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Projecto de um Ciclo de R

de

Projecto D

Q.eficiência – Consultores,

Orientador na Empresa

Orientador na FEUP:

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

Projecto de um Ciclo de Rankine Orgânico para a Produção

de 1 MW de Electricidade

Projecto Desenvolvido na Empresa

Consultores, Energias Renováveis, Lda

João André Ribeiro da Silva

Dissertação do MIEM

ador na Empresa: Engenheiro Francisco Mota Torres

tador na FEUP: Carlos Manuel Coutinho Tavares Pinho


Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

Julho de 2010

ankine Orgânico para a Produção

, Lda


iii

RESUMO

A racionalização dos recursos energéticos, bem como dos respectivos consumos à escala mundial, constitui-se, actualmente, como um dos temas de maior destaque e relevância para a humanidade. Neste sentido, face ao rápido crescimento do consumo de energia, e ao agravamento das questões ambientais, impõem-se melhorias urgentes quanto à eficiência das tecnologias utilizadas, assim como a respectiva optimização dos processos, de forma a minimizar as perdas exergéticas e os efeitos e impactos ambientais.

Consequentemente, o aproveitamento térmico de fontes de calor de baixa e média temperatura constitui, nos dias de hoje, uma mais-valia não só no plano da eficiência energética, mas também no potencial associado a estas mesmas fontes que, desta forma, passam a representar uma alternativa à produção de energia eléctrica. Com efeito, os Ciclos de Rankine Orgânico assumem-se, actualmente, como a única tecnologia capaz de proceder ao aproveitamento térmico de baixa temperatura, apresentando resultados extremamente satisfatórios para uma gama alargada de condições de funcionamento. A partir do estudo efectuado, onde se avaliou o desempenho dos Ciclos de Rankine Orgânico, verificou-se, então, que os fluidos R-245fa, R-600, R-600a, R-601 e R-601a se constituem como os 5 melhores fluidos orgânicos a operar segundo estes ciclos, permitindo obter uma potência eléctrica de 1MW com rendimentos eléctricos compreendidos entre os 8 e os 18 %. Paralelamente, e da combinação destes ciclos com o Ciclo de Rankine a Vapor de Água, constatou-se, também, que o rendimento eléctrico global da instalação é sempre superior ao verificado para o Ciclo de Rankine a Vapor com expansão até à temperatura de condensação do Ciclo de Rankine Orgânico. Tal facto permite, assim, reforçar a importância destes ciclos para este tipo de aproveitamento. Finalmente, e atendendo às questões económicas, é de realçar que esta combinação de ciclos apresenta prazos de retorno do investimento e preços de venda da energia 2 a 3 vezes inferiores aos valores apresentados pelas centrais fotovoltaicas.

Desta forma, os Ciclos de Rankine Orgânicos apresentam-se como uma forte alternativa aos Ciclos de Rankine a Vapor para gamas de baixa temperatura, permitindo o aproveitamento de um imenso potencial térmico que até, então, era desperdiçado e rejeitado.

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ABSTRACT

The rationalization of energy resources, as well as their consumption on a global scale, constitutes, at the present, one of the most prominent and relevant themes to mankind. In this way, due to the rapid growth of energy consumption, and the worsening of environmental issues, urgent improvements are required in relation to the efficiency of the technologies used, as well as the optimization of their processes, in order to reduce exergetic losses and the environmental effects and impacts.

Consequently, the use of thermal heat sources of low and medium temperature is, today, an asset not only in terms of efficiency, but also in the potential associated with these sources, which thus represent an alternative to the production of electricity. Indeed, the Organic Rankine cycles are presently seen as the only technology able to carry out the thermal use of low temperature, showing extremely good results for a wide range of operating conditions. From this study, which evaluated the performance of Organic Rankine Cycles, it was found that the fluids R-245fa, R-600, R-600a, R-601 and R-601a are considered the best five fluids to operate according to these cycles, generating an electrical out-put power of 1MW with an electrical efficiency ranging from 8 to 18 %. In parallel, and from the combination of these cycles with the Steam Rankine Cycle, it was also found that the overall electrical efficiency of the plant is always greater than the one for the single Steam Rankine Cycle with expansion till the same condensation temperature of the Organic Rankine Cycle. This enables to reinforce the importance of these organic cycles for this type of exploitation. Finally, given the economic issues, it is worth noting that this combination of cycles presents terms of return on investment and selling prices of energy 2 to 3 times lower than the values observed for the photovoltaic installations.

Thus, the Organic Rankine Cycles present themselves as a strong alternative to the Steam Rankine Cycles for low temperature ranges, allowing the use of an immense thermal power that used to be wasted and discarded till now.

vii

AGRADECIMENTOS

Ao longo do caminho que tenho percorrido, várias foram as pessoas que tiveram um papel determinante, de forma directa ou indirecta, no meu desenvolvimento pessoal e académico, sejam colegas, amigos, familiares ou professores, que acompanharam todo este percurso, e a quem não posso deixar de agradecer os contributos prestados.

Face à inquestionável importância dos mesmos, queria agradecer o apoio incondicional, a amizade e a dedicação demonstrada por toda a minha família e amigos ao longo de todos estes anos, donde destacarei, inevitavelmente, os meus pais, a minha irmã e a Inês, a minha namorada, que muito contribuíram para o sucesso da minha formação e, em particular, para este projecto.

Ainda neste âmbito, jamais poderia esquecer-me da excelente oportunidade que a empresa Q.eficiência – Consultores, Energias Renováveis me proporcionou ao poder participar conjuntamente na sua actividade, em particular no projecto que serve de base ao estudo efectuado nesta dissertação, facto este que me leva a apresentar os mais sinceros agradecimentos à instituição supra mencionada, bem como, e principalmente, ao Engenheiro Francisco Mota Torres que desde sempre acreditou no meu trabalho, se disponibilizou, incondicionalmente, para apoiar e orientar este projecto e me proporcionou as melhores condições para o desenvolvimento do mesmo.

Finalmente, gostaria de agradecer, de forma muito especial, ao Professor Doutor Carlos Tavares Pinho pela excelente orientação que me deu em todo o projecto, desde o ponto de vista da introdução do tema, até à análise e organização dos respectivos conteúdos, realçando assim a sua enorme experiência e vasto conhecimento na área do aproveitamento térmico. Desta partilha de conhecimentos, da qual saio extremamente enriquecido, registo a imensa dedicação e preocupação demonstradas pelo Professor no acompanhamento e desenvolvimento do projecto, assim como o apoio e o suporte dados ao longo destes seis meses que permitiu não só elucidar-me, em cada instante, para os aspectos determinantes desta área da engenharia, como também, e não menos importante, para a obtenção de uma visão global e ampla sobre os problemas energéticos vividos no momento actual.

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ÍNDICE

INTRODUÇÃO ....................................................................................................................................... 1

CAPÍTULO I - ENQUADRAMENTO ................................................................................................... 5

1.1. Importância Socioeconómica dos Recursos Energéticos ............................................................. 5

1.2. Discrepância entre as Localizações das Reservas dos Recursos Fósseis e os Pontos de Consumo .................................................................................................................................................. 5

1.3. Consumo de Energia Primária e o seu Impacto no Desenvolvimento Socioeconómico dos Países 7

1.4. Aumento da População Mundial e Consequências Energéticas ................................................ 10

1.5. Tecnologias Convencionais de Produção de Energia Eléctrica ................................................. 11

1.6. Emissões de Gases, Efeito de Estufa e Alterações Climáticas: Aquecimento Global ............... 12

1.7. Fontes Renováveis de Energia ................................................................................................... 14

1.8. Aproveitamento de Fontes de Calor de Baixa Temperatura ...................................................... 16

CAPÍTULO II – ESTADO-DA-ARTE ................................................................................................. 19

2.1. Ciclo de Rankine Orgânico ........................................................................................................ 19

2.1.1. Comparação com o Ciclo de Rankine a Vapor ...................................................................... 20

2.1.2. Aplicações ............................................................................................................................. 21

2.2. Fluido de Trabalho ..................................................................................................................... 26

2.3. Equipamento .............................................................................................................................. 30

2.3.1. Máquina de Expansão ............................................................................................................ 30

2.3.2. Evaporador e Condensador .................................................................................................... 34

2.3.3. Bomba .................................................................................................................................... 41

2.4. Fabricantes ................................................................................................................................. 44

2.5. Instalações ................................................................................................................................. 45

CAPÍTULO III – DESCRIÇÃO DO MODELO DE ANÁLISE ........................................................... 47

3.2. Ciclo de Rankine a Vapor de Água ........................................................................................... 48


3.4. Análise Exergética do Ciclo de Rankine Orgânico ................................................................... 70

CAPÍTULO IV – APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DE RESULTADOS ....................................... 75

4.1. Ciclo de Rankine a Vapor de Água ........................................................................................... 75


4.3. Análise Exergética ao Ciclo de Rankine Orgânico .................................................................... 98

x

CAPÍTULO V – SOLUÇÃO TÉCNICA PROPOSTA E CONSIDERAÇÕES ECONÓMICAS ....... 103

5.1. Solução Técnica Proposta ........................................................................................................ 104

5.2. Considerações Económicas ...................................................................................................... 105

CAPÍTULO VI – CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .................... 113

6.1. Conclusões ............................................................................................................................... 113

6.2. Sugestões para Trabalhos Futuros ............................................................................................ 115

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................. 117

ANEXOS ............................................................................................................................................. 123

Anexo A.1 – Resultados do Ciclo de Rankine a Vapor Simples, com Regeneração Simples (uma picagem de vapor) e com Regeneração Dupla (duas picagens de vapor), respectivamente, para uma temperatura máxima do ciclo de 380 ºC .......................................................................................... 125

Anexo A.2 – Resultados do Ciclo de Rankine a Vapor Simples, com Regeneração Simples (uma picagem de vapor) e com Regeneração Dupla (duas picagens de vapor), respectivamente, para uma temperatura máxima do ciclo de 450ºC ........................................................................................... 131

Anexo A.3 – Resultados do Ciclo de Rankine a Vapor Simples, com Regeneração Simples (uma picagem de vapor) e com Regeneração Dupla (duas picagens de vapor), respectivamente, para uma temperatura máxima do ciclo de 500ºC ........................................................................................... 137

Anexo B – Base de dados dos fluidos orgânicos ............................................................................. 143

Anexo C – Resultados da pressão máxima atingida pelos fluidos orgânicos, para as temperaturas de condensação de 35 e 50 ºC, a operar segundo um CRO Ideal ......................................................... 149

Anexo D.1 – Resultados da simulação dos fluidos orgânicos, para uma temperatura de condensação de 35ºC, a operar segundo um CRO Ideal ....................................................................................... 153

Anexo D.2 – Resultados da simulação dos fluidos orgânicos, para uma temperatura de condensação de 50 ºC, a operar segundo um CRO Ideal ...................................................................................... 163

Anexo E – Gráficos da pressão mínima e do rendimento eléctrico do CRO Ideal para uma temperatura de condensação de 35 ºC ............................................................................................. 173

Anexo F – Resultados da pressão máxima atingida pelos fluidos orgânicos, para as temperaturas de condensação de 35 e 50 ºC, a operar segundo um CRO Real .......................................................... 177

Anexo G – Resultados do estudo da pressão e percentagens óptimas de picagem para os fluidos orgânicos seleccionados, e para ambas as temperaturas de condensação – 35 e 50ºC .................... 181

Anexo H.1 – Resultados da simulação do CRO Real para a temperatura de condensação de 35 ºC ......................................................................................................................................................... 195

Anexo H.2 – Resultados da simulação do CRO Real com Regeneração por Contacto Indirecto para a temperatura de condensação de 35 ºC ........................................................................................... 201

Anexo H.3 – Resultados da simulação do CRO Real com Regeneração por Contacto Directo (com picagem de vapor) para a temperatura de condensação de 35 ºC .................................................... 207

Anexo H.4 – Resultados da simulação do CRO Real para a temperatura de condensação de 50 ºC ......................................................................................................................................................... 213

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Anexo H.5 – Resultados da simulação do CRO Real com Regeneração por Contacto Indirecto para a temperatura de condensação de 50 ºC .......................................................................................... 219

Anexo H.6 – Resultados da simulação do CRO Real com Regeneração por Contacto Directo (com picagem de vapor) para a temperatura de condensação de 50 ºC .................................................... 225

Anexo I.1 – Rendimentos eléctricos globais da instalação [CRV (380 ºC) + CRO], e respectivos ganhos percentuais face ao CRV, para uma temperatura de condensação igual a 35 ºC ................ 231

Anexo I.2 – Rendimentos eléctricos globais da instalação [CRV(450 ºC) + CRO], e respectivos ganhos percentuais face ao CRV, para uma temperatura de condensação igual a 35ºC ................. 239




Anexo I.6 – Rendimentos eléctricos globais da instalação [CRV(500 ºC) + CRO], e respectivos ganhos percentuais face ao CRV, para uma temperatura de condensação igual a 50 ºC ................ 271

Anexo J.1 – Resultados da análise exergética ao CRO Real com temperatura de condensação igual a 35 ºC ................................................................................................................................................ 279

Anexo J.2 – Resultados da análise exergética ao CRO Real com Regeneração por Contacto Directo com temperatura de condensação igual a 35 ºC .............................................................................. 283

Anexo J.3 – Resultados da análise exergética ao CRO Real com temperatura de condensação igual a 50 ºC ................................................................................................................................................ 287

Anexo J.4 – Resultados da análise exergética ao CRO Real com Regeneração por Contacto Directo com temperatura de condensação igual a 50 ºC .............................................................................. 291

Anexo K – Informação técnica e desenhos de conjunto da solução apresentada pela Infinity Turbine ......................................................................................................................................................... 295

Anexo L.1 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica para um investimento de 62 milhões de euros na Central Solar Fotovoltaica .............................................................................. 305

Anexo L.2 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica para um investimento de 86,4 milhões de euros na Central Solar Fotovoltaica ...................................................................... 309

Anexo L.3 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica para um investimento de 10 milhões de euros na Central Solar e Ciclo de Rankine a Vapor ...................................................... 313



xiii

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1 – RESERVAS CONFIRMADAS DE PETRÓLEO NO FINAL DO ANO DE 2008 .................................. 6 FIGURA 2 – RESERVAS CONFIRMADAS DE GÁS NATURAL NO FINAL DO ANO DE 2008 ........................... 6 FIGURA 3 – RESERVAS CONFIRMADAS DE CARVÃO NO FINAL DO ANO DE 2008 ..................................... 6 FIGURA 4 – CONSUMO DE ENERGIA PRIMÁRIA POR HABITANTE EM 2007 EM ALGUNS PAÍSES, GRUPOS

DE PAÍSES E CONTINENTES .............................................................................................................. 8 FIGURA 5 – EVOLUÇÃO DO ÍNDICE DE DESENVOLVIMENTO HUMANO COM O CONSUMO DE ENERGIA

PRIMÁRIA PER CAPITA ...................................................................................................................... 9 FIGURA 6 – EVOLUÇÃO DA INTENSIDADE ENERGÉTICA COM O PRODUTO INTERNO BRUTO PER CAPITA

EM 2002 ........................................................................................................................................... 9 FIGURA 7 – EVOLUÇÃO DO CRESCIMENTO DA POPULAÇÃO MUNDIAL (ESCALA CURTA) ...................... 10 FIGURA 8 – EVOLUÇÃO DO CONSUMO DE ENERGIA PRIMÁRIA .............................................................. 11 FIGURA 9 – EVOLUÇÃO DAS EMISSÕES DE CO2 NO MUNDO .................................................................. 13 FIGURA 10 – EVOLUÇÃO DAS EMISSÕES DE CO2 POR REGIÃO, CONTINENTE, GRUPO DE PAÍSES OU PAÍS

...................................................................................................................................................... 13 FIGURA 11 – FONTES RENOVÁVEIS DE ENERGIA E RESPECTIVA CADEIA DE TRANSFORMAÇÃO ATÉ À

OBTENÇÃO DE ENERGIA ELÉCTRICA .............................................................................................. 16 FIGURA 12 – CONFIGURAÇÃO DO CICLO DE RANKINE ORGÂNICO ....................................................... 19 FIGURA 13 – GAMA DE POTÊNCIAS APLICÁVEIS A CADA UM DOS CICLOS/MÁQUINAS TÉRMICAS ......... 20 FIGURA 14 – INSTALAÇÃO DE COGERAÇÃO UTILIZANDO UM CRO, A PARTIR DA COMBUSTÃO DE

BIOMASSA ...................................................................................................................................... 22 FIGURA 15 – INSTALAÇÃO DE COGERAÇÃO UTILIZANDO UM CRO, A PARTIR DE UMA FONTE

GEOTÉRMICA ................................................................................................................................. 22 FIGURA 16 – INSTALAÇÃO DE COLECTORES SOLARES CONCENTRADORES COM CRO .......................... 24 FIGURA 17 – INSTALAÇÃO DE UM CRO PARA RECUPERAÇÃO DE CALOR PROVENIENTE DE OUTROS

PROCESSOS INDUSTRIAIS ............................................................................................................... 24 FIGURA 18 – INSTALAÇÃO DE OSMOSE INVERSA, COM ACCIONAMENTO A PARTIR DE UM CRO E FONTE

SOLAR TÉRMICA ............................................................................................................................ 25 FIGURA 19 – INSTALAÇÃO DE PRODUÇÃO E QUEIMA DE BIOGÁS, COM RECUPERAÇÃO DE CALOR A

