XXVII Congresso de Iniciação Científica da UNESP
III Fórum Internacional de Iniciação Científica da UNESP
Análise de tecnologias de conversão energética de
resíduos agroflorestais e agroindustriais.
Jorge Lyra Videira
José Antônio Perrella Balestieri
Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho – Câmpus Guaratinguetá
Introdução
Resultados e Discussão
Uma vez que a biomassa é tão importante no Brasil, tanto
quanto na participação no PIB quanto na matriz energética, é
notável que a geração de resíduos agroflorestais e agroindustriais
também tenha um volume muito grande. Milhares de toneladas de
resíduos são dispostas de forma inadequada, sendo que poderiam
ser utilizadas como uma fonte de energia.
Além de baratear os custos da produção, essa energia
contribuirá num âmbito ambiental pois o resíduo estará sendo
reciclado ao invés de descartado.
Para os fluídos testados, os ciclos sem o trocador de calor se
mostraram impraticáveis devido as limitações tecnológicas, exceto
para o R134a que apresentou um rendimento baixo (4%).
Já os ciclos com o trocador apresentaram resultados satisfatórios
para todos os fluídos testados, em especial o R245fa que teve o maior
rendimento (11,1%).
Objetivos
O objetivo deste trabalho é estudar todo o processo que
envolve a geração de energia mecânica a partir dos resíduos de
biomassa.
Além disso, será simulado um ciclo termodinâmico para este
fim com os dados obtidos durante o trabalho.
Material e Método
Primeiramente foram analisados os seguintes métodos de
conversão de biomassa em energia térmica: gaseificação, pirólise e
combustão. Este último foi o empregado neste trabalho devido sua
maior viabilidade.
Em seguida foram pesquisadas as disponibilidades anuais e os
poderes caloríficos de três resíduos agroflorestais: casca de coco,
resíduos de pinho e casca de castanha de caju. Bem como o
tratamento destes para serem queimados: produção do carvão a
partir da casca de coco e de pellets a partir dos resíduos de madeira.
Após isso, o ciclo Rankine Orgânico foi o ciclo termodinâmico
selecionado por ser o mais adequado para esta aplicação. Entre os
fluídos operantes mais indicados foram selecionados 5 para a
simulação do ciclo: R134b, R600a, R123 e R245fa, R227ea.
Essa simulação foi feita de
duas formas: uma com um
trocador de calor entre a saída da
turbina e a saída da bomba, e um
sem. Ambos serão simulados pelo
software Engeneering Equation
Solver. Os parâmetros do ciclo
foram selecionados de modo a se
obter o maior rendimento total
possível. Por último foi testado
um ciclo Rankine com trocador
operado a vapor com os mesmos Figura 1 - Ciclo Rankine
parametros do ciclo com o Orgânica com trocador de calor
trocador de calor.
(2015).
Financiamento
Combustível
Casca de
Carvão de Casca Pellets pinho
castanha de caju de coco
Vasão de
combustível
[kg/s]
PCI [kJ/kg]
ɳ Total
ɳ Turbina
Vazão de fluído
operante[kg/s]
W Bomba [kW]
0,182
1,82
5,84 10-3
18907,6
0,111
0,894
13,72
30750
0,112
0,894
223,35
18754
0,111
0,89
0,44
18,18
296,03
0,58
6559,64
12,71
W Turbina [kW] 402,9
Tabela 1 – Resultado da simulação do ciclo utilizando o fluído R245fa
O ciclo operado a vapor apresentou um rendimento maior,
25,84%, e gerou 14,59MW de potência.
Conclusões
A
combinação
que
apresentou maior rendimento
foi a do ciclo com o trocador
de calor empregando o fluído
R245fa.
A implementação do
ciclo é mais indicada para o
caso da utilização da casca de
castanha de caju devido a
potência gerada estar no
limites ideais de um ciclo
ORC. Já o caso do carvão da
casca de coco pode-se utilizar
o ciclo a vapor.
Figura 2 - Diagrama T-s do ciclo ORC
com trocador de calor utilizando o
R245fa como fluído de trabalho (2015).
Bibliografia
SONNTAG, R. E.; BORGNAKKE, C.; WYLEN, G. J. V. Fundamentos
da Termodâmica. 7. ed. traduzida. São Paulo: Edgard Blücher, 2003.
577p.
Agradecimentos
Agradeço ao Profº Perrella pela orientação e oportunidade de
trabalhar com o tema.