Análise exergoeconômica de um ciclo rankine orgânico aplicado em uma planta de microcogeração

Abstract

No Brasil, ainda, mais da metade da produção de energia é por meio de usinas hidrelétricas. No entanto, essa geração de energia depende das condições climáticas e, consequentemente, comprometendo a geração de energia no período de estiagem, além do aumento do custo da energia devido ao acionamento das usinas termelétricas para suprir a demanda. A geração distribuída ajudaria a mitigar esse problema para consumidores de pequeno e médio porte, com uma alternativa de implantação de centrais de microcogeração. Essas centrais utilizam, em geral, uma microturbina a gás para geração de energia e os gases de exaustão produzidos podem serem utilizados para gerar energia térmica. Após a geração de energia, elétrica e térmica, esses gases são descarregados na atmosfera com uma temperatura, relativamente, baixa para produção convencional de energia e uma alternativa para o aproveitamento dessa energia seria utilizar um Ciclo Rankine Orgânico, que possibilita a produção de energia a partir de fontes de baixa temperatura. Diante disso, este trabalho tem como objetivo realizar uma análise exergoeconômica da implantação de um ciclo Rankine orgânico a uma planta de microcogeração composta por uma microturbina de 30 kW e um recuperador de calor, baseada no laboratório de cogeração da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), o COGENCASA, onde a fonte energética para o ciclo Rankine orgânico são os gases de combustão da microturbina. Para isso, foi desenvolvido um modelo matemático no software Engineering Equation Solver (EES), versão acadêmica, para simular o funcionamento de um ciclo Rankine orgânico aplicado ao COGENCASA. A partir dos resultados encontrados, foi possível observar os parâmetros que refletem no rendimento energético e exergético do sistema, a performance dos fluidos de trabalho selecionados e a taxa de custo da energia elétrica do sistema. Os resultados mostram que o ciclo Rankine orgânico é uma tecnologia bastante promissora para aproveitar energia de fontes térmicas de baixa temperatura, sendo um grande aliado na redução do consumo de combustível e, consequentemente, na emissão de poluentes.