Resumo:
A exploração de petróleo offshore tem sido uma parte importante do desenvolvimento da indústria mundial de petróleo e gás nas últimas duas décadas. No Brasil, a ampliação do uso de FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading) será determinante para consolidar a exploração das recentes descobertas de petróleo na camada pré-sal. FPSO são navios de exploração de petróleo com capacidade para processar, armazenar e realizar a transferência de petróleo. A busca pelo aprimoramento da eficiência energética na indústria de petróleo avançou consideravelmente, principalmente para superar necessidades como o aumento da demanda de petróleo e gás, a necessidade da redução da emissão de CO₂ e outros gases, e aumento dos custos de produção. Esta dissertação tem como objetivo principal avaliar e otimizar o potencial energético da implantação de ciclos ORC em uma FPSO Brasileira mediante a recuperação de calor residual dos processos da plataforma. Esta abordagem visa aumentar a geração de eletricidade na plataforma avaliada, de forma eficiente, reduzindo as emissões de calor, e proporcionando um desenvolvimento mais sustentável das operações da FPSO. O ciclo Rankine orgânico desponta como uma tecnologia eficiente para conversão de calor de baixas e médias temperaturas para geração de eletricidade. Neste estudo foi realizado uma análise de todo sistema produtivo de uma FPSO segundo dados de operação desta, identificando as fontes de calor residual não aproveitadas nos processos. Por meio desta análise, elaborou-se uma avaliação do potencial para recuperação de calor destas fontes por meio de ciclos ORC. Para isto, realizou-se uma modelagem das unidades produtivas da FPSO, caracterizando cada fonte de calor, integrando o ciclo ORC para geração de potência. É apresentado a modelagem termodinâmica e exergética para avaliação da implementação do ciclo ORC. Neste estudo foi desenvolvido uma otimização multiobjetivo dos parâmetros de operação do ciclo ORC, visando a maximização da potência líquida pelo ciclo, e minimização da área deste. A partir da análise termodinâmica e exergética, evidenciou-se que a aplicação de ciclos ORC para geração de potência, a partir da recuperação de calor, mostrou-se bastante favorável aplicados à plataforma estudada.
