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Type: Tese
Title: Modelo de otimização para geração de calor a partir de plantas heliotérmicas de foco linear
Author(s)/Inventor(s): Tavares, Rodrigo Fonseca Araujo Milani
Advisor: Szklo, Alexandre Salem
Co-advisor: Castelo Branco, David Alves
Abstract: A utilização do calor gerado a partir da irradiação solar no setor industrial apresenta vantagens em relação ao calor gerado a partir de combustíveis fósseis, tais como o aumento da segurança energética, a geração de calor em localidades mais remotas e a mitigação de emissões atmosféricas de impacto local e os gases de efeito estufa. Contudo, estes sistemas ainda são pouco difundidos. Este quadro se verifica, sobretudo, para sistemas baseados em coletores concentradores, capazes de atingir temperatura acima de 150°C. De forma a impulsionar a geração de calor para o setor industrial a partir de coletores concentradores, esta tese desenvolve o MESH – Model for Evaluation of Solar Heat, uma ferramenta de otimização capaz de fornecer a configuração, modelo dos componentes e desempenho da planta de coletores concentradores de foco linear de menor custo. O modelo trabalha em resolução horária e utiliza dados de irradiação solar, características dos equipamentos, demanda e custo. Além do desenvolvimento da ferramenta, foram realizadas 36 análises de desempenho e um estudo de caso, variando o recurso solar e a demanda de energia. A partir dos resultados desses testes, é possível apreender os benefícios da ferramenta de otimização, em base horária, que seleciona diferentes opções de componentes planta solar-térmica, possuindo a capacidade de identificar os sistemas mais apropriados segundo os equipamentos disponíveis e os balanços de oferta e demanda de energia em quantidade e qualidade.
Abstract: The use of heat generated from solar irradiation in the industrial sector has advantages overheat generated from fossil fuels, such as increasing energy security, supplying heat for more remote locations and avoiding local-impact atmospheric emissions and greenhouse gases. However, these systems are still not widespread. This is especially true for systems based on concentrating collectors, capable of reaching temperatures above 150 °C. In order to boost the development of heat generation for the industrial sector from concentrating collectors, this thesis develops the MESH - Model for Evaluation of Solar Heat, an optimization tool capable of estimating the design, components´ selection and plant performance of the least cost linear focus solar heat generation plant. The model works on an hourly basis and uses solar radiation data, equipment characteristics and cost. In addition to the development of the tool, 36 performance analyzes and one case study, based on a real Brazilian industrial facility, were carried out, varying the solar resource and energy demand. From the results of these tests, it was possible to apprehend the benefits of the optimization tool, on an hourly basis, which selects different options of solar-thermal plant components, having the ability to identify the most appropriate systems according to the available equipment and the balance of supply and energy demand in quantity and quality.
Keywords: Modelo de otimização não linear misto inteiro
Energia solar térmica
Coletor solar de foco linear
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO::ENGENHARIA DO PRODUTO::DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Aug-2020
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: TAVARES, Rodrigo Fonseca Araujo Milani. Modelo de otimização para geração de calor a partir de plantas heliotérmicas de foco linear. 2020. 203 f. Tese (Doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Planejamento Energético, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2020.
Appears in Collections:Engenharia de Produção

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