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Title: Análise técnica de um sistema híbrido composto de célula a combustível de carbonato fundido e turbina a gás.
Authors: Silva, Bárbara Emmanuelle Sanches
metadata.dc.contributor.advisor: Leal, Elisângela Martins
metadata.dc.contributor.referee: Bortolaia, Luís Antônio
Rocha, Ana Maura Rocha
Leal, Elisângela Martins
Keywords: Energia elétrica e calor - cogeração
Células à combustível
Turbina a gás
Issue Date: 2019
Citation: SILVA, Bárbara Emmanuelle Sanches. Análise técnica de um sistema híbrido composto de célula a combustível de carbonato fundido e turbina a gás. 2019. 95 f. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2019.
Abstract: Sistemas híbridos representam uma alternativa importante considerando sua proposta de aproveitamento de energia, em geral, não aproveitada nos processos de geração de energia elétrica, apresentando eficiências progressivamente altas, conforme estudos são desenvolvidos sobre o tema. Células a combustível de carbonato fundido (MCFC) têm sido propostas como componentes de sistemas híbridos de usinas térmicas devido ao seu alto potencial de produção energética, alta eficiência e a possibilidade do aproveitamento da energia térmica liberada no processo de geração de eletricidade. O presente estudo tem por objetivo a análise técnica de um sistema híbrido MCFC / turbina a gás (TG). A influência das variáveis de operação (temperatura, pressão, relação vapor-carbono, utilização de combustível na célula) no desempenho e eficiência do sistema é avaliada através da modelagem individual da MCFC para determinação de seu ponto de projeto. Após, o sistema híbrido é modelado por meio do software CycleTempo. Através dos resultados obtidos foi possível concluir que a MCFC responde pela maior parcela da potência de saída do sistema para valores de pressão de operação inferiores a 6 atm, podendo ser responsável por até 70% da energia total produzida, com eficiência líquida do sistema híbrido de cerca de 64%. Ainda, foi possível perceber que o desempenho foi favorecido em ordem decrescente de significância pela relação vapor-carbono, seguido da taxa de utilização no anodo, da temperatura e, por fim, da pressão de operação da célula, indicando que a maior eficiência do sistema está relacionada à utilização do combustível na célula em detrimento da sua utilização direta como combustível para a turbina.
metadata.dc.description.abstracten: The increase in energy demand as a subsidy for the development of humanity and the limitation of available resources for its generation has stimulated the improvement of technologies in the sector. Hybrid systems represent an important alternative considering their proposal for energy utilization usually wasted in the processes of power generation, presenting progressively high efficiencies, as studies are continuously been developed on the subject. Molten carbonate fuel cells (MCFC) have been proposed as components of hybrid thermal power plant systems due to their high energy production potential, high efficiency and the possibility of harnessing the thermal energy released in the electricity generation process. The present study objective is the technical analysis of the MCFC / gas turbine (TG) system. The influence of operating variables (temperature, pressure, vapor-carbon ratio, cell fuel utilization) on system performance and efficiency is assessed through MCFC's individual modeling to determine its design point. Afterwards, the hybrid system is modeled using Cycle-Tempo software. From the results obtained it was possible to conclude that the MCFC accounts for the largest portion of the system output power for operating pressure values below 6 atm, and may be responsible for up to 70% of the total energy produced, with net efficiency of the hybrid system about 64%. Moreover, it was possible to notice that the performance was favored in decreasing order of significance by the vapor-carbon ratio, followed by the anode fuel utilization rate, temperature and, finally, the cell operating pressure, indicating that higher system efficiency is related to use of fuel in the cell over its direct use as fuel for the turbine.
URI: http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/2192
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