Validação técnica da aplicação de microturbinas ORC em planta heliotérmica na agroindústria
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Texto Completo: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74134/tde-10032023-141230/ |
Resumo: | A Energia Solar é uma das soluções mais promissoras para a produção de energia em um cenário com crescentes pressões por demandas energéticas e por soluções sustentáveis. A energia solar concentrada (CSP), aparece como uma oportunidade promissora neste cenário. Uma usina CSP é baseada na conversão térmica em elétrica por meio de ciclos termodinâmicos tradicionais. Um projeto piloto, com finalidade de validar tecnicamente a aplicação da energia solar para fins agroindustriais está em desenvolvimento no campus da USP de Pirassununga. O projeto considerou o abatedouro do campus como instalação para acoplamento. A eletricidade produzida será entregue à rede do campus, enquanto o calor será fornecido ao abatedouro adjacente, de propriedade e operado pela USP. Trata-se de um sistema CSP tipo torre central, com 140 heliostatos de 9m² cada um. Dois ciclos foram avaliados, o Ciclo Rankine Orgânico e o Ciclo Brayton, ambos avaliados por modelos matemáticos através de parâmetros fornecidos pelos fornecedores. O primeiro, o ORC Cyplan®70, de 70 kWel, da fabricante Dürr, conectado a um receptor aberto e cerâmico. O segundo, a turbina Brayton, Turbec T100, de 100 kWel, da fabricante VOLVO; com um receptor (teórico) fechado. Devido à natureza piloto da planta, limitações de espelhos e do receptor encontrados comercialmente, a eficiência óptica esperada do campo fica abaixo do valor idealmente alcançável. O modelo indicou um potencial de geração anual de 115,3 MWh_el a partir de energia solar com o ciclo ORC e 75,3 MWh_el para o Brayton, o que é capaz de suprir respectivamente 53% e 35% da demanda elétrica do consumidor. Os sistemas produziram energia na forma de água aquecida para processamentos 482,3 MWh_ter (ORC) e 128,3 MWh_ter (Brayton), superando em ambos os casos a demanda o usuário. |
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Validação técnica da aplicação de microturbinas ORC em planta heliotérmica na agroindústriaTechnical validation of the ORC microturbines application in a heliothermic plant in agribusinessCSPCSPDistributed generationEnergia heliotérmicaGeração distribuídaGREENGREENHeliothermic energySolarSolarA Energia Solar é uma das soluções mais promissoras para a produção de energia em um cenário com crescentes pressões por demandas energéticas e por soluções sustentáveis. A energia solar concentrada (CSP), aparece como uma oportunidade promissora neste cenário. Uma usina CSP é baseada na conversão térmica em elétrica por meio de ciclos termodinâmicos tradicionais. Um projeto piloto, com finalidade de validar tecnicamente a aplicação da energia solar para fins agroindustriais está em desenvolvimento no campus da USP de Pirassununga. O projeto considerou o abatedouro do campus como instalação para acoplamento. A eletricidade produzida será entregue à rede do campus, enquanto o calor será fornecido ao abatedouro adjacente, de propriedade e operado pela USP. Trata-se de um sistema CSP tipo torre central, com 140 heliostatos de 9m² cada um. Dois ciclos foram avaliados, o Ciclo Rankine Orgânico e o Ciclo Brayton, ambos avaliados por modelos matemáticos através de parâmetros fornecidos pelos fornecedores. O primeiro, o ORC Cyplan®70, de 70 kWel, da fabricante Dürr, conectado a um receptor aberto e cerâmico. O segundo, a turbina Brayton, Turbec T100, de 100 kWel, da fabricante VOLVO; com um receptor (teórico) fechado. Devido à natureza piloto da planta, limitações de espelhos e do receptor encontrados comercialmente, a eficiência óptica esperada do campo fica abaixo do valor idealmente alcançável. O modelo indicou um potencial de geração anual de 115,3 MWh_el a partir de energia solar com o ciclo ORC e 75,3 MWh_el para o Brayton, o que é capaz de suprir respectivamente 53% e 35% da demanda elétrica do consumidor. Os sistemas produziram energia na forma de água aquecida para processamentos 482,3 MWh_ter (ORC) e 128,3 MWh_ter (Brayton), superando em ambos os casos a demanda o usuário.Solar Energy is one of the most promising solutions for energy production in a moment with increasing pressures for energy demands and sustainable solutions. Concentrated solar Power (CSP) appears as a promising opportunity in this scenario. A CSP plant is based on converting thermal to electrical through traditional thermodynamic cycles. A pilot project, with the aim of technically validating the application of solar energy for agro-industrial purposes is under development at the USP Pirassununga campus. The project considered the campus slaughterhouse as a docking facility. The electricity produced will be delivered to the campus grid, while heat will be supplied to the adjacent slaughterhouse, owned and operated by USP. It is a central tower type CSP system, with 140 heliostats of 9m2 each. Two cycles were evaluated, the ORC and the Brayton cycle, both evaluated by mathematical models through parameters provided by the suppliers. The first, the 70 kWel ORC Cyplan®70, from the manufacturer Dürr, connected to an open, ceramic receiver, with a constant air flow of 1.22 kg/s; both already acquired. The second, the Brayton turbine, Turbec T100, of 100 kWel, from the manufacturer VOLVO; with a closed (theoretical) cavity receiver operating with air at 1173 K and 4.5 bar. Due to the pilot nature of the plant, limitations of mirrors and receiver geometry found commercially, the expected optical efficiency of the field is below the ideally achievable value. The model indicated an annual generation potential of 115.3 MWh_el from solar energy with the ORC cycle and 75.3 MWh_el for the Brayton, which is capable of supplying 53% and 35% of the consumer\'s electrical demand, respectively. The systems produced energy in the form of heated water for processing 482.3 MWh_ter (ORC) and 128.3 MWh_ter (Brayton), exceeding user demand in both cases.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPOliveira, Celso Eduardo Lins deGuarniéri, Pedro Henrique de Faria2022-10-04info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/74/74134/tde-10032023-141230/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2023-03-13T18:07:39Zoai:teses.usp.br:tde-10032023-141230Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212023-03-13T18:07:39Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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