Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Tese
Título: Análise da utilização conjunta do gás natural e das energias renováveis para a geração de eletricidade
Autor(es): TAETS, Leandro Alexandre Ribeiro
Primeiro Orientador: SILVA, Rogério José da
Resumo: O uso das energias renováveis na geração de eletricidade, especialmente eólica e solar, tem crescido em todo o mundo, aproveitando-se de reduções nos custos dos equipamentos e de políticas de incentivo de substituição de combustíveis fósseis. Contudo, uma das principais características da geração eólica e solar é a intermitência, o que exige sistemas de geração de eletricidade cada vez mais flexíveis. No Brasil, as energias renováveis também têm apresentado crescimento significativo com aumento na geração eólica e solar. Uma parte dos novos empreendimentos hidrelétricos, que entraram em operação nos últimos anos, têm como característica a operação fio d´água. Com reservatórios menores a produção de eletricidade nestas usinas, nos períodos de seca, cai substancialmente, sendo necessário complementar esta produção. Este trabalho analisa o uso do gás natural, com o intuito de apresentá-lo como um combustível viável dentro do cenário de alteração da matriz de geração de eletricidade, seja com o uso das energias renováveis, ao redor do mundo, ou ainda com a expansão das hidrelétricas fio d´água no Brasil. A análise apresenta diversas forças e oportunidades para o gás natural, como por exemplo, tecnologias que permitem geração de eletricidade com eficiências superiores a 60 %, em plantas de ciclo combinado, e redução de emissões de CO2 da ordem de 60 %, na comparação com plantas USC operando com dois tipos de carvões bastante utilizados no Brasil. Além disso, a combustão de gás natural é praticamente isenta de emissões de SO2. A análise também aponta que o custo de investimento de uma central termelétrica a gás natural é cerca de 50 % menor, enquanto que o custo de O&M é 40 % menor na comparação com uma central USC. Mas nem todos os fatores são positivos, existem fraquezas e ameaças que podem dificultar o uso do gás natural na geração de eletricidade. Mesmo o gás natural possuindo melhores características ambientais, frente aos demais combustíveis fósseis, políticas de incentivo ao uso de energias renováveis e substituição dos combustíveis fósseis podem limitar o uso do gás natural. Além disso, o desenvolvimento de tecnologias de armazenamento de energia pode mitigar os impactos da intermitência das energias renováveis. A partir de todos os fatores apresentados pela análise, é possível afirmar que o gás natural, apesar de ser um combustível de origem fóssil, tem, e continuará tendo pelos próximos anos, um papel fundamental para garantir a estabilidade do fornecimento de energia elétrica no cenário de expansão das energias eólica e solar. Especificamente no caso brasileiro, a operação complementar, durante o período de seca, com as hidrelétricas fio d´água é fundamental para garantir o suprimento de eletricidade para o país.
Abstract: The use of renewables in electricity generation, especially wind and solar, has grown worldwide, taking advantage of reductions in equipment costs and policies to encourage substitution of fossil fuels. However, one of the main characteristics of wind and solar generation is intermittency, which requires increasingly flexible electricity generation systems. In Brazil, renewables have also shown significant growth with an increase in wind and solar generation. Some of the new hydroelectric projects, which have come into operation in recent years, feature run-of-river operation. With smaller reservoirs, the production of electricity in these plants, in periods of drought, drops substantially, making it necessary to complement this production. This work analyzes the use of natural gas, in order to present it as a viable fuel within the scenario of changing the electricity generation matrix, either with the use of renewable energies, around the world, or with the expansion of run-of-river hydroelectric plants in Brazil. The analysis presents several strengths and opportunities for natural gas, such as, for example, technologies that allow electricity generation with efficiencies greater than 60%, in combined cycle plants, and reduction of CO2 emissions in the order of 60%, compared to USC plants operating with two types of coal widely used in Brazil. Furthermore, the combustion of natural gas is practically free from SO2 emissions. The analysis also points out that the investment cost of a natural gas thermoelectric plant is about 50% lower, while the O&M cost is 40% lower compared to a USC plant. However, some factors are negative, there are weaknesses and threats that can make it difficult to use natural gas to generate electricity. Even natural gas has better environmental characteristics, compared to other fossil fuels, policies to encourage the use of renewable energy and replacement of fossil fuels can limit the use of natural gas. Furthermore, the development of energy storage technologies can mitigate the impacts of renewable energies intermittence. From all the factors presented by the analysis, it is possible to affirm that natural gas, despite being a fossil fuel, has, and will continue to play for the next years, a fundamental role in guaranteeing the stability of the electricity supply in the scenario expansion of wind and solar energy. Specifically in the Brazilian case, the complementary operation, during the dry season, with run-of-river hydroelectric plants is essential to guarantee the electricity supply to the country.
Palavras-chave: Gás natural
Matriz energética mundial
Turbinas a gás
Carvão mineral
Geração termelétrica
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: Doutorado - Engenharia Mecânica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3189
Data do documento: 16-Dez-2021
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