PARTIR DE UM CRO ....................................................................................................................... 26 FIGURA 20 – CURVAS CARACTERÍSTICAS DE VAPOR SATURADO .......................................................... 28 FIGURA 21 - MAPA DOS RENDIMENTOS ISENTRÓPICOS DAS DIFERENTES MÁQUINAS DE EXPANSÃO .... 31 FIGURA 22 – GAMAS DE POTÊNCIA DOS PRINCIPAIS COMPRESSORES VOLUMÉTRICOS ......................... 32 FIGURA 23 – MÁQUINA DE EXPANSÃO DE PARAFUSO ........................................................................... 33 FIGURA 24 – MÁQUINA DE EXPANSÃO DE VOLUTA (SCROLL) ............................................................... 33 FIGURA 25 – MÁQUINA DE EXPANSÃO ROTATIVA DE PALHETAS .......................................................... 34 FIGURA 26 – PERMUTADOR DE CALOR DE PLACAS ............................................................................... 35 FIGURA 27 – PERMUTADOR DE CALOR DE PLACA-ALHETA E DIFERENTES TIPOS DE ALHETAS ............ 37 FIGURA 28 – PERMUTADOR DE CALOR DE MICRO-CANAIS................................................................... 38 FIGURA 29 – PERMUTADOR DE CALOR DE PLACA-CARCAÇA ............................................................... 39 FIGURA 30 – PERMUTADOR DE CALOR DE TUBO ALHETADO ............................................................... 39 FIGURA 31 – PERMUTADOR DE CALOR EM ESPIRAL .............................................................................. 40 FIGURA 32 – BOMBA DE ENGRENAGENS INTERIORES ........................................................................... 42 FIGURA 33 – BOMBA DE PALHETAS ....................................................................................................... 43 FIGURA 34 – BOMBA DE DIAFRAGMA ................................................................................................... 43

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FIGURA 35– BOMBA DE ÊMBOLOS ......................................................................................................... 44 FIGURA 36 – ESQUEMA DA INSTALAÇÃO COMPLETA ............................................................................. 47 FIGURA 37 – PERDAS DE CARGA NO EVAPORADOR, CONDENSADOR E REGENERADORES ..................... 50 FIGURA 38 – ESQUEMA E DIAGRAMA T-S DO CICLO DE RANKINE A VAPOR REAL (SIMPLES) .............. 51 FIGURA 39 – ESQUEMA E DIAGRAMA T-S DO CICLO DE RANKINE A VAPOR COM REGENERAÇÃO

SIMPLES POR CONTACTO DIRECTO (UMA PICAGEM DE VAPOR) .................................................... 53 FIGURA 40 – ESQUEMA E DIAGRAMA T-S DO CICLO DE RANKINE A VAPOR COM REGENERAÇÃO

DUPLA POR CONTACTO DIRECTO (DUAS PICAGENS DE VAPOR).................................................... 56 FIGURA 41 – PROCESSO ITERATIVO DE SELECÇÃO DOS FLUIDOS ORGÂNICOS ....................................... 60 FIGURA 42 – DETERMINAÇÃO DA PRESSÃO MÁXIMA ADMISSÍVEL PARA UM FLUIDO SECO .................. 61 FIGURA 43 – PERDAS DE CARGA NO EVAPORADOR, CONDENSADOR E REGENERADORES ..................... 63 FIGURA 44 – ESQUEMA E DIAGRAMA T-S DO CICLO DE RANKINE ORGÂNICO REAL ............................ 65 FIGURA 45 – ESQUEMA E DIAGRAMA T-S DO CICLO DE RANKINE ORGÂNICO COM REGENERAÇÃO POR

CONTACTO INDIRECTO .................................................................................................................. 66 FIGURA 46 – ESQUEMA E DIAGRAMA T-S DO CICLO DE RANKINE ORGÂNICO COM REGENERAÇÃO POR

CONTACTO DIRECTO ..................................................................................................................... 68 FIGURA 47 – DEFINIÇÃO DOS VOLUMES DE CONTROLO PARA O CÁLCULO DAS IRREVERSIBILIDADES EM

CADA UM DOS EQUIPAMENTOS DO CRO REAL .............................................................................. 71 FIGURA 48 – DEFINIÇÃO DOS VOLUMES DE CONTROLO PARA O CÁLCULO DAS IRREVERSIBILIDADES EM

CADA UM DOS EQUIPAMENTOS DO CRO COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO INDIRECTO ......... 72 FIGURA 49 – DEFINIÇÃO DOS VOLUMES DE CONTROLO PARA O CÁLCULO DAS IRREVERSIBILIDADES EM

CADA UM DOS EQUIPAMENTOS DO CRO COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO DIRECTO ............ 73 FIGURA 50 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS DO CRV REAL, PARA AS TEMPERATURAS MÁXIMAS DO

CICLO DE 380, 450 E 500 ºC, EM FUNÇÃO DAS TEMPERATURAS DE CONDENSAÇÃO DO CICLO ..... 76 FIGURA 51 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS DO CRV REAL COM REGENERAÇÃO SIMPLES, PARA AS

TEMPERATURAS MÁXIMAS DO CICLO DE 380, 450 E 500 ºC, EM FUNÇÃO DAS TEMPERATURAS DE

CONDENSAÇÃO DO CICLO .............................................................................................................. 76 FIGURA 52 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS DO CRV REAL COM REGENERAÇÃO DUPLA, PARA AS

TEMPERATURAS MÁXIMAS DO CICLO DE 380, 450 E 500 ºC, EM FUNÇÃO DAS TEMPERATURAS DE

CONDENSAÇÃO DO CICLO .............................................................................................................. 77 FIGURA 53 – POTÊNCIA TÉRMICA REJEITADA NO CONDENSADOR DO CRV REAL COM REGENERAÇÃO

DUPLA, PARA AS TEMPERATURAS MÁXIMAS DO CICLO DE 380, 450 E 500 ºC, EM FUNÇÃO DAS

TEMPERATURAS DE CONDENSAÇÃO DO CICLO .............................................................................. 78 FIGURA 54 – VALORES DE RENDIMENTO TÉRMICO DO EVAPORADOR OBTIDOS PARA CADA UMA DAS

CONFIGURAÇÕES DO CRO (HIPÓTESE 2), E PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ....................................................................................................................................................... 83

FIGURA 55 – VALORES DO CAUDAL DE FLUIDO OBTIDOS PARA CADA UMA DAS CONFIGURAÇÕES DO

CRO (HIPÓTESE 2), E PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ............................. 84 FIGURA 56 – VALORES DO RENDIMENTO ELÉCTRICO OBTIDOS PARA CADA UMA DAS CONFIGURAÇÕES

DO CRO (HIPÓTESE 2), E PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ........................ 85 FIGURA 57 – VALORES DE RENDIMENTO TÉRMICO DO EVAPORADOR OBTIDOS PARA CADA UMA DAS

CONFIGURAÇÕES DO CRO (HIPÓTESE 2), E PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ....................................................................................................................................................... 86

FIGURA 58 – VALORES DO CAUDAL DE FLUIDO OBTIDOS PARA CADA UMA DAS CONFIGURAÇÕES DO

CRO (HIPÓTESE 2), E PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ............................. 87 FIGURA 59 – VALORES DO RENDIMENTO ELÉCTRICO OBTIDOS PARA CADA UMA DAS CONFIGURAÇÕES

DO CRO (HIPÓTESE 2), E PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ........................ 88

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FIGURA 60 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS E GANHOS PERCENTUAIS ASSOCIADOS

(RELATIVAMENTE AO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC) E EXPANSÃO ATÉ 35 ºC) À

COMBINAÇÃO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC) COM O CRO REAL, PARA UMA

TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ................................................................................. 90 FIGURA 61 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS E GANHOS PERCENTUAIS ASSOCIADOS


COMBINAÇÃO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC) COM O CRO COM REGENERAÇÃO

POR CONTACTO DIRECTO, PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ..................... 91 FIGURA 62 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS E GANHOS PERCENTUAIS ASSOCIADOS


COMBINAÇÃO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC) COM O CRO REAL, PARA UMA

TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ................................................................................. 92 FIGURA 63 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS E GANHOS PERCENTUAIS ASSOCIADOS


COMBINAÇÃO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC) COM O CRO COM REGENERAÇÃO

POR CONTACTO DIRECTO, PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ..................... 93 FIGURA 64 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS MÁXIMOS PARA A CONDIÇÃO DE CRO REAL (SIMPLES)

OBTIDOS A PARTIR DO R-245FA, PARA UMA TEMPERATURA MÁXIMA DO CRV E MÍNIMA DO CRO

DE 380 E 35 ºC, RESPECTIVAMENTE .............................................................................................. 94 FIGURA 65 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS MÁXIMOS PARA A CONDIÇÃO DE CRO COM REGENERAÇÃO

DUPLA (PICAGEM DUPLA) OBTIDOS A PARTIR DO R-245FA, PARA UMA TEMPERATURA MÁXIMA

DO CRV E MÍNIMA DO CRO DE 380 E 35 ºC, RESPECTIVAMENTE ................................................. 94 FIGURA 66 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS MÁXIMOS PARA A CONDIÇÃO DE CRO REAL (SIMPLES)
















DO CRV E MÍNIMA DO CRO DE 450 E 50 ºC, RESPECTIVAMENTE ................................................. 97

xvi

FIGURA 74 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS MÁXIMOS PARA A CONDIÇÃO DE CRO REAL (SIMPLES)


DE 500 E 50 ºC, RESPECTIVAMENTE ............................................................................................... 97 FIGURA 75 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS MÁXIMOS PARA A CONDIÇÃO DE CRO COM REGENERAÇÃO


DO CRV E MÍNIMA DO CRO DE 500 E 50 ºC, RESPECTIVAMENTE ................................................. 98 FIGURA 76 – IRREVERSIBILIDADES RELATIVAS NO EVAPORADOR, TURBINA, CONDENSADOR E BOMBA

DOS CRO REAL E COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO DIRECTO, PARA TEMPERATURAS

EXTREMAS DO CICLO DE 80 E 35 ºC ............................................................................................. 100 FIGURA 77 – IRREVERSIBILIDADES RELATIVAS NO EVAPORADOR, TURBINA, CONDENSADOR E BOMBA


EXTREMAS DO CICLO DE 110 E 35 ºC ........................................................................................... 100 FIGURA 78 – IRREVERSIBILIDADES RELATIVAS NO EVAPORADOR, TURBINA, CONDENSADOR E BOMBA




EXTREMAS DO CICLO DE 80 E 50 ºC ............................................................................................. 101 FIGURA 80 – IRREVERSIBILIDADES RELATIVAS NO EVAPORADOR, TURBINA, CONDENSADOR E BOMBA




EXTREMAS DO CICLO DE 130 E 50 ºC ........................................................................................... 101 FIGURA 82 – EVOLUÇÃO DA AMORTIZAÇÃO/LUCRO VERIFICADO PARA A CENTRAL SOLAR

FOTOVOLTAICA DE SERPA ........................................................................................................... 107 FIGURA 83 – EVOLUÇÃO DO PREÇO DA ENERGIA VERIFICADO PARA A CENTRAL SOLAR

FOTOVOLTAICA DE SERPA ........................................................................................................... 107 FIGURA 84 – EVOLUÇÃO DA AMORTIZAÇÃO/LUCRO VERIFICADO PARA A CENTRAL SOLAR

FOTOVOLTAICA DE SERPA, CONSIDERANDO UM INVESTIMENTO DE 86,4 MILHÕES DE EUROS ... 108 FIGURA 85 – EVOLUÇÃO DO PREÇO DA ENERGIA VERIFICADO PARA A CENTRAL SOLAR

FOTOVOLTAICA DE SERPA, CONSIDERANDO UM INVESTIMENTO DE 86,4 MILHÕES DE EUROS ... 108 FIGURA 86 – EVOLUÇÃO DA AMORTIZAÇÃO/LUCRO VERIFICADO PARA CADA UMA DAS SUB-

INSTALAÇÕES E PARA A INSTALAÇÃO COMPLETA PARA UM INVESTIMENTO DE 10 MILHÕES DE

EUROS NA CENTRAL SOLAR E NO CICLO DE RANKINE A VAPOR ................................................ 109 FIGURA 87 – EVOLUÇÃO DO PREÇO DA ENERGIA VERIFICADO PARA CADA UMA DAS SUB-INSTALAÇÕES

E PARA A INSTALAÇÃO COMPLETA PARA UM INVESTIMENTO DE 10 MILHÕES DE EUROS NA

CENTRAL SOLAR E NO CICLO DE RANKINE A VAPOR ................................................................. 109 FIGURA 88 – EVOLUÇÃO DA AMORTIZAÇÃO/LUCRO VERIFICADO PARA CADA UMA DAS SUB-


EUROS NA CENTRAL SOLAR E NO CICLO DE RANKINE A VAPOR ................................................ 109 FIGURA 89 – EVOLUÇÃO DO PREÇO DA ENERGIA VERIFICADO PARA CADA UMA DAS SUB-INSTALAÇÕES


CENTRAL SOLAR E NO CICLO DE RANKINE A VAPOR ................................................................. 110 FIGURA 90 – EVOLUÇÃO DA AMORTIZAÇÃO/LUCRO VERIFICADO PARA CADA UMA DAS SUB-


EUROS NA CENTRAL SOLAR E NO CICLO DE RANKINE A VAPOR ................................................ 110

xvii

FIGURA 91 – EVOLUÇÃO DO PREÇO DA ENERGIA VERIFICADO PARA CADA UMA DAS SUB-INSTALAÇÕES


CENTRAL SOLAR E NO CICLO DE RANKINE A VAPOR ................................................................. 110 FIGURA 92 – PRESSÕES MÍNIMAS DOS FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR SEGUNDO UM CRO IDEAL PARA

UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ....................................................................... 175 FIGURA 93 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS ASSOCIADOS A CADA UM DOS FLUIDOS ORGÂNICOS A

OPERAR SEGUNDO UM CRO IDEAL PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO .................... 176 FIGURA 94 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PRESSÃO PICAGEM (R-245FA; TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO 35 ºC) ................................................................................................................. 183 FIGURA 95 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PERCENTAGEM DE PICAGEM (R-245FA; TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO 35 ºC) ................................................................................................................. 183 FIGURA 96 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PRESSÃO PICAGEM (R-245FA; TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO 50 ºC) ................................................................................................................. 184 FIGURA 97 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PERCENTAGEM DE PICAGEM (R-245FA; TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO 50 ºC) ................................................................................................................. 184 FIGURA 98 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PRESSÃO PICAGEM (R-600; TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO 35 ºC) ................................................................................................................. 185 FIGURA 99 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PERCENTAGEM DE PICAGEM (R-600; TEMPERATURA DE



CONDENSAÇÃO 50 ºC) ................................................................................................................. 186 FIGURA 102 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PRESSÃO PICAGEM (R-600A; TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO 35 ºC) ................................................................................................................. 187 FIGURA 103 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PERCENTAGEM DE PICAGEM (R-600A; TEMPERATURA DE











CONDENSAÇÃO 50 ºC) ................................................................................................................. 192

xviii

FIGURA 114 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PRESSÃO PICAGEM (ÁGUA; TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO 35 ºC) ................................................................................................................. 193 FIGURA 115 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PERCENTAGEM DE PICAGEM (ÁGUA; TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO 35 ºC) ................................................................................................................. 193 FIGURA 116 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PRESSÃO PICAGEM (ÁGUA; TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO 50 ºC) ................................................................................................................. 194 FIGURA 117 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PERCENTAGEM DE PICAGEM (ÁGUA; TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO 50 ºC) ................................................................................................................. 194 FIGURA 118 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV REAL (380 ºC) + CRO

REAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC................................................... 233 FIGURA 119 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV REAL (380 ºC) + CRO

REAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV REAL (380 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO DE 35 ºC .............................................................................................................. 233 FIGURA 120 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV REAL (380 ºC) + CRO COM

REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ................................... 234 FIGURA 121 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV REAL (380 ºC) + CRO

COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRV REAL (380 ºC) PARA UMA TEMPERATURA

DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ........................................................................................................ 234 FIGURA 122 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO

SIMPLES (380 ºC) + CRO REAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC .......... 235 FIGURA 123 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO

SIMPLES (380 ºC) + CRO REAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES

(380 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ................................................ 235 FIGURA 124 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO

SIMPLES (380 ºC) + CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE

35 ºC ............................................................................................................................................ 236 FIGURA 125 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO

SIMPLES (380 ºC) + CRO COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM

REGENERAÇÃO SIMPLES (380 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC........ 236 FIGURA 126 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO

DUPLA (380 ºC) + CRO REAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ............ 237 FIGURA 127 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO

DUPLA (380 ºC) + CRO REAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (380

ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ........................................................ 237 FIGURA 128 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO

DUPLA (380 ºC) + CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE


DUPLA (380 ºC) + CRO COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM

REGENERAÇÃO DUPLA (380 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC .......... 238 FIGURA 130 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV REAL (450 ºC) + CRO




REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ................................... 242

xix

FIGURA 133 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV REAL (450 ºC) + CRO



SIMPLES (450 ºC) + CRO REAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC.......... 243 FIGURA 135 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO


(450 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ............................................... 243 FIGURA 136 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO




REGENERAÇÃO SIMPLES (450 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ....... 244 FIGURA 138 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO



ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC........................................................ 245 FIGURA 140 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO





REAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC .................................................. 249 FIGURA 143 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV REAL (500 ºC) + CRO


CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ............................................................................................................. 249 FIGURA 144 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV REAL (500 ºC) + CRO COM

REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC .................................. 250 FIGURA 145 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV REAL (500 ºC) + CRO









REGENERAÇÃO SIMPLES (500 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ....... 252

xx

FIGURA 150 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO



ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35ºC ......................................................... 253 FIGURA 152 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO








REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ................................... 258 FIGURA 157 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV REAL (380 ºC) + CRO



SIMPLES (380 ºC) + CRO REAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC .......... 259 FIGURA 159 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO


(380 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ................................................ 259 FIGURA 160 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO












REAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC................................................... 265

xxi

FIGURA 167 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV REAL (450 ºC) + CRO












REGENERAÇÃO SIMPLES (450 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ....... 268 FIGURA 174 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO



ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC........................................................ 269 FIGURA 176 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO





REAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC .................................................. 273 FIGURA 179 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV REAL (500 ºC) + CRO








(500 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ............................................... 275

xxii

FIGURA 184 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO











REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC .......... 278 FIGURA 190 – DADOS TÉCNICOS DO MÓDULO IT250 FORNECIDO PELA INFINITY TURBINE ................ 297 FIGURA 191 – DADOS TÉCNICOS DO MÓDULO IT250 FORNECIDO PELA INFINITY TURBINE ................ 298 FIGURA 192 – DADOS TÉCNICOS DO MÓDULO IT250 FORNECIDO PELA INFINITY TURBINE ................ 299 FIGURA 193 – DADOS TÉCNICOS DO MÓDULO IT250 FORNECIDO PELA INFINITY TURBINE ................ 300 FIGURA 194 – DESENHO DE CONJUNTO DO MÓDULO IT250 FORNECIDO PELA INFINITY TURBINE ..... 301 FIGURA 195 – DESENHO DE CONJUNTO DO MÓDULO IT250 FORNECIDO PELA INFINITY TURBINE ..... 302 FIGURA 196 – DESENHO DE CONJUNTO DO MÓDULO IT250 FORNECIDO PELA INFINITY TURBINE ..... 303

xxiii

ÍNDICE DE TABELAS

TABELA 1 – PRINCIPAIS FABRICANTES MUNDIAIS DE INSTALAÇÕES PARA APROVEITAMENTO TÉRMICO

DE FONTES DE CALOR DE MÉDIA-BAIXA TEMPERATURA, OPERANDO SEGUNDO UM CICLO DE

RANKINE ORGÂNICO ..................................................................................................................... 45 TABELA 2 – EXEMPLOS DE INSTALAÇÕES A OPERAR SEGUNDO UM CICLO DE RANKINE ORGÂNICO ... 46 TABELA 3 – RENDIMENTO ELÉCTRICO DO CRV REAL PARA AS TEMPERATURAS MÁXIMAS DO CICLO DE

380, 450 E 500 ºC ........................................................................................................................... 75 TABELA 4 – RENDIMENTO ELÉCTRICO DO CRV REAL COM REGENERAÇÃO SIMPLES PARA AS

TEMPERATURAS MÁXIMAS DO CICLO DE 380, 450 E 500 ºC .......................................................... 76 TABELA 5 – RENDIMENTO ELÉCTRICO DO CRV REAL COM REGENERAÇÃO DUPLA PARA AS

TEMPERATURAS MÁXIMAS DO CICLO DE 380, 450 E 500 ºC .......................................................... 77 TABELA 6 – POTÊNCIA TÉRMICA REJEITADA NO CONDENSADOR DO CRV REAL COM REGENERAÇÃO

DUPLA PARA AS TEMPERATURAS MÁXIMAS DO CICLO DE 380, 450 E 500 ºC ............................... 78 TABELA 7 – LIMITES MÍNIMOS E MÁXIMOS DE INFLAMABILIDADE DOS FLUIDOS ORGÂNICOS

SELECCIONADOS ............................................................................................................................ 80 TABELA 8 – VALORES DE PRESSÃO DE PICAGEM CONSIDERADAS PARA CADA UM DOS FLUIDOS E

RESPECTIVAS TEMPERATURAS MÁXIMAS DO CICLO, PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO

DE 35 ºC ......................................................................................................................................... 81 TABELA 9 – VALORES DOS RENDIMENTOS ELÉCTRICOS ASSOCIADOS ÀS PRESSÕES DE PICAGEM

CONSIDERADAS PARA CADA UM DOS FLUIDOS E RESPECTIVAS TEMPERATURAS MÁXIMAS DO

CICLO, PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35ºC ..................................................... 81 TABELA 10 – VALORES DAS PENALIZAÇÕES PERCENTUAIS (NO RENDIMENTO ELÉCTRICO) ASSOCIADAS

ÀS PRESSÕES DE PICAGEM CONSIDERADAS, FACE À CONDIÇÃO ÓPTIMA DE PICAGEM, PARA CADA

UM DOS FLUIDOS E RESPECTIVAS TEMPERATURAS MÁXIMAS DO CICLO, PARA UMA TEMPERATURA

DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC .......................................................................................................... 82 TABELA 11 – VALORES DE PRESSÃO DE PICAGEM CONSIDERADAS PARA CADA UM DOS FLUIDOS E

RESPECTIVAS TEMPERATURAS MÁXIMAS DO CICLO, PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO

DE 50 ºC ......................................................................................................................................... 82 TABELA 12 – VALORES DOS RENDIMENTOS ELÉCTRICOS ASSOCIADOS ÀS PRESSÕES DE PICAGEM

CONSIDERADAS PARA CADA UM DOS FLUIDOS E RESPECTIVAS TEMPERATURAS MÁXIMAS DO

CICLO, PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50ºC ..................................................... 82 TABELA 13 – VALORES DAS PENALIZAÇÕES PERCENTUAIS (NO RENDIMENTO ELÉCTRICO) ASSOCIADAS

ÀS PRESSÕES DE PICAGEM CONSIDERADAS, FACE À CONDIÇÃO ÓPTIMA DE PICAGEM, PARA CADA

UM DOS FLUIDOS E RESPECTIVAS TEMPERATURAS MÁXIMAS DO CICLO, PARA UMA TEMPERATURA

DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC .......................................................................................................... 82 TABELA 14 – DIFERENÇA DE TEMPERATURAS ENTRE A SAÍDA DA TURBINA E A SAÍDA BOMBA NO CRO

COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO INDIRECTO PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO

DE 35 ºC ......................................................................................................................................... 89 TABELA 15 – DIFERENÇA DE TEMPERATURAS ENTRE A SAÍDA DA TURBINA E A SAÍDA BOMBA NO CRO

COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO INDIRECTO PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO

DE 50 ºC ......................................................................................................................................... 89 TABELA 16 – VALORES DE IRREVERSIBILIDADE APRESENTADOS POR CADA UM DOS EQUIPAMENTOS DO

CRO REAL. TEMPERATURAS MÁXIMAS DO CICLO DE 80, 110 E 130 ºC E TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ............................................................................................................... 99

xxiv

TABELA 17 – VALORES DE IRREVERSIBILIDADE APRESENTADOS POR CADA UM DOS EQUIPAMENTOS DO

CRO COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO DIRECTO. TEMPERATURAS MÁXIMAS DO CICLO DE 80, 110 E 130 ºC E TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC .......................................................... 99

TABELA 18 – VALORES DE IRREVERSIBILIDADE APRESENTADOS POR CADA UM DOS EQUIPAMENTOS DO

CRO REAL. TEMPERATURAS MÁXIMAS DO CICLO DE 80, 110 E 130 ºC E TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ................................................................................................................ 99 TABELA 19 – VALORES DE IRREVERSIBILIDADE APRESENTADOS POR CADA UM DOS EQUIPAMENTOS DO

CRO COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO DIRECTO. TEMPERATURAS MÁXIMAS DO CICLO DE 80, 110 E 130 ºC E TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC .......................................................... 99

TABELA 20 – LISTA DE FORNECEDORES DE EQUIPAMENTOS CONTACTADOS ...................................... 103 TABELA 21 – PARÂMETROS DE FUNCIONAMENTO DO MÓDULO INFINITY TURBINE 250 SERIES

PLATFORM ................................................................................................................................... 105 TABELA 22 – DADOS TÉCNICOS E ECONÓMICOS RELATIVOS À CENTRAL SOLAR E CRV E AO CRO .. 106 TABELA 23 – DADOS TÉCNICOS E ECONÓMICOS RELATIVOS À CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA DE

SERPA .......................................................................................................................................... 106 TABELA 24 – PRAZOS DE RETORNO (PR) E PREÇO DA ENERGIA ASSOCIADO (PE) PARA CADA UM DOS

INVESTIMENTOS NA CENTRAL SOLAR E NO CRV........................................................................ 111 TABELA 25 – COMPARAÇÃO DOS PRAZOS DE RETORNO (PR) E DOS PREÇOS DA ENERGIA ASSOCIADOS

(PE) ENTRE A INSTALAÇÃO COMPLETA E A CENTRAL FOTOVOLTAICA ....................................... 112 TABELA 26 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DO CRV SIMPLES PARA UMA TEMPERATURA MÁXIMA DO

CICLO DE 380 ºC........................................................................................................................... 127 TABELA 27 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DO CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES PARA UMA

TEMPERATURA MÁXIMA DO CICLO DE 380 ºC ............................................................................. 128 TABELA 28 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA PARA UMA

TEMPERATURA MÁXIMA DO CICLO DE 380 ºC ............................................................................. 129 TABELA 29 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DO CRV SIMPLES PARA UMA TEMPERATURA MÁXIMA DO



TEMPERATURA MÁXIMA DO CICLO DE 450 ºC ............................................................................. 135 TABELA 32 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DO CRV SIMPLES PARA UMA TEMPERATURA MÁXIMA DO



TEMPERATURA MÁXIMA DO CICLO DE 500 ºC ............................................................................. 141 TABELA 35 – BASE DE DADOS DOS FLUIDOS ORGÂNICOS .................................................................... 145 TABELA 36 – VALORES DE PRESSÃO MÁXIMA ATINGIDOS PELOS FLUIDOS ORGÂNICOS NO CRO IDEAL

PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC .............................................................. 151 TABELA 37 – VALORES DE PRESSÃO MÁXIMA ATINGIDOS PELOS FLUIDOS ORGÂNICOS NO CRO IDEAL

PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC .............................................................. 152 TABELA 38 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DOS FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR SEGUNDO UM CRO

IDEAL PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC (HIPÓTESE 1) ............................. 155 TABELA 39 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DOS FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR SEGUNDO UM CRO

IDEAL PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC (HIPÓTESE 2) ............................. 159

xxv

TABELA 40 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DOS FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR SEGUNDO UM CRO

IDEAL PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC (HIPÓTESE 1) ............................. 165 TABELA 41 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DOS FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR SEGUNDO UM CRO

IDEAL PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC (HIPÓTESE 2) ............................. 169 TABELA 42 – VALORES DE PRESSÃO MÁXIMA ATINGIDOS PELOS FLUIDOS ORGÂNICOS NO CRO REAL

PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ............................................................. 179 TABELA 43 – VALORES DE PRESSÃO MÁXIMA ATINGIDOS PELOS FLUIDOS ORGÂNICOS NO CRO REAL

PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ............................................................. 180 TABELA 44 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DOS 6 MELHORES FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR

SEGUNDO UM CRO REAL PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC (HIPÓTESE 1) .................................................................................................................................................... 197

TABELA 45 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DOS 6 MELHORES FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR



SEGUNDO UM CRO COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO INDIRECTO PARA UMA TEMPERATURA

DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC (HIPÓTESE 1) .................................................................................. 203 TABELA 47 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DOS 6 MELHORES FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR



SEGUNDO UM CRO COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO DIRECTO PARA UMA TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO DE 35 ºC (HIPÓTESE 1) ........................................................................................ 209 TABELA 49 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DOS 6 MELHORES FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR














CONDENSAÇÃO DE 50 ºC (HIPÓTESE 2) ........................................................................................ 229 TABELA 56 – RENDIMENTO EXERGÉTICO E IRREVERSIBILIDADES DE CADA UM DOS EQUIPAMENTOS DO

CRO REAL PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC .......................................... 281

xxvi

TABELA 57 – RENDIMENTO EXERGÉTICO E IRREVERSIBILIDADES DE CADA UM DOS EQUIPAMENTOS DO

CRO COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO DIRECTO PARA UMA TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO DE 35 ºC .............................................................................................................. 285 TABELA 58 – RENDIMENTO EXERGÉTICO E IRREVERSIBILIDADES DE CADA UM DOS EQUIPAMENTOS DO

CRO REAL PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ........................................... 289 TABELA 59 – RENDIMENTO EXERGÉTICO E IRREVERSIBILIDADES DE CADA UM DOS EQUIPAMENTOS DO

CRO COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO DIRECTO PARA UMA TEMPERATURA DE

CONDENSAÇÃO DE 50 ºC .............................................................................................................. 293 TABELA 60 – RESULTADOS DOS CÁLCULOS INTERMÉDIOS DA ANÁLISE ECONÓMICA PARA UM

INVESTIMENTO DE 62 MILHÕES DE EUROS NA CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA ...................... 307 TABELA 61 – RESULTADOS DOS CÁLCULOS INTERMÉDIOS DA ANÁLISE ECONÓMICA PARA UM

INVESTIMENTO DE 86,4 MILHÕES DE EUROS NA CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA ................... 311 TABELA 62 – RESULTADOS DOS CÁLCULOS INTERMÉDIOS DA ANÁLISE ECONÓMICA DA CENTRAL

SOLAR E CRV E DO CRO PARA UM INVESTIMENTO DE 10 MILHÕES DE EUROS NA CENTRAL

SOLAR E CRV .............................................................................................................................. 315 TABELA 63 – RESULTADOS DOS CÁLCULOS INTERMÉDIOS DA ANÁLISE ECONÓMICA DA INSTALAÇÃO

COMPLETA PARA UM INVESTIMENTO DE 10 MILHÕES DE EUROS NA CENTRAL SOLAR E CRV ... 316 TABELA 64 – RESULTADOS DOS CÁLCULOS INTERMÉDIOS DA ANÁLISE ECONÓMICA DA CENTRAL



COMPLETA PARA UM INVESTIMENTO DE 15 MILHÕES DE EUROS NA CENTRAL SOLAR E CRV ... 320 TABELA 66 – RESULTADOS DOS CÁLCULOS INTERMÉDIOS DA ANÁLISE ECONÓMICA DA CENTRAL



COMPLETA PARA UM INVESTIMENTO DE 20 MILHÕES DE EUROS NA CENTRAL SOLAR E CRV ... 324

xxvii

NOMENCLATURA

Símbolo Descrição Unidades

��./��. Amortização ou lucro da instalação [€]

�� Energia produzida por ano [MWh/ano]

� � �� Potência exergética que entra no volume de controlo [kW]

� � �� Potência exergética que sai do volume de controlo [kW]

ℎ Entalpia específica [kJ/kg]

ℎ��á�;��º� Entalpia específica do vapor à pressão máxima e a 380 ºC [kJ/kg]

� !"#�. Investimento inicial na instalação [€]

��$%�&� Irreversibilidade na bomba [kW]

��$%�&� ( Irreversibilidade na bomba 1 [kW]

��$%�&� ) Irreversibilidade na bomba 2 [kW]

��%�*. Irreversibilidade no condensador [kW]

��+,�-. Irreversibilidade no evaporador [kW]

��.�/. �. 0. Irreversibilidade no regenerador por contacto directo [kW]

��.�/. �. 1. Irreversibilidade no regenerador por contacto indirecto [kW]

��23�&. Irreversibilidade na turbina [kW]

��4.�. Irreversibilidade associada a um volume de controlo [kW]

Lmáx. Limite máximo de inflamabilidade [%]

Lmín. Limite mínimo de inflamabilidade [%]

�� Caudal mássico de fluido [kg/s]

�� 563�*% Caudal mássico do fluido orgânico [kg/s]

�� 5. ��.�%6�� Caudal mássico do fluido da instalação solar [kg/s]

�� -�7�/�� Caudal mássico de picagem [kg/s] �� -�7�/�� ( Caudal mássico da 1ª picagem [kg/s]

xxviii

�� -�7�/�� ) Caudal mássico da 2ª picagem [kg/s]

�� Caudal mássico de fluido que entra no volume de controlo [kg/s]

�� Caudal mássico de fluido que sai do volume de controlo [kg/s]

�� ,�-%� Caudal mássico de vapor de água [kg/s]

8 Número de anos [-]

�� Preço da energia produzida [€/kWh]

�9�:á� ;��3��6 Poder calorífico inferior do Gás Natural [kJ/m3]

<�á�. Pressão máxima do ciclo [kPa]

<�í�. Pressão mínima do ciclo [kPa]

<-�7�/�� Pressão de picagem [kPa] <-�7�/�� ( Pressão da 1ª picagem [kPa]

<-�7�/�� ) Pressão da 2ª picagem [kPa]

<��/��çã% Pressão de regeneração (com picagem de vapor de água ou fluido) [kPa]

<��. Pressão de saturação [kPa]

�= Preço de venda da energia produzida [€/MWh]

>�7%�*. Potência térmica rejeitada no condensador [kW]

>�7%�*. 9?= Potência térmica rejeitada pelo CRV e introduzida no CRO [kW] >��,�-. Potência térmica absorvida no evaporador [kW]

>�5 Potência térmica absorvida ou rejeitada num dispositivo [kW]

>�5%��. Potência térmica fornecida pela instalação solar [kW]

>�:á� ;��3��6 Potência térmica fornecida a partir do Gás Natural [kW]

# Entropia específica [kJ/(kg.K)]

#� Entropia específica do fluido que sai do V.C. [kJ/(kg.K)]

#� Entropia específica do fluido que entra no V.C. [kJ/(kg.K)]

@��&. Temperatura ambiente [K]

@7%�*. �.A Temperatura de condensação do CRO correspondente [K]

xxix

@7%�*. �.4 Temperatura de condensação do CRV correspondente [K]

@��.�3�&. Temperatura de entrada na turbina [ºC]

@�,�-. �.A Temperatura de evaporação do CRO correspondente [K]

@�,�-. �.4 Temperatura de evaporação do CRV correspondente [K]

@ Temperatura [ºC]

@5 Temperatura da fonte para a qual é transferida a potência Q� C [K]

@5.5. Temperatura da fonte fria [K]

@5.D. Temperatura da fonte quente [K]

@�á�. Temperatura máxima [ºC]

@��. Temperatura mínima [ºC]

@��*.�3�&. Temperatura de saída da turbina [ºC]

@��. Temperatura de saturação [ºC]

@( -�7. Temperatura de saturação associada à pressão máxima do ciclo [ºC]

@) -�7. Temperatura de saturação associada à pressão mínima do ciclo [ºC]

=�:á� ;��3��6 Caudal volúmico de Gás Natural [m3/s]

E� ��7. �3�&. Potência mecânica produzida na turbina [kW] E� �6�7�. Potência eléctrica [kW]

E� ��7. &%�&� Potência mecânica de accionamento da bomba [kW] E� ��7. &%�&� ( Potência mecânica de accionamento da bomba 1 [kW]

E� ��7. &%�&� ) Potência mecânica de accionamento da bomba 2 [kW]

E� ��7. &%�&� � Potência mecânica de accionamento da bomba 3 [kW]

F Fracção de fluido de trabalho extraído na picagem [-]

F( Fracção de fluido de trabalho extraído na picagem 1 [-]

F) Fracção de fluido de trabalho extraído na picagem 2 [-]

Gℎ5. ��. �%6�� Variação da entalpia específica no fluido da instalação solar [kJ/kg]

H�6�. Rendimento do alternador [%]

xxx

H��%� Rendimento de Carnot [%]

H�6�7�. Rendimento eléctrico da instalação [%]

H��/é��7% Rendimento exergético da instalação [%]

H��. &%�&� Rendimento isentrópico da(s) bomba(s) [%]

H��. �3�&. Rendimento isentrópico da turbina [%]

H��/��*%� Rendimento térmico do regenerador [%]

H�é��7% Rendimento térmico da instalação [%]

H�é��. �,�-. Rendimento térmico do evaporador [%]

xxxi

ABREVIATURAS

AIE Agência Internacional de Energia

ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers

BDP Bombas de Deslocamento Positivo

BP British Petroleum

CO2 Dióxido de Carbono

CPC Compound Parabolic Concentrators

CRO Ciclo de Rankine Orgânico

CRV Ciclo de Rankine a Vapor de Água

CS Central Solar com Concentração

DS Diâmetro Específico

EPDM Ethylene-Propylene-Diene-Monomer

EES Engineering Equation Solver

EUA Estados Unidos da América

FV Fotovoltaica

GWP Global Warming Potential

Hab Habitante

IDH Índice de Desenvolvimento Humano

INEGI Instituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial do Porto

MED Multiple-Effect-Distillation

MFS Multiple-Stage-Flash-Evaporation

NPSHr Net Positive Suction Head Required

NS Velocidade Específica

OCDE Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Económico

ODP Ozone Depletion Potential

OI Osmose Inversa

OTEC Ocean Thermal Energy Conversion

PCI Poder Calorífico Inferior

PIB Produto Interno Bruto

PIP Pedido de Informação Prévio

PNUD Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento

PR Prazo de Retorno do Capital Investido

rpm Rotações por Minuto

xxxii

Temp Temperatura

tep Toneladas Equivalentes de Petróleo

V.C. Volume de controlo

Projecto de um Ciclo de Rankine Orgânico para a Produção de 1 MW de Electricidade

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INTRODUÇÃO

A busca incessante de soluções que permitam melhorar e optimizar os sistemas e/ou dispositivos utilizados no dia-a-dia pautou, desde sempre, a acção humana. Assim, de forma a suprir as suas necessidades mais variadas, o Homem viu-se obrigado, ao longo dos tempos, a desenvolver diferentes soluções técnicas e construtivas capazes de converter o imenso potencial dos recursos existentes em bens ou subprodutos aos quais acresce valor. Como resultado, verificaram-se desenvolvimentos progressivos em todas as áreas e domínios da actividade humana e, em particular, na Engenharia, que servem de base aos avanços social e tecnológico vividos nos dias de hoje.

A energia, bem como as necessidades a esta imputadas, constitui-se assim como uma das áreas mais importantes e basilares na organização e estruturação de uma sociedade, estando a esta associados os níveis de desenvolvimento e de conforto das respectivas populações. Neste sentido, a auto-suficiência energética revela-se como uma das metas prioritárias para qualquer país, sendo que esta influi na melhoria das condições socioeconómicas aí verificadas.

Contudo, o princípio subjacente à utilização da energia, como um bem essencial, não é, nem deve ser controlado pela maior ou menor disponibilidade deste recurso, mas sim pela racionalização do respectivo consumo. Desta forma, mais importante do que a auto-suficiência energética, é indispensável o controlo e a adequação dos consumos de energia em função das necessidades reais de cada país, sociedade, população, família e/ou individuo, evitando, assim, consumos e gastos desnecessários. Assim sendo, e a partir deste princípio, ficam garantidos consumos regrados e equilibrados da energia, seja qual for o grau de disponibilidade deste recurso. Por outro lado, seguindo esta filosofia de poupança energética, verifica-se também que são inúmeras as fontes de energia desperdiçadas pelo Homem, com imenso potencial térmico e/ou eléctrico. Como resultado, ao longo da última década, têm-se feito esforços para aproveitar estas ditas fontes, dando-lhes uma nova utilidade, melhorando a eficiência dos sistemas e/ou processos e reduzindo a dependência face às formas convencionais de produção de energia.

Este foi o mote para o desenvolvimento do presente projecto, que assentou na produção de electricidade a partir de uma fonte residual de calor. Tendo por base uma Central Solar com Concentração e um Ciclo de Rankine a Vapor de Água, onde se produziriam 4 MWe, foi considerado o aproveitamento da potência residual rejeitada no condensador deste último ciclo, procedendo, desta forma, e a partir de um Ciclo de Rankine Orgânico, à produção de 1 MWe adicional. A avaliação do desempenho e do potencial deste tipo de ciclos, Ciclos de Rankine Orgânico, constituiu, então, o principal objectivo deste projecto, sendo efectuado para o efeito um estudo exaustivo aos mesmos.

Contudo, suportado e fundamentado pela bagagem académica adquirida ao longo dos anos de formação, este projecto tornou-se ainda mais aliciante não só pelo seu tema e aplicação conceptual, mas pelo facto de fazer parte de um grande projecto de produção de energia eléctrica em Portugal, evidenciando assim todo um cariz e uma componente prática relativos a uma instalação real. Neste sentido, resultando de uma parceria Luso-Espanhola, liderada pela empresa portuguesa Q.eficiência – Consultores, Energias Renováveis, foi equacionada a possibilidade de se introduzir um Ciclo de Rankine Orgânico a jusante do Ciclo de Rankine a Vapor, de forma a proceder-se ao aproveitamento térmico deste último ciclo. O presente


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projecto foi, portanto, todo ele desenvolvido em ambiente empresarial, especificamente na empresa Q.eficiência – Consultores, Energias Renováveis, onde sob a orientação do Eng. Francisco Mota Torres (na empresa) e do Professor Doutor Carlos Tavares Pinho (na FEUP) se efectuou o estudo e a avaliação deste mesmo ciclo.

A empresa Q.eficiência – Consultores, Energias Renováveis é uma empresa integrada num vasto networking Ibérico, com experiência em áreas tão diversificadas como a racionalização do consumo energético, a utilização de fontes de energia renováveis, a certificação energética de edifícios, a formação e divulgação de boas práticas energéticas e a optimização de custos na aquisição de produtos e serviços. Marcada por uma vocação orientada para o incremento da eficiência e produtividade dos seus clientes, promovendo a utilização racional dos recursos, a Q.eficiência tem assim como objectivo a promoção e a contribuição para um desenvolvimento sustentável com tecnologias energéticas e gestão, colocando ao dispor de todos os níveis de clientes (empresas, organizações e particulares) os meios tecnológicos necessários e a experiência da sua equipa qualificada para o alcance dos objectivos a que se propõe. Neste sentido, dada a ligação a parceiros com larga experiência internacional, a Q.eficiência foi adquirindo, ao longo dos anos, uma vasto conhecimento e know-how relativo aos projectos em que esteve envolvida, que lhe permitem, actualmente, disponibilizar aos seus clientes as mais avançadas técnicas de auditoria e tecnologias de elevado valor acrescentado. O presente projecto resulta, assim, do posicionamento da Q.eficiência como uma empresa de serviços energéticos, procurando na Inovação construir projectos capazes de gerar eficiência energética e garantir retornos económicos à custa da redução da factura energética, mas também como promotora de projectos que conciliem a produção de energia eléctrica a partir de fontes renováveis de energia com o aumento da eficiência energética das instalações consumidoras.

Desta forma, reuniram-se as condições técnicas e valências académicas adequadas ao desenvolvimento deste projecto, permitindo estabelecer a ponte entre os mundos universitário e real, aproximando as abordagens teóricas e conceptuais analisadas, durante o período de formação como engenheiro, às condições reais de funcionamento das instalações.

Neste sentido, e no que concerne à estruturação deste projecto, foram considerados três grandes objectivos: o primeiro através da majoração da potência térmica rejeitada no condensador do Ciclo de Rankine a Vapor de Água, o segundo pela identificação dos fluidos orgânicos mais adequados para este tipo de ciclos, e o terceiro, que se constitui como o principal objectivo deste projecto, a avaliação do desempenho dos Ciclos de Rankine Orgânico. O presente relatório pretende, assim, documentar e fundamentar o estudo efectuado ao longo dos seis meses de projecto, apresentando como conclusões as principais limitações e mais-valias destes ciclos, evidenciando o potencial associado a este tipo de tecnologia.

Com efeito, e no Capítulo I, é feito um enquadramento global sobre o tema abordado neste projecto, através do qual se pretende realçar e evidenciar a necessidade premente de introdução deste tipo de ciclos a nível industrial e, inclusivamente, ao nível de particulares, no intuito de aproveitar o imenso potencial desperdiçado em fontes térmicas de baixa e média temperatura. No Capítulo II, é efectuada uma descrição detalhada sobre o estado de desenvolvimento desta tecnologia, designada de Estado-da-Arte, onde é explicado o funcionamento do ciclo, identificadas as propriedades dos fluidos a utilizar, apresentados os equipamentos mais adequados para este tipo de aproveitamentos e apontadas as principais aplicações desta tecnologia. A partir deste capítulo, é, então, definido o Capítulo III, onde é


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explicado detalhadamente o modelo matemático utilizado para a avaliação do desempenho dos Ciclos de Rankine Orgânico, ficando o Capítulo IV associado à apresentação e discussão de resultados. Finalmente, é apresentado um último capítulo, o Capítulo V, constituído pela proposta de uma solução construtiva real que permite efectuar o aproveitamento térmico pretendido, sendo tecidas, igualmente, considerações económicas relativas a esta mesma solução, à solução conjunta da Central Solar associada aos dois Ciclos de Rankine e, por comparação, a uma Central Solar Fotovoltaica.

Desta forma, respondendo ao desafio proposto pela Q.eficiência, foi apresentado um estudo exaustivo sobre os Ciclos de Rankine Orgânico, tendo, para efeito, sido considerada uma avaliação termodinâmica, onde se visa avaliar o respectivo desempenho e potencial desta tecnologia, e uma avaliação económica, que permite não só dar a conhecer à empresa o custo associado a uma instalação deste tipo como, também, e não menos importante, o preço da energia associado a este tipo de produção.


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CAPÍTULO I - ENQUADRAMENTO

Os recursos energéticos constituem factores estruturantes e determinantes no desenvolvimento social e económico dos países. A distribuição desproporcional destes recursos tem causado conflitos entre as nações mas, em função também das alterações climáticas que se têm vindo a constatar, constitui uma porta de oportunidade para o desenvolvimento de alternativas como fontes renováveis de energia.

1.1. Importância Socioeconómica dos Recursos Energéticos

Energia e auto-suficiência energética são duas questões, que cada vez mais, condicionam a organização, o planeamento e a estruturação de cada país. Constituem-se, portanto, como pilares estruturantes de qualquer sociedade, assumindo assim um papel preponderante nas orientações políticas dos respectivos governos, estando a elas associado o desenvolvimento social e económico do país, bem como a respectiva autonomia face aos mercados internacionais.

A posse de reservas energéticas, por parte de um país, é, assim, tida como uma mais-valia interna, uma vez que, em função da diversidade e quantidade das reservas existentes, podem ficar reunidas e garantidas as condições para um auto-abastecimento energético, permitindo, ainda, e em determinados casos, a exportação das mesmas. Este maior ou menor auto-abastecimento, ou aquisição externa de reservas energéticas, influencia o crescimento e desenvolvimento de bens e serviços inerentes à satisfação das necessidades das populações, condicionando o desenvolvimento socioeconómico do país.

1.2. Discrepância entre as Localizações das Reservas dos Recursos Fósseis e os Pontos de Consumo

Contudo, e de acordo com os mais variados relatórios internacionais, pode verificar-se e comprovar-se que as reservas energéticas de combustíveis fósseis não se encontram igualmente distribuídas a nível mundial. Com efeito, verificam-se profundos desequilíbrios na distribuição destes mesmos recursos ao longo da crosta terrestre, o que potencia discrepâncias entre o que são os grandes pontos de extracção de combustíveis fósseis e os grandes pontos de consumo, principalmente no que diz respeito ao petróleo e ao gás natural.

Exemplos do supra referido são os resultados divulgados pela British Petroleum (BP), no seu relatório anual sobre a Avaliação da Energia no Mundo [1], onde são evidenciadas as assimetrias no que diz respeito à localização e distribuição das mencionadas reservas no mundo. As Figuras 1, 2 e 3 documentam, assim, este cenário de desproporcionalidade quanto aos níveis e localizações geográficas das reservas energéticas em termos mundiais.


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Figura 1 – Reservas confirmadas de Petróleo no final do ano de 2008

(Fonte: [1], elaboração própria)

Figura 2 – Reservas confirmadas de Gás Natural no final do ano de 2008


Figura 3 – Reservas confirmadas de Carvão no final do ano de 2008


Assim sendo, e como se pode constatar, as reservas energéticas encontram-se particularmente concentradas nas seguintes áreas geográficas:


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• Petróleo: Médio Oriente; • Gás Natural: Médio Oriente e Europa e Eurásia; • Carvão: Europa e Eurásia, Ásia Pacífico e América do Norte.

Consequentemente, e dos três recursos energéticos de origem fóssil apresentados, o carvão é aquele que apresenta uma distribuição de reservas mais homogénea e equitativa a nível mundial, permitindo uma lei da procura e da oferta mais compatível com os locais de grande consumo.

Daqui resultam, e no sentido do que vem sendo mencionado, diferenças consideráveis no desenvolvimento socioeconómico dos diversos países. Fundamentalmente, e porque os que detêm estas reservas têm um imenso potencial de crescimento e desenvolvimento, como resultado quer da aplicação directa desta energia no próprio país, quer da exportação da mesma, facto que não ocorre nos países onde as reservas energéticas são diminutas e, desta forma, vêem-se obrigados a importar grande parte dos combustíveis fósseis e energia por eles consumidos. Consequentemente, geram-se ciclos viciosos de dependência energética que afectam, principalmente, os países mais pobres e menos desenvolvidos e que, desde logo, impossibilitam o desenvolvimento dos mesmos, contribuindo para o atraso e precariedade das condições socioeconómicas das populações. Paralelamente, e não menos importante, verifica-se que estas assimetrias nas reservas energéticas mundiais geram, também elas, questões e conflitos diplomáticos que, em última instância, culminam em confrontos armados, associados exactamente a esta necessidade das principais potências mundiais garantirem, para si mesmas, um conjunto de reservas energéticas que as tornem independentes dos grandes detentores de reservas de combustíveis fósseis.

Paradoxalmente, a evidência demonstra que os países detentores de reservas de combustíveis fósseis, à margem de um Produto Interno Bruto elevado, não se caracterizam por apresentar um desenvolvimento socioeconómico igualmente comparável. Tal facto advém da denominada “maldição do petróleo” que, tendencialmente, leva estes países a canalizar toda a geração de riqueza a partir da comercialização das suas reservas, não investindo em infra-estruturas e meios tecnológicos que permitam o desenvolvimento dos respectivos países. Este tipo de problemas faz-se sentir, com intensidade, nos países produtores e exportadores de petróleo como, por exemplo, a Venezuela, Angola, Nigéria e países do Médio Oriente.

1.3. Consumo de Energia Primária e o seu Impacto no Desenvolvimento Socioeconómico dos Países

O consumo de energia primária no mundo apresenta valores muito díspares entre os diversos países e/ou grupos de países reflectindo, assim, a influência dos factores identificados anteriormente, bem como dos factores demográficos associados. A Figura 4 é exemplo disso mesmo, podendo nela identificar-se os diferentes consumos de energia primária por habitante nos diversos países, grupos de países e continentes, deixando antever grandes heterogeneidades socioeconómicas entre eles.


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Figura 4 – Consumo de energia primária por habitante em 2007 em alguns países, grupos de países e continentes

(Fontes: [1] e [2], elaboração própria)

Desta forma, é possível constatar a disparidade de consumos entre países, como sejam os Estados Unidos da América e a Índia, ou entre Continentes como a América do Norte e África. Neste sentido, e a título de exemplo, verifica-se que os países da OCDE (Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Económico) têm um consumo de energia primária por habitante quatro vezes superior ao dos países em vias de desenvolvimento. Assim sendo, os consumos de energia primária são extremamente elevados nos países e grupos de países mais desenvolvidos (como a Austrália, Japão, EUA, Ex-União Soviética, OCDE, Europa e América do Norte) e, por outro lado, esses consumos são muito reduzidos nos países e grupos de países mais pobres e mais desfavorecidos (nomeadamente em África). Porém, e paralelamente a estes dois cenários, observa-se também que, desde algum tempo a esta parte, países como o México, o Brasil, a Índia e a China (que compõem o grupo das economias emergentes) vêm fazendo crescer consecutivamente os seus consumos de energia primária, fruto dum um desenvolvimento socioeconómico rápido e efervescente, que procura dar resposta às necessidades das suas populações e aproximar os seus índices de desenvolvimento aos dos países desenvolvidos.

