Análise exergética, termoeconômica e ambiental de um sistema de geração de energia . Estudo de caso: usina termoelétrica UTE - Rio Madeira

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de três análises: uma análise exergética, uma exergoeconômica e outra ambiental baseada no conceito de exergia. Realizou-se uma quarta análise, definida como análise bibliográfica, baseada em exergia e suas respectivas técnicas. Primeiramente, é desenvolvida uma revisão histórica do surgimento da exergia junto com uma pesquisa bibliográfica do conceito, no mundo. A análise bibliográfica contabiliza o número de publicações apresentadas à comunidade científica desde o ano de 1940 até o ano de 2005. De maneira individual, também, se desenvolve uma análise bibliográfica no Brasil, contabilizando as publicações de teses e dissertações sobre o tema de exergia, desde o ano de 1990 até o ano de 2004. Este estudo apresenta a base teórica para o entendimento e aplicação de uma análise exergética, termoeconômica e ambiental em sistemas energéticos. Esta teoria é aplicada em uma das unidades da UTE - Rio Madeira, usina que é parte do sistema Acre - Rondônia da Eletronorte, localizada no município de Porto Velho, Estado de Rondônia, Brasil. A análise exergética apresenta os valores exergéticos dos fluxos do sistema, localiza e quantifica as irreversibilidades e perdas dos componentes, bem como suas eficiências exergéticas. Como se estuda um sistema já existente, a análise termoeconômica quantifica e localiza os custos de cada fluxo do sistema, baseado apenas no custo relativo do combustível - óleo diesel - que entra na unidade, sem tomar em consideração as cargas relativas ao capital de custos. Através da análise ambiental, se apresentam dois indicadores exergéticos de impacto no meio ambiente, úteis para a avaliação e comparação da performance ambiental da unidade em estudo com outras unidades de geração. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

This work mainly discusses the theory and application of three analyses based on the concept of exergy. In a chapter 4 called “Estudo de Caso” an exergetic and thermoeconomic analysis on a real power generation system are carried out, and an environmental analysis on that system is executed in the chapter 5. This real power generation system is the gas turbine unit LM-6000 GE installed in the Rio Madeira Power Plant, located in Porto Velho, Rondônia, Brazil. This dissertation also makes a review about exergy through a chronological history, and shows results of a bibliographic analysis on exergy by three graphics, where one of them is related to Brazilian results. This bibliographic analysis quantifies the number of published works all over the world since the decade of 1940 until 2005, and the Brazilian analysis quantifies the number of thesis and dissertations published from 1990 until 2004. The exergetic analysis shows the exergetic values of every flow, and quantifies and identified the irreversibilities and losses for each component of the system. Since this study is developed on an existing system, the exergoeconomic analysis quantifies and identified costs for each flow based on just fuel cost, and the capital cost of all components represents sunk costs, capital cost is ignored for this evaluation. In the last stage of this work, environmental analysis indicates two important exergetic indexes of environmental impacts. These indexes aid to assess the environmental performance of the studied system and compare it with other power plants performance.