gustavo
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Reginatto, Romeu
dc.contributor.advisor1ID.fl_str_mv CPF:41893956091
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/9166033914580991
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Dechechi, Eduardo Cesar
dc.contributor.referee1ID.fl_str_mv CPF:10546337899
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0232503428559756
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Ando Junior, Oswaldo Hideo
dc.contributor.referee2ID.fl_str_mv CPF:93747853072
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/3515465412634126
dc.contributor.authorID.fl_str_mv CPF:08073337940
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8067818572946197
dc.contributor.author.fl_str_mv Rauber, Jeremy Gustavo
contributor_str_mv Reginatto, Romeu
Dechechi, Eduardo Cesar
Ando Junior, Oswaldo Hideo
dc.subject.por.fl_str_mv Análise de modelos de microturbina
cogeração, microturbinas a gás
microgeração distribuída
topic Análise de modelos de microturbina
cogeração, microturbinas a gás
microgeração distribuída
Analysis of microturbine models
cogeneration
gas microturbines
distributed microgeneration
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA:MATEMATICA:GEOMETRIA E TOPOLOGIA:SISTEMAS DINAMICOS
dc.subject.eng.fl_str_mv Analysis of microturbine models
cogeneration
gas microturbines
distributed microgeneration
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CIENCIAS EXATAS E DA TERRA:MATEMATICA:GEOMETRIA E TOPOLOGIA:SISTEMAS DINAMICOS
description The overwhelming need to use renewable energy sources for electricity generation allowed the use of gas microturbines (MTG) in distributed generation applications (GD) and energy cogeneration. Microturbine behavior prediction for studies applied in this context require the use of dynamic models. Among the many microturbines existing gas in the literature, we selected three dynamic models of gas microturbines: recurrent in the literature, Rowen model; the simple model, GAST model; a model representative of the thermodynamic equations, thermomechanical model. However, lack of studies to represent the same microturbine under the same ways using different types of microturbines and seeking to establish parametric relationships so that they can check for any correlation between them and there is few studies on the impact of the use of simplified models MTG in DG and CHP applications. For work on the gas microturbine literature, typically address the problem of GD and energy cogeneration separately. This work aims to contribute analysis on the applicability of MTG models for simultaneous studies of GD and energy cogeneration, seeking to find correlation between the equations and parameters governing such models and elucidate the impact of simplifications in MTG models for studies of GD and cogeneration. These models were evaluated for possible analytical and parametric relationships to each other, as well as to their static and dynamic operating characteristics. The microturbine was considered connected to the mains via a frequency inverter and operating in cogeneration energy represented by a Stirling engine by performing heat recovery from the exhaust gases. The first evaluation of models and simplifications was performed qualitative and comparative manner, elucidating the main differences modeling each MTG model. It was later performed static analysis of the equations that predict the torque and temperature. Finally, the application of models in GD and cogeneration with the aid of dynamic simulation involving tests that induced MTG to changes in the operating point of electricity generation, as well as the system's response to an electrical failure in the network scenario was evaluated. The analysis of the simulation results showed that the three models of microturbines make up three different philosophies of modeling that have no direct algebraic relations between them, but have parametric relationships. The main difference between the results of different models modeling the micro turbine s fuel system. Based on the results obtained, Gast model showed similar results to model more Rowen, unlike thermomechanical model. The simplifications of dynamic models of MTG were sensitive to the consideration of the fuel system, because its absence influences the representation of cogeneration and GD phenomena.
publishDate 2016
dc.date.available.fl_str_mv 2016-09-06
dc.date.issued.fl_str_mv 2016-06-08
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2017-07-10T16:41:33Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv RAUBER, Jeremy Gustavo. Avaliação de modelos de microturbina a gás single shaft para estudos de microgeração distribuída com cogeração térmica. 2016. 144 f. Dissertação (Mestrado em Sistemas Dinâmicos e Energéticos) - Universidade Estadual do Oeste do Parana, Foz do Iguaçu, 2016.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/1033
identifier_str_mv RAUBER, Jeremy Gustavo. Avaliação de modelos de microturbina a gás single shaft para estudos de microgeração distribuída com cogeração térmica. 2016. 144 f. Dissertação (Mestrado em Sistemas Dinâmicos e Energéticos) - Universidade Estadual do Oeste do Parana, Foz do Iguaçu, 2016.
url http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/1033
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual do Oeste do Parana
Foz do Iguaçu
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Computação
dc.publisher.initials.fl_str_mv UNIOESTE
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Centro de Engenharias e Ciências Exatas
publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual do Oeste do Parana
Foz do Iguaçu
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE
instname:Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)
instacron:UNIOESTE
instname_str Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)
instacron_str UNIOESTE
institution UNIOESTE
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE
bitstream.url.fl_str_mv http://tede.unioeste.br:8080/tede/bitstream/tede/1033/1/Jeremy_Rauber_2016.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv f2d742bf8414241dc0d4dc419b285266
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE - Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)
repository.mail.fl_str_mv biblioteca.repositorio@unioeste.br
_version_ 1811723346442715136