Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-19Bitstream added on 2015-03-03T12:06:58Z : No. of bitstreams: 1 000807542.pdf: 1263932 bytes, checksum: 2637784563c12a1f4e37ed4e73907115 (MD5) / Nesse trabalho de tese, estuda-se a produção de biodiesel utilizando óleo de canola, buscandose minimizar o custo deste biocombustível, pela integração do processo de reforma a vapor da glicerina para produzir hidrogênio. Inicialmente, é feita uma revisão bibliográfica da produção de biodiesel num âmbito geral, seguida de um estudo sobre os aspectos gerais da produção da glicerina e suas aplicações. Estuda-se o processo de reforma a vapor da glicerina e suas condições de operação. Logo após, desenvolve-se uma simulação, através do software computacional ASPEN ONE HYSYS V8.0, aplicada a uma planta que produz 122,4 ton/ano de hidrogênio e 8096 ton/ano de biodiesel. A planta utiliza como insumos Ácido Fosfórico, Hidróxido de Sódio, Metanol, Gás Natural e Óleo de Canola e consome como utilidades Vapor de Água e Eletricidade. Em estapa posterior é efetuada uma análise exergética, na qual são determinadas as exergias de entrada e saída em cada componente da planta, além das irreversibilidades e rendimentos exergéticos associados. A análise permite qualificar e quantificar o máximo valor de energia útil aproveitado em cada componente conversor de energia do processo integrado de produção de biodiesel e hidrogênio. Posteriormente é aplicada a metodologia de análise funcional termoeconômica, que permite determinar os incrementos exergéticos e custos marginais de produção de biodiesel e de hidrogênio. Em última etapa, é realizada análise ecológica da planta (com ciclo de carbono e sem ciclo do carbono), considerando as emissões de gases do efeito estufa produzidas desde o plantio da canola até a extração e uso do óleo na planta de produção de biodiesel e hidrogênio. Na análise, são determinadas as emissões de poluentes, o dióxido de carbono equivalente, o indicador de poluição e a eficiência ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / this fuel by incorporation the process of glycerol steam reforming to produce hydrogen. Initially, a scientific review of biodiesel production is performed in a general context, followed by a study on the general aspects of the production of glycerin and its applications. The study of the process of glycerine steam reforming and its operating conditions. After that, a simulation is developed through the computer software ASPEN ONE HYSYS V8.0, applied to a plant that produces 122.4 tons / year of hydrogen and 8096 tons / year of biodiesel. The plant uses as inputs Phosphoric Acid, Sodium Hydroxide, Methanol, Natural Gas and Canola Oil and consumes as utilities Electricity and Water Steam. In the next topic, one exergy analysis is performed, in which are determined the input and output exergies in each component of the plant and the associated exergetic irreversibilities and efficiency. The analysis allows to qualify and quantify the maximum amount of useful energy in each component of the process. In another step, a methodology for thermoeconomic functional analysis is applied, for determination the exergetic increments and marginal production costs of biodiesel and hydrogen. In the final step, the ecological analysis of the plant is performed (with and without Carbon Cycle) considering the emissions of greenhouse gases produced from the planting to the extraction of canola and the use of its oil in biodiesel and hydrogen production plant. In this case the pollutants emissions, the equivalent carbon dioxide, the indicator of pollution and ecological efficiency of the plant are determined. This efficiency value is determined using a mathematical model obtained from the equation developed by Cardu e Baica (1999). Finally, it is concluded that the incorporation of the process of hydrogen production in a biodiesel plant is technically, economically and ... