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A violação de direitos autorais é passível de sanções civis e penais.
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Coleção Digital
Título: ESTUDO DE UMA UNIDADE CHP COMBINANDO UMA CÉLULA A COMBUSTÍVEL DO TIPO PEMFC, PAINÉIS FOTOVOLTAICOS E SISTEMA DE ARMAZENAMENTO: ANÁLISE 4E Autor: EDSON DE SOUZA LAYA JUNIOR
Instituição: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO - PUC-RIO
Colaborador(es):
-
Nº do Conteudo: 56799
Catalogação: 27/12/2021 Idioma(s): PORTUGUÊS - BRASIL
Tipo: TEXTO Subtipo: TESE
Natureza: PUBLICAÇÃO ACADÊMICA
Nota: Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=56799@1
Referência [en]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=56799@2
Referência DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.56799
Resumo:
Título: ESTUDO DE UMA UNIDADE CHP COMBINANDO UMA CÉLULA A COMBUSTÍVEL DO TIPO PEMFC, PAINÉIS FOTOVOLTAICOS E SISTEMA DE ARMAZENAMENTO: ANÁLISE 4E Autor: EDSON DE SOUZA LAYA JUNIOR
Nº do Conteudo: 56799
Catalogação: 27/12/2021 Idioma(s): PORTUGUÊS - BRASIL
Tipo: TEXTO Subtipo: TESE
Natureza: PUBLICAÇÃO ACADÊMICA
Nota: Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=56799@1
Referência [en]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=56799@2
Referência DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.56799
Resumo:
A crescente demanda energética verificada ao redor do mundo e a
conscientização pública acerca dos efeitos deletérios do excesso de gases estufa
na atmosfera vem colaborando para a articulação de compromissos de grande
alcance em nome da adaptação das matrizes energéticas a formas ambiental
e economicamente sustentáveis. A adesão à energias renováveis (como solar
e eólica) e a descentralização da matriz energética por meio de tecnologias
de geração distribuída (visando a melhoria da eficiência do uso da energia)
são alguns dos movimentos mais relevantes realizados para fazer frente a essas
demandas. Neste ínterim, o presente trabalho é dedicado à simulação numérica
mediante o conceito 4E (Energy, Exergy, Environmental and Economic) de um
sistema híbrido CHP (Combined Heat and Power) on-grid para atendimento
de pequenas demandas residenciais ou industriais, tendo gás natural e energia
solar como vetores energéticos preferenciais. O sistema inclui um reformador
de gás natural para produção de gás de síntese rico em hidrogênio, uma
célula a combustível com membrana de troca de prótons (PEM), painéis
fotovoltaicos, baterias conectadas à rede elétrica por um inversor bidirecional,
trocadores de calor e componentes auxiliares como compressores e boilers.
Os componentes do sistema foram modelados separadamente com base em
equações de conservação e seus modelos devidamente validados. Uma análise
energética e exergética do reformador de gás natural foi conduzida mediante a
metodologia de planejamento de experimentos a fim de avaliar a necessidade de
considerar uma formulação complexa do combustível em vez de um substituto
(metano puro). Posteriormente, estes modelos foram inseridos como módulos
de uma rotina mais ampla destinada a simular o desempenho econômico
do sistema integrado num intervalo de tempo de até 20 anos. Tal rotina,
implementada no MATLAB, permite a flexibilização de critérios operacionais
importantes como número de consumidores, configuração do sistema híbrido
(armazenamento e participação de painéis fotovoltaicos), diferentes tipos de tarifa (convencional ou branca) e o possível uso de rejeito térmico para
cogeração, enriquecendo o escopo de resultados obtidos. Paybacks entre 7 e
20 anos de operação do sistema foram alcançados para diferentes combinações
dos parâmetros examinados considerando-se a adesão no ano de 2020, onde
consumidores residenciais obtiveram resultados predominantemente melhores
do que os industriais em virtude da demanda menos exigente dos primeiros.
Foram também previstas reduções de até 50% no custo cumulativo total
para consumidores residenciais referente a adesão ao sistema proposto por
20 anos, levando-se em conta a queda prevista nos custos de aquisição dos
componentes para as próximas décadas. A avaliação do sistema em termos
ambientais foi feita através da quantidade equivalente de CO2 por unidade
de energia. Concluiu-se que a configuração completa, mesmo auxiliada por
cogeração, supera a média de emissões da matriz energética brasileira (devido
à alta participação das fontes renováveis nessa matriz), permanecendo, ainda
assim, como uma opção melhor do que a combustão pura do gás natural,
especialmente no que diz respeito ao atendimento de demanda térmica.
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