Universidade Federal do Rio Grande do Norte: Resultados exergoenômicos e exergoambientais de um ciclo de potência combinado com sistema de captura e armazenamento de carbono
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Title: Resultados exergoenômicos e exergoambientais de um ciclo de potência combinado com sistema de captura e armazenamento de carbono
Authors: Souza, Gabriel Fernandes de
Keywords: Produção de eletricidade;Exergoeconomia;Exergoambiental;Eco-indicador 99;Emissões de CO2
Citation: SOUZA, Gabriel Fernandes de. Resultados exergoenômicos e exergoambientais de um ciclo de potência combinado com sistema de captura e armazenamento de carbono. 2019. 120f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Portuguese Abstract: O Sistema de Captura e Armazenamento de Carbono (CCS) é uma alternativa em potencial para a diminuição das emissões de gases estufa (GEE). Um ciclo combinado a gás natural na região nordeste do Brasil é tomado como estudo de caso, sendo essa opção analisada e comparada com e sem a implementação de um sistema CCS, quanto à produção de eletricidade utilizando a abordagem exergoeconômica e de impacto exergoambiental. O indicador de impacto ambiental utilizado é o Eco-indicador 99. Uma avaliação detalhada do custo e dos impactos ambientais para cada componente, entradas e infraestrutura do sistema foi realizada. Os resultados indicam um decréscimo da taxa de impacto ambiental de 70% para o sistema com CCS. Por outro lado, os custos específicos aumentaram em 16% para o sistema com CCS em relação ao ciclo padrão. Os resultados também mostram que o sistema com CCS apresenta uma penalidade energética em torno de 40MW. Dessa forma, os resultados mostram que com a implementação do sistema CCS, a usina passa a produzir menos potência juntamente com uma maior taxa de custo e um maior custo específico, apresentando porém ótimos resultados do ponto de vista ambiental, com uma redução do fluxo de massa de dióxido de carbono emitido de 90% e de uma redução de 70% em sua concentração mássica nas emissões do sistema. Discussões para futuras melhorias também são apresentadas.
Abstract: The CO2 capture and storage (CCS) from power plants is a potential emissions mitigation system. A natural gas combined cycle in Brazil is taken as case study, and this option is analyzed and compared with the original case using exergoeconomic and exergoenvironmental impact (EI) approach for electricity production. The environmental impact indicator used is the eco-indicator 99. A detailed assessment of cost and EI for components, input and infrastructure were carried out. The outcomes indicate a decrease of the EI rate of CCS by 70%. On the other hand, the specific costs of electricity were increased for the second case by 15.90 % for the CCS. The results also show that the CCS system implies on a 40 MW energy penalty. Thus, the results presented demonstrate that the implementation of the CCS system increase the cost rate and the specific costs also causing a decrease in the net power produced by the plant. However the CCS system produces outstanding results on the environmental aspect, with a reduction of 90% on the mass flow rate of the carbon dioxide emitted and a 70% reduction on its mass concentration in the emissions of the plant. Discussions about further improvements have been proposed.