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2014-10-22T17:20:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao. Texto completo.pdf: 3745726 bytes, checksum: fb51c8dfd6a7dedb02d3ddd69aa1f9c6 (MD5) / Approved for entry into archive by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2014-11-19T18:33:57Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao. Texto completo.pdf: 3745726 bytes, checksum: fb51c8dfd6a7dedb02d3ddd69aa1f9c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-19T18:33:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao. Texto completo.pdf: 3745726 bytes, checksum: fb51c8dfd6a7dedb02d3ddd69aa1f9c6 (MD5) Previous issue date: 2014 / Talvez não seja nenhum exagero afirmar que há quase um consenso entre os praticantes da Termoeconomia de que a exergia, ao invés de só entalpia, seja a magnitude Termodinâmica mais adequada para ser combinada com o conceito de custo na modelagem termoeconômica, pois esta leva em conta aspectos da Segunda Lei da Termodinâmica e permite identificar as irreversibilidades. Porém, muitas vezes durante a modelagem termoeconômica se usa a exergia desagregada em suas parcelas (química, térmica e mecânica), ou ainda, se inclui a neguentropia que é um fluxo fictício, permitindo assim a desagregação do sistema em seus componentes (ou subsistemas) visando melhorar e detalhar a modelagem para a otimização local, diagnóstico e alocação dos resíduos e equipamentos dissipativos. Alguns autores também afirmam que a desagregação da exergia física em suas parcelas (térmica e mecânica) permite aumentar a precisão dos resultados na alocação de custos, apesar de fazer aumentar a complexidade do modelo termoeconômico e consequentemente os custos computacionais envolvidos. Recentemente alguns autores apontaram restrições e possíveis inconsistências do uso da neguentropia e deste tipo de desagregação da exergia física, propondo assim alternativas para o tratamento de resíduos e equipamentos dissipativos que permitem a desagregação dos sistemas em seus componentes. Estas alternativas consistem, basicamente, de novas propostas de desagregação da exergia física na modelagem termoeconômica. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo avaliar as diferentes metodologias de desagregação da exergia física para a modelagem termoeconômica, tendo em conta alguns aspectos como vantagens, restrições, inconsistências, melhoria na precisão dos resultados, aumento da complexidade e do esforço computacional e o tratamento dos resíduos e equipamentos dissipativos para a total desagregação do sistema térmico. Para isso, as diferentes metodologias e níveis de desagregação da exergia física são aplicados na alocação de custos para os produtos finais (potência líquida e calor útil) em diferentes plantas de cogeração considerando como fluido de trabalho tanto o gás ideal bem como o fluido real. Plantas essas com equipamentos dissipativos (condensador ou válvula) ou resíduos (gases de exaustão da caldeira de recuperação). Porém, foi necessário que uma das plantas de cogeração não incorporasse equipamentos dissipativos e nem caldeira de recuperação com o intuito de avaliar isoladamente o efeito da desagregação da exergia física na melhoria da precisão dos resultados da alocação de custos para os produtos finais. / Most analysts agree that exergy, instead of enthalpy only, is the most appropriated thermodynamic property to associate with cost (originally an economic property) since it contains information from the Second Law of Thermodynamics and accounts for energy quality. However, many times during the Thermoeconomic Modeling, the exergy is disaggregated in their components (chemical, thermal and mechanical), or yet, it includes the negentropy, which is a fictitious flow, thus allowing the system disaggregation into its components (or subsystems) and also to improve modeling to local optimization, diagnosis and residues treatment. Although some authors believe that physical exergy disaggregation in their components (thermal and mechanical) improve the accuracy of the results, the increase in the complexity modeling is significant, and consequently increase the computational efforts. Recently some authors identified restrictions and possible limitations of using negentropy and this kind of physical exergy disaggregation, thus proposing alternatives for residues and dissipative equipment treatments targeting system disaggregation into its components. These alternatives consist of new proposals of physical exergy disaggregation. Thus, this work aims to evaluate the different approaches of physical exergy disaggregation for Thermoeconomic Modeling, taking into account some aspects: advantages, limitations, inconsistences, accuracy improvements, increase of complexity and computational efforts and the residues and dissipative equipment treatments for total system disaggregation. For this, the different approaches and levels of physical exergy disaggregation are applied for cost allocation of final products (net power and useful heat) in different cogeneration systems considering as working fluid both ideal gas and real fluid. These plants, with dissipative equipment (condenser and valve) and/or residues (exhaust gases from the recovery boiler). However, it was necessary to use one cogeneration plant without dissipative equipment neither residues in order to evaluate the effect of physical exergy disaggregation alone.