Title

MODELAGEM TERMOECONÔMICA DE CENTRAL DE COGERAÇÃO: ESTUDO DE CASO

THERMOECONOMIC MODELING OF A COGENERATION PLANT: CASE STUDY

Authorship

Souza, Angela Menin Teixeira de; Cordeiro, Leonardo Ayres; Soares, Lis Nunes

Souza, Angela Menin Teixeira de

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Cordeiro, Leonardo Ayres

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Soares, Lis Nunes

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DOI

10.5151/2594-3626-23723

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Abstract

É apresentada a modelagem termoeconômica de uma central de geração termelétrica a gás natural, de 40 MW, desenvolvida com o objetivo de determinar os custos da geração elétrica e do vapor de processo, considerando o custo das destruições exergéticas que ocorrem ao longo do ciclo. Os valores encontrados são comparados aos custos obtidos por meio da análise convencional de custos. Para isto são calculados os custos de capital, considerando que a central opera em regime permanente, bem como os fluxos exergéticos nas diversas etapas da planta. Os custos termoeconômicos encontrados são comparados aos custos econômicos convencionais, observando-se que os primeiros são superiores aos últimos em 6,4%. Esta diferença decorre da precificação da destruição de recursos naturais e seus correspondentes potenciais de geração de trabalho. Representa, assim, as perdas financeiras que ocorrem ao longo do ciclo, quantificadas por ponto de ocorrência, devidas à presença de irreversibilidades nos processos. A redução ou eliminação dessas perdas, além de propiciar um melhor aproveitamento do potencial da planta, irá levar à redução de uso de recursos naturais e de emissões de gases de efeito estufa, contribuindo com as diretrizes internacionais de sustentabilidade.

An electricity and heat cogeneration plant, powered by natural gas, is modeled according to the thermoeconomic theory with the goal of determining the cost of generating 40 MW of electricity and 50 MW of process steam. The cost of exergy destruction occurring throughout the cycle is considered. The values found are compared to the costs obtained by conventional economic analysis costs. Capital costs are identified, assuming the plant operates in steady state, as well as the exergy flows in all stages of the plant. The obtained thermoeconomic costs are compared to conventional economic costs and it can be noticed that thermoeconomic ones are 6.4% higher. This difference comes from the pricing of the destruction of natural resources and their corresponding potential for do work. It represents, therefore, the financial loss that occurs during the cycle, quantified by point of occurrence, due to the presence of irreversibility in the processes. The elimination of those losses, in addition to providing a better use of the potential of the plant, will lead to the reduction of natural resources usage and emissions of greenhouse gases, contributing to international guidelines for sustainability.

Keywords

Balanço termoeconômico; Exergia; irreversibilidade.

Thermoeconomics; Exergy; Irreversibility.