masterThesis
Análise exergética, exergoeconômica e exergoambiental de um sistema de trigeração auxiliado por energia solar
Exergy, exergoeconomic and exergoenvironmental analyses of a trigeneration system assisted by solar energy
Registro en:
FERREIRA, João Victor Mendes. Análise exergética, exergoeconômica e exergoambiental de um sistema de trigeração auxiliado por energia solar. Orientador: Eduardo José Cidade Cavalcanti. 2021. 107f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021.
Autor
Ferreira, João Victor Mendes
Resumen
This work discusses the exergy, exergoeconomic and exergoenvironmental
analyses applied on a trigeneration system. A natural gas engine produces
electrical power and its waste heat is recovered to drive a mixed effect H2O-LiBr
absorption chiller and heat exchanger to produce cooling and hot water. A solar
system composed of evacuated tube collectors with two tanks assists the
trigeneration system. The thermodynamic model of the system was developed on
EES software, based on mass and energy conservation principles. The exergy
analysis considered physical and chemical exergies. The exergoeconomic model
follows the SPECO approach and the exergoenvironmental analysis utilizes Ecoindicator 99 method. The research aims to model the trigeneration system and to
assess the exergy, economic and environmental performance. Circulation pump
and solar system present the lowest exergy efficiencies. The exergy efficiency of
the absorption chiller decreases until 15°C, reaching its highest value at 10°C due
the change in definitions of product and fuel. Investments in order to optimize the
high pressure generator are cost-effective. On an exergoenvironmental viewpoint,
the pump and low pressure generator 2 presented the worst performances and gas
engine was responsible by 81,89% of total environmental impact rate, mainly due
NO emission. The costs and environmental impacts per exergy unit of the products
were obtained. The exergoeconomic and exergoenvironmental approaches have
identified critical components and the main costs and environmental impact sources
of the system. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Este trabalho discute as análises exergética, exergoeconômica e
exergoambiental aplicada a um sistema de trigeração. Um motor de combustão
interna alimentado a gás natural produz potência elétrica e o calor residual é
reaproveitado para acionar um chiller de absorção de efeito misto H2O-BrLi e um
trocador de calor para produzir energia térmica (refrigeração e água quente). Um
campo solar composto por coletores de tubos a vácuo com dois tanques térmicos
auxilia o sistema. O modelo termodinâmico do sistema foi desenvolvido no software
EES, baseando-se nos princípios de conservação de massa, energia e das
espécies químicas. A análise exergética considerou as exergias física e química
dos fluxos de massa. O modelo exergoeconômico é baseado na metodologia
SPECO e a avaliação exergoambiental utilizou o método Eco-indicador 99. Os
objetivos do estudo são a modelagem da planta de trigeração e a avaliação do
desempenho exergético, econômico e ambiental do sistema. A bomba e o campo
solar apresentaram as menores eficiências exergéticas. A eficiência do chiller de
absorção reduz até a temperatura de referência de 15° C e aumenta na
temperatura de 10°C devido à mudança da definição de produto e combustível.
Investimentos na otimização do gerador de alta pressão são economicamente
viáveis. Do ponto de vista exergoambiental, a bomba e o gerador de baixa pressão
2 apresentaram os piores desempenhos e o motor a gás é responsável por 81,89%
da taxa de impacto ambiental da planta, principalmente devido à emissão de NO.
Os custos e impactos ambientais por unidade de exergia dos produtos são obtidos.
As abordagens exergoeconômica e exergoambiental identificaram os
componentes críticos e as principais fontes de custo e impacto ambiental do sistema.