dc.creator |
DOVICHI FILHO, Fernando Bruno |
|
dc.date.issued |
2022-05-02 |
|
dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3347 |
|
dc.description.abstract |
The present investigation aims to determine the technical and economic potentials of electricity
generation from different types of biomasses in the state of Minas Gerais, using different electricity
generation technologies, supported by different thermochemical combustion and gasification
routes. The five most available biomasses in the state of Minas Gerais were selected: corn,
soybeans, coffee, eucalyptus and sugar cane, whose crops produce residues that can be used for
electricity generation. Considering the technical, logistical and economic data of the selected
biomasses, the research sought to define the most viable types of residual biomass for electricity
generation, in different locations within the state, through a multi-criteria decision-making
approach (MCDM). A bibliographic review of the maturity of different types of electricity
generation technologies from biomass was carried out, based on available information, schemes
and operational parameters of real installations. The level of technological readiness of the
different alternatives was also evaluated through a survey with specialists in the sector, concluding
that the technologies with the highest level of readiness are the conventional Rankine cycle, the
organic Rankine cycle and the use of gasifiers integrated with internal combustion. These three
technological alternatives were adopted as options for the generation of electricity from biomass,
obtaining a scale of the types of biomasses available, through a multicriteria methodology. The
determination of the criteria weight was carried out from an integration with the analytical
hierarchy process (AHP). In conjunction with a GIS-MCDA approach, different micro-regions
were evaluated considering their respective biomass resources, allowing the estimation of costs
and performance of different electricity production technologies. A logical algorithm was
developed for the selection of alternatives for energy production from biomass, giving priority to
technical feasibility, and considering factors such as the availability of biomass and its
characteristics such as calorific value, humidity and granulometry. Investment costs, operating
costs, as well as logistical costs for generating electricity from the plant, according to the
technology used, were surveyed. Typical energy efficiencies for these cycles are between 8 and
30%, with conversion efficiency increasing with generation scale. To be analyzed, the generation
systems were divided according to their power ranges in industrial application through power
curves, in which plants with power above 5 MWe were to use the conventional Rankine cycle,
power between 0.5 and 4.1 MWe using organic Rankine cycles, and the lower capacity potentials
adopting the gasification and syngas burning cycles in internal combustion engines. It was found
that eucalyptus prevailed as the most suitable biomass for most of the cases analyzed, due to its
high energy power, followed by sugarcane residues, which are produced in greater quantities in
the state. The conventional Rankine cycle was identified as the most mature technology and also
had the lowest generation costs. In the projects that showed economic viability, the generation
costs were between US$ 0.10/kWh and US$ 0.24/kWh. |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Potencial teórico |
pt_BR |
dc.subject |
Potencial técnico |
pt_BR |
dc.subject |
AHP |
pt_BR |
dc.subject |
Biomassa |
pt_BR |
dc.subject |
Minas Gerais |
pt_BR |
dc.title |
Determinação dos potenciais técnico e econômico da geração de eletricidade a partir da biomassa: estudo de caso do estado de Minas Gerais |
pt_BR |
dc.type |
Tese |
pt_BR |
dc.date.available |
2022-08-09 |
|
dc.date.available |
2022-08-09T11:11:08Z |
|
dc.date.accessioned |
2022-08-09T11:11:08Z |
|
dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/8831577263163592 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
LORA, Electo Eduardo Silva |
|
dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/5479717772667720 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 |
PALACIO, José Carlos Escobar |
|
dc.contributor.advisor-co1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/1472037977658347 |
pt_BR |
dc.description.resumo |
A presente investigação tem como finalidade determinar os potenciais técnicos e econômicos da
geração de eletricidade a partir de diferentes tipos de biomassa no estado de Minas Gerais,
utilizando para isso diferentes tecnologias de geração de eletricidade, suportadas por diferentes
rotas termoquímicas de combustão e gaseificação. Foram selecionadas as cinco biomassas de
maior disponibilidade no estado de Minas Gerais: milho, soja, café, eucalipto e cana de açúcar,
cujas culturas produzem resíduos que podem ser aproveitados para a geração elétrica.
Considerando os dados técnicos, logísticos e econômicos das biomassas selecionadas, a pesquisa
procurou definir os tipos de biomassa residual mais viáveis para a geração de eletricidade, em
diferentes localidades do estado, por meio de uma abordagem de tomada de decisão multicritério
(MCDM). Foi realizada uma revisão bibliográfica da maturidade dos diferentes tipos de
tecnologias de geração de eletricidade a partir da biomassa a partir de informações disponíveis,
esquemas e parâmetros operacionais de instalações reais. O nível de prontidão tecnológica das
diferentes alternativas também foi avaliado através de uma pesquisa com especialistas do setor,
concluindo-se que as tecnologias com maior nível de prontidão são o ciclo Rankine convencional,
o ciclo Rankine orgânico e o uso de gaseificadores integrados com motores de combustão interna.
Essas três alternativas tecnológicas foram adotadas como opções para a geração de eletricidade a
partir da biomassa, obtendo-se uma escala dos tipos de biomassa disponíveis, através de uma
metodologia multicritério. A determinação do peso dos critérios foi realizada a partir de uma
integração com o processo de hierarquia analítica (AHP). Em conjunto com uma abordagem GIS MCDA, foram avaliadas diferentes microrregiões considerando os seus respectivos recursos de
biomassa, permitindo a estimativa dos custos e o desempenho de diferentes tecnologias de
produção de eletricidade. Foi desenvolvido um algoritmo lógico para a seleção das alternativas de
produção de energia a partir da biomassa, dando prioridade à viabilidade técnica, e considerando
fatores como a disponibilidade da biomassa e suas características tais como poder calorífico,
umidade e granulometria. Foram levantados os custos de investimento, custos operacionais, bem
como custos logísticos para a geração de energia elétrica da usina, de acordo com a tecnologia
empregada. As eficiências energéticas típicas destes ciclos situam-se entre 8 e 30 %, com a
eficiência de conversão aumentando com a escala de geração. Para serem analisados, os sistemas
de produção foram divididos de acordo com os seus intervalos de potência em aplicação industrial
através de curvas de potências, sendo usinas com potência acima de 5 MWe utilizando o ciclo
Rankine convencional, potência entre 0,5 e 4,1 MWe utilizando ciclos Rankine orgânicos, e os
potenciais de menor capacidade adotando os ciclos de gaseificação e queima do gás de síntese em
motores de combustão interna. Verificou-se que o eucalipto prevaleceu como a biomassa mais
adequada para a maioria dos casos analisados, devido ao seu alto poder energético, vindo em
seguida os resíduos da cana de açúcar, que são produzidos em maiores quantidades no estado. O
ciclo Rankine convencional foi identificado como a tecnologia mais madura e também apresentou
os menores custos de geração. Nos aproveitamentos que apresentaram viabilidade econômica, os
custos da geração ficam entre US$ 0,10/kWh e US$ 0,24/kWh. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
IEM - Instituto de Engenharia Mecânica |
pt_BR |
dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UNIFEI |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA |
pt_BR |
dc.relation.references |
DOVICHI FILHO, Fernando Bruno. Determinação dos potenciais técnico e econômico da geração de eletricidade a partir da biomassa: estudo de caso do estado de Minas Gerais. 2022. 267 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2022. |
pt_BR |