Tese
Desenvolvimento e demonstra????o de funcionamento de um sistema h??brido de gera????o de energia el??trica, com tecnologia nacional, composto por m??dulo de c??lulas a combust??vel tipo PEMFC e acumulador chumbo ??cido
Hybrid system development and operation for an electric power generation with the brazilian technology composed of a PEMFC fuel cell stack and lead acid battery
Registro en:
10.11606/T.85.2012.tde-24102012-083711
Autor
SENNA, ROQUE M. de
Resumen
Este trabalho apresenta a contribui????o obtida no desenvolvimento de um Gerador de Eletricidade H??brido (HYBRIDGEN), com tecnologia nacional, focado nos sistemas de terceira gera????o de energia el??trica h??brido, composto por um m??dulo de c??lulas a combust??vel tipo PEMFC, associado a um acumulador chumbo ??cido. Mostra-se tamb??m a sua capacidade de operar em modo cont??nuo, carga com demanda vari??vel e fator de carga inferior a 50%. Foram abordados quatro temas principais. O primeiro refere-se a um estudo para a melhoria da efic??cia na convers??o de energia em corrente cont??nua (cc), ao regular o potencial de sa??da do conversor cc-cc. A energia ?? proveniente do m??dulo de c??lula a combust??vel de 1 kWe, equipado com sistema t??rmico de refrigera????o e sistema de alimenta????o de gases, aqui denominados MCC1. Para tal, foi constru??do o modelo matem??tico do sistema conversor de corrente cont??nua (sistema conversor cc-cc), com solu????o suportada em equa????es diferenciais alg??bricas, ensaios no MCC1, bem como em simula????o computacional no programa MATLAB7??. O segundo tema refere-se ao desenvolvimento do projeto e montagem do prot??tipo do HYBRIDGEN devido ?? inexist??ncia no mercado brasileiro de um equipamento com as caracter??sticas necess??rias tanto para a pesquisa, quanto para uso comercial. Desenvolveu-se uma placa controladora para o acumulador (PCC), os esquemas el??tricos, os barramentos e o sistema de rel??s. Tamb??m foi utilizado o MCC1 em desenvolvimento pelo IPEN e ELECTROCELL?? com tecnologia 100% nacional. O HYBRIDGEN foi instalado em um sistema m??vel. O terceiro tema refere-se ?? an??lise de estabilidade do modelo matem??tico do sistema conversor cc-cc. Utilizou-se de quatro testes de estabilidade, sendo: 1 - pela Resposta em Frequ??ncia ao utilizar o Teorema do Mapeamento, de Nyquist; 2 - Lugar das Ra??zes, de Nyquist; 3 - fun????o de teste Degrau, em pontos de opera????o e, 4 - fun????o de teste Impulso, em pontos de opera????o. Por fim, apresentaram-se os resultados dos ensaios de potencial e corrente de uma c??lula a combust??vel unit??ria de 25 cm2, do MCC1, e do HYBRIDGEN. No desenvolvimento dos primeiros testes o MCC1 atingiu 704,55 We, (pot??ncia considerada condi????o predominante de opera????o). A seguir, demonstrou-se a capacidade do HYBRIDGEN para simultaneamente: alimentar cargas em corrente cont??nua; carregar o acumulador de 45 Ah; alimentar o inversor de 2 kWe e o autotransformador, para fornecer energia a equipamentos em 12Vcc, 127 Vac e 220Vac, 60 Hz, todos num total de 819,52 We. Esses resultados foram obtidos mesmo com limita????es na refrigera????o ventilada do MCC1, observadas no decorrer dos testes. Assim, o HYBRIDGEN se mostrou vi??vel tecnicamente, e com grande potencial de uso. Tese (Doutoramento) IPEN/T Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP