Projeto e Análise de Viabilidade Técnica-Económica de um Sistema de Trigeração utilizando Biomassa

Abstract

O planeta em que vivemos sofre diariamente com a elevada dependência de combustíveis fósseis, com o aumento constante do preço dos mesmos e com o aumento do consumo energético num contexto industrial e doméstico, quase sempre associado a uma baixa eficiência energética. Assim, torna-se urgente a utilização de tecnologias de produção de energia mais eficientes e, ao mesmo tempo, menos poluentes.Sistemas de produção combinada de energia, como sistemas de cogeração e sistemas de trigeração conseguem produzir energia elétrica, energia térmica e frio a partir de uma fonte de energia primária. Com a utilização destes sistemas consegue-se reduzir o consumo de energia primária e, como consequência, reduzir as emissões de gases poluentes para a atmosfera.Nesta dissertação faz-se o estudo da viabilidade técnica-económica de um sistema de trigeração, constituído por uma caldeira a biomassa, um ciclo orgânico de Rankine (ORC) e um chiller de absorção (ACH), para satisfazer as necessidades energéticas de um complexo hoteleiro situado na ilha Pulau Ubin em Singapura. Para a realização deste estudo fez-se a modelação do sistema de trigeração em MATLAB, que permitiu fazer uma análise paramétrica e definir o ponto de funcionamento da central de trigeração.Após definir o ponto de funcionamento obtiveram-se os resultados do sistema e um custo anual de funcionamento da central de trigeração de 396 543 €. O custo anual de funcionamento da central de trigeração é comparado com o custo anual de funcionamento de um sistema de produção de calor (199 428 €) e um sistema de produção de frio (348 993 €) capazes de satisfazer as mesmas necessidades energéticas. Com a aplicação do sistema de trigeração consegue-se uma poupança no custo anual de funcionamento de aproximadamente 27.7%.Posto isto, este trabalho permitiu concluir que a aplicação do sistema de trigeração na ilha de Pulau Ubin é viável.

The planet we live on suffers daily from the high dependence on fossil fuels, with the constant increase in their prices and with the increase in energy consumption in an industrial and domestic context, almost always associated with low energy efficiency. Thus, it becomes urgent to use more efficient energy production technologies and, at the same time, less polluting.Combined energy production systems, such as cogeneration systems and trigeneration systems, can produce electrical energy, thermal energy and cold from a primary energy source. With the use of these systems, it is possible to reduce the consumption of primary energy and, therefore, reduce the emissions of polluting gases into the atmosphere.In this master thesis, a technical-economic analysis of a trigeneration system is made consisting of a biomass boiler, an organic Rankine cycle (ORC) and an absorption chiller (ACH), to meet the energy needs of the island Pulau Ubin in Singapore. In order to carry out this study, the trigeneration system was modeled in MATLAB, which allowed a parametric analysis and definition of the operating point of the trigeneration system.After defining the operating point, the outputs of the system and the annual running cost of 396 543 € were obtained. The annual running cost of the trigeneration plant is compared with the annual running cost of a heat production system (199 428 €) and a cooling production system (348 993 €) capable of meeting the same energy needs. With the application of the trigeneration system, savings in annual operating costs of approximately 27.7% are achieved.That said, this work concluded that the application of the trigeneration system on the island of Pulau Ubin is feasible.