LabCET/EMC/UFSC Campus Universitário – Trindade Florianópolis, SC – 88040-900

1. IBP0663_05 Estudo da Viabilidade Técnica de uma Bancada de Cogeração Baseada em uma Micro-turbina a Gás Natural Rafael R. Romanos, Edson Bazzo, José A. Matelli (UFSC) Newton R. Moura (Cenpes/Petrobras), Luiz G. M. Freire (Petrobras) LabCET/EMC/UFSC Campus Universitário – Trindade Florianópolis, SC – 88040-900 Fone: + 55 48 331-9390 romanos@cet.ufsc.br FINEP RedeGásEnergia (Petrobras, TBG, SCGÁS) PRH/ANP

2. Introdução/Objetivos • Cogeração • Produção simultânea de energia elétrica e térmica útil a partir de um mesmo combustível • Sistemas de cogeração • Alta eficiência • Médio e grande porte (MW) • Brasil apresenta expressivo potencial • Plantas de pequena escala (kW) • Setor terciário (e. elétrica, vapor, água quente, água gelada) • Falta de investimento em novas usinas e crescimento significativo do consumo de energia elétrica • Novas tecnologias • Gás natural • Praticidade de uso, suprimento garantido, custos de manutenção reduzidos, menores impactos ambientais • Falta de investimento em novas usinas e crescimento significativo do consumo de energia elétrica

3. Introdução/Objetivos • Objetivo • Apresentar análise termodinâmica de um sistema compacto de cogeração a gás natural, baseado em micro-turbina e com recuperação de calor para produção de água gelada através de uma máquina de refrigeração por absorção a água quente ou vapor; • Apresentar resultados experimentais do sistema existente no LabCET, com recuperação de calor para produção de água quente.

4. Descrição da planta de cogeração

5. Descrição da planta de cogeração • Especificações da micro-turbina • Fabricante: Capstone • Modelo: 330 Low Pressure Natural Gas • Potência (ISO): 28 ± 1 kW • Eficiência (PCI): 25 ± 2 % • Temperatura dos gases (ISO): 261 °C • Especificações do trocador de calor • Fabricante: Endesa • Modelo: Fluxos cruzados, não misturados • Temperatura dos gases (e): 261 °C • Temperatura da água (s): 95 °C • Coef. global de troca: 0,52 kW/m2K • Efetividade: 78,5 %

6. Metodologia • Modelo Termodinâmico para Simulação. • Conservação da massa e de energia aplicadas a cada um dos componentes da planta; • Hipóteses: • Regime permanente • Variações de energia cinética e potencial desprezíveis • Conservação da massa: • Conservação de energia (1ª Lei da Termodinâmica):

7. Metodologia • Dados considerados na simulação

8. Resultados Resultados teóricos

9. Resultados Resultados experimentais

10. Resultados Resultados teóricos vs experimentais

11. Conclusões • Pequenas diferenças entre o modelo e a experiência • Incertezas na medição; • Interpolação dos dados do manual do fabricante da micro-turbina; • O sistema é tecnicamente viável • Opção por água quente para futura utilização em chillers de simples efeito é melhor do ponto de vista termodinâmico • A opção por vapor saturado a 120 °C limita a a recuperação de calor na caldeira a 44 kW: • Pintch point de 20 °C; • Temperatura dos gases na chaminé de 136 °C.

12. FINEP, RedeGásEnergia (Petrobras, TBG e SCGÁS) CNPq e ao PRH09 AGRADECIMENTOS Rafael R. Romanos, Edson Bazzo, José A. Matelli, Newton R. Moura e Luiz G. M. Freire Rafael R. Romanos LabCET/EMC/UFSC Campus Universitário – Trindade Florianópolis, SC – 88040-900 Fone: + 55 48 331-9390 romanos@cet.ufsc.br