Dissertations / Theses on the topic 'Cogeneration of electric power and heat Australia'

Thesis (DTech (Chemical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2017.
Fuel cells are among power generation technologies that have been proven to reduce greenhouse gas emissions. They have the potential of being one of the most widely used technologies of the 21st century, replacing conventional technologies such as gas turbines in stationary power supplies, internal combustion engines in transport applications and the lithium-ion battery in portable power applications. This research project concentrates on the performance analysis of a micro-cogeneration system based on a high temperatureproton exchange membrane (HT-PEM) fuel cell through modelling and parametric analysis. A model of a 1kWe micro-cogeneration system that consists of a HT-PEM fuel cell, a methane steam reformer (MSR) reactor, a water-gas-shift (WGS) reactor, heat exchangers and an inverter was developed. The model is coded/implemented in gPROMS Model Builder, an equation oriented modelling platform. The models predictions for the HTPEM fuel cell, MSR and WGS, and the whole system were validated against experimental and numerical results from literature. The validation showed that the HT-PEM fuel cell model was able to predict the performance of a 1kWe fuel cell stack with an error of less than 6.4%. The system model is rstly used in a thermodynamic analysis of the fuel processor for a methane steam reforming process and investigated in terms of carbon monoxide produced. The combustor fuel and equivalence ratios were shown to be critical decision variables to be considered in order to keep the carbon monoxide from the fuel processor at acceptable levels for the fuel cell stack.

Organic Rankine Cycle (ORC) heat engines convert low-grade heat to other forms of energy such as electrical and mechanical energy. They achieve this by vaporizing and expanding the organic fluid at high pressure, turning the turbine which can be employed to run an alternator or any other mechanism as desired. Conventional Rankine Cycles operate with steam at temperatures above 400 ℃. The broad aspect of the research focussed on the generation of electricity to cater for household needs. Solar energy would be used to heat air which would in turn heat rocks in an insulated vessel. This would act as an energy storage in form of heat from which a heat transfer fluid would collect heat to supply the ORC heat engine for the generation of electricity. The objective of the research was to optimize power output of the ORC heat engine operating at temperatures between 25℃ at the condenser and 90 to 150℃ at the heat source. This was achieved by analysis of thermal energy, mechanical power, electrical power and physical parameters in connection with flow rate of working fluid and heat transfer fluids.

Orientador: Luiz Carlos Pereira da Silva, Walmir de Freitas Filho
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-04T08:02:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MoranGallardo_JesusArmando_M.pdf: 2721295 bytes, checksum: b77963f7816aa3479e912a0d66af1e0f (MD5) Previous issue date: 2005
Resumo: Neste trabalho, apresenta-se um estudo detalhado sobre a influência provocada pela instalação de geradores síncronos no desempenho da operação em regime permanente de sistemas de distribuição de energia elétrica. O estudo é baseado em simulações estáticas e foram investigadas duas formas de controle do sistema de excitação do gerador: operação mantendo tensão terminal constante e operação mantendo fator de potência constante. Determinou-se o impacto nos seguintes aspectos técnicos associados com a inserção de geradores nos alimentadores de distribuição: variação do perfil de tensão do sistema em regime permanente, perdas elétricas de potência ativa e reativa, e estabilidade de tensão. Diversos cenários e condições de carregamento do sistema foram considerados. Baseados nos resultados obtidos são propostos índices matemáticos que permitem avaliar sistematicamente o impacto desses geradores no desempenho de regime permanente do sistema. A partir desses índices empresas ou órgãos responsáveis pela integração de geração distribuída podem determinar quais pontos do sistema de distribuição são mais adequados para a instalação de geradores síncronos, tendo em consideração os aspectos supracitados
Abstract: In this master¿s thesis, it is presented detailed studies on the impact of distributed synchronous generators on the steady-state performance of distribution system. Synchronous generators equipped with exciter systems acting as voltage or power factor regulator are analyzed. Impacts on steady state voltage profile, active and reactive power losses, and voltage stability were determined considering different scenarios and system loading conditions. Mathematical indices are proposed to systematically evaluate such impacts. With these indices, one can determine which buses are more suitable for the installation of distributed synchronous generators considering the above cited technical aspects
