Thesis (M.S.)--Humboldt State University, 2008. / Includes bibliographical references (leaves 114-118). Also available via Humboldt Digital Scholar.

Orientador: José Antonio Perrella Balestieri / Banca: Maurício Araújo Zanardi / Banca: Marcelo Rodrigues de Holanda / Resumo: Uma das questões mais importantes, do ponto de vista da cogeração, é a definição dos custos dos produtos obtidos a partir da operação de uma determinada configuração, como forma de garantir-se ou não a viabilidade de um empreendimento. Do ponto de vista da modelagem de sistemas energéticos, há atualmente uma tendência para que sejam empregados equacionamentos baseados na Segunda Lei da Termodinâmica, uma vez que os mesmos computam o valor econômico dos insumos e dos produtos numa base que leva em conta as perdas (irreversibilidades) de cada fluxo, ao passo que os modelos baseados na Primeira Lei da Termodinâmica não distinguem essa parcela dos fluxos, mascarando a real contribuição de cada um deles. Neste projeto de pesquisa são identificados os valores reais de custos de investimento, operação e manutenção dos principais componentes de um ciclo combinado associado a um sistema de refrigeração por absorção e realizado seu equacionamento a partir dos conceitos de análise energética e exergética para uma posterior análise de custos baseada em diferentes metodologias para que se atestem suas vantagens e desvantagens nas aplicações de cogeração. Pelo presente estudo pode-se realizar uma avaliação real a partir de valores coletados com fornecedores com base nos modelos tradicionais de análise econômica, bem como comparar alguns dos modelos de alocação de custos descritos na literatura. / Abstract: One of the most important questions regarding to the cogeneration issue is the cost definition obtained through the operation of a certain configuration as a form to guarantee the viability of a certain enterprise. From the viewpoint of power systems modeling, there is currently a tendency of developing analysis based on the Second Law of Thermodynamics, once it considers the economic value of inputs and also of the products on a basis that takes into account the irreversibility of each flow. On the other hand, the models based on the First Law of Thermodynamics does not distinguish this part of the flows, hiding the real contribution of each one. In this dissertation it can be identified the real investment amount, operation, and maintenance on the main components of a combined cycle associated to an absorption cooling system and its equations based on energetic and exergy analysis concepts for an afterwards cost analysis based on different methodologies in order to state their advantages and disadvantages on cogeneration applications. Through the current study it is possible to consider a real evaluation using the data, which was obtained with some suppliers, based on traditional economic analysis models, in such a way that is possible to compare some of the cost allocation models described on the classic literature. / Mestre

Orientador: Oscar Armando Astorga Maldonado / Banca: Júlio Santan Antunes / Banca: Maria Luiza Viana Lisboa / Resumo: Neste trabalho é apresentada uma proposta de sistema de cogeração utilizando motor de combustão interna à gás natural, visando otimizar a utilização da energia primária em um estudo de caso de uma empresa produtora de chapas pré-pintadas. Este grupo moto-gerador foi adquirido para suprir a escassez de energia elétrica no ano de 2001 no Brasil, e hoje tem sua operação inviável economicamente se utilizado somente como gerador. Para isso realizou-se uma auditoria energética na empresa em questão, uma análise do mercado energético atual, da legislação vigente sobre cogeração, da viabilidade técnico-econômica da implementação do sistema proposto, das perspectivas de expansão do parque industrial da empresa e dos aspectos estratégicos no que diz respeito a diversificação na obtenção da energia elétrica. Estudou-se também as características do sistema elétrico existente e as características dos equipamentos responsáveis pela geração de energia térmica. O estudo realizado buscou propor a melhor forma de utilização do grupo moto-gerador, com o menor impacto no sistema elétrico atual e sem prejuízos para o processo de produção. Os resultados deste trabalho convergiram para um sistema de cogeração compacto que melhor se adaptou às particularidades da empresa estudada. Além da vantagem financeira que este trabalho constatou, também existem vantagens técnicas e estratégicas. Assim sendo, este trabalho proporciona o suporte técnico necessário para a tomada de decisões de como melhor aproveitar o potencial energético do equipamento adquirido pela empresa em questão e para outras empresas que apresentam um panorama semelhante. / Abstract: In this work is presented a proposal of a cogeneration system using internal combustion engine using natural gas, with the objective to improve the employment of the primary energy in the case study in a manufacturer company of pre-painted metallic sheets. This moto-generation group was acquired in 2001 in order to supply the lack of providing of the electrical energy that Brazil confronted in the same year and now its utilization is not economic feasibility. An energetic audit has been carried out in the industry, an analysis of current energy market, the rules cogeneration's legislation, a technical–economic feasibility of the cogeneration system proposed an analysis regarding the company's expansion plan and the flexibility for supplying energy of the other sources. This work also analysed the existent electrical system and the characteristics of the equipment responsible for the thermal energy generation. This work has focused on a better utilization of the moto-generation group with a minimum number of changes in the electrical system and without causing any disturbance damages for the manufacture's production process. The results of this work indicated that a compact cogeneration system is the best solution considering the characteristics of the enterprise studied. Besides the financial advantages verified, there are technical and strategic advantages. So, this work will give technical support for decisions about the best advantage the energetic potential of the equipment acquired by company in matter and for other companies that present a similar panorama. / Mestre

