Análise energética e exergética de um processo de valorização de biogás

Resumo

A gestão dos recursos energéticos é um desafio que a sociedade moderna enfrenta. Se a solução a longo prazo não está ainda equacionada, a curto e médio prazos poderá passar por fontes alternativas de energia e por um aumento da eficiência na sua utilização. A quantificação da qualidade da energia, isto é, do seu potencial para realizar trabalho, à luz da Segunda Lei da Termodinâmica, resultou na introdução da propriedade exergia. A análise exergética é aceite como uma ferramenta útil de design, avaliação, optimização e melhoria dos sistemas de energia, permitindo complementar a análise energética. Nesta tese, um sistema de cogeração para valorização energética do biogás produzido num aterro sanitário é avaliado com base na Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica. A cogeração é uma tecnologia que permite uma maior eficiência energética, pelo seu potencial de poupança de energia primária e, consequentemente, de redução das emissões de dióxido de carbono. A utilização do biogás como combustível tem um efeito benéfico duplo de produção de energia e de protecção ambiental. Os objectivos específicos deste estudo foram: compreender o processo de conversão do biogás em energia eléctrica; realizar análises de Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica; identificar os locais e as magnitudes das irreversibilidades, bem como avaliar o desempenho do processo global e das suas unidades. Verificou-se que o processo está longe de ser termodinamicamente ideal, apresentando uma eficiência exergética de 36,2%. Os componentes mais ineficientes, avaliados pelo grau de perfeição termodinâmico e pelo quociente de destruição de exergia, são o motor (MCI), seguido de uma das unidades do radiador (PC3a). De acordo com a eficiência racional, as unidades mais ineficientes são a segunda unidade do permutador de calor 1 (PC1b) e o MCI. O potencial aumento da eficiência no motor é limitado, devido ao processo de combustão ser de natureza altamente irreversível. A principal melhoria proposta é o aproveitamento energético dos gases de escape. Um aproveitamento energético do calor retirado pelo circuito de refrigeração de baixa temperatura parece não se justificar. Este estudo pode, no futuro, ser complementado com uma análise económica, utilizando as técnicas da exergoeconomia.

Data de atribuição	2012
Idioma original	Portuguese
Instituição de premiação	Universidade Católica Portuguesa
Supervisor	João Ferreira (Supervisor)