Mestrado
Energia Eletrica
Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-03-15Bitstream added on 2014-06-13T19:05:51Z : No. of bitstreams: 1 delcarlo_fr_dr_guara.pdf: 631762 bytes, checksum: 5276c4d08ffccec04ea448af7a38df27 (MD5)
A descentralização na geração de energia tem sido proposta em nível mundial para diferentes situações como forma de se alcançar maior confiabilidade de geração elétrica e melhores condições ambientais. Nesse sentido, em diversos países (o Brasil inclusive) tem sido proposta a utilização de sistemas de geração distribuída, com incentivo ao emprego de fontes renováveis de energia, sendo a microcogeração e a minigeração algumas das possibilidades tecnológicas disponíveis. Comprovar a elegibilidade econômica de uma alternativa de minigeração, utilizando métodos que permitam avaliar o custo exergoeconômico em busca de substituir tecnologias consagradas pela instalação de novas tecnologias, é objeto principal perseguido neste trabalho. A superestrutura de minicogeração analisada é composta de células-combustível e motores de combustão interna com fins de geração de energia para um condomínio multirresidencial. A Teoria do Custo Exergético (TCE) foi utilizada e avalia com precisão os custos exergoeconômicos que, aliados aos métodos financeiros orçamentários (taxa interna de retorno, valor presente líquido, tempo de retorno), permitem a demonstração da viabilidade econômica. Aliado a estes métodos, como complemento na tomada de decisão, há o estudo de otimização multitemporal, que permite a seleção de apenas um dos doze equipamentos propostos, além de indicar qual o melhor combustível a ser utilizado como fonte primária de energia. A modelagem da superestrutura demonstra também a possibilidade de comercialização dos produtos com a concessionária, permitindo tanto vender o excedente de produção quanto comprar energia elétrica em alguns momentos, respeitando as flutuações de consumo ao longo do dia e em sazonalidades distintas. É possível constatar que as células-combustível entregam...
Decentralization in power generation has been proposed worldwide for different situations as a way to achieve greater reliability of electricity generation and improved environmental conditions. Thus, in many countries (including Brazil) the use of distributed generation systems has been proposed, encouraging the use of renewable energy sources, the micro and mini-generation being some of the technological available possibilities. The main object pursued in this work is to check the eligibility of an economic mini-generation alternative based on methods to evaluate the exergoeconomic cost of replacing consecrated technologies by new technologies. The superstructure is comprised of fuel cells and internal combustion engines for the purpose of generating energy to a residential condominium. The Exergetic Cost Theory was used and accurately assess the exergoeconomic costs that, coupled with financial budgeting methods (internal rate of return, net present value and payback time), allow demonstrating the economic viability. In addition to these methods, a multi-temporal optimization method, which allows the selection of only one of the twelve proposed equipment, besides indicating the best fuel to be used as a primary energy source, was also modeled. The modeling of the superstructure also demonstrates the possibility of commercializing products with the concessionaire, allowing both sell excess production as buying electricity at times, respecting the fluctuations of consumption throughout the day and in different seasons. It can be seen that the fuel cells deliver more expensive electricity when compared with combustion engines, but these costs are equated with the delivery volume of hot water at more affordable costs. The data show that it is more advantageous to use the hydrogen-powered fuel cell to compose the... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Jose Antonio Perrella Balestieri
Banca: Rubens Alves Dias
Banca: Jose Alexandre Matelli
Banca: Ricardo Dias Martins de Carvalho
Banca: Jose Rui Camargo
Resumo: A descentralização na geração de energia tem sido proposta em nível mundial para diferentes situações como forma de se alcançar maior confiabilidade de geração elétrica e melhores condições ambientais. Nesse sentido, em diversos países (o Brasil inclusive) tem sido proposta a utilização de sistemas de geração distribuída, com incentivo ao emprego de fontes renováveis de energia, sendo a microcogeração e a minigeração algumas das possibilidades tecnológicas disponíveis. Comprovar a elegibilidade econômica de uma alternativa de minigeração, utilizando métodos que permitam avaliar o custo exergoeconômico em busca de substituir tecnologias consagradas pela instalação de novas tecnologias, é objeto principal perseguido neste trabalho. A superestrutura de minicogeração analisada é composta de células-combustível e motores de combustão interna com fins de geração de energia para um condomínio multirresidencial. A Teoria do Custo Exergético (TCE) foi utilizada e avalia com precisão os custos exergoeconômicos que, aliados aos métodos financeiros orçamentários (taxa interna de retorno, valor presente líquido, tempo de retorno), permitem a demonstração da viabilidade econômica. Aliado a estes métodos, como complemento na tomada de decisão, há o estudo de otimização multitemporal, que permite a seleção de apenas um dos doze equipamentos propostos, além de indicar qual o melhor combustível a ser utilizado como fonte primária de energia. A modelagem da superestrutura demonstra também a possibilidade de comercialização dos produtos com a concessionária, permitindo tanto vender o excedente de produção quanto comprar energia elétrica em alguns momentos, respeitando as flutuações de consumo ao longo do dia e em sazonalidades distintas. É possível constatar que as células-combustível entregam... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Decentralization in power generation has been proposed worldwide for different situations as a way to achieve greater reliability of electricity generation and improved environmental conditions. Thus, in many countries (including Brazil) the use of distributed generation systems has been proposed, encouraging the use of renewable energy sources, the micro and mini-generation being some of the technological available possibilities. The main object pursued in this work is to check the eligibility of an economic mini-generation alternative based on methods to evaluate the exergoeconomic cost of replacing consecrated technologies by new technologies. The superstructure is comprised of fuel cells and internal combustion engines for the purpose of generating energy to a residential condominium. The Exergetic Cost Theory was used and accurately assess the exergoeconomic costs that, coupled with financial budgeting methods (internal rate of return, net present value and payback time), allow demonstrating the economic viability. In addition to these methods, a multi-temporal optimization method, which allows the selection of only one of the twelve proposed equipment, besides indicating the best fuel to be used as a primary energy source, was also modeled. The modeling of the superstructure also demonstrates the possibility of commercializing products with the concessionaire, allowing both sell excess production as buying electricity at times, respecting the fluctuations of consumption throughout the day and in different seasons. It can be seen that the fuel cells deliver more expensive electricity when compared with combustion engines, but these costs are equated with the delivery volume of hot water at more affordable costs. The data show that it is more advantageous to use the hydrogen-powered fuel cell to compose the... (Complete abstract click electronic access below)
Doutor

Darbe apžvelgtos užsienio valstybių centralizuoto šilumos tiekimo (CŠT) sistemų darbo režimai ir pagrindiniai parametrai. Išskirtinai atsižvelgta į CŠT sitemas, kuriose yra kogeneracinės jėgainės su šilumos akumuliavimo talpomis. Darbe pateikiami pavyzdžiai, kokios gali būti ir kaip pritaikomos šilumos akumuliavimo talpos. Tokių sistemų pagrindiniai privalumai yra tai, jog naudojantis ŠAT sistema galima subalansuoti CŠT sistemose esančių įrenginių darbo režimus, taip pat esant kogeneracinėms jėgainėms galima pereinant nuo šilumos vartojimo grafiko jų darbą adaptuoti prie elektros vartojimo grafiko. Darbe analizuojamas Mažeikių miesto šilumos tiekimo sistemos darbas esant kogeneracinėms jėgainėms su šilumos akumuliacijos talpomis. Modeliuoti galimi įrenginių darbo režimai dviem prioritetais: pastoviosios galios ir maksimaliosios pikinės elektros energijos gamybos. Gauta, kad efektyvus šilumos akumuliacijos kiekis turėtų būti 200 MWh tai – atitiktų 4 tūkst. m3 talpą dirbant Mažeikių ŠT darbo parametrais. Nustatyta, kad valandinis ŠAT sistemos prijungimo vamzdžių pralaidumas turi būti 17 MW. Ekonominėje dalyje vertinamas ŠAT sistemos pelningumas. ŠAT sistemos pelningumas dirbant pastovios galios režimu yra neigiamas, taigi projektas būtų ekonomiškai nenaudingas, tačiau ŠAT sistemą naudojant pikinės elektros gamybai pelningumas svyruotų nuo -0,5 mln. Lt iki 0,9 mln. Lt, priklausomai nuo to, kaip susiformuos pikinės elektros rinka.
The thesis surveys working regimes and main parameters of centrally supplied heat (CSH) systems of foreign states. The exclusive attention is paid to CHS systems, having combined heat and power plans with heat accumulation tanks. Examples are provided in the thesis of the types of heat accumulation tanks and their application. The main advantages of such systems are that working regimes of devices in the CHS systems may be balanced with the help of HAT system, as well as that their work may be adapted from heat usage schedule to electricity usage schedule, if combined heat and power plants are used. The thesis analyzes the work of Mažeikiai town heat supply system, having combined heat and power plants with heat accumulation tanks. Possible working regimes of devices in two priorities have been modelled: fixed power and maximum peak electric power production. It has been received that the efficient quantity of heat accumulation should be 200 MWh; this would conform to 4 thousand m3 tank under Mažeikiai HS working parameters. It has been determined that the hourly capacity of pipeline of HAT system connection must be 17 MW. Economical part evaluates profitability of HAT system. HAT system’s profitability, using the fixed power for maintenance is negative; the project would be economically unprofitable; however using HAT system for production of peak electric power, profitability would fluctuate from -0.5 million LTL to 0.9 million LTL, depending on formation of peak... [to full text]

Orientador: Luiz Carlos Pereira da Silva
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-10T03:25:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_FredericoAugustoSpolidorio_M.pdf: 3699527 bytes, checksum: fee04cbb6876f5ce62626058ebc660e7 (MD5) Previous issue date: 2007
Resumo: Este projeto busca relacionar diversos aspectos interdisciplinares envolvidos em uma central de co-geração de energia elétrica. Motivado pela crescente inserção de centrais de geração distribuída operando de forma ilhada ou paralela ao sistema, foram desenvolvidos modelos mecânicos (térmicos e dinâmicos) e elétricos buscando representar os diversos equipamentos envolvidos em uma central de geração em um nível industrial. Baseado nesta concepção, optou-se pela geração de energia através de máquinas térmicas (turbinas a vapor) impulsionadas pela energia proveniente da queima de biomassa restante de diferentes processos industriais. Os modelos teóricos aqui representados foram numericamente simulados com parâmetros obtidos em um estudo de caso real. Seus resultados foram então comparados qualitativamente e quantitativamente contra as variáveis reais do processo analisado. Ao consolidar esta ferramenta de estudo, o simulador mostrou-se eficiente no treinamento de operadores de casas de forças, sendo capaz de esclarecer as interferências entre o nível de carga com as demais variáveis envolvidas em seu processo
Abstract: This project intends to gather several interdisciplinary aspects common to a co-generation power plant. Driven by the increasing amount of distributed generation units operating on island or parallel mode with the network, some mechanical (thermo and dynamic) and electrical models were developed in order to represent the equipments usually installed on an industrial size power station. Based on this concept, the more convenient option was to proceed the evaluation through turbo machinery (steam turbine) driven by the energy acquired from the heat power on burning byproducts of industrial processes. The theoretical models were simulated with parameters obtained from a real case study. The results were then finally compared with real process information acquired from field research. In order to consolidate this computational tool, the simulator has shown efficient results on training power station operators on clarifying the impacts of load level on the other relevant variables on their processes
Mestrado
Energia Eletrica
Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Silvia Azucena Nebra de Perez
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-08-15T08:40:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_LourencoGobira_D.pdf: 2286993 bytes, checksum: 9be242b04e4640bec3bb9397c2679294 (MD5) Previous issue date: 2007
Resumo: A alta dos preços do petróleo aliada ao aumento da participação do gás natural na matriz energética nacional força a sociedade a pensar em usos mais racionais para o gás, tanto por necessidades econômicas quanto ambientais. O hidrogênio é apontado por alguns autores como combustível do futuro, portanto aproveitar o gás natural como matéria-prima para produzir hidrogênio é uma das alternativas para melhor uso do gás. Este trabalho faz a análise exergoeconômica de dois processos básicos de produção de hidrogênio a Reforma a Vapor do Metano, SMR, e a Reforma Autotérmica do Metano, AtR, usando a Teoria do Custo Exergético, TEC, e a Análise Funcional, AF. É proposta a introdução de cogeração usando uma turbina movida a gás natural e outra movida a gás de síntese para os dois processos, gerando quatro casos de estudo onde a possibilidade de produzir excedentes para venda foi considerada. Foi feita a otimização dos processos com dois objetivos: busca da maior produção de hidrogênio e busca da menor geração de irreversibilidade. Os resultados mostram que a cogeração é uma possibilidade a ser estudada com cuidado, pois o custo de produção da eletricidade precisa ser competitivo com o mercado energético brasileiro. Os quatro casos de estudo mostraram boa flexibilidade para otimização dos processos
