FUNDAMENTOS DA GERAÇÃO DISTRIBUIDA. Prof. Electo Eduardo Silva Lora

Transcrição

1 FUNDAMENTOS DA GERAÇÃO DISTRIBUIDA Prof. Electo Eduardo Silva Lora

2 Avg. Generation Cost, $/MW ,000 Plant Size, MW

3 O retorno às ideias de Edison Segurança e confiabilidade no fornecimento de energia.

4 Geração distribuída Conceito: Geração de eletricidade em pequena escala conectada (ou não) na rede de distribuição perto dos centros de carga ou, no próprio local do consumidor.

5 Seleção dos acionadores primários Generator Gas Turbine IC Engine Microturbi ne Fuel Cell Range Approx. Cost Ton/kW > 1 MW $500 /kw.60.1 to 3 MW <.4 MW >.25 MW $500 /kw.35 $1,000 /kw $3,700 /kw COE cents/kwh Wind COE cents/kwh Photovoltaic

6

7

8 No Brasil (2004) Eletricidade total gerada Capacidade instalada Eletricidade gerada GD Capacidade Instalada GD 350 TWh 88,7 GWe 11,5 TWh 3,5 GWe % Geração total 3,3 % % Capacidade instalada 3,9 %

9 Forças motrizes Nova legislação Risco hídrico Aumento da demanda de energia de qualidade Potencial para CDM Necessidade de novas plantas geradoras Necessidade do aumento de eficiência (cogeração) Barreiras O preço do combustível acompanha o internacional Cultura hídrica centralizada Pobre infra-estrutura para o gás Necessidade de novas regras de interconexão Incentivo à venda de excedentes

10 Estado-da-arte dos motores de combustão interna Disponível comercialmente Faixa de capacidades Combustíveis Sim Eficiência 25 a 45% Emissões de poluentes Outras características Status comercial 5 kw a 30 MW ou maiores Gás natural, óleo diesel, gás de aterro sanitário, etc. Pode necessitar de controle das emissões para NO X e CO Adequação aos sistemas de cogeração (a eficiência pode ultrapassar 80%) Produto amplamente disponível

11

12 Estado-da-arte das microturbinas a gás

13

14 Single Stage Lo-Temp Exhaust Fired

15

16 CÉLULAS A COMBUSTÍVEL William Robert Grove ( ), used a platinum electrode immersed in nitric acid and a zinc electrode in zinc sulfate to generate about 12 amps of current at about 1.8 volts.

17

18

19 MOTORES STIRLING O motor Stirling é um motor de combustão externa alternativo, desenvolvido por Robert Stirling em 1817.

20

21 Características dos motores Stirling Estado da arte Não comercial Capacidade Combustível 1-75 kw Preferencialmente gás natural, mas com grande flexibilidade Eficiência 12-20% (Prognóstico 30%) Emissões Situação comercial Outras características Potencial de emissões muito baixo Comercialmente disponível para Alguns modelos são projetados para cogeração

22 Tecnologia Stirling Solar

23 BIOS BIOENERGIESYSTEME / DTU AUSTRIA

24 JOANNEUM RESEARCH AUSTRIA

25 SUNPOWER

26 SISTEMAS HÍBRIDOS

27

28 Ciclo do sistema de 220 kwe PSOFC/GT

29 BIOMASSA Perspectivas Futuras

30 MTG com queima externa de biomassa. Eficiência elétrica 15% Eficiência de cogeração: 85 % Horas de operação: 4000 BOWMAN TG50 50 KWe KWe em operação

31 ORC CICLO ORGANICO RANKINE: 0,4-2,0 MW

32

33 Ciclo a vapor com motor tipo rosca sem-fim

34 GASEIFICADOR / MTG

35 GASEIFICADOR / SOFC

36

37 PROJETOS EM ANDAMENTO NO NEST Modulo Gaseificador/MCI de 10 kwe. Modulo fornalha/stirling 10 kwe. Microturbina a gás 600 kwe. Projeto ISBUC BIG/GT de 3 MWe. Testes de MTG operando com biodiesel (soja, mamona e dendê) e etanol. Análise do ciclo de vida do biodiesel.

38 Distribuição de pressão ao longo do canal.

39

40 Esquema do Sistema de Gaseificação Saída de gás Termopar Ciclone Isolante Entrada de água de resfriamento Freeboard Alimentação de Biomassa Transportadora helicoidal Vávula Rotativa Silo de alimentação principal Rosca de alimentação principal Leito Motor Bicos Injetores Silo de alimentação secundário Variador de velocidade Saída de água de resfriamento Combustível para o queimador Queimador Ar Plenum Sinal de 4 a 20 ma Coletor de Cinzas Aquisição de Dados

41 Tests results

42

43

44

45 3 2 1

46 Análise dos Dados Experimentais Temp. Água Gelada Qo Temp. Água Quente Qg Temperatura [Celsius] Calor Trocado [kw] Tempo [min]

47 PUBLICAÇÔES DO NEST

48 Nova publicação 2008

49