Although the thermodynamic advantages of using solar energy to replace the bled off steam in the regeneration system of Rankine cycle coal fired power stations has been proven theoretically, the practical techno/economic feasibility of the concept has yet to be confirmed relative to real power station applications. To investigate this concept further, computer modelling software “THERMSOLV” was specifically developed for this project at Deakin University, together with the support of the Victorian power industry and Australian Research Council (ARC). This newly developed software simulates the steam cycle to assess the techno/economic merit of the solar aided concept for various power station structures, locations and local electricity market conditions. Two case studies, one in Victoria Australia and one in Yunnan Province, China, have been carried out with the software. Chapter one of this thesis defines the aims and scope of this study. Chapter two details the literature search in the related areas for this study. The thermodynamic concept of solar aid power generation technology has been described in chapter three. In addition, thermodynamic analysis i.e. exergy/availability has been described in this chapter. The “Thermosolv” software developed in this study is detailed in chapter four with its structure, functions and operation manual included. In chapter five the outcomes of two case studies using the “Thermosolv” software are presented, with discussions and conclusions about the study in chapters 6 and 7 respectfully. The relevant recommendations are then made in chapter eight.

Orientador: Ennio Peres da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T04:44:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargo_JoaoCarlos_D.pdf: 1984535 bytes, checksum: ccf14c760889722980eb552f27361de8 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: A produção de hidrogênio para as células a combustível é um desafio para a ampla disseminação dessa tecnologia. Produzi-lo a partir de fontes renováveis de energia, como o etanol da cana-de-açúcar, é a opção analisada neste trabalho, enfocando principalmente a tecnologia dentro do conceito da geração distribuída de energia elétrica. O objetivo da tese é avaliar a viabilidade técnica e econômica da reforma do etanol para produção de hidrogênio com a qualidade necessária para o uso em uma célula a combustível tipo membrana de troca de prótons (PEMFC). A metodologia utilizada foi o desenvolvimento de um protótipo de geração de energia elétrica baseado em um reformador de etanol e um sistema de purificação de hidrogênio. Os principais dados obtidos nesse experimento foram a eficiência global de conversão do protótipo e a quantidade e qualidade das emissões advindas da operação do mesmo. O reformador de etanol alcançou eficiência de conversão de 69%, produzindo hidrogênio ¿ após o sistema de purificação¿ com nível de monóxido de carbono (CO) inferior a 20 µmol.mol, emissões globais de 460,85 g CO2.kWh-1, 0,812 g CO.kWh-1, 2,416 g CH4.kWh-1, sem emissão de NOx e SOx para uma vazão de entrada de 0,33 mol.etanol.hora-1. Com esses valores, foi realizada a análise da viabilidade técnica e econômica, comparando o protótipo desenvolvido com outras tecnologias de geração de energia elétrica. A análise econômica baseou-se em curvas de aprendizado do comportamento do custo inicial do reformador, calculado em 8.000,00 R$.kW-1, em relação à sua produção acumulada para calcular-se o custo de geração do hidrogênio e da energia elétrica produzida ao acoplar-se o experimento a uma célula a combustível tipo PEMFC com eficiência de conversão elétrica de 45% / Abstract: The hydrogen production for fuel cells is a challenge for wide dissemination of this technology. To produce it from renewable sources of energy, such as sugar cane¿s ethanol, is the option analyzed in this work, focusing mainly the fuel cell technology inside of distributed generation concept. The objective of the thesis is to evaluate the technical and economical feasibility of ethanol reforming for hydrogen production with the necessary quality for use in a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). The methodology used was the development of a power generation prototype based on an ethanol reformer and a hydrogen purification system. The main data obtained in that experiment were the prototype global efficiency conversion and the quantity and quality of emissions resulted from prototype operation . The ethanol reformer reached conversion efficiency of 69%, producing hydrogen - after the purification system ¿ with carbon monoxide (CO) level lower than 20 µmol.mol-1, overall emissions of 460.85 g.CO2.kWh- 1, 0.812 g.CO.kWh-1, 2.416 g.CH4.kWh-1, without emissions of NOx and SOx for a 0.33 mol.ethanol.hour-1 flow inlet. Those values were used for the technical and economical feasibility analysis comparing the prototype with others electric power generation technologies. The economical analysis based on learning curves concept of the reformer initial cost behavior, which was estimated in R$ 8,000.00 /kWe, in relation to its accumulated production to calculate the hydrogen and electric power generation production cost when joining the reformer system to a PEMFC fuel cell with 45% electric efficiency conversion / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Doutor em Engenharia Mecânica