IBP0663_05 Estudo da Viabilidade Técnica de uma Bancada de Cogeração Baseada em uma Micro-turbina a Gás Natural Rafael R. Romanos, Edson Bazzo, José A.

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1 IBP0663_05 Estudo da Viabilidade Técnica de uma Bancada de Cogeração Baseada em uma Micro-turbina a Gás Natural Rafael R. Romanos, Edson Bazzo, José A. Matelli (UFSC) Newton R. Moura (Cenpes/Petrobras), Luiz G. M. Freire (Petrobras) LabCET/EMC/UFSC Campus Universitário – Trindade Florianópolis, SC – Fone: FINEP RedeGásEnergia (Petrobras, TBG, SCGÁS) PRH/ANP

2 Introdução/Objetivos
Cogeração Produção simultânea de energia elétrica e térmica útil a partir de um mesmo combustível Sistemas de cogeração Alta eficiência Médio e grande porte (MW) Brasil apresenta expressivo potencial Plantas de pequena escala (kW) Setor terciário (e. elétrica, vapor, água quente, água gelada) Falta de investimento em novas usinas e crescimento significativo do consumo de energia elétrica Novas tecnologias Gás natural Praticidade de uso, suprimento garantido, custos de manutenção reduzidos, menores impactos ambientais Falta de investimento em novas usinas e crescimento significativo do consumo de energia elétrica

3 Introdução/Objetivos
Apresentar análise termodinâmica de um sistema compacto de cogeração a gás natural, baseado em micro-turbina e com recuperação de calor para produção de água gelada através de uma máquina de refrigeração por absorção a água quente ou vapor; Apresentar resultados experimentais do sistema existente no LabCET, com recuperação de calor para produção de água quente.

4 Descrição da planta de cogeração

5 Descrição da planta de cogeração
Especificações da micro-turbina Fabricante: Capstone Modelo: 330 Low Pressure Natural Gas Potência (ISO): 28 ± 1 kW Eficiência (PCI): 25 ± 2 % Temperatura dos gases (ISO): 261 °C Especificações do trocador de calor Fabricante: Endesa Modelo: Fluxos cruzados, não misturados Temperatura dos gases (e): 261 °C Temperatura da água (s): 95 °C Coef. global de troca: 0,52 kW/m2K Efetividade: 78,5 %

6 Modelo Termodinâmico para Simulação.
Metodologia Modelo Termodinâmico para Simulação. Conservação da massa e de energia aplicadas a cada um dos componentes da planta; Hipóteses: Regime permanente Variações de energia cinética e potencial desprezíveis Conservação da massa: Conservação de energia (1ª Lei da Termodinâmica):

7 Dados considerados na simulação
Metodologia Dados considerados na simulação Wt=28 kW P9=2*(101,35) kPa COP=0,65 m6= 0,311 kg/s PP=T7p-T9 ºC ΔTtr=7ºC ηt= 0,25 AP=T9-T8p= 20ºC ΔTfc =5ºC T6=268ºC T8=80ºC T11= T10 + ΔTtr ºC T10=29ºC T13=T12 + ΔTfc ºC

8 Produção de água gelada (kW)
Resultados Resultados teóricos Calor recuperado (kW) Produção de água gelada (kW) Eficiência (%) Água quente 50 32 69,6 Vapor 44 28 64,3

9 Resultados experimentais

10 Resultados teóricos vs experimentais

11 Pequenas diferenças entre o modelo e a experiência
Conclusões Pequenas diferenças entre o modelo e a experiência Incertezas na medição; Interpolação dos dados do manual do fabricante da micro-turbina; O sistema é tecnicamente viável Opção por água quente para futura utilização em chillers de simples efeito é melhor do ponto de vista termodinâmico A opção por vapor saturado a 120 °C limita a a recuperação de calor na caldeira a 44 kW: Pintch point de 20 °C; Temperatura dos gases na chaminé de 136 °C.

12 FINEP, RedeGásEnergia (Petrobras, TBG e SCGÁS) CNPq e ao PRH09
AGRADECIMENTOS FINEP, RedeGásEnergia (Petrobras, TBG e SCGÁS) CNPq e ao PRH09 Rafael R. Romanos, Edson Bazzo, José A. Matelli, Newton R. Moura e Luiz G. M. Freire Rafael R. Romanos LabCET/EMC/UFSC Campus Universitário – Trindade Florianópolis, SC – Fone: