Modelagem Matemática da Operação Integrada do Sistema Híbrido Solar/Biomassa, Utilizando Tecnologias Disco/Stirling, CCP-ORC Solar e Gaseificação/MCI com Sistema de Acumulação Hidráulico Tipo Bexiga
Ano de defesa: | 2017 |
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Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica
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IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
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Resumo: | O objetivo principal desta tese de doutorado foi desenvolver a modelagem matemática do sistema híbrido Solar/Biomassa integrado a um sistema de acumulação hidráulica, utilizando a ferramenta computacional MATLAB/SIMULINK. A novidade do presente estudo é o arranjo das tecnologias alternativas de geração utilizadas para a integração do sistema híbrido, tais como: sistema Ciclo Orgânico Rankine (ORC) utilizando concentradores cilíndricos parabólicos (CCP), um sistema de gaseificação da biomassa acoplado a um motor de combustão interna (gaseificação/MCI) e um sistema de acumulação hidráulica (AH), além de utilizar um sistema Disco/Stirling conectados à rede elétrica. A finalidade é integrar tecnologias alternativas que utilizam fontes naturais como Solar/Biomassa para determinar o comportamento dinâmico de cada um dos parâmetros envolvidos na geração de eletricidade. Para integrar as tecnologias ao sistema de acumulação hidráulica, foram projetados os controles das válvulas dos sistemas de compensação (MCI e AH), que permitiram manter a frequência do gerador em seu valor nominal (60 Hz). O trabalho apresenta a interação mecânica das tecnologias alternativas propostas utilizando sistemas de acumulação hidráulica tipo bexiga. O comportamento dinâmico do sistema híbrido foi analisado para modo ilhado (stand-alone) e conectado à rede elétrica. Os resultados das simulações mostraram que o uso do recurso solar para a geração de energia elétrica apresenta uma desvantagem devido à intermitência da irradiação solar. Então o sistema de (AH) opera como compensação, controlado pelas válvulas de regulação que permite manobras de operação. Neste caso o sistema de acumulação hidráulica consegue atingir uma queda de potência de 400 W por 1 hora e 25 minutos ou 7.5 kWe por 4 minutos. Os resultados das simulações do sistema híbrido do aporte de energia para cada tecnologia proposta foram: CCP/ORC (8.3%), Gaseificação/MCI (81.6%) e o sistema de (AH) (10.1%). |
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2017-052019-02-28T19:14:29Z2019-02-28T19:14:29ZCASTELLANOS, Luis Sebastian Mendoza. Modelagem Matemática da Operação Integrada do Sistema Híbrido Solar/Biomassa, Utilizando Tecnologias Disco/Stirling, CCP-ORC Solar e Gaseificação/MCI com Sistema de Acumulação Hidráulico Tipo Bexiga. 2017. 186 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2017.https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/1895O objetivo principal desta tese de doutorado foi desenvolver a modelagem matemática do sistema híbrido Solar/Biomassa integrado a um sistema de acumulação hidráulica, utilizando a ferramenta computacional MATLAB/SIMULINK. A novidade do presente estudo é o arranjo das tecnologias alternativas de geração utilizadas para a integração do sistema híbrido, tais como: sistema Ciclo Orgânico Rankine (ORC) utilizando concentradores cilíndricos parabólicos (CCP), um sistema de gaseificação da biomassa acoplado a um motor de combustão interna (gaseificação/MCI) e um sistema de acumulação hidráulica (AH), além de utilizar um sistema Disco/Stirling conectados à rede elétrica. A finalidade é integrar tecnologias alternativas que utilizam fontes naturais como Solar/Biomassa para determinar o comportamento dinâmico de cada um dos parâmetros envolvidos na geração de eletricidade. Para integrar as tecnologias ao sistema de acumulação hidráulica, foram projetados os controles das válvulas dos sistemas de compensação (MCI e AH), que permitiram manter a frequência do gerador em seu valor nominal (60 Hz). O trabalho apresenta a interação mecânica das tecnologias alternativas propostas utilizando sistemas de acumulação hidráulica tipo bexiga. O comportamento dinâmico do sistema híbrido foi analisado para modo ilhado (stand-alone) e conectado à rede elétrica. Os resultados das simulações mostraram que o uso do recurso solar para a geração de energia elétrica apresenta uma desvantagem devido à intermitência da irradiação solar. Então o sistema de (AH) opera como compensação, controlado pelas válvulas de regulação que permite manobras de operação. Neste caso o sistema de acumulação hidráulica consegue atingir uma queda de potência de 400 W por 1 hora e 25 minutos ou 7.5 kWe por 4 minutos. Os resultados das simulações do sistema híbrido do aporte de energia para cada tecnologia proposta foram: CCP/ORC (8.3%), Gaseificação/MCI (81.6%) e o sistema de (AH) (10.1%).Modelagem Matemática da Operação Integrada do Sistema Híbrido Solar/Biomassa, Utilizando Tecnologias Disco/Stirling, CCP-ORC Solar e Gaseificação/MCI com Sistema de Acumulação Hidráulico Tipo Bexigainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisItajubáUniversidade Federal de Itajubá186 p.Sistemas híbridosCiclo Orgânico RankineSistema Disco/StirlingMotor de combustão internaIntegração hidráulicaIntegração à rede elétricaSistema de controle das válvulas de regulaçãoHybrid systemsOrganic Rankine CycleDish/Stirling systemInternal combustion engineHydraulic integrationPower grid integrationControl valves control systemLORA, Electo Eduardo SilvaCOBAS, Vladimir MelianEngenharia MecânicaTérmica, Fluidos e Máquinas de fluxoCASTELLANOS, Luis Sebastian MendozaPrograma de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia MecânicaIEM - Instituto de Engenharia Mecânicaporreponame:Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)instname:Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)instacron:UNIFEIinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALtese_2017007.pdftese_2017007.pdfapplication/pdf12017032https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/1895/1/tese_2017007.pdf59e9ccfb220051b8cd9fac3e4e297468MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/1895/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52123456789/18952024-02-14 15:56:48.043oai:repositorio.unifei.edu.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unifei.edu.br/oai/requestrepositorio@unifei.edu.br || geraldocarlos@unifei.edu.bropendoar:70442024-02-14T18:56:48Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) - Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)false |
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