Os consumos de energia resultam, ainda, das diferentes condições climáticas de cada país, da tecnologia utilizada, da eficiência dos processos de fabrico e transformação e da dimensão da sua população, sendo uma questão consubstancial ao desenvolvimento económico e social [3]. O acesso à energia permite, neste sentido, melhorar as condições de vida das populações, incluindo as áreas da Saúde, Alimentação, Educação, entre outras, suprindo as necessidades, quer directas quer indirectas, do nível de desenvolvimento socioeconómico de cada um desses países. Por outro lado, segundo o PNUD (Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento) e a AIE (Agência Internacional de Energia), existe uma relação directa entre o nível de desenvolvimento de um país (medido segundo o IDH, Índice de Desenvolvimento Humano) e o seu consumo energético.


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Desta forma, um maior ritmo produtivo exige um maior consumo de energia, e uma maior disponibilidade de energia potencia um maior desenvolvimento [3]. Por conseguinte, trata-se de uma relação simbiótica entre estes dois domínios que, em função das respectivas evoluções, pode conduzir a cenários socioeconómicos equilibrados ou, ao invés, deficitários e desequilibrados. Isto leva também ao conceito de Intensidade Energética, enquanto grandeza que relaciona o consumo de energia primária com o PIB (Produto Interno Bruto) de um país, permitindo avaliar a respectiva “eficiência” produtiva. Ou seja, quantificar a riqueza produzida pelo país por cada tonelada equivalente de petróleo consumida [3]. As Figuras 5 e 6 ilustram os parâmetros socioeconómicos descritos anteriormente, podendo identificar-se evoluções claras entre os diversos países.

Figura 5 – Evolução do Índice de Desenvolvimento Humano com o consumo de energia primária per capita

(Fonte: [4])

Figura 6 – Evolução da Intensidade Energética com o Produto Interno Bruto per capita em 2002

(Fonte: [3])


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Assim, no caso dos países mais desenvolvidos, verificam-se IDH bastante elevados, demonstrativos do seu elevado desenvolvimento socioeconómico, e Intensidades Energéticas muito baixas, reveladoras duma elevada “eficiência” na geração de valor no país. No lado oposto, encontram-se os países menos desenvolvidos que apresentam IDH muito baixos e Intensidades Energéticas bastante elevadas. Tal facto reforça a ideia de que estes países (os menos desenvolvidos), por não terem um acesso fácil aos recursos energéticos, não atingem o estado de desenvolvimento adequado para a satisfação das necessidades das populações que, por sua vez, terão condições e níveis de vida mais precários, condicionando a criação de riqueza do país, bem como as formas e os meios para a obter. Para além disso, e como havia sido referido anteriormente, países como a China, a Índia e o Brasil apresentam já níveis de desenvolvimento humano consideravelmente elevados, mas Intensidades Energéticas ainda muito elevadas. Este facto explica-se pela necessidade que estes países têm em adquirir as estruturas e os meios de produção capazes de suprir, minimamente, o seu consumo interno. Como consequência, e numa fase inicial, apresentarão níveis de consumo de energia bastante elevados, que não se ficam a dever exclusivamente às necessidades de energia propriamente ditas, mas também ao recurso e utilização de tecnologias já ultrapassadas e com nível de eficiência reduzido.

Em suma, comprova-se a ideia de que a energia e os combustíveis fósseis (que não são mais do que uma forma de energia) são transaccionados como qualquer outro bem ou serviço, entre países e continentes, sendo que, a maior ou menor facilidade com que cada país adquire esta energia condicionará e limitará o respectivo desenvolvimento.

1.4. Aumento da População Mundial e Consequências Energéticas

Em paralelo, verifica-se que as projecções para o crescimento da população mundial não são muito animadoras no que diz respeito ao consumo de energia. Desta feita, e segundo a Divisão de População das Nações Unidas (ver Figura 7), e num cenário de crescimento médio, no ano de 2050 o planeta terá cerca de 9000 milhões de habitantes (presentemente são aproximadamente 7000 milhões de habitantes).

Figura 7 – Evolução do crescimento da população mundial (escala curta)

(Fonte: [5])


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Perante este cenário de crescimento contínuo da população mundial é, então, expectável um aumento, também ele contínuo, do consumo e procura de energia primária a nível mundial. O consumo de energia prosseguirá, desta forma, em crescendo no decorrer das próximas décadas, quer por força do crescimento das economias, quer da progressiva industrialização dos países em vias de desenvolvimento e, ainda, do aumento da população mundial, conduzindo a consumos de energia cada vez maiores, Figura 8.

Figura 8 – Evolução do consumo de energia primária

(Fonte: [6])

Existe, portanto, a necessidade de definir e introduzir novas políticas energéticas, quer a nível local (países) quer a nível global (mundo), capazes de responder de forma efectiva a estes novos desafios, e que permitam não tão-somente garantir o fornecimento e abastecimento de energia a todas as populações, mas também a produção de energia o mais “limpa” e eficiente possível.

1.5. Tecnologias Convencionais de Produção de Energia Eléctrica

Desde a Revolução Industrial, em meados do século XVII, até aos dias de hoje, várias foram as tentativas para criar mecanismos e tecnologias capazes de produzir electricidade, quer a partir de combustíveis fósseis, quer de fontes renováveis de energia. Porém, e face às conjunturas económicas vividas ao longo de todos estes anos, a produção eléctrica mundial foi-se estabelecendo em torno de um número limitado de tecnologias, que, em cada instante, permitiam produzir a electricidade de uma forma segura, fiável e barata. Como resultado deste processo evolutivo, fortemente condicionado pelo factor económico, surgiram então quatro grandes tecnologias de produção eléctrica:

• Ciclo a Vapor, a partir de combustíveis fósseis; • Ciclo a Gás, a partir de combustíveis fósseis (em especial do Gás Natural); • Nuclear, a partir também do ciclo a vapor; • Hidroeléctrica.


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Estas quatro tecnologias foram atingindo diferentes graus de maturidade e desenvolvimento, aparecendo nos dias de hoje como soluções compactas, fiáveis e economicamente viáveis para a produção de energia eléctrica.

Contudo, e embora sendo amplamente aceites a nível mundial, estas tecnologias apresentam também elas pontos negativos no que diz respeito aos impactos causados pelo seu funcionamento. Desta forma, são responsáveis por uma parte considerável da poluição atmosférica produzida no mundo (Ciclo a Vapor e o Ciclo a Gás, alimentados por combustíveis fósseis), condicionam e alteram o normal funcionamento dos ecossistemas (Hidroeléctrica e Ciclos a Vapor e a Gás) e produzem resíduos tóxicos e radioactivos para os quais ainda não existe um tratamento eficaz e definitivo (Nuclear). Por outro lado, e face às oscilações constantes e ao aumento do preço do petróleo nos mercados internacionais, passou a ser possível equacionar outro tipo de tecnologias para a produção de electricidade. Assim sendo, tecnologias que antes apresentavam um elevado custo da energia final passaram a ser alternativas às formas convencionais de produção de energia eléctrica, permitindo a independência face aos países produtores de petróleo e de outros combustíveis fósseis.

Por conseguinte, e fruto da consciencialização ambiental do Homem, mas principalmente por motivos e questões económicas, começaram a surgir propostas de alteração às tecnologias de produção de electricidade. Com efeito, e tendo como objectivo a produção eléctrica ambientalmente sustentável, surgem as tecnologias de aproveitamento de fontes renováveis de energia.

1.6. Emissões de Gases, Efeito de Estufa e Alterações Climáticas: Aquecimento Global

Como supra referido, o crescimento progressivo da população mundial e das necessidades energéticas inerentes tem conduzido a um forte aumento do consumo de energia em todo o mundo, em particular nos países em vias de desenvolvimento. Este aumento de consumo reflecte melhorias nas condições de vida das populações, como o acesso a electricidade, cuidados de saúde, educação, entre outras, e perspectiva um claro crescimento económico, mas, por outro lado, impõe também outro tipo de necessidades energéticas que, ao serem supridas a partir de tecnologia “desactualizada” e menos eficiente, não só fazem incrementar ainda mais o consumo de energia, como penaliza o ambiente.

Fala-se portanto de países como a China e a Índia, que se encontram actualmente a dotar-se de meios e tecnologias para, por si mesmos, serem capazes de produzir e gerar os seus bens e serviços, mas que, por força das crescentes necessidades energéticas e elevados consumos das populações, decidem e optam por suprir estas mesmas necessidades a partir de soluções muito pouco eficientes. Como resultado, e face ao avassalador crescimento económico e demográfico que apresentam, registam consumos de energia extremamente elevados (que em larga medida podiam ser evitados com o recurso a tecnologia mais eficiente) e níveis de emissões de gases com efeito de estufa elevadíssimos.

Objectivamente, e em abono da verdade, não podem ser os únicos responsabilizados pela poluição ambiental, uma vez que todos os países contribuem com uma cota parte para as emissões de gases com efeito de estufa. No entanto, e de acordo com os estudos e perspectivas apresentadas pelos principais organismos e instituições acreditadas, é notório um forte aumento nas emissões de gases com efeito de estufa desde que as economias emergentes


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começaram o seu grande desenvolvimento. A Figura 9 evidencia precisamente esta ideia, bem como as perspectivas e os impactos que daí resultarão para o futuro:

Figura 9 – Evolução das emissões de CO2 no mundo

(Fonte: World Energy Outlook 2007 Edition – International Energy Agency [6])

A análise da figura apresentada permite, de acordo com a AIE, constatar a evolução das emissões de CO2 no mundo ao longo das últimas três décadas, e as perspectivas de cenários a enfrentar até ao ano de 2030 [6]. Assim, a linha a vermelho representa a evolução para a qual não são tomadas mais nenhumas medidas para além das vigentes neste momento; a azul indica a situação se forem postas em prática as medidas e as políticas de protecção ambiental presentemente em discussão; e a castanha, o cenário mais negro, que considera que países como a China e como a Índia conseguem atingir níveis de desenvolvimento elevadíssimos sem adoptar medidas de protecção ambiental adicionais. Na figura seguinte (Figura 10) podem-se analisar estes cenários para diversos grupos de países e continentes, e para os dois países mencionados em particular.

Figura 10 – Evolução das emissões de CO2 por região, continente, grupo de países ou país

(Fonte: [6])


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Claramente, e mesmo de acordo com o cenário mais favorável, verifica-se que tanto a China como a Índia são países que apresentam níveis de emissões de CO2 elevadíssimos, constituindo-se assim países extremamente poluidores. A evolução do aumento das emissões de CO2 está, portanto, inevitavelmente relacionada com a tomada de medidas de protecção ambiental e de controlo, qualitativo e quantitativo, das emissões mas, sobretudo e fundamentalmente, com a mudança de mentalidade da população mundial, em especial dos principias líderes mundiais com responsabilidade nesta área [6].

A displicência e a ignorância que perdurou durante muitos anos relativamente ao tema da poluição, e de como esta afectaria os seres humanos, os animais e todo o planeta, levou a um crescimento das emissões de gases com efeito de estufa, resultando daí profundas alterações climáticas, vulgarmente conhecidas como Aquecimento Global. Estas alterações, de carácter global, repercutem-se em todo o planeta, o que contribui para cimentar a ideia de que a poluição local tem efeitos a nível mundial, afectando tudo e todos. Esta consciencialização por parte do Homem tem vindo a gerar mudanças de comportamento e a mentalidade, permitindo-lhe atingir igualmente um desenvolvimento socioeconómico mas, agora, de uma forma mais sustentável e “amiga” do ambiente.

O conceito de Sustentabilidade foi introduzido em 1987, aquando da elaboração do relatório de Brundtland, e onde ficou definido que Sustentabilidade era “[…] a capacidade de satisfazer as necessidades das gerações actuais sem comprometer as possibilidades das gerações futuras […]” [7]. Desde então, muitos foram os encontros e as cimeiras com variados líderes políticos no intuito de adoptar resoluções comuns relativas ao desenvolvimento sustentável mas, até à data, sem uniformidade que viabilize o compromisso mundial. Contudo, e face à gravidade da situação, à urgência na tomada de medidas e à pressão da população mundial sobre os principais responsáveis pela poluição mundial, vive-se numa era de tendência à defesa ambiental, e em que Sustentabilidade e Eficiência Energética são temas importantes e amplamente discutidos na sociedade.

1.7. Fontes Renováveis de Energia

Com efeito, e fruto desta consciencialização ambiental, baseada e suportada na ideia de uma vida e de uma economia independentes do petróleo, surgem as tecnologias de aproveitamento de fontes renováveis de energia. Algumas delas já existentes, e outras desenvolvidas neste contexto mais actual, é, assim, chegado o momento de se proceder ao seu desenvolvimento e implementação, uma vez que já se apresentam como alternativas economicamente viáveis face ao aumento consecutivo e inevitável do preço do petróleo. Esta subida de preço dos combustíveis fósseis possibilita, desta forma, que outras tecnologias, até agora tidas como excessivamente caras, ganhem algum terreno face aos combustíveis e formas de produção de energia eléctrica convencionais.

Neste sentido, e atendendo ao seu conceito base, significa falar-se de fontes renováveis de energia que podem ser aproveitadas para satisfazer as necessidades energéticas das populações, afectando e comprometendo de uma forma muito pouco significativa a esfera ecológica e garantindo um desenvolvimento sustentável. Atendendo ao facto de que a origem das fontes renováveis de energia é predominantemente a radiação solar, tem especial interesse verificar-se que, e a título de exemplo, a quantidade anual de radiação incidente na superfície terrestre é equivalente a 160 vezes a energia armazenada nas reservas de combustíveis fósseis ou 15 000 vezes o consumo anual de combustíveis fósseis, nucleares e hidroeléctricos. Por


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conseguinte, e face a estes exemplos, é perfeitamente perceptível que se está na presença de fontes com um enorme e imenso potencial, que deve ser devidamente explorado e aproveitado [8].

Assim sendo, assumem-se como fontes seguras e inesgotáveis apresentando-se, a maioria das vezes, como fontes endógenas devido à impossibilidade de serem controladas por outros países ou regiões. Através destas fontes, promove-se, assim, a diversificação das mesmas com potencial para o aproveitamento térmico e eléctrico e fomenta-se a descentralização da produção. Consequentemente, e ao invés de uma produção concentrada em determinadas pontos do país e depois distribuída pelos vários postos de consumo, passa a ter lugar a produção no local onde a fonte de energia renovável tem incidência, sendo directamente injectada na rede para abastecer as populações vizinhas minimizando, desta forma, as perdas de transporte de energia. Finalmente, evitam-se grande parte dos problemas ambientais e ecológicos causados pela produção convencional de energia eléctrica sendo que, os possíveis impactos sentidos apenas, e geralmente, se repercutem a nível local. Porém, e como aspecto mais negativo deste conceito de aproveitamento de energia, verifica-se que se tratam de fontes intermitentes ou “descontínuas”, não permitindo uma produção em plena carga e a tempo inteiro, e fontes cujo potencial não pode ser todo ele convertido [8].

Assim, e partindo da radiação solar, surgem as seguintes fontes renováveis de energia [8]:

• Solar (Solar Térmica e Fotovoltaica): como forma de aproveitamento directo da radiação solar para a produção de calor e electricidade;

• Eólica: resultado dos fluxos de calor e de ar que se deslocam dos trópicos para os pólos, aliado ao movimento rotacional da Terra;

• Ondas: resultado dos ventos soprando sobre a superfície dos oceanos; • Diferencial Térmico Oceânico (designado em inglês por OTEC: Ocean

Thermal Energy Conversion): resultado do aquecimento desigual dos oceanos e dos gradientes térmicos formados entre a sua superfície e a profundidade;

• Marés: resultando das forças gravíticas e de atracção entre a Terra e a Lua e, embora em menos escala, entre a Terra e o Sol;

• Hídrica: resultante do ciclo da água, que uma vez evaporada, condensa e alimenta as nascentes e os rios;

• Biomassa: fortemente dependente da energia solar devido ao processo de fotossíntese;

• Geotérmica: tendo origem nas grandes quantidades de calor armazenadas geradas por reacções nucleares que ocorrem no interior da Terra;

• Resíduos: resultado da energia recuperada a partir destes.

A Figura 11 identifica as várias fontes renováveis de energia exploradas e com tecnologia existente para o seu aproveitamento, evidenciando a cadeia de conversão necessária para, em cada caso, se atingir a forma mais nobre de energia, que é a energia eléctrica.


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Figura 11 – Fontes renováveis de energia e respectiva cadeia de transformação até à obtenção de energia

eléctrica (Fonte: [8])

Todavia as fontes renováveis de energia não poderão substituir, no imediato e completamente, os combustíveis fósseis e a produção convencional de energia. No entanto, representam uma boa perspectiva de futuro ao nível da independência energética face aos combustíveis fósseis, permitindo a satisfação das necessidades energéticas das populações, a preservação ambiental e um consumo mais regrado dos recursos fósseis que se apresentam como única alternativa para algumas formas de energia e consumos da sociedade.

1.8. Aproveitamento de Fontes de Calor de Baixa Temperatura

Imbuída desta cultura ecológica e de desenvolvimento sustentável, a sociedade vai, assim, lenta mas progressivamente, mudando a sua forma de pensar mas sobretudo, a de agir, permitindo que se enraíze, particularmente nos mais novos, a cultura de um planeta “mais limpo”, “mais verde”, mas igualmente desenvolvido e dinâmico.

Baseado nos conceitos de sustentabilidade e de eficiência energética, o desenvolvimento faz-se então, e nos dias de hoje, de forma a maximizar o valor gerado, produzindo ao mais baixo custo, e da forma mais eficiente. Por conseguinte, todos os sistemas são avaliados para identificar possíveis falhas e debilidades nos processos, a fim de minimizar as perdas e os desperdícios de matéria e de recursos. Consequentemente, a ideia de reaproveitar e reutilizar os recursos e os meios inerentes a um sistema apresenta-se como uma medida de extrema importância, tendo em vista a obtenção de bons indicadores produtivos e económicos, mas sobretudo de valorização do activo circulante, permitindo conferir ao sistema um maior rendimento energético.

Este foi precisamente o mote para o grande desenvolvimento que tem ocorrido a nível industrial e, mais recentemente, ao nível de particulares, e que diz respeito ao aproveitamento de fontes de calor de baixa temperatura. Neste sentido, e tendo por base estas fontes de calor


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de baixa temperatura ou fontes de calor residual provenientes de outros processos, pretende-se aproveitar este potencial térmico para transferi-lo para outras aplicações ou sob a forma de potência térmica, ou para gerar potência eléctrica. Estas fontes de calor de baixa temperatura, que apresentam temperaturas compreendidas entre os 60 e os 200ºC, podem surgir do aproveitamento de fontes renováveis de energia, como a Solar Térmica e a Geotérmica, ou a partir de fontes de calor residual provenientes de vários processos, como o calor trocado num condensador ou o calor residual dos fumos de uma caldeira.

Contudo, e face à gama de temperaturas em questão, verifica-se que os ciclos convencionais de produção eléctrica (ciclo a vapor de água e ciclo a gás) não se assumem como uma boa alternativa para este tipo de aproveitamento, uma vez que não conseguem operar a tão baixa temperatura. Por conseguinte, houve a necessidade de desenvolver tecnologia capaz de fazer o aproveitamento térmico destas fontes de calor permitindo, assim, reutilizar toda esta potência e transformá-la em efeito útil. Foram, então, desenvolvidos os Ciclos de Rankine Orgânicos que, como o próprio nome indica, funcionam com um fluido orgânico (Hidrocarboneto ou Refrigerante) como fluido de trabalho que, devido às suas propriedades e características, tem a capacidade de absorver calor a baixas temperaturas, permitindo obter o aproveitamento térmico ou eléctrico pretendido. Desta forma, e a partir destes ciclos, passa a ser possível aproveitar grandes quantidades de calor, que eram libertadas para o ambiente ou tidas como calor não útil, e dar-lhes uma utilidade específica, como a produção de energia eléctrica, melhorando o rendimento energético global.


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CAPÍTULO II – ESTADO-DA-ARTE

O interesse pela recuperação de calor e por fontes de calor de baixa temperatura tem vindo a crescer ao longo dos últimos anos, muito por força da necessidade de se racionalizar o consumo de energia, bem como associado às questões ambientais, sendo que o aquecimento global representa uma ameaça e uma preocupação crescentes.

Assim sendo, foram apresentadas algumas soluções tendo em vista o aproveitamento térmico destas mesmas fontes de calor, em que o objectivo primordial assenta na possibilidade da produção de energia eléctrica. Do conjunto de soluções apresentadas surgiu, então, o Ciclo de Rankine Orgânico (CRO), que se constitui como a tecnologia mais utilizada e mais eficiente nesta área de aproveitamento térmico [10].

2.1. Ciclo de Rankine Orgânico

O Ciclo de Rankine Orgânico resulta de uma evolução do Ciclo de Rankine a Vapor de Água (convencional), sendo que a principal diferença entre ambos reside apenas no fluido de trabalho utilizado. Com efeito, e ao invés de utilizar vapor de água (fluido utilizado no Ciclo de Rankine a Vapor), o Ciclo de Rankine Orgânico recorre a um hidrocarboneto ou refrigerante (fluido orgânico) que, por apresentar um baixo ponto de ebulição e um calor latente de vaporização inferior ao da água, permite uma evaporação a mais baixa temperatura e, consequentemente, um melhor aproveitamento do calor cedido pela fonte quente. Por conseguinte, o Ciclo de Rankine Orgânico apresenta a mesma configuração estrutural que um Ciclo de Rankine a Vapor, podendo identificar-se, na Figura 12, os seguintes componentes e evoluções termodinâmicas [10 e 11]:

Figura 12 – Configuração do Ciclo de Rankine Orgânico

Tratando-se de um ciclo de aproveitamento de fontes de calor de baixa e média temperatura, o Ciclo de Rankine Orgânico funciona entre os 60 e os 200 ºC para fontes de baixa temperatura, podendo atingir os 350ºC no caso de fontes de calor de média temperatura [12 e 13]. Esta


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amplitude de temperaturas máximas do ciclo permite, assim, trabalhar em diferentes e variados tipos de regimes e numa gama de potências consideravelmente alargada. De acordo com a Figura 13 pode-se, então, verificar que o Ciclo de Rankine Orgânico permite gerar potências eléctricas desde os 100 kW até aos 2 MW.

Figura 13 – Gama de potências aplicáveis a cada um dos ciclos/máquinas térmicas

(Fonte [14])

Por conseguinte, este ciclo assume um papel de destaque no meio de todas as outras tecnologias e ciclos, uma vez que permite o aproveitamento térmico do calor cedido/rejeitado por estes, ou proveniente de uma fonte de baixa-média temperatura, convertendo-o em energia eléctrica. Logo, pode funcionar como ciclo de fundo numa instalação de ciclo combinado (em série com um Ciclo de Rankine a Vapor, por exemplo) ou, inclusivé, como instalação principal, fazendo o aproveitamento térmico directamente de uma fonte (fonte solar, por exemplo).

De referir que os limites acima mencionados, para a gama de potência do Ciclo de Rankine Orgânico podem, no entanto, ser ultrapassados por defeito e/ou por excesso, ficando este facto a dever-se ao tipo de aproveitamento pretendido, às condições de funcionamento e aos aspectos e considerações económicas que caracterizam a instalação.

2.1.1. Comparação com o Ciclo de Rankine a Vapor

Como mencionado anteriormente, o Ciclo de Rankine Orgânico constitui-se, na sua totalidade, como um ciclo de Rankine convencional, divergindo deste último apenas no fluido de trabalho utilizado.

Assim, atendendo a esta particularidade, este tipo de ciclos é muito mais eficiente do que o Ciclo de Rankine a Vapor para baixas temperaturas, residindo no fluido de trabalho, e respectiva seleção, todo o êxito da eficiência da instalação. Neste sentido, o Ciclo de Rankine Orgânico apresenta claras vantagens face ao Ciclo de Rankine a Vapor:

• Funcionamento totalmente automático e sem intervenção humana [15 e 16];


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• Reduzida manutenção e custos associados [14, 15 e 18]; • Período de vida útil alargado [15 e 16]; • Bom funcionamento em regime de carga parcial [14, 15, 17 e 18]; • Elevado rendimento mesmo a baixas temperaturas [16 e 17]; • Temperatura e pressão máximas mais baixas (de aproximadamente 300ºC e

1 MPa, respectivamente) [10, 16 e 17]; • Maiores caudais comparativamente ao vapor de água, conduzindo assim a

turbinas maiores, com melhores rendimentos isentrópicos e menores fugas/perdas [14 e 18];

• Expansão preferencialmente seca (vapor sobreaquecido à saída da turbina) [17 e 18];

• Reduzida erosão das pás da turbina [16 e 18]; • Reduzida fadiga mecânica dos componentes da turbina devido à menor

velocidade de rotação do rotor [16]; • Menor velocidade de rotação das turbinas permite o acoplamento directo de

um gerador sem redutor [16]; • Solução construtiva compacta, robusta e fiável [18]; • Boa resposta no arranque do ciclo [18]; • Instalação barata/económica [17].

2.1.2. Aplicações

Como resultado destas vantagens face ao Ciclo de Rankine a Vapor, e devido ao imenso potencial desta tecnologia para o aproveitamento de calor de baixa temperatura, verificou-se nos últimos anos um crescente interesse neste tipo de ciclos e uma aposta clara na implementação dos mesmos em determinadas áreas industrias. Com efeito, e reflectindo o estado, a evolução e a maturidade desta tecnologia, surgiram duas grandes áreas de aplicação destes ciclos, que se constituem como o estado-da-arte neste tipo de aproveitamento: a combustão de biomassa e a produção de energia eléctrica a partir de fonte geotérmica.

• Combustão de biomassa

A biomassa encontra-se amplamente disponível em processos agrícolas e industriais, tais como resíduos agrícolas ou indústria da madeira. A sua utilização, mais bem sucedida a nível local, fica a dever-se principalmente a dois motivos: à respectiva baixa densidade energética, que aumenta os custos de transporte da biomassa; e ao facto da procura de electricidade e de calor serem normalmente disponibilizados no local, o que torna este tipo de instalações particularmente adequadas nos casos em que não existe ligação à rede ou em que esta ligação não seja fiável. A produção local conduz, assim, a instalações mais pequenas ( < 1 MWe), excluindo os ciclos de vapor tradicionais que não são economicamente viáveis nem tão eficientes nesta gama de potências. A principal razão para o aumento da construção de novas plantas de CRO reside no facto de esta ser a única tecnologia comprovada para aplicações descentralizadas de produção de energia até 1 MWe, a partir de combustíveis sólidos como a biomassa (ver Figura 14). O rendimento eléctrico de uma central de CRO encontra-se entre os 6 e os 17 %. Este rendimento está relacionado com a máxima recuperação de calor e rendimento térmico da caldeira [10 e 18].


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Figura 14 – Instalação de cogeração utilizando um CRO, a partir da combustão de biomassa

(Fonte [16])

• Produção de energia eléctrica a partir de fonte geotérmica

As fontes de calor geotérmico apresentam uma gama de temperaturas bastante alargada. Desta forma, podem fornecer calor entre os 50 e os 350 ºC. Sendo que, para baixas temperaturas (geralmente inferiores a 100 ºC), o rendimento das centrais eléctricas é muito dependente da temperatura ambiente, que determina a temperatura da fonte fria. A temperatura mais baixa possível para a recuperação de calor a partir do CRO é, assim, de aproximadamente 100 °C, muito embora outras centrais geotérmicas com CRO trabalhem a uma temperatura superior a 200 ° C. Verifica-se, no entanto, que uma temperatura mais elevada (> 150 °C) das fontes de calor geotérmico permite a produção combinada de calor e electricidade (definindo a temperatura de condensação, por exemplo, nos 60 °C, torna-se possível utilizar este calor para aquecimento de espaços ou águas quentes sanitárias), como ilustra a Figura 15. O rendimento global de recuperação de calor é, desta forma, aumentado em detrimento do rendimento eléctrico [10 e 19].

Figura 15 – Instalação de cogeração utilizando um CRO, a partir de uma fonte geotérmica (Fonte [20])


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Porém, e no sentido de encontrar alternativas às formas convencionais de produção de energia eléctrica e de calor, bem como minimizar os problemas ambientais que se fazem sentir no planeta Terra, tem-se apostado na implementação destes mesmos ciclos (Ciclo de Rankine Orgânico), desta feita em áreas como a recuperação de calor e o solar. Neste sentido, e a partir destas fontes de calor, pretende-se melhorar o rendimento global das instalações, seja aplicando a recuperação de calor, ou explorando outras fontes de energia com imenso potencial, como é o caso da fonte solar. Com efeito, é pretendido, a partir destas novas aplicações, o aproveitamento térmico do calor residual rejeitado por um sem número de processos industriais (melhorando assim os respectivos rendimentos térmicos) e o aproveitamento do imenso potencial que chega em cada instante à superfície terrestre, sob a forma de radiação solar (que poderá ser convertido em calor e/ou em energia eléctrica). Desta forma, e neste momento, as aplicações que se estão a desenvolver e a ser implementadas tendo por base o Ciclo de Rankine Orgânico são: a produção de energia eléctrica a partir de fonte solar, e a recuperação de calor a partir de processos industriais.

• Produção de energia eléctrica a partir de fonte solar

A concentração da energia solar é uma tecnologia já testada e comprovada nos dias de hoje: o Sol é monitorizado e reflectido para um colector linear ou pontual, transferindo-se o calor para um fluido a alta temperatura que, em seguida, será utilizado num ciclo de produção de energia eléctrica. As três principais tecnologias de concentração solar são o colector concentrador parabólico (designado em inglês por CPC: Compound Parabolic Concentrator), o disco parabólico e a torre de concentração solar. Os discos parabólicos e as torres solares são tecnologias de concentração pontual, levando a um factor de maior concentração e a temperaturas mais elevadas. Os ciclos de alimentação mais adequados para estas tecnologias são o motor Stirling (plantas de pequena escala), o Ciclo de Rankine a Vapor, ou até mesmo o ciclo combinado para as torres de concentração solar. Já os colectores concentradores parabólicos trabalham a uma temperatura mais baixa (300 a 400 °C), estando até agora associados, principalmente, ao tradicional Ciclo de Rankine a Vapor para a produção de energia eléctrica. No entanto, os ciclos convencionais de vapor funcionam a temperaturas e pressões mais elevadas, conduzindo a instalações de mais alta potência, devido à necessidade de rentabilização económica destes ciclos. Os Ciclos de Rankine Orgânico assumem-se, assim, como uma tecnologia promissora uma vez que podem ser utilizados juntamente com a tecnologia solar parabólica, ao contrário do Ciclo de Rankine a Vapor convencional (ver Figura 16). Através destes (CRO) é possível funcionar com temperaturas mais baixas dos colectores, o que melhora o respectivo rendimento térmico (diminuindo as perdas para o exterior), reduzindo o tamanho dos campos solares, da instalação e os custos de investimento e de manutenção. Tecnologias como concentradores de Fresnel linear são, então, particularmente adequados para CRO solar, permitindo uma potência total instalada que pode variar desde alguns kW até ao MW [10 e 19].


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Figura 16 – Instalação de colectores solares concentradores com CRO

(Fonte [21])

• Recuperação de calor a partir de processos industriais

Muitas aplicações na indústria rejeitam calor a uma temperatura relativamente baixa. Esse calor pode ser convertido em fonte quente para outras aplicações, permitindo, assim, a produção de electricidade e/ou calor (como seja para aquecimento urbano). Um exemplo deste tipo de aproveitamento são as centrais de cogeração, especialmente as que utilizam a biomassa como combustível, em que a partir da potência térmica rejeitada no condensador (ver Figura 17), e tendo por base um CRO, se procede à recuperação e utilização da mesma para a produção de mais energia eléctrica e/ou calor a aplicar em diferentes tipos de aquecimento [10].

Figura 17 – Instalação de um CRO para recuperação de calor proveniente de outros processos industriais

(Fonte [22])


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Face aos exemplos apresentados pode-se, então, concluir que este tipo de tecnologia não só permite melhorar a eficiência global dos sistemas e instalações, como também, e por si só, permite a produção de calor e/ou electricidade, reforçando, assim, a sua importância e valências. Por outro lado, e como ficou demonstrado, trata-se de uma tecnologia que consegue competir em diversas áreas, apresentando um imenso potencial quer ao nível industrial quer ao nível de particulares.

Assim sendo, e já numa óptica futurista, especula-se que o Ciclo de Rankine Orgânico possa passar também pela sua aplicação em instalações de Osmose Inversa para Dessalinização de Água Salgada (tendo por base a fonte solar) e de Recuperação do Calor da Combustão de Biogás obtido por Digestão Anaeróbia da Biomassa. Tratam-se, portanto, de projectos para aplicações futuras nesta área dos Ciclos de Rankine Orgânico que, embora careçam de estudos e de resultados experimentais, se apresentam como propostas plausíveis e necessárias face às exigências que se impõem a médio-longo prazo.

• Dessalinização de água salgada a partir de fonte solar

A forma mais comum para dessalinizar a água é por meio de processos de mudança de fase como a Evaporação Parcial em Múltiplos Estágios (designada em inglês por MFS: Multi-Stage-Flash-Evaporation), a Destilação Múltipla (designada em inglês por MED: Multi-Efect-Distillation), entre outros. No entanto, um processo eficiente sem mudança de fase é a Osmose Inversa (OI), em que o consumo de energia por m3 de água dessalinizada é 5 a 6 vezes menor do que nas tecnologias térmicas. Um sistema de dessalinização autónomo solar impulsionada por um Ciclo Rankine Orgânico pode, então, ser utilizado para produzir água potável a partir da água do mar (ver Figura 18). A vantagem desse sistema é a combinação da tecnologia de dessalinização eficiente (Osmose Inversa) com uma fonte renovável de energia (radiação solar) [18].

Figura 18 – Instalação de Osmose Inversa, com accionamento a partir de um CRO e fonte solar térmica

(Fonte [14])


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• Recuperação do calor da combustão do biogás obtido por digestão anaeróbia da biomassa

A energia da biomassa e, em particular, a digestão da biomassa, de resíduos orgânicos ou de culturas energéticas nas centrais de biogás é uma das opções mais atraentes para fomentar a implementação das fontes renováveis de energia. O biogás apresenta, assim, um potencial muito grande de substituição dos combustíveis fósseis permitindo, inclusivé, funcionar como base da produção eléctrica de um país. No entanto, e na maioria casos, esta tecnologia é economicamente viável apenas à custa de subsídios. Por outro lado, e obstaculizando a eficiência das centrais de digestão da biomassa, seria enorme a quantidade de calor residual que não poderia ser utilizado nos sistemas de aquecimento urbano devido às características da procura de calor e da localização das centrais de digestão. Por isso, uma possibilidade de superar esta limitação é a utilização do calor residual para a produção de electricidade a partir de um Ciclo de Rankine Orgânico [18], como se ilustra na Figura 19.