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-15T22:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho se estuda um sistema de cogeração a gás natural conjugado a ciclo-ejetor solar. O funcionamento do sistema é simulado usando dois tipos diferentes de coletores de placa plana, um convencional e outro de alta eficiência. A modelação do sistema é apresentada em detalhes, considerandose as equações da conservação de energia, quantidade de movimento linear, equação da continuidade, equação de estado e as equações de acoplamento do sistema solar e o mecânico. Inicialmente procede-se a otimização termodinâmica do ejetor, encontrando-se o parâmetro . (relação de taxas mássicas primário e secundário) que resulta num valor importante para a otimização do sistema. No intuito de escolher um fluido

Orientador: José Luz Silveira / Coorientador: Júlio Santana Antúnez / Banca: José Alexandre Matelli / Banca: Celso Eduardo Tuna / Banca: Christian Jeremi Coronado / Banca: João Batista de Almeida e Silva / Resumo : Nesse trabalho de tese, estuda-se a produção de biodiesel utilizando óleo de canola, buscandose minimizar o custo deste biocombustível, pela integração do processo de reforma a vapor da glicerina para produzir hidrogênio. Inicialmente, é feita uma revisão bibliográfica da produção de biodiesel num âmbito geral, seguida de um estudo sobre os aspectos gerais da produção da glicerina e suas aplicações. Estuda-se o processo de reforma a vapor da glicerina e suas condições de operação. Logo após, desenvolve-se uma simulação, através do software computacional ASPEN ONE HYSYS V8.0, aplicada a uma planta que produz 122,4 ton/ano de hidrogênio e 8096 ton/ano de biodiesel. A planta utiliza como insumos Ácido Fosfórico, Hidróxido de Sódio, Metanol, Gás Natural e Óleo de Canola e consome como utilidades Vapor de Água e Eletricidade. Em estapa posterior é efetuada uma análise exergética, na qual são determinadas as exergias de entrada e saída em cada componente da planta, além das irreversibilidades e rendimentos exergéticos associados. A análise permite qualificar e quantificar o máximo valor de energia útil aproveitado em cada componente conversor de energia do processo integrado de produção de biodiesel e hidrogênio. Posteriormente é aplicada a metodologia de análise funcional termoeconômica, que permite determinar os incrementos exergéticos e custos marginais de produção de biodiesel e de hidrogênio. Em última etapa, é realizada análise ecológica da planta (com ciclo de carbono e sem ciclo do carbono), considerando as emissões de gases do efeito estufa produzidas desde o plantio da canola até a extração e uso do óleo na planta de produção de biodiesel e hidrogênio. Na análise, são determinadas as emissões de poluentes, o dióxido de carbono equivalente, o indicador de poluição e a eficiência ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: this fuel by incorporation the process of glycerol steam reforming to produce hydrogen. Initially, a scientific review of biodiesel production is performed in a general context, followed by a study on the general aspects of the production of glycerin and its applications. The study of the process of glycerine steam reforming and its operating conditions. After that, a simulation is developed through the computer software ASPEN ONE HYSYS V8.0, applied to a plant that produces 122.4 tons / year of hydrogen and 8096 tons / year of biodiesel. The plant uses as inputs Phosphoric Acid, Sodium Hydroxide, Methanol, Natural Gas and Canola Oil and consumes as utilities Electricity and Water Steam. In the next topic, one exergy analysis is performed, in which are determined the input and output exergies in each component of the plant and the associated exergetic irreversibilities and efficiency. The analysis allows to qualify and quantify the maximum amount of useful energy in each component of the process. In another step, a methodology for thermoeconomic functional analysis is applied, for determination the exergetic increments and marginal production costs of biodiesel and hydrogen. In the final step, the ecological analysis of the plant is performed (with and without Carbon Cycle) considering the emissions of greenhouse gases produced from the planting to the extraction of canola and the use of its oil in biodiesel and hydrogen production plant. In this case the pollutants emissions, the equivalent carbon dioxide, the indicator of pollution and ecological efficiency of the plant are determined. This efficiency value is determined using a mathematical model obtained from the equation developed by Cardu e Baica (1999). Finally, it is concluded that the incorporation of the process of hydrogen production in a biodiesel plant is technically, economically and ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Raquel Vergara Gondran (raquelvergara38@yahoo.com.br) on 2016-04-10T18:48:47Z No. of bitstreams: 1 tesegilbertocorrafinal1.pdf: 1006084 bytes, checksum: 2219c9fe4c799231c3b10ed0f646d9d1 (MD5) / Approved for entry into archive by cleuza maria medina dos santos (cleuzamai@yahoo.com.br) on 2016-04-21T02:29:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tesegilbertocorrafinal1.pdf: 1006084 bytes, checksum: 2219c9fe4c799231c3b10ed0f646d9d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-21T02:29:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tesegilbertocorrafinal1.pdf: 1006084 bytes, checksum: 2219c9fe4c799231c3b10ed0f646d9d1 (MD5) Previous issue date: 2009 / Neste trabalho foi analisado um sistema integrado de refrigeração compressãoabsorção, bem como foi feita uma simulação operacional no desempenho de um sistema utilizando os fluidos, amônia e água. Foram feitas comparações entre os coeficientes de desempenho do sistema e entre a relação de eficiência com a variação de parâmetros. Foi investigada a influência da efetividade do trocador intermediário na carga térmica dos componentes e no desempenho do sistema. Também foi realizada neste trabalho uma comparação entre o sistema de absorção e o de compressão mecânica. Os resultados obtidos permitiram escolher pela melhor condição de funcionamento deste sistema, em vista de um processo economicamente mais rentável. A simulação numérica é empregada para comparar o comportamento dos dois sistemas. Os resultados obtidos na comparação mostram que o sistema de refrigeração integrado, opera com uma redução de até 19,73% no COP. Entretanto, o sistema de refrigeração integrado apresentou um aumento de até 25,57%, em eficiência exergética e 33,09% em capacidade frigorífica em relação ao sistema convencional. Ainda neste trabalho foi proposto um modelo analítico para o cálculo do perfil de temperatura média em congelamento aplicada experimentalmente a castanha (Umbrina Sp.). O uso deste modelo analítico na determinação do perfil da temperatura média do alimento e a sua aplicação no cálculo da variação da taxa de calor removida mostraram-se muito eficiente, como ferramenta no suporte à decisão do uso, ou desenvolvimento de equipamentos na área da refrigeração, e no planejamento das linhas de produção. A curva de congelamento obtida no centro da amostra da castanha comparado com o modelo experimental indicou uma diferença de 6,37% a -18,2ºC (condição final experimental). diferente. / This work a system was analyzed a refrigeration system integrated compression-absorption as well as it was made an operational simulation in the acting of a system using the fluids, ammonia-water. They were made comparisons among the coefficients of acting of the system and among the efficiency relationship with the variation of parameters. The influence of the intermediate cooling effectiveness was investigated in the heat exchanged of the components and in the performance system. It is also presented in this work a comparison among the system absorption and compression. The obtained results allow choosing for the best condition of operation of this system, in view of a process more profitable economic. Still in this work an analytical model was proposed for the calculation of the profile medium temperature in freezing of foods and applied the argentine croaker experimentally (Umbrina Sp.). The use of this analytical model in the determination of the profile medium temperature of the food and his application in the calculation of the variation of the rate of heat transfer are shown very efficient, as decision support tools of the use, or development of equipments in the area of the cooling, and in the planning of the production lines.

Orientador: Silvia Azucena Nebra / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:43:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarceloModesto_D.pdf: 14975855 bytes, checksum: be2172e6015606c41598d6aac5e29473 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo analisar o sistema de geração de potência da Companhia Siderúrgica de Tubarão e formular uma proposta de repotenciamento, utilizando metodologias de análise termoeconômica. A análise inicial é feita no atual sistema de geração composto por três plantas montadas numa configuração de Ciclo Rankine Regenerativo, supridas por gases siderúrgicos residuais do processo de fabricação do aço. A análise termoeconômica, utilizando a Teoria do Custo Exergético, determina o custo exergético e monetário da produção de potência e de cada fluxo energético. Comparam-se estes custos em condições de projeto e de operação do sistema. A proposta de repotenciamento para este sistema é baseada no ciclo combinado. Considerando-se a disponibilidade de gases para geração e a demanda de energia para a usina siderúrgica são formuladas três propostas de ciclos combinados com caldeiras de recuperação com um, dois e três níveis de pressão de geração de vapor, realizando-se uma análise dos diferentes parâmetros que influenciam no desempenho destas. As propostas de ciclo combinado são avaliadas através da Teoria do Custo Exergético e da Análise Funcional Termoeconômica determinando-se os custos exergético e monetário de produção de potência, sendo çomparadas entre si e em relação ao sistema atual / Abstract: This study has the objective to analyze the power generation system of the Companhia Siderúrgica de Tubarão and to formulate a repowering proposal using the thermoeconomic analysis methodologies. In the first, the analysis is made in the current power generation system compose by three plants using the Regenerative Rankine cycle configuration fueled by blast fumace gas(BFG) and coke oven gas (COG), residual gases ITomsteel production process.The thermoeconomic analysis, using the Theory Exergetic Cost, determines the exergetic and monetary cost of power production and each energetic fluxoThese costs are compared in project and operation conditions. The repowering proposal to this system is based in combined cycle. Considering the availability of the BFG and COG and the energy demand of the steel mill are formufated three configurations of the combined cydes with HRSG (Heat Recovery Steam Generators) using one, two and three steam pressure levels. The proposals are available by Theoy Exergetic Cost and Thermoeconomic Functional Analysis determining the exergetic and monetary cost and comparing the repowering propose and the current cycle / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Luis Augusto Barbosa Cortez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T02:15:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinto_ClaudioPlaza_M.pdf: 1337289 bytes, checksum: 863ec045e290dc2f35bffb64f3e3c121 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Este trabalho considera a tecnologia da digestão anaeróbia da vinhaça no novo contexto que emerge neste fim de século, no qual o conceito de desenvolvimento vem sendo esclarecido e modificado sob a influência de pontos de vista que até então tinham permanecido em segundo plano, notadamente as questões ecológicas. Neste sentido, são examinados os aspectos que compõem essas modificações, culminando numa apreciação crítica do conceito de desenvolvimento sustentável, seus desdobramentos na área do planejamento energético, bem como sua relação com a produção de biogás através da digestão anaeróbia da vinhaça. É apresentado um histórico do problema da destinação da vinhaça, de maneira a situá-Io junto ao desenvolvimento da indústria do álcool no Brasil e a colocar as alternativas de tratamento daquele que é o seu resíduo mais importante. A seguir, a tecnologia da digestão da vinhaça é detalhada no seu funcionamento e são indicadas as alternativas de aproveitamento do biogás. São relatadas as principais experiências de uso desta tecnologia no Brasil. É apresentada, também, uma análise exergética de uma usina, onde, foi, supostamente, instalado um biodigestor anaeróbio de vinhaça para a produção de biogás. O trabalho conclui que a tecnologia da digestão anaeróbia da vinhaça contribui para a melhoria da sustentabilidade da produção de álcool, é viável economicamente, em alguns casos, e pode vir a ocupar importante lugar na indústria deste produto no Brasil, dependendo da direção em que caminharem os melhoramentos necessários para utilização integral da energia da biomassa da cana de açúcar / Abstract: This work considers the anaerobic treatment of stillage in the context of the present improvements in the concept of developrnent which is being explained and modified in the light of environrnental questions. In this sense, the aspects of this modification are examined and the concept of sustainable development, its relationships with the energy planning and the production of biogas through anaerobic digestion are reviewed. An historical survey about vinasse disposal, the different altematives for it and the development of alcohol industry in Brazil is presented. The technology for vinasse anaerobic digestion and use of biogas is detailed as well as the main experiences in the utilization of this technology in Brazil. An exergy analysis is made in an alcohol distillery which were hypothetically installed an reactor in order to produce biogas to be used in the planto The work conc1udes that the anaerobic treatment of stillage helps to improve the sustainability of alcohol production. It is economical too, depending on the case, and may occupy an important place in regard to the total energy utilization from biomass of sugar cane, relying on the needed improvements to do so / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Este trabalho apresenta os resultados obtidos na comparação - através da contabilidade em emergia, em termoeconomia e em análise econômico financeira - de sistemas energéticos agropecuários. O objetivo deste estudo é o de reunir em um único trabalho três métricas distintas de atribuição de custos, considerando suas limitações e seus indicadores. Comparam-se três configurações: o primeiro utiliza um sistema de geração de energia instalado em uma usina autônoma no Estado de São Paulo; o segundo um motorgerador alimentado com biogás produzido em um biodigestor de dejetos bovinos, integrado à usina, e o terceiro sistema um motorgerador alimentado com biogás produzido em um biodigestor de dejetos suínos que, para efeito do estudo também é integrado aos sistemas anteriores. Realiza-se a análise em emergia, termoeconomia e economia financeira, comparando-se as configurações com a finalidade de possibilitar uma visão multimétrica sobre as interações. Verifica-se que ao integrarmos os biossistemas, utilizando suas biomassas residuais como insumo de geração de eletricidade, o custo da eletricidade gerada é reduzido. A metologia empregada neste trabalho possibilita uma visão por três aspectos dos biossistemas: a visão ambiental por parte da emergia, a visão termodinâmica interna através dos rendimentos da primeira e segunda lei da termodinâmica por parte da termoeconomia e por fim a visão do investidor, que apresenta os resultados econômics financeiros da integração dos biossistemas. / This work shows the results obtained when compairing the account in emergy, in Thermoeconomy and in an economic analysis of energy farming energy systems. The goal of this study is to assemble in an unique work three different ways of attributing costs, considering their restrictions and indexes. Three configurations are compaired: the first one uses an energy generation system installed in a sugar-ethanol plant in São Paulo. The second operates with a generator fed with biogas from a biodigestor of cattle manure that is integrated to the plant.The third system operates with a generator that receives pig slurry that is also integrated to the plant. The goal of quantifying the emergy on these systems, the thermoeconomic and the economic analysis in to make possible a wide view about the implications on these integrations.It is shown that when the biosystems are integrated, using their residual biomass as an input to electricity generation, the electricity cost is reduced. The methodology of this work makes possible seeing three aspects of the biosystems: the environmental sight by emergy, the inner thermodynamic sight given by the first and the second thermodinamic laws by the thermoeconomy and the investor sight that presents the economic financial results of the biosystems integration.

O hidrogênio molecular (H2) é um gás muito útil nas indústrias químicas e petroquímicas por conta de sua facilidade de reação com outros elementos químicos. Nas refinarias é o principal insumo no processo de remoção do enxofre de diversos combustíveis como a gasolina e óleo diesel, tendo sua demanda aumentada por conta de novas legislações ambientalmente mais restritivas. O hidrogênio é normalmente encontrado na natureza associado a outros elementos químicos, como a água ou os hidrocarbonetos, sendo necessária a aplicação de processos específicos para sua obtenção. Considerada a rota mais econômica para a produção de hidrogênio, o processo de reforma a vapor do gás natural é avaliado pela aplicação da metodologia de análise exergética e termoeconômica, a fim de determinar a eficiência exergética do processo e o custo de produção do hidrogênio. Este custo de produção é muito sensível ao custo do gás natural, fato que pode prejudicar a competitividade desta rota de produção e, consequentemente, abrir a possibilidade de investir na produção de hidrogênio através de tecnologias alternativas. A unidade de geração de hidrogênio estudada está presente em uma das refinarias da Petrobras e sua produção destina-se à remoção do enxofre presente no óleo diesel. Uma planta síntese do processo foi elaborada e as eficiências exergéticas dos componentes foram determinadas. Em seguida, foi realizada uma análise econômica para determinar o custo de construção, operação e manutenção da planta. Com base nos resultados obtidos, aplicou-se a metodologia de análise termoeconômica para determinar o custo de produção de hidrogênio. Dois tipos de custo foram determinados, o custo atual (ou atualizado) de produção, que indica o custo corrente (2010) do produto, e o custo nivelado, que leva em consideração a produção total prevista ao longo vida útil da planta. Para um custo de gás natural igual a 9,11 US$/GJ, o custo de produção do hidrogênio em base exergética foi igual a 17,36 US$/GJ (2.093,13 US$/t) para o valor atual e 25,35 US$/GJ (3.056,97 US$/t) para o valor nivelado. Por fim, estes valores são comparados com outros custos de produção de hidrogênio presentes na literatura. / Pure hydrogen (H2) is an useful gas in chemical and petrochemical industries because it reacts easily with several other elements. On refineries, hydrogen is used to sequestrate sulphur from diesel and gasoline. Emission restrictions regard to fossil fuels are rising the world hydrogen demands. In spite of its abundance, hydrogen is normally found associated with other chemical species like water or hidrocarbons like methane or butane. Some especific processes are required to obtain pure hydrogen. Considered the most economic production route, the natural gas reforming process is analyzed by exergetic and thermoeconomic methods in order to determine the efficiencies and the hydrogen production cost. The hydrogen production cost is very sensitive to the cost of natural gas, which has suffered constant increases due to rising demand. This fact opens the possibility of using technologies that were previously considered economically unviable. The hydrogen unit studied was constructed in one of the Petrobras refineries, and the hydrogen produced is for the removal of sulfur in diesel oil. Based on project documents exergetic efficiencies of each component were determined. After that, an economic analysis was conducted in order to determine the construction, operation and maintenance costs of the whole plant. Two types of cost were determined, the actual cost production, which indicates the current cost product (2010), and the levelized cost, which takes into account the total production over life of the plant. Considering a natural gas cost equal to 9.11 US$/GJ, it was obtained an actual hydrogen production cost of 17.36 US$/GJ (2,093.13 US$/t) and a levelized cost of 25.35 US$/GJ (3,056.97 $/t). These values were compared with some hydrogen production costs presents on scientific papers and related references.

A proposta do método de análise da composição do custo da eletricidade gerada é baseada nos processos de utilização de energia e destruição da exergia contida no combustível através dos diversos processos termodinâmicos que compõe uma usina termelétrica de ciclo combinado. O método utiliza a termoeconomia para valorar e alocar o custo da degradação da exergia ao longo dos processos, considerando os custos referentes aos insumos e equipamentos utilizados. Embora o conceito possa ser aplicado a qualquer tipo de usina termelétrica em ciclo combinado ou cogeração, é desenvolvida neste trabalho a modelagem matemática para o caso de configurações com três níveis de pressão na caldeira de recuperação e condensação total do vapor produzido. É possível estudar qualquer configuração da forma n x 1 (n conjuntos de turbinas a gás e caldeiras de recuperação, com uma turbina a vapor e condensador) com a modelagem apresentada, desde que todos os conjuntos operem de forma idêntica e em regime permanente. A modelagem apresentada neste trabalho foi concebida a partir de um modelo complexo de usina, sobre o qual podem ser feitas variações para adaptá-lo a uma determinada configuração que se deseja estudar. As variação e adaptações incluem, por exemplo, uso de reaquecimento, queima suplementar e operação em cargas parciais, além de análises de sensibilidade quanto a parâmetros geométricos dos equipamentos. São apresentados e estudados do ponto de vista da termoeconomia, os resultados obtidos para uma termelétrica 2x1 em ciclo combinado operando com gás natural. / The proposal of the method for analyzing the composition of the electricity cost is based on the energy conversion processes and destruction of the exergy contained in the fuel through the several thermodynamic processes that comprise a combined cycle power plant. The method uses thermoeconomics to evaluate and allocate the cost of exergy degradation throughout the processes, considering the costs related to the used inputs and equipment. Although the concept may be applied to any combined cycle power plant or cogeneration one, this work develops only the mathematical modeling for three-pressure heat recovery steam generator configurations and total condensation of the produced steam. It is possible to study any n x 1 plant configuration (n trains of gas turbine and heat recovery steam generators associated to one steam turbine generator and condenser) with the presented model, since every train operates identically and in steady state. The presented model was conceived from a complex configuration of power plant, over which variations may be applied in order to adapt it to a defined configuration under study. The variations and adaptations include, for instance, use of reheat, supplementary firing and partial load operation, besides sensibility analysis of geometrical equipment parameters. The results obtained for a 2x1-combined cycle power plant using natural gas are presented and analyzed from the thermoeconomic point of view.