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Estudo da hibridização heliotérmica : biomassa em diferentes sucroalcooleiras como forma de inserção da tecnologia no Brasil
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/640738
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Siqueira, Mario Benjamim Baptista | - |
| Autor(es): dc.creator | Gurgel, Paula Cristina | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2021-10-14T18:49:20Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2021-10-14T18:49:20Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2021-01-28 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2021-01-28 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2021-01-25 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2020-07-23 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | https://repositorio.unb.br/handle/10482/39989 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/640738 | - |
| Descrição: dc.description | Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2020. | - |
| Descrição: dc.description | A energia solar concentrada (CSP) é uma forma de emprego da energia solar para gerar energia térmica ou elétrica, em que se utiliza um campo de espelhos para concentrar a radiação solar em um receptor que aquece um fluido de trabalho, e quando ligado a um bloco de potência é capaz de gerar eletricidade por meio de turbogeradores. Para geração de energia elétrica, ela opera de forma similar a uma termelétrica tradicional, porém o calor fornecido ao sistema não se dá através da queima de um combustível e sim por meio do sol. Atualmente no Brasil não existe nenhuma planta que utilize CSP para geração de energia elétrica, mesmo o país possuindo índices relevantes de irradiação solar. Em contrapartida, o Brasil é consolidado no mercado de cana de açúcar, sendo o líder mundial no setor. Grande parte das sucroalcooleiras operam com sistema de cogeração de energia, em que se queima o bagaço da cana de açúcar para geração de energia elétrica e térmica que alimenta os processos de produção de açúcar e etanol, e a energia elétrica excedente desses processos é exportada para rede. O Brasil possui atualmente mais de 400 usinas sucroalcooleiras que operam nesse sistema. Diante disso, esse trabalho se propôs a estudar a viabilidade da hibridização CSP com biomassa da cana de açúcar utilizando disso como uma forma de entrada da energia solar concentrada para geração de energia elétrica no país, visto que as duas fontes compartilhariam o mesmo bloco de potência, reduzindo custos de implantação, além de economizar bagaço no período da safra que poderia ser estocado para estender a geração para o período de entressafra. O estudo foi realizado utilizando 7 usinas de diferentes regiões do país e com diferentes potências instalada. O campo solar foi modelado utilizando a tecnologia de torre central sem armazenamento térmico e foi realizado no SAM, variando a potência para cada usina estudada. A modelagem do sistema híbrido foi feita considerando que o campo solar e a caldeira iriam operar em paralelo fornecendo vapor ao sistema, que opera em ciclo Rankine. Por meio do balanço de energia, foram determinadas as parcelas de vapor fornecidas pelo campo solar e pela caldeira, o que possibilitou o cálculo do consumo e da economia de bagaço. O estudo mostrou que o bloco de potência instalado e a incidência solar são os fatores que mais impactam na eficiência da hibridização, e ainda que as usinas de potência intermediária instalada são que tem melhor desempenho para o modelo proposto. O pior resultado foi obtido para a usina localizada em SP, que teve a DNI média mais baixa, e obteve economia percentual de bagaço de 3% e aumento de energia elétrica de 4,9%. Em contrapartida, a usina localizada no PI, que tinha o bloco de potência mais baixo, mas a média da DNI alta, apresentou 36% de economia de bagaço e 11% de aumento de energia elétrica gerada. A alteração do múltiplo solar afetou de forma significativa apenas a usina de alto bloco de potência instalado. Como forma de inserção da tecnologia no país, a hibridização se mostrou como uma alternativa viável a curto prazo, visto que ela reduz o LCOE para sistemas CSP, as usinas já possuem bloco de potência instalado, já estão inseridas no sistema elétrico brasileiro, utilizam biomassa de baixo custo, e principalmente, devido à disponibilidade solarimétrica do país. | - |
| Descrição: dc.description | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). | - |
| Descrição: dc.description | Concentrated solar power (CSP) is a way of using solar energy to generate thermal or electric energy, which uses a mirror field to focus the solar recording on a receiver that heats up a working fluid, and when a power block is activated is capable of generating electricity through turbogenerators. For electricity generation, it operates similarly to a traditional thermoelectric plant, however the heat supplied to the system does not occur through the burning of a fuel, but through the sun. Currently, there is no plant in Brazil that uses CSP to generate electricity, even though the country has relevant levels of solar radiation. In contrast, Brazil is consolidated in the sugar cane market, being the world leader in the sector. A large part of the sugar and alcohol plants operate with an energy cogeneration system, in which the sugarcane bagasse is burned to generate electrical and thermal energy that feeds the sugar and ethanol production processes, and the excess electrical energy from these processes is exported to the grid. Currently, Brazil has more than 400 sugar and alcohol plants operating in these system. Therefore, this work proposed to study the feasibility of CSP hybridization with sugar cane biomass, using this as a way of entering concentrated solar power to generate electricity in the country, since the two sources would share the same power block, reducing implementation costs, in addition to saving bagasse during the harvest period that could be stored to extend generation to the off-season. The study was carried out using 7 plants from different regions of the country and with different installed powers. The solar field was modeled using the central tower technology without thermal storage and was carried out at SAM, varying the power for each plant studied. The modeling of the hybrid system was made considering that the solar field and the boiler would operate in parallel supplying steam to the system, which operates in Rankine cycle. By means of the energy balance, the steam parcels provided by the solar field and the boiler were determined, which enabled the calculation of bagasse consumption and savings. The study showed that the installed power block and solar incidence are the factors that most impact on hybridization efficiency, and also that the installed intermediate power plants have the best performance for the proposed model. The worst result was obtained for the plant located in the west of SP, which had the lowest DNI average, and obtained bagasse percentage savings of 3% and an increase in electricity of 4.9%. On the other hand, the plant located in the PI, which had the lowest power block, but the a high DNI average, showed 36% bagasse savings and 11% increased electricity generated. The change in the solar multiple affected significantly only the high-power plant installed. As a way of inserting technology in the country, hybridization proved to be a viable alternative in the short term, since it reduces the LCOE for CSP systems, the plants already have installed power blocks, are already inserted in the Brazilian electrical system, use low cost biomass, and mainly, due to the country's solarimetric availability. | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Direitos: dc.rights | Acesso Aberto | - |
| Direitos: dc.rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data. | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Energia solar concentrada | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Energia solar | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Energia heliotérmica | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Radiação solar | - |
| Título: dc.title | Estudo da hibridização heliotérmica : biomassa em diferentes sucroalcooleiras como forma de inserção da tecnologia no Brasil | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | livro digital | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional – UNB | |
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