Abstract: The prices of Petroleum allied to the increase of the participation of the Natural Gas in the national energy matrix have forced the society to search for more rational uses for the gas by economic and environmental reasons. According to some authors, hydrogen is the fuel of the future and the production of hydrogen from natural gas is an alternative to improve the gas uses. This work performs an exergoeconomic analysis of two basic processes to produce hydrogen, Stem Methane Reforming, SMR, and Autothermal Reforming, AtR, using the Theory of Exergetic Cost, TEC, and the Functional Analysis, AF. Two cogeneration possibilities in the processes are also considered, resulting in four study cases with the possibility of producing surplus of electric energy to sell. And an optimization study is performed to improve the hydrogen production and reduce the irreversibility. The results shown that cogeneration is a useful possibility but must be applied according to the Brazilian energy market. The optimization process increased the results in the four cases
Doutorado
Termica e Fluidos
Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Luis Augusto Barbosa Cortez
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola
Made available in DSpace on 2018-08-21T11:11:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_RenataTorresGomesde_M.pdf: 3951716 bytes, checksum: bd5e04dc6012cdb85e0ddd68057c1917 (MD5) Previous issue date: 2012
Resumo: Atualmente uma série de países está promovendo ações para que as energias alternativas renováveis tenham participação significativa em suas matrizes energéticas, sendo a cana-de-açúcar apontada como uma das principais fontes para o estado de São Paulo. Contribuindo para aumentar ainda mais o potencial da cana, o palhiço vem despertando interesse dos usineiros, uma vez que possui um importante equivalente energético quando comparado ao barril de petróleo. O reaproveitamento do palhiço dependerá em linhas gerais da rota tecnológica utilizada para converter a energia bruta em energia disponível (cogeração de energia é a rota mais difundida nas usinas); da viabilidade técnica do seu recolhimento (colheita integral é considerada de mais curto prazo); da viabilidade técnica do seu processamento; da viabilidade econômica considerando todos os custos, investimentos necessários e receitas provenientes da conversão do palhiço em energia. Portanto, esta pesquisa teve como objetivo contribuir com a criação de um modelo que permita determinar qual é o limite técnico para o processamento do palhiço adicional recolhido via colheita integral, respeitando o limite agronômico e considerando uma usina que queira melhor utilizar a sua capacidade instalada na recepção (01 hillo e 01 mesa alimentadora) e decida investir em uma estação de limpeza à seco. Além disso, o modelo se propôs a avaliar a rentabilidade do investimento necessário para recuperação e processamento do palhiço adicional para fins de cogeração de energia, considerando todos os investimentos agrícolas e industriais para a rota via colheita integral, tendo como base de comparação o cenário atual de recebimento de palhiço por esta mesma rota. Os resultados apresentados para os dados simulados demonstram que a máxima quantidade de palha que uma Usina preparada com 01 hillo + 01 mesa alimentadora e 01 sistema de limpeza à seco pode receber é 7% (base mássica) do total da biomassa de entrada. Já respeitando o limite agronômico, o máximo de palha contida na biomassa de entrada da usina é de 5,26%. Portanto o cenário limite considerado de quantidade de palha contida na biomassa de entrada foi de 5,26%. A análise econômica indicou que o cenário de 5,26% foi o de maior rentabilidade (TIR,VPL, PAYBACK) quando comparado ao cenário com quantidade atual de recebimento de palha (1,56% base mássica) e ao cenário intermediário (3% base mássica), sendo que a existência do picador de palha inviabiliza qualquer cenário. Considerando uma distância lavoura usina de 25 km, nenhum cenário é considerado viável economicamente para uma remuneração de cogeração de energia inferior a R$150/ MWh. Vale ressaltar que os dados de entrada variam com a realidade de cada usina e que o modelo computacional está preparado para receber quaisquer dados
Abstract: Currently a lot of countries are promoting actions so that the renewable energy alternatives have significant participation in its energy mix, and the sugarcane is considered the main available source for Sao Paulo state. Contributing to further increase the sugarcane potential, sugarcane trash (tops, green and dry leaves) has become attractive for the owners, since it has as important energy equivalent when compared to the American oil barrel. The sugarcane trash reuse depends on the technological route used to convert the raw energy in available energy (cogeneration is the most widespread in mills), the technical feasibility of its recover (collected by mechanized unburned cane harvest is considered shorter-term) the technical feasibility of its processing; economic viability considering all costs, required investments and income from the conversion of sugarcane trash into energy. The objective of this work was to create one model to determine what is the technical limit to the additional processing of sugarcane trash collected by mechanized unburned cane harvest, respecting the agronomic limit, considering mill that wants to better use its capacity in reception (01 hillo and 01 cane feed table) and decides to invest in a dry factory trash separation plant. Furthermore, the model proposed to evaluate the investment profitability needed for recovery and processing of additional sugarcane trash for cogeneration of energy, considering all agricultural and industrial investments for collecting system of the sugarcane trash by mechanized unburned cane harvest, based on comparison of the current scenario receipt of sugarcane trash by the same route. The results presented for the simulated data show that the maximum straw amount which a plant prepared with 01 hillo, 01 cane feed table and 01 and the dry factory trash separations plant can receive is 7% (w / w) of total biomass input. Already within the limit agronomic maximum straw contained in biomass input of the plant is 5.26%. Therefore the scene considered to limit the amount of straw input contained in biomass was 5.26%. The economic analysis indicated that the scenario of 5.26% was the highest return (IRR, VPL, PAYBACK) when compared to the scenario with the current number of receiving straw (1.56% w / w) and the intermediate scenario (3 % w / w), and the existence of the straw chopper prevents any scenario. Considering a crop plant 25 km away, no scenario is economically viable for a considerable fee cogeneration power less than $ 150 / MWh. Note that the input data vary with the reality of each plant and that the computational model is ready to receive any data
