Análise termodinâmica de um sistema CAES isocórico considerando diferentes fontes de fornecimento de calor durante a etapa de descarregamento

Abstract

Fontes de energia renovável são recursos naturais considerados inesgotáveis e que podem ser utilizados na geração de energia elétrica. As fontes eólicas, solar, biomassa e outras são exemplos deste tipo de energia, que podem auxiliar na descarbonização da matriz elétrica, substituindo principalmente a geração termelétrica que usam combustíveis de origem fóssil. No entanto a energia eólica e solar são fontes que apresentam um comportamento estocástico e sazonal, representado um desafio ao sistema elétrico. Os sistemas de armazenamento de energia podem ser uma alternativa para enfrentar este desafio, possibilitando o armazenamento de energia em momentos de baixa demanda e a descarga de energia nos momentos de alta demanda, suavizando assim as variações de potência e tornando o sistema mais robusto e flexível. Este trabalho tem como finalidade realizar o estudo de um sistema de armazenamento de energia por ar comprimido (Compressed Air Energy Storage - CAES) que utiliza geração eólica como fonte primária. Também tem como propósito o estudo do perfil de demanda e geração de energia eólica com o objetivo de definir os horários de carregamento e descarregamento. Na etapa de descarregamento do sistema, a finalidade é avaliar a influência termodinâmica do tipo de combustível utilizado na câmara de combustão, sendo eles gás natural e biogás. A comparação de desempenho do sistema e a análise de emissão de poluentes utilizando os dois combustíveis é importante na avaliação da viabilidade da substituição de um combustível fóssil por outro proveniente da biomassa, com o objetivo de tornar o sistema mais ecológico. Como resultado deste trabalho, foi constatado que o biogás é capaz de surtir uma performance semelhante no sistema CAES para uma mesma potência gerada quando comparado ao gás natural, porém, é necessário um consumo maior deste combustível. Devido esse fator, o biogás representa uma liberação de dióxido de carbono cerca de 36% maior que a liberação proveniente da queima do gás natural. No entanto, ao comparar as emissões da queima do biogás com a quantidade de dióxido de carbono equivalente caso uma mesma quantidade desse gás não fosse queimada e sim liberada naturalmente em sua formação, observou-se que o dano ao ambiente seria mais que 7 vezes pior ao ambiente. Logo, além de promover uma diminuição da dependência de combustíveis fósseis, o uso do biogás é vantajoso como uma forma de aproveitar resíduos orgânicos e reduzir desperdícios energéticos.