Eventos Anais de eventos
CONEM 2022
XI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica - CONEM 2022
ANÁLISE ENERGÉTICA DO PROCESSO DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA POR LIQUEFAÇÃO DE AR E DE CO2.
Submission Author:
JOSÉ RIBAMAR RIBEIRO SILVA JÚNIOR , MA , Brazil
Co-Authors:
JOSÉ RIBAMAR RIBEIRO SILVA JÚNIOR, Thiago César Ferreira Rodrigues, Daniel Rodríguez López, JORGE RECARTE HENRIQUEZ GUERRERO
Presenter: JOSÉ RIBAMAR RIBEIRO SILVA JÚNIOR
doi://10.26678/ABCM.CONEM2022.CON22-0789
Abstract
A participação de fontes renováveis na produção de energia elétrica aumentou na última década, com destaque especial da energia eólica e solar, sendo esperado que essa tendência de crescimento seja mantida nos próximos anos. Estas fontes de energia são estocásticas e sazonais, o que representa um desafio ao gerenciamento e despacho dessa energia na rede. A melhor forma de tratar este problema é a integração de sistemas de armazenamento de energia elétrica que oferecem segurança e flexibilidade de operação no sistema elétrico. No Brasil notadamente as tecnologias adotadas para estes fim tem-se concentrado em baterias, principalmente as de ion-litio, embora existam diversas outras para a mesma finalidade. Uma tecnologia alternativa que está em desenvolvimento e que se torna promissora se utilizada acoplada a sistemas energéticos que envolva processos criogênicos é o armazenamento por ar liquefeito (Liquefied Air Energey Storage – LAES). Em termos de equipamentos e de princípio de funcionamento, os sistemas LAES apresentam muitas semelhanças com os sistemas de geração de potência por turbinas a gás, podendo até ser considerados como derivados desses. A principal diferença está no desacoplamento físico e temporal dos estágios de compressão e de expansão e na liquefação do ar após o processo de compressão. Durante o carregamento energético do sistema, o compressor é acionado por energia elétrica disponível na rede ou em plantas fotovoltaicas ou eólicas. Ar é comprimido e logo em seguida resfriado e liquefeito por um processo de refrigeração criogênico. O ar no estado líquido é armazenado a pressão atmosférica num reservatório. No processo de descarregamento o ar líquido é retirado do reservatório, é aquecido e posteriormente injetado numa turbina acoplada a um gerador elétrico para devolução de energia elétrica na rede. No presente trabalho esta tecnologia é explorada através de uma análise energética considerando o ar como fluido de trabalho num sistema aberto e CO2 como fluido de trabalho num sistema fechado. As análises foram realizadas utilizando modelos termodinâmicos para ambas configurações construídos com base em balanços de energia nos componentes do sistema. As equações foram resolvidas utilizando a plataforma EES (Engineering Equation Solver) e os modelos utilizados para realização de estudos paramétricos.
Keywords
Armazenamento de energia, Liquefação de ar, Análise energética, Sistemas LAES
