João Victor Alves Laurentino
Universidade Federal de Pernambuco
Grazielma Ferreira de Melo
Centro Universitário do Vale do Ipojuca
Resumo simples publicado nos anais do I Congresso Brasileiro de Física: A crescente demanda energética brasileira nos diferentes setores da economia tem impulsionado a busca por alternativas de suprimento energético a partir de sistemas descentralizados de grandes usinas. Concomitantemente, a geração de energia útil produz as emissões de gases do efeito estufa (GEE) na atmosfera, em particular o dióxido de carbono (CO2). Nesse sentido, a alternativa de se atender as demandas energéticas de diferentes segmentos do setor terciário com sistemas de geração de potência acionados por células a combustível, que apresentem um bom desempenho termodinâmico e ambiental a partir da técnica da trigeração, é investigada neste trabalho. O setor terciário exige um demandas energéticas de baixo e médio porte, sendo potencialmente viável a aplicação de tecnologias de cogeração e trigeração para seus respectivos fins. As tecnologias que são amplamente utilizadas para acionamento primário de sistemas de cogeração e trigeração são: o motor de combustão interna, turbina a gás e a vapor. Utilizando-se do gás natural como combustível primário, um sistema de trigeração é proposto para atender a demandas energéticas características do setor terciário e seu equacionamento feito no software Engineering Equation Solver (EES), a fim de se investigar o desempenho energético de primeira lei e termodinâmico da célula e da utilização do poder calorífico do combustível e global da planta. O acionamento do ciclo é feito por célula a combustível do tipo carbonato fundido operando com reforma interna (IR-MCFC) e, portanto, a produção de hidrogênio interna a tecnologia de acionamento, que acontece na condição de equilíbrio termoquímico representado pela minimização da energia livre de Gibbs, é simulada pelo Gaseq Chemical Equilibrium Software. O consumo de gás natural e emissão de CO2 na atmosfera pelo sistema proposto, quando comparado a uma termelétrica de eficiência de 40% e mesma potência elétrica, exibe 20,25% e 18% a menos respectivamente. As eficiências de primeira lei e termodinâmica da célula, de utilização do combustível e global da planta foram respectivamente de 41,3%, 79,59%, 91,35%, 81,91%. A produção de hidrogênio pela reforma a vapor do gás natural interna a célula apresentou fração molar de 53,55%. A viabilidade técnica de funcionamento do sistema proposto se apresentou positiva no atendimento de especificações como a temperatura de operação da célula, o acionamento do chiller de absorção, a energia térmica dos gases de exaustão para a produção de vapor e a temperatura da exaustão que vai para a atmosfera. Assim, o sistema proposto se apresentou de operação limpa, econômica e eficiente para aplicação no setor terciário.
Palavras-chave: Células a Combustível; Análise Termodinâmica; Emissão de Carbono
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