GESTÃO TERMOECOLÓGICA DE USINAS TERMOELÉTRICAS COM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA: MODELO BASEADO EM ASPECTOS TÉCNICOS, ECONÔMICOS E AMBIENTAIS
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Data
2017
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Universidade Federal de Santa Catarina
Resumo
Embora no mundo exista uma tendência ao uso das energias renováveis, nas usinas termoelétricas, a principal fonte geradora de energia ainda são os combustíveis fósseis. Essas usinas, apesar de gerar a potência elétrica demandada para o consumo, são fontes de poluição ao meio ambiente. Este trabalho desenvolve uma proposta para a gestão termoecológica de usinas termoelétricas, avaliando conjuntamente a eficiência térmica e ambiental de motores à combustão interna acionados por combustíveis fósseis, mais especificamente, óleo combustível e gás natural. Foram criados diferentes modelos matemáticos utilizados no desenvolvimento de procedimentos que integraram aspectos técnicos (eficiências), econômicos (consumo e custo de combustível) e ambientais (índice de emissões, função ecológica e ecoeficiência). Pela primeira vez, aplica-se o conceito de entransia para avaliar a eficiência dos motores e aprimorar a função ecológica desenvolvida por Angulo-Brown. O conceito de ecoeficiência foi empregado na otimização multicritério do despacho de carga, permitindo aos gestores avaliar diferentes simulações em busca da maior eficiência termoecológica. A aplicação prática dos procedimentos ocorreu por meio de um software específico. Os principais resultados incluem o avanço teórico da gestão termoecológica e a criação de uma ferramenta prática de apoio à tomada de decisão. A efetividade dos procedimentos foi comprovada em casos reais com diferentes cenários de geração e tipos de combustível.
Abstract
Although there is a global trend toward renewable energy use, in thermoelectric plants, the main energy source remains fossil fuels. These plants, while generating the required electrical power for consumption, are significant sources of environmental pollution. This thesis develops a proposal for the thermoecological management of thermoelectric plants, jointly evaluating the thermal and environmental efficiency of internal combustion engines powered by fossil fuels, specifically fuel oil and natural gas. Different mathematical models were created and used in the development of procedures integrating technical (efficiencies), economic (fuel consumption and cost), and environmental (emission index, ecological function, and eco-efficiency) aspects. For the first time, the concept of entransy is applied to evaluate engine efficiency and to enhance the ecological function initially developed by Angulo-Brown. The concept of eco-efficiency was employed in the multi-objective optimization of load dispatch, allowing managers to evaluate different simulations in pursuit of higher thermoecological efficiency. Practical evaluation was carried out through the application of these procedures in a specific software for the type of thermoelectric plants analyzed. The main results include theoretical advances in thermoecological management and the creation of a practical tool for data analysis and decision-making. The effectiveness of the proposed procedures was demonstrated in real cases with different generation and fuel type scenarios.
Descrição
Palavras-chave
Gestão termoecológica, Eficiência térmica, Entransia, Ecoeficiência, Ecologia industrial
Citação
SILVA, Wagner Ferreira. Gestão termoecológica de usinas termoelétricas com motores de combustão interna: modelo baseado em aspectos técnicos, econômicos e ambientais. 2017. Tese (Doutorado em Engenharia de Produção) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2017.