Figura 19 – Instalação de produção e queima de biogás, com recuperação de calor a partir de um CRO

(Fonte) [18]

2.2. Fluido de Trabalho

O desempenho de um Ciclo de Rankine Orgânico, com excepção das temperaturas das fontes quente e fria e da eficiência de cada um dos equipamentos, é basicamente condicionado pelo fluido de trabalho escolhido para a instalação. Esta selecção tem, assim, uma extrema importância no tipo e forma de aproveitamento conseguido pelo CRO, constituindo-se como o segredo de toda esta tecnologia e assumindo-se como a questão chave para o sucesso deste tipo de ciclos.


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Assim sendo, e em cada aplicação, é pretendido o fluido que maximize o rendimento térmico e/ou potência eléctrica gerada, tendo em conta as temperaturas da fonte quente e da fonte fria disponíveis, e que minimize o trabalho de bombagem. Contudo, a escolha do fluido indicado não se resume, tão-somente, às avaliações técnicas e termodinâmicas. Para além das análises referidas são, também, avaliados os riscos ambientais, as questões de segurança e de saúde pública e os aspectos económicos associados a cada um dos fluidos, tornando todo o processo de selecção muito mais criterioso e fundamentado.

Desta forma, e tendo como objectivo a definição e selecção do fluido mais indicado para cada tipo de aplicação, são avaliadas as questões que seguidamente se apresentam.

• Curva de vapor saturado:

Tendo por base os diferentes tipos de curvas de vapor saturado, podem-se identificar três categorias de fluidos, conforme Figura 20:

Ø Fluido Húmido, com declive (dT/ds) negativo (por exemplo: água): a expansão ocorre na zona de vapor saturado, pelo que é necessário ter especial cuidado com o tipo de turbina a utilizar, de forma a esta suportar as gotas de líquido do vapor. Por conseguinte, é necessário, por vezes, efectuar um sobreaquecimento do fluido à entrada da turbina afim de evitar um título excessivamente elevado no final da expansão. Tal facto evita, assim, possíveis danos na turbina, mas também penaliza o desempenho do ciclo. Geralmente este tipo de fluidos tem um baixo peso molecular [10 e 23];

Ø Fluido Isentrópico (por exemplo: R-124): uma vez que o vapor se expande ao longo de uma linha vertical no diagrama T-s, o vapor saturado à entrada da turbina permanecerá saturado até que se atinja o escape da mesma, não ocorrendo a sua condensação [23];

Ø Fluido Seco, com declive (dT/ds) positivo (por exemplo: Isopentano): a fase de vapor saturado torna-se sobreaquecida após a expansão isentrópica. Este tipo de fluido orgânico é apropriado para turbinas já que não existe o risco de erosão, devido ao estado de sobreaquecimento na saída da mesma, mas parte da energia é cedida para o condensador. Se esta energia for significativa, um permutador de calor de recuperação é integrado de forma a aumentar a eficiência do ciclo. Esta energia é utilizada para aquecer o fluido de trabalho à saída da bomba, minimizando a potência térmica fornecida pela caldeira e, com isto, aumentando a eficiência do ciclo [10 e 23].


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Figura 20 – Curvas características de vapor saturado

(Fonte: Software Engineering Equation Solver)

• Propriedades termofísicas:

Ø A temperatura do ponto crítico deve estar bem acima da temperatura máxima de funcionamento do ciclo para minimizar as irreversibilidades geradas pela transferência de calor, através da diferença finita de temperaturas dentro da caldeira [10 e 23];

Ø Pressões muito elevadas têm um impacto negativo sobre a fiabilidade do ciclo. Neste sentido, aumentam os riscos de operação, requerem estruturas e equipamentos mais resistentes, acrescentam complexidade ao ciclo e incrementam os custos de investimentos e de manutenção da instalação. Por isso, e para que um pequeno sistema tenha um custo aceitável, a pressão da caldeira deve ser limitada aos 2-3 MPa [10, 19 e 23];

Ø A pressão de condensação do fluido deve ser superior à pressão atmosférica para evitar infiltrações de ar no sistema [23];


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Ø O ponto triplo deve estar abaixo da temperatura ambiente mínima para garantir que os fluidos de trabalho não solidifiquem, quer para as temperaturas de funcionamento, quer quando o sistema é desligado [19 e 23];

Ø Num diagrama T-s, a forma da curva do vapor saturado do fluido deve ser quase vertical, para evitar um sobreaquecimento excessivo na saída da turbina que, desde logo, se constitui como uma perda exergética [23];

Ø A variação de entalpia do fluido de trabalho na turbina deve ser grande para aumentar o rendimento do ciclo termodinâmico e minimizar o caudal de fluido [23];

Ø A densidade do fluido de trabalho é um parâmetro de extrema importância, especialmente para os fluidos que apresentam uma pressão de condensação muito baixa (por exemplo, os óleos de silicone). A baixa densidade do fluido conduz a equipamentos muito grandes, nomeadamente ao nível da expansão e da condensação. Portanto, a densidade do fluido à entrada da turbina deve ser elevada para manter um tamanho pequeno da mesma [10 e 23];

Ø Um fluido com um elevado calor latente de vaporização e uma densidade elevada consegue absorver mais energia da fonte quente (no evaporador) e, assim, reduzir o caudal necessário, o tamanho da instalação e o consumo de bombagem [19 e 23];

Ø O coeficiente de convecção de calor será tanto maior quanto mais alta for a condutividade térmica e mais baixa for a viscosidade do fluido de trabalho [23];

Ø A viscosidade do fluido de trabalho deve ser baixa de forma a minimizar as perdas por atrito [23];

Ø Ao contrário da água, os fluidos orgânicos costumam sofrer deteriorações químicas e decomposições a altas temperaturas. Por conseguinte, os fluidos devem ser termicamente e quimicamente estáveis para todas as pressões e temperaturas de funcionamento, sendo que a temperatura máxima da fonte quente estará, portanto, limitada pela estabilidade a alta temperatura do fluido de trabalho [10, 19 e 23].

• Impacto ambiental:

Os principais parâmetros a ter em conta são o Potencial de Empobrecimento da Camada de Ozono (designado em inglês por ODP: Ozone Depletion Potencial), o


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Potencial de Aquecimento Global (designado em inglês por GWP: Global Warming Potencial) e o Tempo de Permanência na Atmosfera. [10, 13 e 19].

• Segurança e saúde:

O fluido não deve ser corrosivo, tóxico ou inflamável, nem apresentar índices de auto-ignição elevados. Estes parâmetros são de extrema importância, não só para quem opera a instalação, como para a localização da instalação (por exemplo, um ciclo de Amónia não será instalado numa habitação sem qualquer precaução). A classificação de segurança ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating, And Air-Conditioning Engineers) dos refrigerantes é um bom indicador do nível de perigosidade dos fluidos [10, 13, 19 e 23].

• Disponibilidade comercial e custo:

O fluido seleccionado tem de estar disponível comercialmente, a partir de vários fornecedores, e a um preço aceitável. Isto, porque os fluidos tradicionais utilizados no CRO são bastante caros. Logo, esse custo só pode ser reduzido com a produção em larga escala, ou pelo uso de outros fluidos (como por exemplo hidrocarbonetos) que apresentem baixo custo e se encontrem comercialmente disponíveis [10, 19, 23].

2.3. Equipamento

O equipamento constitui, a par dos outros elementos do processo, um factor determinante no desempenho do sistema.

2.3.1. Máquina de Expansão

O desempenho da máquina de expansão nos Ciclos de Rankine Orgânico é um dos parâmetros que mais afecta e condiciona a eficiência global da instalação. Genericamente, as máquinas de expansão podem ser classificadas em duas categorias principais: as turbinas e as máquinas de deslocamento positivo, também conhecidas por máquinas de expansão volumétricas. De forma a identificar a tecnologia mais adequada para cada tipo de aplicação, é conveniente usar-se um método de abordagem similar e transversal para todas as situações, sob pena de se reduzir o número de parâmetros que afectam as performances deste tipo de equipamentos. Quatro parâmetros são, assim, suficientes para descrever completamente o desempenho das máquinas de expansão: o número de Mach, o número de Reynolds (à entrada), a velocidade específica, e o diâmetro específico. Porém, e segundo o estudo de R.E. Barber e D.E. Prigmore, referenciado por [23], o número de Reynolds e o número de Mach, associados ao fluido em expansão, têm apenas efeitos secundários sobre o desempenho da turbina. Além disso, se o número de Reynolds for superior a 106 não há nenhum efeito aparente sobre o desempenho. Por outro lado, se o número de Mach for consideravelmente inferior a 1, os efeitos de compressibilidade são pequenos e o desempenho da máquina de expansão pode ser descrito apenas por dois parâmetros: a velocidade específica (NS) e o diâmetro específico (DS) [23].


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A evolução do desempenho das máquinas de expansão, tendo por base os parâmetros dimensionais enunciados anteriormente, encontra-se descrita na Figura 21. Com efeito, para uma variação do caudal específico e da entalpia ao longo da expansão, a velocidade específica é uma medida da velocidade de rotação do rotor da máquina de expansão. O diâmetro específico, por sua vez, pode ser visto como uma medida do tamanho da máquina de expansão, correspondendo ao diâmetro do rotor de uma máquina rotativa e ao diâmetro do êmbolo de uma máquina alternativa (de êmbolos). A partir da figura mencionada, verifica-se que, para várias faixas de velocidade específica, existem máquinas de expansão que oferecem melhor desempenho que outras. Desta feita, e para baixas velocidades específicas, as máquinas de deslocamento positivo são, em termos de eficiência, superiores às turbinas de simples estágio. Por outro lado, as máquinas rotativas atingem, para determinados valores de diâmetro específico, as mesmas eficiências isentrópicas que as turbinas de simples estágio. Contudo, verifica-se também que a velocidade de ponta deste tipo de máquinas (rotativas) é três a quatro vezes inferior à das turbinas [23].

Figura 21 - Mapa dos rendimentos isentrópicos das diferentes máquinas de expansão

(Fonte [23])

No entanto, e de acordo com o estudo apresentado por [23], no que concerne à aplicabilidade de turbinas para baixas potências, verifica-se que as turbinas convencionais não são adequadas para potências compreendidas entre 1 e 10 kW, devido claramente aos seus baixos rendimentos isentrópicos. Paralelamente, e segundo um estudo de Mobarak et al., também referenciado por [23], relativo à selecção de turbinas para a produção de energia eléctrica de


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pequena escala, constata-se que, na realidade, não é exequível projectar uma turbina convencional para debitar uma potência entre 1 e 100 kW. Todavia, é apresentada uma proposta, neste estudo, para uma turbina radial de 100 kW (com dez estágios), com um rendimento isentrópico máximo de 71%, a operar a 8300 rpm. Contudo, e segundo os autores, para potências mais baixas seriam necessárias maiores velocidades de rotação da turbina, resultando daí uma maior fadiga mecânica, excedendo assim o próprio limite da resistência dos materiais [23].

Assim sendo, as turbinas convencionais não são dispositivos particularmente adequados à produção eléctrica de baixa potência (< 100 kW). Desta forma, as máquinas de expansão volumétricas assumem um papel importante e de destaque neste tipo de aproveitamentos, sendo as principais candidatas a esta gama de aplicações. Relativamente ao seu funcionamento, estas máquinas resultam simplesmente da reversibilidade de alguns compressores volumétricos que, por funcionarem em ambos os sentidos podem ser convertidos em máquinas de expansão. Com efeito, verifica-se que os compressores de parafuso, de voluta ou espiral (designado em inglês por Scroll) e rotativos de palhetas, se constituem como as tecnologias mais maduras e utilizadas neste tipo de conversão, apresentando, inclusivamente, rendimentos isentrópicos muito semelhantes aos obtidos na compressão. Para além disso, e como fica descrito na Figura 22, estes compressores conseguem cobrir uma vasta gama de potências nominais. Tal facto permite, assim, inferir, e face ao carácter de reversibilidade apresentado, que um comportamento igual ou idêntico será de esperar quanto às gamas de potência alcançáveis em regime de expansão [12 e 23].

Figura 22 – Gamas de potência dos principais compressores volumétricos

(Fonte [10])

• Máquina de Expansão de Parafuso: as máquinas de expansão de parafuso helicoidal têm sido amplamente utilizadas como máquinas de expansão em Ciclos de Rankine (ver Figura 23). Têm como vantagem o facto de apresentarem uma arquitectura mais simples quando comparadas com outras máquinas de vários estágios, e são amplamente utilizadas em processos de expansão que operam com duas fases, nomeadamente em refrigeradores (chillers) de grande potência. Apresentam, no entanto, a desvantagem da lubrificação que, para além de ser necessária para assegurar um bom contacto entre as diferentes partes metálicas rotativas, serve também para garantir que não hajam fugas


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internas devido à distância entre os parafusos e a carcaça. Estas máquinas são, assim, mais adequadas para operar com refrigerantes, onde é possível garantir uma boa lubrificação a partir de um lubrificante totalmente miscível com o fluido de trabalho utilizado. Algumas máquinas de parafuso são também usadas em centrais geotérmicas [23].

Figura 23 – Máquina de expansão de parafuso

(Fonte: http://www.aircoolertechnology.com/screw_compressor_trouble_shooting.htm)

• Máquina de Expansão de Voluta (ou Espiral): o compressor de voluta é composto de duas espirais, uma fixa e outra móvel. A espiral móvel orbita excentricamente sem rodar, permitindo a admissão e compressão de bolsas de fluido entre as duas espirais. Conforme se mostra na Figura 24, no modo de compressor, o fluido é admitido para duas bolsas na periferia das duas espirais, sendo posteriormente comprimido devido ao movimento da espiral móvel. Neste sentido, verifica-se uma diminuição consecutiva do volume em cada uma das bolsas de fluido, levando a um aumento gradual da pressão. Uma vez atingido o centro das espirais, é obtida a compressão máxima do fluido que, depois, é conduzido até às portas de descarga. No modo de expansão, o fluido circula precisamente em sentido contrário, movimentando-se do centro para a periferia. De entre as máquinas de expansão é aquela que apresenta menos peças móveis, conferindo-lhe assim um funcionamento suave, sem grandes vibrações e sem grande impacto sonoro, o que a torna uma solução compacta e fiável [19].

Figura 24 – Máquina de expansão de voluta (Scroll)

(Fontes: http://www.mitsuiseiki.co.jp/en/compressor/scroll/index.html e http://www.emgsi.com/scrolloperatingtheory.htm)


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• Máquina de Expansão Rotativa de Palhetas: as máquinas de expansão rotativas de palhetas são soluções construtivas que se caracterizam pela sua simplicidade, segurança e compacticidade (ver Figura 25). No entanto, apresentam como maior problema a lubrificação adequada das superfícies de contacto internas. Uma lubrificação insuficiente causa, assim, graves problemas de desgaste nos componentes, conduzindo a valores de rendimento isentrópico muito baixos. Contudo, este problema pode ser resolvido através da injecção de óleo. Porém, quando se utiliza vapor de água como fluido de trabalho, o uso do lubrificante torna-se um obstáculo para o processo de expansão, devido à incompatibilidade do vapor com os óleos lubrificantes [23].

Figura 25 – Máquina de expansão rotativa de palhetas

(Fontes: http://www.waterfront-woods.com/Projects/airsander.html e http://www.vacuum-guide.com/english/equipment/hw-slidingvanes.htm)

2.3.2. Evaporador e Condensador

Os Ciclos de Rankine Orgânico e os de produção combinada de calor e electricidade incluem, geralmente, três tipos de permutadores de calor: uma caldeira, um condensador e, em alguns casos, um permutador de recuperação calor (chamado regenerador). A selecção deste tipo de equipamento é, assim, específica para cada uma das aplicações, levando em consideração as condições particulares de funcionamento de cada um dos permutadores de calor [23].

A compacticidade e os elevados coeficientes de transferência de calor são duas características essenciais para os permutadores de calor, uma vez que tornam mais fácil a sua integração e aplicação e permitem obter um melhor rendimento térmico da instalação global. Neste sentido, e para os CRO, a caldeira deve ser capaz de resistir a pressões (absolutas) elevadas de funcionamento, até 4,5 MPa, dependendo do fluido de trabalho, com uma temperatura máxima de 350 °C. O condensador, por sua vez, deve conseguir funcionar com elevados caudais volumétricos e para baixas pressões, devido ao facto da temperatura de condensação se aproximar da temperatura ambiente. Já o recuperador é projectado para transferir eficientemente o calor de um fluido em fase gasosa para um fluido na fase líquida, com caudais mássicos idênticos, mas diferentes capacidades térmicas e coeficientes de transferência de calor [23].

Desta forma, e face ao desenvolvimento dos permutadores de calor, muitas são as soluções técnicas e construtivas disponibilizadas pelos principais fabricantes. Com efeito, e atendendo às suas características, os permutadores de calor podem ser classificados tendo em conta [32]:

• Número de Fluidos: dois ou mais; • Arranjo dos Fluidos: passagens simples ou passagens múltiplas; • Processos de Transferência: contacto directo ou indirecto;


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• Tipos Construtivos: tubulares, de placa, regenerativos; • Compacticidade: compactos ou não compactos; • Modo de Transferência de Calor: fases simples ou escoamentos difásicos.

Paralelamente, e de acordo com a bibliografia apresentada por [23], a pesquisa realizada nas últimas décadas demonstrou que é possível utilizar os permutadores de calor de placa em caldeiras e condensadores que operem com fluidos orgânicos. Tal facto permite, assim, inferir que este tipo de permutadores pode ser utilizado nos Ciclos de Rankine Orgânico, onde se espera que operem com uma elevada eficiência térmica. Por outro lado, e face ao seu volume e tamanho compacto, mostram-se boas alternativas aos restantes tipos de permutadores. A eficiência do processo de transferência de calor, na caldeira e no condensador, dependerá então, e essencialmente, da diferença média de temperaturas à qual o calor é fornecido ou rejeitado, e dos coeficientes de transferência de calor dos fluidos de trabalho envolvidos [23].

