AVALIAÇÃO Termo-econômica de Sistemas de Ciclo Rankine Orgânico
para Recuperação de Calor Residual e Repotenciação de uma
termelétrica à Biogás de Aterro Sanitário
Nome: LUCAS RODRIGUES LOYOLA
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 30/03/2023
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| JOSÉ JOAQUIM CONCEIÇÃO SOARES SANTOS | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| ALEXANDRE PERSUHN MORAWSKI | Examinador Interno |
| JOÃO LUIZ MARCON DONATELLI | Coorientador |
| JOSÉ JOAQUIM CONCEIÇÃO SOARES SANTOS | Orientador |
| MATEUS HENRIQUE ROCHA | Examinador Externo |
Resumo: De frente à importância da produção de energia adicional com redução de impactos ambientais para suprir a crescente necessidade energética, surge o termo Waste Heat Recovery (WHR), que é basicamente a recuperação de resíduos térmicos os transformando em energia útil. Usinas termelétricas que operam com motores de combustão interna descartam parcelas consideráveis de calor pelos sistemas de exaustão de gases e de resfriamento. Dentre as diversas tecnologias para recuperação de energia, uma alternativa atrativa, que foi amplamente estudada nos últimos anos, é a utilização de Ciclo Rankine Orgânico (ORC), que visa o aumento da eficiência energética sem o uso adicional de combustível. No entanto, para a implementação dessa tecnologia deve-se fazer uma avaliação econômica para entender sua viabilidade. Este trabalho tem como estudo de caso a usina termelétrica da empresa de valorização de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU), Marca Ambiental. Partindo de dados nominais, é feita uma análise termodinâmica das Unidades Geradoras (UGs) que compõem a usina, englobando balanços de massa, energia e exergia. Em seguida são modelados dois ciclos Rankine orgânicos para a recuperação de cada fonte residual de calor: gases de exaustão e água
de resfriamento dos motores. A análise econômica é baseada em um método de equações paramétricas para a determinação dos custos de cada equipamento, obtendo-se o valor total do investimento inicial em cada planta modelada e com isso são realizados cálculos de indicadores de viabilidade econômica: payback (simples e descontado), Valor Presente Líquido (VPL) e Taxa Interna de Retorno (TIR) para avaliar se os investimentos são viáveis
ou não. A principal contribuição deste trabalho é realizar um estudo preliminar da possibilidade de repotenciação de uma usina termelétrica. Os resultados mostram que, dos ciclos modelados, apenas o que utilizou o calor proveniente dos gases de exaustão é viável economicamente, podendo gerar um aumento de até 8,8% na potência elétrica gerada na termelétrica e apresentando um payback descontado de cerca de 15 anos e 5 meses.
Palavras chave: Calor Residual; Repotenciação; Balanço Exergético; Ciclo Rankine Orgânico; Viabilidade Econômica.