Mestrado
Construções Rurais e Ambiencia
Mestra em Engenharia Agrícola

Orientador: Roger Josef Zem
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Made available in DSpace on 2018-08-11T09:37:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_VictorFloresdaMatta_M.pdf: 1892182 bytes, checksum: c990e6a52afe4eaf849fcd1d3d10d3af (MD5) Previous issue date: 2003
Pires, Victor Flores da Matta
Resumo: A constante busca pela redução dos custos energéticos na indústria petroquímica, proporcionou o desenvolvimento de novas metodologias de otimização energética, dentre as quais se destaca a Análise Pinch. Esta metodologia apresenta bons resultados quando aplicada a processos isolados, porém, quando a análise é estendida a todo um complexo industrial, o resultado final não é satisfatório, uma vez que o sistema de utilidades e a interdependência entre os processos não são considerados. O presente trabalho apresenta a Análise Energética Global ("Total SUe"), que amplia a Análise Pinch da escala de processo para todo o complexo, incluindo o sistema de utilidades como parte integrante do problema, permitindo uma melhor compreensão da interface processo-utilidade, e um aumento do potencial de ganho energético. A metodologia é baseada nos Perfis Térmicos do complexo, obtidos a partir da Análise Pinch de cada processo individual, e sua interação com o sistema de utilidades, que possibilita a determinação das metas de consumo total de combustível, vapor, refrigeração, trabalho de co-geração e emissões atmosféricas do complexo. Com estas metas, é possível obter diagnósticos claros da eficiência energética do complexo, mostrando possibilidades de otimização, mesmo em unidades como alto grau de integração e eficiência energética. No trabalho ainda é proposta uma abordagem especial para as utilidades importadas e exportadas pela central de utilidades do complexo. A Análise Energética Global é aplicada a uma central de matérias pnmas e utilidades de um Polo Petroquímico, para cálculo de suas metas de energia. Também é realizado uma série de estudos abordando paradas de unidades; entrada em operação de nova unidade; modificações de processo; e modificações no sistema de utilidades. Os resultados obtidos confirmam a metodologia como uma excelente ferramenta de análise, que pode ser utilizada tanto na fase inicial do projeto, para auxiliar a construção da melhor configuração energética do complexo, como em complexos existentes, na análise de impactos no seu perfil energético, causados por mudanças nos processos
Abstract: The constant search of energy costs reduction in the petrochemical industry, provided the development of new energy optimization methodologies, which Pinch Analysis stand out. However, the goods results achieved in single process, with this methodology, were not materialised at the site boundary. This problem is caused by the interdependence of the processes and the utility sistem, that are neglected. The present work presents the Total Site Analysis, that extends Pinch Analysis from process leveI to site level, including the utilitiy system as a part of the problem, providing a better understanding of process-utility interface, and increasing the potential of energy profit. The methodology is based on the site's Thermal Profiles, build from Pinch Analysis of each individual process, and its interaction with the utilities system, that makes possible the determination of the targets of fuel consumption, steam, refrigeration, cogeneration work and emissions of the site. With these targets, is possible to obtain a clear diagnostic of the energy efficiency of the site, showing optimization possibilities, for even units with a high degree of integration and energy efficiency. The work presents a special approach to handle the imported and exported utilities by the site's utilities central. The Total Site Analysis is applied to a raw material and utilities central of a Petrochemical Complex, for calculation of its energy targets. Also, a series of studies is carried through, approaching stops of units; start-up of new units; process modifications; and utilities system modifications. The results confirm the methodology as''tll excellent analysis tool, that can be used as in the initial phase of the project, to assist the construction of the best energy configuration ofthe site, as in existing sites, to analyse site's energy profile impacts, caused by changes in the processes
Mestrado
Sistemas de Processos Quimicos e Informatica
Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Silvia Azucena Nebra e Elizabeth Ferreira Cartaxo
Tese (doutorado) - Universidade Estadual se Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-08-04T02:01:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cruz_RicardoWilsonAguiarda_D.pdf: 17244783 bytes, checksum: a03d0eedccd3e72d383d8e704276c5cf (MD5) Previous issue date: 2004
Resumo: Neste trabalho procurou-se apresentar um panorama da geração isolada de energia elétrica pelo Sistema CEAM, quanto às suas características técnicas e econômicas, e do mercado de conservação de pescado do interior do Estado do Amazonas, como bases para desenvolver um método que permita avaliações da introdução de cogeração nessas usinas, visando a produção de mo e gelo, como forma de elevação da lucratividade. Para tanto é mostrado que uma usina autônoma produzindo apenas energia elétrica no cenário interiorano amazonense não tem como ser lucrativa no cenário atual. Foi utilizado como ferramentas básicas elementos da teoria dos motores de combustão interna sob carga variável, teoria das máquinas de remgeração por absorção água-amônia e métodos termoeconômicos baseados na primeira e segunda lei da Termodinâmica. O quadro típico das usinas do interior é mostrado por dados coletados em visitas a cinco usinas, sendo duas delas de outros estados que não o Amazonas, mas que conservam características comuns com as usinas amazonenses. O mercado de pescado é discutido sobre dados bibliográficos. E, do cruzamento desses quadros, são inferidas características da interdependência entre remgeração industrial e energia elétrica