This study examines five potential improvement projects that could be implemented at the Continental Tire manufacturing plant located in Mount Vernon, IL. The study looks at insulating of tire molds, installation of variable frequency drives on circulating pumps, pressure reduction turbines, waste heat utilization used for absorption cooling, and cogeneration using a gas turbine cycle. A feasibility study and cost analysis was performed for each project to determine recommendation for implementation. The two most appealing projects are the insulation addition and the installation of variable frequency drives. Adding insulation would produce energy savings in the range of 908 kJ/s (3,097 Btu/hr) to 989 kJ/s (3,374 Btu/hr) and annual savings between $13,390 and $14,591. Installation of variable frequency drives on two 200 hp circulating pumps would produce energy savings between 74.6 kW (100 hp) and (104.6 kW (140.2 hp) with annual monetary savings in the range of $41,646 to $58,384.

MBL 3 Research Report / This study investigated the economic significance of using bagasse as a source of raw material for pulp and paper manufacturing. The study also compared this issue with the currently undergoing practices of cogeneration, where bagasse is burnt in the sugar mill boilers to produce steam and generate electricity.

Organic Rankine Cycle (ORC) heat engines convert low-grade heat to other forms of energy such as electrical and mechanical energy. They achieve this by vaporizing and expanding the organic fluid at high pressure, turning the turbine which can be employed to run an alternator or any other mechanism as desired. Conventional Rankine Cycles operate with steam at temperatures above 400 ℃. The broad aspect of the research focussed on the generation of electricity to cater for household needs. Solar energy would be used to heat air which would in turn heat rocks in an insulated vessel. This would act as an energy storage in form of heat from which a heat transfer fluid would collect heat to supply the ORC heat engine for the generation of electricity. The objective of the research was to optimize power output of the ORC heat engine operating at temperatures between 25℃ at the condenser and 90 to 150℃ at the heat source. This was achieved by analysis of thermal energy, mechanical power, electrical power and physical parameters in connection with flow rate of working fluid and heat transfer fluids.

Strong dependency on fossil fuels and the associated price and supply chain risk increase the need for more efficient utilisation of existing non-renewable energy sources. Carbon capture and hydrogen purification technologies are expected to play a key role in the future low-carbonised energy matrix. Integrated Gasification Combined Cycles (IGCCs) are one of the emerging clean coal technologies which pave the way for producing power from coal with a higher net power efficiency than conventional PC-fired boiler power plants. It is also advantageous that in an IGCC power plant a carbon capture unit can be applied to a stream having a very high CO2 partial pressure ahead of gas combustion that would not be available in case of a PC-fired boiler power plant, leading to less energy penalty involved in carbon capture. At the same time, the production of ultrapure hydrogen is both a sought target and an appropriate environmental solution because it is commonly utilised as feedstock in refineries’ hydrotreaters and hydrocrackers as well as energy carrier in fuel cells. A high purity of hydrogen has been commercially produced out of raw synthesis gas using a Hydrogen Pressure Swing Adsorption (H2 PSA) process. In this thesis, it was aimed to design and optimise a bespoke H2 PSA system tailored for a decarbonised syngas feed originating from a carbon capture unit. Therefore, a novel H2 PSA has been studied that is applied to an advanced IGCC plant for cogenerating power and ultrapure hydrogen (99.99+ mol%) with pre-combustion CO2 capture. In designing the H2 PSA, it is essential to increase the recovery of ultrapure hydrogen product to its maximum since the power consumption for compressing the H2 PSA tail gas up to the gas turbine operating pressure should be minimised to save the total auxiliary power consumption. Hydrogen recovery was raised by increasing the complexity of the PSA step configuration that allows a PSA cycle to have a lower feed flow to one column being used for adsorption and more pressure equalisation steps. An in-depth economic analysis was carried out and discussed in detail. The industrial advanced IGCC performances have also been improved by process integration between the H2 PSA unit and other units in the plant.

