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CONEM 2022
XI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica - CONEM 2022
ANÁLISE TERMODINÂMICA DE SISTEMAS CAES ISOCÓRICOS CONSIDERANDO DISTINTA POROSIDADE NO ARMAZENAMENTO DE ENERGIA TÉRMICA E DIVERSAS FONTES PRIMÁRIAS DE ENERGIA
Submission Author:
Daniel Rodríguez López , PE
Co-Authors:
Daniel Rodríguez López, Matheus Bezerra de Alencar Barros, JORGE RECARTE HENRIQUEZ GUERRERO, Manuel Perdomo Ojeda
Presenter: Daniel Rodríguez López
doi://10.26678/ABCM.CONEM2022.CON22-0719
Abstract
A importância da geração hidrelétrica na matriz elétrica brasilera tem sido históricamente inquestionável. Mas a expansão desta fonte enfrenta progressivamente maiores custos e restrições, o que tem levado ao desenvolvimento e introdução de novos tipos de fontes renováveis de energias, como a energia eólica e a solar fotovoltaica. De acordo com os relatórios consolidados do Balanço Energético Nacional nos últimos dez anos, as energias eólica e solar fotovoltaica mostraram um aumento considerável tanto na capacidade instalada como na geração elétrica anual. Além disso, cenários futuros da energia elétrica do Brasil preveem um aumento na geração a partir deste tipo de fontes renováveis. Apesar das vantagens ambientais e da sustentabilidade das fontes de energias renováveis ainda existem algumas preocupações sérias sobre estas fontes e sua implementação, como menor densidade de potência, natureza intermitente na produção de energia, forte dependência da localização do empreendimento e das condições climáticas e meteorológicas locais. A intermitência pode ser enfrentada com processos de armazenamento de energia elétrica, existindo diversas tecnologias com este fim. O Armazenamento de Energia por Ar Comprimido (Compressed Air Storage Energy - CAES), é um método promissor devido à sua confiabilidade, escalabilidade, viabilidade econômica e baixo impacto ambiental. Além de uma rápida resposta de potência e eficiência de ida e volta relativamente alta, também permite aproveitar o potencial econômico das fontes renováveis intermitentes mediante a coordenação adequada do armazenamento. Um sistema CAES convencional envolve a dissipação de energia térmica durante a compressão do ar. Soluções mais avançadas incluem um trocador de calor regenerativo reciclando o calor recuperado da exaustão da turbina a gás. Outra melhoria significativa pode ser conseguida através da recuperação do calor gerado durante o processo de compressão, acumulado em um sistema de armazenamento de energia térmica, (Thermal Energy Storage - TES), para o pré-aquecimento espaçado do ar pressurizado durante a fase de geração. No presente trabalho é realizada a comparação de um sistema CAES com armazenamento isocórico do ar e um sistema TES por calor sensível tipo leito fixo com um sistema CAES convencional, considerando a primeira e a segunda Leis da Termodinâmica e a influência do tipo de fonte primária de energia. Os resultados obtidos mostram as vantagens termodinâmcias do sistema mais avançado em relação ao sistema mais convencional, como redução no consumo de combustível, redução das perdas exergéticas tanto na etapa de carregamento quanto de descarregamento, bem como um aumento das eficiências energética e exergética.
Keywords
armazenamento de energia por ar comprimido, armazenamento de energia térmica, fonte primária de energia, Análise energética, análise exergética