Abstract: This investigation shows a panorama of the isolated power generation of the Amazon State CEAM System regarding its technical and economic characteristics, as well as the problems of the refrigeration facilities of the tishing industry of inland the State, focusing to develop methods to evaluate the introduction of cogeneration in the generation system to the enhance its protitability. Meanwhile, it is shown that a autonomous power station can not expect to become protitable in the Amazonian nowadays scenario if it uniquely produces electric energy. To achieve this objective the main theoretical background were elements of the theory of internal combustion engines under variable charge, the theory of aquammonia absorption refiigeration devices, and methods belonging to thermoeconomics based on tirst law and second law of thermodynamics. A typical profile of the stations of the CEAM System is showed by collected data on tive autonomous power stations among the Northern Brazilian autonomous power grid. The tive power stations preserve common characteristics among them. The market of the tishing industry is showed by bibliography surveyed data. These data made possible to infer the profound relationship between refiigeration and electric energy
Doutorado
Planejamento de Sistemas Energeticos
Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-04Bitstream added on 2014-06-13T18:47:03Z : No. of bitstreams: 1 reis_ja_dr_guara.pdf: 3822491 bytes, checksum: c9fd5a88d775153288d737de07be90be (MD5)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Este trabalho desenvolve o projeto, aqui entendido como a seleção das unidades que atendam às exigências de obtenção de eletricidade, calor e frio, e a montagem de um sistema de cogeração que usa um motor de pequeno porte associado a uma máquina de absorção e trocadores de calor que satisfarão tais exigências de uma maneira a mais econômica possível, isto é, otimizado em termos de custos. Aplicando-se um método de obtenção dos custos associados à exergia, cria-se um quadro de custos exergéticos para a obtenção de cada produto, e a soma de cada custo constitui o que chama-se de custo de manufatura exergética. O estudo demonstra que é possível aplicar esse método e identificar os pontos de deficiência de um sistema térmico como o mostrado e ,com isso, tomar medidas que venham a melhorar seu desempenho. Essa otimização física não se utiliza de conhecidos algoritmos de otimização matemática, utilizando-se de dados físicos e termodinâmicos medidos, O método permite identificar a forma operacional (basicamente a rotação do motor) que apresente os menores custos. A compreensão dos aspectos gerais da cogeração, das tecnologias envolvidas, com suas vantagens e desvantagens, torna possível aplicar a avaliação exergética associada a conceitos econômicos,e, com essa análise, tomar-se medidas que melhorem o desempenho do sistema em estudo.
This work develop the design of a cogeneration system with a small internal combustion engine coupled with an absorption refrigeration unit utilised in the production of a refrigeration effect, heating effect and electrical power generation with the utilization of exhaust waste heat, in a most possible economic way, i.e., optimized within limits of costs. By developing a method of costs associated to exergy, raises an exergetic costs for each unit, and the total costs is called manufacture exergetic cost. This study demonstrate that the appliance of this method identify the failures in the system and indicate where applies measures that improves its performance. This optimization do not utilizes mathematical algorithms, it is a physical optimization that use thermodynamics and physical data. The objective of this method is to identify the operational form that introduces the smaller cost. This compact cogeneration system have an internal combustion engine coupled with two heat exchangers and an absorption engine. The comprehension of general aspects of cogeneration technologies, its advantages and disadvantages turn possible to apply the exergetic evaluation associated with economic concepts to improve the performance of the system.

Resumo: Este trabalho desenvolve o projeto, aqui entendido como a seleção das unidades que atendam às exigências de obtenção de eletricidade, calor e frio, e a montagem de um sistema de cogeração que usa um motor de pequeno porte associado a uma máquina de absorção e trocadores de calor que satisfarão tais exigências de uma maneira a mais econômica possível, isto é, otimizado em termos de custos. Aplicando-se um método de obtenção dos custos associados à exergia, cria-se um quadro de custos exergéticos para a obtenção de cada produto, e a soma de cada custo constitui o que chama-se de custo de manufatura exergética. O estudo demonstra que é possível aplicar esse método e identificar os pontos de deficiência de um sistema térmico como o mostrado e ,com isso, tomar medidas que venham a melhorar seu desempenho. Essa otimização física não se utiliza de conhecidos algoritmos de otimização matemática, utilizando-se de dados físicos e termodinâmicos medidos, O método permite identificar a forma operacional (basicamente a rotação do motor) que apresente os menores custos. A compreensão dos aspectos gerais da cogeração, das tecnologias envolvidas, com suas vantagens e desvantagens, torna possível aplicar a avaliação exergética associada a conceitos econômicos,e, com essa análise, tomar-se medidas que melhorem o desempenho do sistema em estudo.