Orientador: Dionizio Paschoareli Junior / Banca: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Luiz Antonio Rossi / Resumo: Este trabalho traz a análise do potencial de geração das usinas termelétricas à biomassa de cana, destacando sua importância para a matriz energética nacional, e devido às suas características é um tipo de fonte que pode contribuir para uma diminuição de risco de déficit de energia previsto para os próximos anos. São estudadas alternativas para aumento da energia excedente, através da redução de consumo interno, em usinas consideradas de alta eficiência, ou seja, aquelas que possuem instaladas em seu parque industrial equipamentos como cadeira e turbogerador de alta pressão e temperatura, além do processo de eletrificação da moagem. Este trabalho apresenta também o novo modelo do mercado de energia sob o ponto de vista da venda de seu excedente e nas possibilidades de sua contração nos Ambientes de Contratação Livre (ACL) e Ambiente de Contratação Regulada (ACR), sendo que no (ACR) são analisados os resultados apresentados no PROINFA e tambem a participação das usinas termelétricas a biomassa de cana nos leilões de energia nova e fontes alternativas. No final são apresentadas as principais dificuldades encontradas atualmente para o aproveitamento do potencial da bioeletricidade, sendo a falta de conexão ao Sistema Interligado Nacional, a lentidão em se obter as licenças ambientais e o preço teto dos leilões. / Abstract: This work presents an analysis on the potential of thermoelectric generation using sugar-cane biomass as a fuel. The importance of such power plant for the Brazilian energy matrix is highlighted. Due to its inherent characteristics, the biomass-based power is an important alternative to reduce the energy deficit in the next years. The new Brazilian market, under the energy surplus selling viewpoint, considering the Free Contracting Ambience (Ambiente de Contratação Livre - ACL) and the Regulated Contracting Ambience (Ambiente de Contratação Regulada - ACR), is discussed. The results of PROINFA, Incentives Program to Alternative Sources of Electric Power, along with the ACR actions and new available energy, considering the biomass power plant participation, are presented. The increase of energy surplus by self-consumption reduction in sugarcane plants, in particular to those which are composed of high-performance steam-turbines, is discussed. The mills electrification is also considered in the energy consumption reduction studies. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-04-04Bitstream added on 2014-06-13T18:49:32Z : No. of bitstreams: 1 queiroz_gmor_me_ilha.pdf: 1218097 bytes, checksum: f7df8430ff1d3dac1c8791ba1bf274c8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho traz a análise do potencial de geração das usinas termelétricas à biomassa de cana, destacando sua importância para a matriz energética nacional, e devido às suas características é um tipo de fonte que pode contribuir para uma diminuição de risco de déficit de energia previsto para os próximos anos. São estudadas alternativas para aumento da energia excedente, através da redução de consumo interno, em usinas consideradas de alta eficiência, ou seja, aquelas que possuem instaladas em seu parque industrial equipamentos como cadeira e turbogerador de alta pressão e temperatura, além do processo de eletrificação da moagem. Este trabalho apresenta também o novo modelo do mercado de energia sob o ponto de vista da venda de seu excedente e nas possibilidades de sua contração nos Ambientes de Contratação Livre (ACL) e Ambiente de Contratação Regulada (ACR), sendo que no (ACR) são analisados os resultados apresentados no PROINFA e tambem a participação das usinas termelétricas a biomassa de cana nos leilões de energia nova e fontes alternativas. No final são apresentadas as principais dificuldades encontradas atualmente para o aproveitamento do potencial da bioeletricidade, sendo a falta de conexão ao Sistema Interligado Nacional, a lentidão em se obter as licenças ambientais e o preço teto dos leilões. / This work presents an analysis on the potential of thermoelectric generation using sugar-cane biomass as a fuel. The importance of such power plant for the Brazilian energy matrix is highlighted. Due to its inherent characteristics, the biomass-based power is an important