Análise da viabilidade técnica e econômica da utilização de biogás em motores de ignição por compressão para geração de energia elétrica

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Policena, Italo Rosa lattes
Orientador(a): Martins, Mario Eduardo Santos lattes
Banca de defesa: Hermany, Lober lattes, Dalla Nora, Macklini lattes
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção
Departamento: Engenharia de Produção
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Biogás
RCCI
Motores diesel
Motores Otto
Palavras-chave em Inglês:
Biogas
Diesel engines
Otto engines
Área do conhecimento CNPq:
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO
Link de acesso: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/20359
Resumo: Growth in energy demand and security of energy supply have become a concern in recent decades. The high cost of fossil fuels and the need to reduce the emission of greenhouse gases have made renewable energy sources attractive to the world economy. In this context, biomass becomes interesting, since it is the second largest source of renewable energy in Brazil and when converted to biofuels can have many characteristics similar to fossil fuels. The objective of this work was to analyze the technical and economic viability of the dualfuel combustion by fumigation and dualfuel by controlled reactivity (RCCI) methods in compression ignition engines, seeking the maximum substitution of diesel by biogas and having as purpose the generation of electric energy. The results showed that there are no penalties regarding the performance of the engine. Substitution values were higher than 94% at medium and high loads, and higher than 56% at low loads. Regarding the brake efficiencies, higher values were obtained in medium and high loads for the two combustion methods, with few changes in low loads. Regarding the economic analysis, the operation in dual-mode can bring a 40% greater economy when compared to the conventional diesel combustion. An applied study showed that a small rural bovine and pig farm can become self-sufficient in terms of electric energy, having a monthly internal rate of return of 3.11% and payback time in 27 months, showing that combustion in dual mode of biogas can be rather a source of energy at low cost in agriculture.
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spelling 2021-03-01T11:19:33Z2021-03-01T11:19:33Z2019-05-21http://repositorio.ufsm.br/handle/1/20359Growth in energy demand and security of energy supply have become a concern in recent decades. The high cost of fossil fuels and the need to reduce the emission of greenhouse gases have made renewable energy sources attractive to the world economy. In this context, biomass becomes interesting, since it is the second largest source of renewable energy in Brazil and when converted to biofuels can have many characteristics similar to fossil fuels. The objective of this work was to analyze the technical and economic viability of the dualfuel combustion by fumigation and dualfuel by controlled reactivity (RCCI) methods in compression ignition engines, seeking the maximum substitution of diesel by biogas and having as purpose the generation of electric energy. The results showed that there are no penalties regarding the performance of the engine. Substitution values were higher than 94% at medium and high loads, and higher than 56% at low loads. Regarding the brake efficiencies, higher values were obtained in medium and high loads for the two combustion methods, with few changes in low loads. Regarding the economic analysis, the operation in dual-mode can bring a 40% greater economy when compared to the conventional diesel combustion. An applied study showed that a small rural bovine and pig farm can become self-sufficient in terms of electric energy, having a monthly internal rate of return of 3.11% and payback time in 27 months, showing that combustion in dual mode of biogas can be rather a source of energy at low cost in agriculture.O crescimento da demanda energética e a segurança no fornecimento de energia tornaram-se um fator preocupante nas últimas décadas. O elevado custo dos combustíveis fósseis e a necessidade de se reduzir a emissão de gases de efeito estufa tornaram as fontes renováveis de energia atraentes na economia mundial. Neste contexto, a biomassa torna-se interessante, pois é a segunda maior fonte de energia renovável no Brasil e quando transformada em biocombustíveis pode possuir muitas características similares aos combustíveis fósseis. Este trabalho teve como objetivo analisar a viabilidade técnica e econômica dos métodos de combustão dualfuel por fumegação e dualfuel por reatividade controlada (RCCI) em motores de ignição por compressão, buscando a máxima substituição de diesel por biogás de origem animal e tendo como finalidade a geração de energia elétrica. Os resultados mostraram que não há penalidades com relação ao desempenho do motor. Os valores de substituição do diesel em termos energéticos foram superiores a 94% em cargas médias e altas, e superiores a 56% em cargas baixas. Com relação às eficiências de eixo, foram obtidos maiores valores em cargas médias e altas para os dois métodos de combustão, com poucas alterações em baixas cargas. Em relação a análise econômica constatou-se que a operação em modo dualfuel pode trazer uma economia 40% maior quando comparada a combustão convencional do diesel. Um estudo aplicado mostrou que uma pequena propriedade rural criadora de bovinos e suínos pode se tornar autossuficiente em termos de energia elétrica, tendo uma taxa interna de retorno mensal de 3,11% e retorno total do investimento em 27 meses, mostrando que combustão em modo dualfuel do biogás pode ser sim uma fonte de energia a baixo custo na agricultura.porUniversidade Federal de Santa MariaCentro de TecnologiaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de ProduçãoUFSMBrasilEngenharia de ProduçãoAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessBiogásRCCIMotores dieselMotores OttoBiogasDiesel enginesOtto enginesCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAOAnálise da viabilidade técnica e econômica da utilização de biogás em motores de ignição por compressão para geração de energia elétricainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisMartins, Mario Eduardo Santoshttp://lattes.cnpq.br/4000658451843066Hermany, Loberhttp://lattes.cnpq.br/3119032715902940Dalla Nora, Macklinihttp://lattes.cnpq.br/9287411920265033http://lattes.cnpq.br/7790105744435073Policena, Italo Rosa300800000005600e8902ee0-b2a8-404c-a986-19d9ef49283e50eb042f-f47e-4479-92f1-f6f98e194cea46277a9a-e4b0-4846-99d3-cdebde4a9563ada7eb88-5dcd-4564-8023-18e0615924a1reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMORIGINALDIS_PPGEP_2019_POLICENA_ITALO.pdfDIS_PPGEP_2019_POLICENA_ITALO.pdfDissertação de Mestradoapplication/pdf3485935http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/20359/1/DIS_PPGEP_2019_POLICENA_ITALO.pdf3f967ccf773df17ec0aa353525967dffMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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