UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Dissertação
Título: Análise termoeconômica de uma central de ciclo combinado de 826 mw - estudo de caso utilizando um simulador full-scope
Autor(es): PINTO, Gabriel Marques
Primeiro Orientador: RODRIGUEZ, Christian Jeremi Coronado
Resumo: Usinas de ciclo combinado estão, cada vez mais, apresentando um papel de destaque na geração de eletricidade mundial. Estas usinas se destacam pelas suas maiores eficiências, menores custos de produção de eletricidade e menores emissões de gases de efeito estufa. No Brasil, um país com geração majoritariamente renovável, estas usinas têm aumentado, cada vez mais, sua participação na produção de eletricidade. Destaca-se que as usinas de ciclo combinado podem servir como alternativas para diversificar a matriz energética brasileira e aumentar a confiabilidade do sistema, evitando que crises de fornecimento se repitam. Neste contexto, este trabalho realiza uma análise energética, exergética e exergoeconômica de uma usina de ciclo combinado real, a partir da utilização de um simulador full-scope, que reproduz digitalmente, e de forma fiel, a operação da usina EDF Norte Fluminense, localizada em Macaé-RJ. Em resumo, este simulador apresenta uma duplicata exata da usina real e sua operação é idêntica a operação da usina real. Os resultados apresentaram, para a usina estudada, uma eficiência energética de 51,47% e uma eficiência exergética de 49,25%. Além disso, verificou-se que os equipamentos responsáveis pelas principais irreversibilidades foram: câmara de combustão, turbinas a gás e caldeiras de recuperação. Da análise exergoeconômica verificou-se que o custo de produção de eletricidade, para o caso base, foi calculado em como sendo 0,3891 R$/MWh, o que é 10% inferior ao CVU calculado pela ANEEL para a usina em questão. Por fim, verificou-se que, quanto maior o tempo de operação anual da usina, menor o custo de produção de eletricidade, o que pode motivar a construção de novas usinas de ciclo combinado para operar na base do sistema elétrico brasileiro, reduzindo a dependência de hidrelétricas e proporcionando ao consumidor tarifas inferiores àquelas observadas nas operações de térmicas convencionais.
Abstract: Combined cycle power plants are increasing their role in the electricity generation worldwide. These plants stand out for their higher efficiency, lower electricity production costs and relatively low greenhouse gas emissions. In Brazil, a country with mostly renewable energy generation, these plants have been increasing their participation in electricity production. It is noteworthy that combined cycle power plants can show off as an alternative to diversify the Brazilian energy matrix and increase the reliability of the system, preventing supply crisis just like happened in the past. In this context, this works performs an energetic, exergetic and exergoeconomic analysis of a combined cycle power plant, using a full-scope simulator, which digitally and faithfully reproduces the operation of the EDF Norte Fluminense Power Plant, located in Macaé-RJ. Briefly, the simulator presents an exact duplicate of the real power plant and its operation is identical to the operation of the EDF Norte Fluminense Power Plant. The results show that the energy efficiency of the studied plant is equal to 51.47% and the exergetic efficiency is equal to 49.25%. In addition, it was found that the equipment parts that are responsible for the main irreversibilities are: combustion chamber, gas turbines and heat recovery steam generators. From the exergoeconomic analysis, it was found that the cost of electricity production, for the base case, was calculated to be 0.3891 R$/MWh, which is 10% lower than the CVU calculated by ANEEL for the studied power plant. Finally, it was found that a longer plant’s annual operation time imply in the reduction of the cost of electricity production, which may motivate the use of combined cycle power plants as base load power plants, reducing the hydroelectric power plants dependence and providing to the final consumer lower tariffs than those observed in conventional thermal power plant operation.
Palavras-chave: Usina de ciclo combinado
Exergia
Eficiência energética
Exergoeconomia
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica
Tipo de Acesso: Acesso Restrito
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2340
Data do documento: 16-Abr-2020
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