Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração

Apresentação em tema: "Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração"— Transcrição da apresentação:

1 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Analise Técnica e Econômica do Uso de Gas de Biomassa Para a Geração de Energia Grupo de Pesquisa Prof. Dr. José Luz Silveira Prof.Dr. Julio Santana Atunes Prof. Dr. Celso Eduardo Tuna M.Sc.  Antonio Caetano de Souza Mestrando Ronney Arismel Mancebo Boloy Téc. Rodolfo dos Santos

2 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
-Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de 30 MWe Com queima suplementar (30%)‏ Sem queima suplementar -Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo de cogeração de pequeno porte (15 kWe)‏

3 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe

4 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Dados da Turbina de Vapor Alstom SQS CQS

5 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Valores de fluxo de calor, vapor, syngas e trabalho calculados para cada sistema estudado Valores de fluxo de gas e temperatura calculados para o sistema de recuperação de calor

6 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Parametros das turbinas a gas selecionadas e avaliadas

7 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Seleção da Turbina para o sistema de BIGCC-SQS Fluxo de Gases (kg/s) Temperatura dos gases na saída da turbina (°K)

8 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Seleção da Turbina para o sistema de BIGCC-CQS Fluxo de Gases (kg/s) Temperatura dos gases na saída da turbina (°K)

9 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Valores de eficiência calculados para cada ciclo

10 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Analise Econômica Os calculos forão realizados tomando como referencia o ano base 2007 e um preço de eletricidade 174,68 R$/MWh or 0,1078 US$/kWh (ANEEL 2007)

11 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Analise Econômica Equações utilizadas para o calculo dos parametros economicos, de acordo com (Silveira, J.L., 1990)

12 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Comparação dos Custos de Produção de Eletricidade para os Sistemas SQS e CQS da BIGCC Custo de Produção de Eletricidade (US$/kWh) Payback (ano)

13 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Comparação da Receita Anual Esperada para os Sistemas SQS e CQS da BIGCC Receita Anual Esperada (US$/ano) Payback (ano)

14 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo de cogeração de pequeno porte (15 kWe)‏ Gaseificador Tipo Downdraft de simples estagio, 25 kg/h de Biomassa Trocador de Calor Agua-Gás Filtro de manga Motor Gerador Compacto 5 kWe

15 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo de cogeração de pequeno porte (15 kWe)‏ Cogerador Compacto

16 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo de cogeração de pequeno porte (15 kWe)‏ Sistema de Alimentação de Biomassa Gaseificador Tipo Downdraft de duplo estagio, 25 kg/h de Biomassa Ciclone com sistema de preaquecimento de ar

17 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo de cogeração de pequeno porte (15 kWe)‏ Dados do sistema de cogeração a ser estudado Parametro Valor Fluxo de Biomassa 25 kg/h Tempo de Operação 5 000 h –7000 h Ar nas condições ISO P= Pa, T=25 °C Investimento do Trocador 700 US$ Temperatura de Agua Quente 40 °C, 45 °C, 50 °C, 55 °C, 60 °C Investimento do Sistema de Gaseificação 20.000,00 US$ Temperatura de Gaseificação * 800 °C Custo de manutenção do Cogerador 0.08 US$/kWh Conteudo de Umidade * 20% Custo de manuntenção do Trocador 0.003 US$/kWh Efficiencia do Trocador do Calor 70% Custo de manuntenção do gaseificador 0.015 US$/kWh Calor especifico da Agua 4,19 kJ/kgK Relação ar/biomassa* 0,20 Entalpia do Syngas* -2470,25 kJ/kg Fluxo de cinzas** 0,25 kg/h Investimento do Cogerador 1437,02 US$ Juros 12%

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Resultados do analise tecnico do sistema Gaseificador-Cogerador de 15 kWe Efficiencia de Geração de Eletricidade 28,54 % Efficiencia em Frío do Gaseificador 32,52 % Efficiencia da Produção de Agua Quente 2,63% Efficiencia Global do Sistema de Cogeração 31,18% Ecomb do syngas 52,55 kW Energia do syngas 1,98 kW Calor especifico do syngas 1,47 kJ/kgK Fluxo de Ar 9,88 Nm3air/h Ar teórico para gaseificação 3,56 Nm3air/kgb Fluxo de syngas 29,90 Nm3gas/h Gas de biomassa por kilogramos de biomassa 1,23 Nm3gas/kgb Entalpia de formação de biomassa 8502,47 kJ/kg Entalpia de biomassa 5030,73 kJ/kg Entalpia de cinzas 538,28 kJ/kg Perdas de calor no Gaseificador 4,86 kW

19 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo de generação de calor e potencia elétrica (cogeração) de pequeno porte (15 MWe)‏ Analises Econômico Equações utilizadas para o calculo dos parâmetros econômicos, de acordo com (Silveira, J.L., 1990)

20 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Resultados do analise economica do sistema Gaseificador-Cogerador Comparação dos custos de produção de eletricidade, produção de agua quente e produção de syngas para um 12% de juros Custo (US$/kWh) Payback (anos)

21 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Resultados do analise econômica do sistema Gaseificador-Cogerador Comparação da Receita Anual Esperada do sector rural e residencial para um 12% de juros Receita Anual Esperada (US$/ano) Tarifa de Eletricidade Setor Rural 0,07 U$/kWh Tarifa de Eletricidade Setor Residencial 0,12 U$/kWh Tarifas de Acuerdo ANEEL, 2008 Payback (anos)

22 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração
Resultados do analise econômica do sistema Gaseificador-Cogerador

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Resultados do analise econômica do sistema Gaseificador-Cogerador

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Resultados do analise econômica do sistema Gaseificador-Cogerador

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Resultados do analise econômica do sistema Gaseificador-Cogerador

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