Abstract: This work develop the design of a cogeneration system with a small internal combustion engine coupled with an absorption refrigeration unit utilised in the production of a refrigeration effect, heating effect and electrical power generation with the utilization of exhaust waste heat, in a most possible economic way, i.e., optimized within limits of costs. By developing a method of costs associated to exergy, raises an exergetic costs for each unit, and the total costs is called manufacture exergetic cost. This study demonstrate that the appliance of this method identify the failures in the system and indicate where applies measures that improves its performance. This optimization do not utilizes mathematical algorithms, it is a physical optimization that use thermodynamics and physical data. The objective of this method is to identify the operational form that introduces the smaller cost. This compact cogeneration system have an internal combustion engine coupled with two heat exchangers and an absorption engine. The comprehension of general aspects of cogeneration technologies, its advantages and disadvantages turn possible to apply the exergetic evaluation associated with economic concepts to improve the performance of the system.
Orientador: José Luz Silveira
Coorientador: Edson Bazzo
Banca: Pedro Magalhães Sobrinho
Banca: Julio Santana Antunes
Banca: Jose Rui Camargo
Banca: Newton Galvão de Campos Leite
Doutor

M.Ing.
Currently, electrical resistance heaters are used to produce most of the hot water in South Africa. Increasing electricity tariffs make these devices very expensive. This study investigates the economic savings potential of using a cogeneration system made of microturbines, heat pumps and heat exchangers. Specifically the heating of water for large residential units is investigated. Different economic parameters are used to compare microturbine heat pump systems with electrical resistance heaters, natural gas boilers and heat pumps. For 27 main centres in South Africa, the amount of hot water is determined where a cogeneration system is economically more viable than other types of water heaters. It has been concluded that the most important influence factor is the electricity tariff. The higher the electricity tariff in a city, the smaller the number of domestic consumers where a cogeneration system becomes viable.

The increase in energy costs, restructuring of electricity supply industry, quality of supply standards and environmental responsibility, initiated an investigation to utilize available carbon monoxide for cogeneration at an industrial site. A literature study indicated that most of the elements involved in establishing a cogeneration plant, were investigated individually, but had not been evaluated as a system with an indication of their relationships. The main objective of this study was to create a methodology to evaluate the impact of load scheduling, cogeneration and electrical tariff structures on the energy cost of an industrial operation. A modelling methodology was developed to evaluate the requirements for each of the elements, which were identified as the following processes: Plant and stockpiles Gas and fuel Power generation technology Electricity tariffs Financial evaluation Each of the processes' input requirements were evaluated in terms of being sufficient in providing either useful information or a model from which information could be manipulated. This methodology was then applied to a titanium slag producer with electric arc furnaces and excess carbon monoxide, which was burnt and treated as waste.
Dissertation (M Eng (Electrical Engineering))--University of Pretoria, 2006.
Electrical, Electronic and Computer Engineering
unrestricted

This dissertation describes methods developed for analysis of the New York City energy system. The analysis specifically aims to consider the built environment and its' impacts on greenhouse gas (GHG) emissions. Several contributions to the urban energy systems literature were made. First, estimates of annual energy intensities of the New York building stock were derived using a statistical analysis that leveraged energy consumption and tax assessor data collected by the Office of the Mayor. These estimates provided the basis for an assessment of the spatial distribution of building energy consumption. The energy consumption estimates were then leveraged to estimate the potential for combined heat and power (CHP) systems in New York City at both the building and microgrid scales. In aggregate, given the 2009 non-baseload GHG emissions factors for electricity production, these systems could reduce citywide GHG emissions by 10%. The operational characteristics of CHP systems were explored further considering different prime movers, climates, and GHG emissions factors. A combination of mixed integer linear programing and controlled random search algorithms were the methods used to determine the optimal capacity and operating strategies for the CHP systems under the various scenarios. Lastly a multi-regional unit commitment model of electricity and GHG emissions production for New York State was developed using data collected from several publicly available sources. The model was used to estimate average and marginal GHG emissions factors for New York State and New York City. The analysis found that marginal GHG emissions factors could reduce by 30% to 370 g CO₂e/kWh in the next 10 years.