alternative to reduce the energy deficit in the next years. The new Brazilian market, under the energy surplus selling viewpoint, considering the Free Contracting Ambience (Ambiente de Contratação Livre – ACL) and the Regulated Contracting Ambience (Ambiente de Contratação Regulada – ACR), is discussed. The results of PROINFA, Incentives Program to Alternative Sources of Electric Power, along with the ACR actions and new available energy, considering the biomass power plant participation, are presented. The increase of energy surplus by self-consumption reduction in sugarcane plants, in particular to those which are composed of high-performance steam-turbines, is discussed. The mills electrification is also considered in the energy consumption reduction studies.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-08Bitstream added on 2014-06-13T19:11:18Z : No. of bitstreams: 1 costa_mxr_me_botfca.pdf: 817928 bytes, checksum: b58b21fc896164657a96331a23590d24 (MD5) / A cogeração de energia elétrica é um potencial de receita para as unidades industriais com o aproveitamento da biomassa de cana-de-açúcar, que são o excedente de bagaço da operação industrial e o palhiço proveniente da operação agrícola. Em relação ao palhiço de cana-de-açúcar, considerando os aspectos ambientais e operacionais agrícolas, o seu emprego na cogeração tem se tornado atrativo. Aliado ao compromisso de eliminação de 100% de queimadas nas áreas mecanizáveis, prevista pelo Protocolo Agroambiental para 2017 no Estado de São Paulo, também é favorável à retirada do palhiço do campo a susceptibilidade à infestação de pragas possibilitada pela permanência deste resíduo da colheita mecanizável sobre o solo, além de impacto em produtividade e custo das novas brotas da cana-de-açúcar após a colheita em relação ao manejo de plantas invasoras e ervas daninhas. Com foco no rendimento e qualidade do palhiço recebido na indústria, o objetivo deste trabalho foi avaliar propriedades físico-químicas de umidade e impurezas minerais do palhiço de cana-de-açúcar utilizado em duas unidades industriais do centro-oeste paulista para cogeração de energia, da ordem de 100.000 toneladas de palhiço processadas entre 2009 e 2010. Buscou-se correlação estatística entre as propriedades físico-químicas de umidade e impurezas minerais para representar este fornecimento de palha. Foram avaliadas a influência da precipitação pluviométrica em relação à umidade do palhiço e a influência da classificação textural dos solos em relação à impureza mineral do palhiço. Sob os aspectos técnico e econômico, é relevante para a indústria reduzir os impactos de impureza mineral e umidade do palhiço. Quanto menor a impureza mineral, menor abrasividade no processamento do palhiço, desde o preparo... / The electrical energy cogeneration with sugar cane bagasse excess is a opportunity for earings. Considering envaironmental and agricuture aspects, the use of sugar cane trash becames a atractive business. At the same way according betwing sugar cane produtors in São Paulo States have a target for 100% harvister burn elimination until 2017, the possibilities of sics with trash take away under soil and low productive of new plant to next season. With focus in quality of the trash received at industry, the subjective of this study it was analise properties of sugar cane trash used to eletrical energy cogeneration in a Mill industrial plant, about 100.000 tons of cane sugar trash processed during the study. The properties studied was moisture, mineral contents and calorific power. Addedly it was analise the influence of pluviometric indice in the sugar cane trash. About tecnical and economic aspects, it is important to industry decreese impacts of mineral contents and moisture. How many low is the mineral content, less abrasivity conditions in the process, since trash prepar thruthly burnnig until ash discharge in the boiler, resulting in betther equipament conservation and less solids dust. How many low is the moisture, means high prouctive in the cut operation in trash prepar, and higther is the trash calorific power. The statistical correlation showed low relavance betwen mineral content and trash moisture than indicate that there are agronomic factors of soil and/or harvester process that determine mineral content independent of trash moisture in the trash delivered at industry