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Título: Avaliação dos Modelos Termodinâmicos e Abordagem da Alocação de Co2 em Termoeconomia
Autor(es): Santos, Rodrigo Guedes dos
Orientador: Santos, José Joaquim Conceição Soares
Data do documento: 1-Out-2015
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: A Termoeconomia combina a economia e a termodinâmica de modo a fornecer informações não disponíveis na análise energética e econômica convencional. Um grupo de especialistas interessados na disciplina (C. Frangopoulos, G. Tsatsaronis, A. Valero e M. von Spakovsky) decidiu em 1990 comparar as suas metodologias resolvendo um problema predefinido: o problema CGAM, que foi nomeado com as iniciais dos primeiros nomes destes especialistas. Com o passar dos anos alguns trabalhos de comparação foram feitos, mas as metodologias também sofreram muitas alterações principalmente no que diz respeito ao tratamento racional dos resíduos e equipamentos dissipativos. Um dos pontos chave na modelagem termoeconômica é decidir qual o modelo termodinâmico deve ser adotado, pois diferentes modelos podem ser utilizados na representação de um sistema térmico de acordo com a precisão requerida. Em análises termodinâmicas elementares, simplificações consideráveis são admissíveis. Neste ponto surgem algumas perguntas: (i) O quão diferentes são os resultados em termoeconomia para diferentes hipóteses simplificadoras? (ii) Existe um modelo termodinâmico padrão para a modelagem termoeconômica? (iii) Vale a pena o uso de um modelo termodinâmico com alto grau de complexidade na alocação de custos? Outro fator relevante em termoeconomia é como se define a estrutura produtiva de uma planta. Geralmente, a exergia ou o custo monetário dos recursos externos são alocados para os produtos finais, mas considerações ambientais podem também ser incorporadas ao modelo para obtenção dos custos ambientais, como por exemplo, as emissões específicas de CO2 de cada produto final. Sendo assim, este trabalho apresenta um triplo objetivo. Primeiro, mostrar que hoje as metodologias termoeconômicas estão bem definidas e atingiram um certo grau de unificação e que as pequenas diferenças são função do nível de precisão requerida, quando opcionalmente pode-se desagregar a exergia. Segundo, comparar quatro modelos termodinâmicos em um sistema de cogeração com turbina a gás: modelo ar padrão, ar padrão frio, modelo CGAM e combustão completa com excesso de ar a fim de salientar as influências dos das hipóteses simplificadoras nos resultados termoeconômicos e por fim, mostrar como adaptar os modelos termoeconômicos para alocar a emissão total de CO2, ou qualquer outro poluente, para os produtos finais (potência e calor) de um sistema de cogeração.
Thermoeconomics combines economics and thermodynamics to provide information not available inconventional energy and economic analysis. A group of specialists interested in the discipline (C. Frangopoulos, G. Tsatsaronis, A. Valero and M. von Spakovsky) decided in 1990 to compare their methodologies in solvinga predefined problem (the CGAM problem), in which the letters stand for the first names of these experts. Over the years some comparison studies have been made, but the methodologiesalsosuffered many alterations, mainly with regard to rational treatment of waste and dissipative equipment. For thermoeconomics modeling one of the key points is the thermodynamic model that should be adopted, because different thermodynamic models can be used in representing the thermal system depending on the accuracy required.Different models lead to different results in thermoeconomics. At this point, three questions arise: How different can the resultsbe? Are these simplifications reasonable? Is it worth using such a complex model? The way we define the productive structure is a key point in thermoeconomics. Generally, exergy and/or monetary costs of the external resources are distributed to the final products. However, environmental consideration can be incorporated to the models to calculate the environmental costs of the final products, such as specific CO2 emission of each final product. This work shows a triple goal. First, show that today thermoeconomic methodologies are well defined and achieved a certain degree of unification. The small differences are due to different levelsof accuracy applied.Exergy can be optionally disaggregated in some of them. Second, compare four thermodynamic models in a gas turbine cogeneration system: air-standard model, cold air-standard model, CGAM model and complete combustion with excess air in order to emphasize how these hypothesisinfluence the thermoeconomics results, at least, adapt the thermoeconomic models to allocate de overall CO2 emission,or any other pollutant, to the final products (heat and power) of a cogeneration system.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9800
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