Desta forma, e globalmente, os permutadores de calor compactos são aqueles que garantem os coeficientes de transferência de calor mais elevados, as superfícies de contacto maiores e os tamanhos mais reduzidos do equipamento, tornando-os mais adequados para cumprir os requisitos impostos pelos CRO. Assim sendo, as tecnologias que, face ao supramencionado, se constituem como as mais plausíveis para este tipo de ciclos são:

• Permutadores de Calor de Placas: estão disponíveis comercialmente com diferentes materiais de construção, existindo quatro destes tipos de permutadores: placa e quadro simples, parcialmente soldado, brasado e completamente soldado [23]. A Figura 26 ilustra, assim, a configuração de um permutador de calor de placas.

Figura 26 – Permutador de Calor de Placas

(Fontes: http://www.aimradiantheating.com/store/media/New_Plate_HeatExchanger.png e http://www.egr.msu.edu/~steffe/handbook/fig6115.jpg)

O permutador de calor de quadro e placas é constituído por várias chapas metálicas prensadas e compactadas num quadro de suporte. Essas chapas são fornecidas com juntas nos bordos exteriores, por um lado para selar os espaços entre as chapas adjacentes e, por outro lado, para distribuir os fluidos pelos canais de circulação. O material mais comum para as chapas é o aço inoxidável. No entanto, as chapas podem ser construídas em aço inoxidável (AISI304, 316), em titânio, ou em ligas especiais como o Incolloy e o Hastelloy. Quando há risco de corrosão, algumas empresas fornecem permutadores de calor com materiais não metálicos, sendo as juntas


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geralmente feitas de borracha de Etileno-Propileno-Dieno (designada em inglês por EPDM: Ethylene-Propylene-Diene-Monomer), nitrílica, hypalon, viton e neoprene. A temperatura de operação das chapas metálicas varia de -35 °C a 200 °C, e a pressão pode atingir os 2,5 MPa. As áreas de transferência de calor variam de 0,02 m2 a 4,45 m2 (por chapa). Caudais até 3500 m3/h podem ser admitidos em unidades padrão, podendo aumentar para 5000 m3/h com uma porta dupla de entrada. A diferença mínima de temperatura entre as correntes quente e fria pode atingir 1 ºC, estando esta diferença de temperatura associada à entrada ou à saída do permutador de calor, dependendo da configuração adoptada para a troca de calor (fluxos paralelos ou fluxos em contra-corrente) [23].

O permutador de calor de placas parcialmente soldadas tem alternadamente pares de chapas soldadas e pares de chapas de juntas. A vantagem de soldar as chapas aos pares é que, e com excepção para as pequenas juntas à volta das portas, outros materiais são eliminados. As condições de funcionamento são as mesmas que as do permutador de calor de quadro e placas, sendo que este tipo de permutadores de calor é mais utilizado para a evaporação e a condensação de fluidos refrigerantes, uma vez que minimiza as respectivas fugas [23]. O permutador de calor de placas brasadas (conhecido por permutador de calor de placas brazed) consiste num maço de chapas soldadas e prensadas, que permitem eliminar a utilização das juntas. Verifica-se, também, que o quadro pode ser eliminado. Estes permutadores de calor têm capacidades de transferência de calor até 600 kW, e as chapas são normalmente feitas de aço inoxidável. Unidades de cobre soldado estão disponíveis para temperaturas até 225 °C e uma pressão máxima de 3 MPa, mas a solda do cobre pode provocar uma incompatibilidade química com alguns fluidos de trabalho. Por conseguinte, unidades de níquel soldado estão disponíveis para temperaturas até 400 °C e pressões máximas de operação de 1,6 MPa. Este tipo de permutadores também é vendido no mercado da refrigeração/bombas de calor para evaporadores e condensadores (arrefecidos a água) e é ainda, adequado para processos de aquecimento de água, recuperação de calor e sistemas de aquecimento urbano. Os permutadores de calor de placas brasadas podem, também, ser utilizados como de-sobreaquecedores (desuperheaters - recuperadores de calor residual em bombas), sub-arrefecedores (sub-coolers), economizadores e arrefecedores de óleo. A introdução de unidades de níquel soldado tem permitido que estes permutadores sejam utilizados nas indústrias de processo, para funções como o arrefecimento de água desmineralizada e a condensação de solvente [23]. O permutador de calor de placas soldadas consiste num conjunto de chapas prensadas e soldadas entre si, que desde logo impossibilitam que este seja desmontado. Estes permutadores de calor podem ser construídos a partir de uma vasta gama de materiais metálicos, que têm que apresentar como característica obrigatória a possibilidade de serem soldados e conformados a frio. As chapas podem ser de aço inoxidável, aço de alta temperatura, cobre (e respectivas ligas), níquel (e respectivas ligas), Hastelloy e titânio. Dependendo do material utilizado, o permutador de calor pode operar até temperaturas de 900 °C e em aplicações criogénicas até aos -200 °C. As áreas de aplicação dos permutadores de calor de placas soldadas são: a recuperação de calor


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residual de gases, as aplicações criogénicas e a transferência de calor entre materiais corrosivos [23]. • Permutador de calor de placa-alheta: consiste num empilhamento de várias placas independentes por onde circulam, alternadamente, o fluido quente e o fluido frio, podendo o arranjo dos fluidos ser em contra-corrente, correntes paralelas ou de fluxo cruzado (ver Figura 27). Estas placas são chapas com relevo (designadas de alhetas), que estão separadas entre si por chapas planas (designadas de chapas divisórias), e que se encontram seladas lateralmente por uma barra. Estes permutadores de calor estão, assim, disponíveis com vários tipos de ondulações para as alhetas, cada uma com suas próprias características, e são feitos de alumínio se a temperatura máxima não atinge os 200 °C e pressão máxima 1 MPa. Nestas condições, este tipo de permutadores são mais utilizados em aplicações como a separação de ar, a separação industrial de hidrocarbonetos e a liquefacção de gás natural. No entanto, e para aplicações de alta temperatura, ou quando o alumínio não é o material mais adequado, o aço inoxidável (até 650 °C) ou materiais de cobre podem ser utilizados na sua construção. Algumas unidades de titânio também têm sido desenvolvidas, permitindo alcançar temperaturas próximas dos 550 °C. Para temperaturas muito elevadas (> 1200 °C, como é o caso da recuperação de calor residual de uma turbina a gás, e para aplicações de baixa pressão < 0,4 MPa), um permutador de calor placa-alheta cerâmico também foi desenvolvido [23].

Figura 27 – Permutador de Calor de Placa-Alheta e diferentes tipos de alhetas

(Fontes: http://www.hydraulicspneumatics.com/Content/Site200/Articles/06_01_2007/67449Howplatefi_00000043498.jp

g; http://s3.electronics-cooling.com/legacy_images/2004/02/2004_Feb_A3_Figure01.jpg; http://www.celsiusair.co.uk/equipment/mitsubishi/lossnay/lossnay_principal.gif)

• Permutador de calor de micro-canais: trata-se de um permutador de calor compacto, em que a dimensão de cada canal é de cerca de 1 mm, ou menor ainda. Estes permutadores de calor têm sido desenvolvidos para ambientes hostis, tais como as plataformas marítimas offshore, e o modelo mais conhecido é o desenvolvido pela empresa HEATRIC. Os canais são fabricados por corrosão química numa placa plana. As placas são empilhadas e em seguida soldadas por difusão. Estes permutadores de calor podem suportar pressões até 50-100 MPa e temperaturas de 900 °C. Genericamente, os permutadores de calor de soldadura por difusão são construídos a


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partir de chapas metálicas planas, em que os canais de circulação do fluido são quimicamente gravados ou prensados. Para cada fluido, a configuração necessária dos canais (nas placas) é regulada por parâmetros como a temperatura e a queda de pressão verificadas na transferência de calor, podendo os canais apresentar uma geometria variada e complexa. O arranjo dos fluidos pode ser em contra-corrente, correntes paralelas, fluxos cruzados ou combinações destas para se adequar às exigências do processo (conforme ilustra a Figura 28). O tamanho típico dos canais é de 1,0 × 2,0 mm, e o tamanho da placa pode ser até 1,2 × 0,6 m. Uma variedade de materiais, incluindo aço inoxidável, titânio e níquel (e respectivas ligas), pode ser utilizada na construção deste tipo de permutadores, que apresentam altas densidades, 650-1300 m2/m3, e são adequados para pressões operacionais de 50-100 MPa e temperaturas de 150-800 °C. São amplamente utilizados em plataformas petrolíferas offshore como aftercoolers (arrefecedores), arrefecedores de gás, aplicações criogénicas, entre outras. As principais vantagens destes permutadores de calor são a alta resistência, a versatilidade do seu design e a alta eficiência [23].

Figura 28 – Permutador de Calor de Micro-Canais

(Fonte: http://www.fzk.de/fzk/idcplg?IdcService=FZK&node=2745&lang=en)

• Permutador de calor de placa-carcaça: como as placas são termicamente mais eficientes do que um tubo, esta estrutura é constituída por placas (circulares), que se encontram soldadas duas a duas, de forma a melhorar a transferência de calor entre os dois fluidos. Assim sendo, a sua construção envolve a soldadura conjunta, e aos pares, das placas circulares, semelhante ao caso dos permutadores de calor de placas parcialmente soldadas, sendo posteriormente colocadas no interior da carcaça (ver Figura 29). O fluido frio circulará, portanto, dentro da carcaça e entre os vários pares de placas soldadas, sendo que o fluido quente circulará pelo interior das placas. Os actuais modelos de permutadores de calor de placa-carcaça podem acomodar até 600 placas num reservatório de 2,5 m de comprimento com 1 m de diâmetro, e estão disponíveis com uma superfície de transferência de calor até 500 m2. Os materiais padrão que podem ser utilizados são o titânio B265, o Avesta 254 SMO, e o AISI 316. A carcaça pode ser feita de AISI 316, St 35,8 ou outros materiais, como níquel ou Hastelloy, se necessário. A temperatura máxima de funcionamento é de 900 °C e pressão máxima de trabalho é de 10 MPa [23].


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Figura 29 – Permutador de Calor de Placa-Carcaça

(Fontes: http://sondex.ziteman.com/archive/Billeder/4stkPlate-shell.jpg e http://www.gesmex.com/bilder/clip_image002.jpg)

• Permutador de calor de tubo alhetado: são construídos a partir de uma linha de tubos com diferentes tipos de alhetas. Neste tipo de permutadores de calor, os tubos redondos e rectangulares são os mais comuns, muito embora alguns tubos elípticos também possam ser utilizados. As alhetas são, em geral, colocadas no lado exterior (como se verifica na Figura 30), estando ligadas aos tubos por aperto mecânico, tensão de enrolamento, colagem adesiva, soldadura, brasagem ou extrusão. Estas, por sua vez, podem ser lisas, onduladas ou perfiladas. Geralmente, estes permutadores são utilizados como permutadores de gás-líquido, em que o coeficiente de transferência de calor no lado do líquido é de uma ordem de grandeza muito superior à do lado do gás. Por outro lado, e se a pressão for elevada para um dos fluidos, esta solução torna-se mais económica. A temperatura máxima é limitada pelo tipo de ligação entre o tubo e a alheta, materiais escolhidos e espessura dos mesmos. Estes permutadores de calor são também utilizados quando um fluido apresenta uma pressão muito elevada e/ou um coeficiente de transferência de calor maior do que o respectivo par. Para além disso, são utilizados extensivamente como condensadores e evaporadores de instalações de ar-condicionado, aplicações de refrigeração, plantas de produção de energia eléctrica e outros tipos de processos e plantas industriais [23].

Figura 30 – Permutador de Calor de Tubo Alhetado

(Fontes: http://www.energytransferinc.com/images/extruded-gray.jpg e http://web.tradekorea.com/upload_file2/product/408/P00228408/cbe9caa5_50af0bd1_6b3a_48aa_8b3d_8b9c1e3

f8791.jpg)


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• Permutador de calor em espiral: é construído a partir de duas chapas de metal enroladas em torno de um núcleo central, formando dois canais em espiral concêntricos (ver Figura 31). Normalmente, esses canais são alternadamente soldados, garantindo que os fluidos quente e frio não se misturam. Estes permutadores de calor podem ser optimizados para qualquer tipo de processo, implicando, para o efeito, alteração na largura do canal. A largura dos canais é, via de regra, de 5 a 30 mm, e o comprimento das chapas (ao longo do eixo permutador) pode ir até 2 m, conforme o diâmetro do permutador, resultando daí áreas de transferência de calor até 600 m2. Este tipo de permutador permite, também, a sua auto-limpeza. Isto porque a suave curvatura dos canais conduz a uma menor tendência para a acumulação de sujidade, inclusive para os fluidos contendo partículas. Por outro lado, mesmo as possíveis incrustações que se possam formar, conduzirão a uma redução da área transversal do canal que causará, não só, um aumento da velocidade do escoamento, como também a respectiva limpeza do canal. Isso produz um efeito de auto-limpeza que reduz os custos operacionais, em especial quando a unidade é montada na vertical. Normalmente, a temperatura máxima prevista é de 400 °C, definida pelos limites do material da junta. No caso dos projectos especiais sem juntas, estes podem funcionar com temperaturas até 850 °C. A pressão máxima de projecto é, geralmente, de 1,5 MPa, com pressões até 3 MPa para projectos específicos. Estes permutadores de calor são mais utilizados em aplicações de condensação nas indústrias químicas e, neste caso em particular, de condensação em vácuo [23].

Figura 31 – Permutador de Calor em Espiral

(Fontes: http://chem-eng.blogspot.com/2007_06_01_archive.html e http://www.eep.ca/alfaspir.gif)

A selecção da tecnologia mais adequada do permutador de calor depende das condições operacionais, tais como as pressões e as temperaturas de funcionamento, custo, incrustações e compatibilidade do material [23].

Para permutadores de calor a funcionar com fase líquida (caldeiras e condensadores), e se a pressão de operação for inferior a 2,5 MPa e a temperatura inferior a 225 °C, a solução mais adequada é o permutador de calor de placas brasadas. Contudo, para altas temperaturas ou pressões, é necessário um permutador de calor de placas soldadas. Para permutadores de calor gás-líquido (recuperadores), em que o coeficiente de transferência de calor do lado de gás é 10 a 100 vezes menor do que no lado do líquido, e no sentido de obter uma solução equilibrada termicamente que garanta um coeficiente global de transferência de calor da mesma ordem de grandeza em ambos os fluidos, é necessário recorrer a alhetas para aumentar


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a área de contacto do gás. Assim, os permutadores de calor vulgarmente utilizados para gás-líquido são os permutadores de calor de placa-alheta. Se a temperatura e a pressão de funcionamento permitirem a utilização de um permutador de calor de placa-alheta em alumínio, então este tipo de permutador pode e deve ser usado uma vez que representa uma solução compacta e com um custo mais aceitável [23].

Paralelamente, o custo representa um factor muito importante na selecção do tipo de permutador de calor. Em geral, os permutadores de calor de placas têm um menor custo total do que os restantes tipos de permutadores em que titânio, aço inoxidável ou outros materiais de alta qualidade que são utilizados. Por outro lado, e uma vez que os tubos são mais caros do que as superfícies estendidas, e que a respectiva densidade de transferência de calor é, de modo global, muito menor do que a apresentada por estas últimas, os permutadores de calor de placa-alheta são mais baratos do que os permutadores tubulares, para condições idênticas de funcionamento. Para além disso, as incrustações e a compatibilidade entre os materiais também desempenham um papel importante na escolha do permutador de calor adequado a cada tipo de aplicação [23].

Em suma, e tendo por base a análise efectuada, conclui-se que o permutador de calor de placas assume-se como a solução mais adequada para caldeiras e condensadores, e que o permutador de calor de placa-alheta é o mais indicado para recuperadores. No entanto, é imperativo atender às incrustações, evitando também os baixos caudais mássicos [23].

2.3.3. Bomba

As bombas estão divididas fundamentalmente em dois grandes tipos: as bombas de deslocamento positivo e as bombas dinâmicas ou de variação da quantidade de movimento [31].

As bombas de deslocamento positivo (BDP) forçam o fluido a avançar consecutivamente por meio de variações de volume. Com efeito, e ao abrir-se uma cavidade, o fluido é admitido através de canal de entrada que, por sua vez, ao ser fechado, conduzirá à compressão do fluido, sendo este posteriormente libertado através do canal de saída. Por conseguinte, todas as BDP fornecem um escoamento pulsante ou periódico, resultado da intermitência do processo de admissão, de compressão e de expulsão do fluido. Uma vez que as BDP comprimem mecanicamente contra uma cavidade preenchida de fluido, uma característica comum a todas é a de desenvolverem pressões bastante elevadas, especialmente se a saída estiver fechada ou obstruída por algum motivo. Logo, torna-se necessária uma construção robusta para aguentar as pressões desenvolvidas, bem como a introdução de válvulas de alívio de pressão para a condição de caudal nulo. Verifica-se, também, que é raro estas máquinas operarem em sentido contrário, ou seja, como turbinas ou máquinas que extraem potência mecânica, sendo a máquina a vapor (pistão alternativo) uma excepção clássica à regra. Porém, a grande vantagem deste tipo de bombas é a capacidade de bombear qualquer tipo de fluido, independentemente da sua viscosidade [31].

As bombas dinâmicas simplesmente “adicionam” quantidade de movimento ao fluido por meio de pás móveis, alhetas fixas, ou outro tipo de dispositivos. Não há volume fechado: o fluido aumenta a quantidade de movimento enquanto se move através de passagens abertas e, em seguida, converte a sua velocidade elevada em aumento de pressão, saindo o fluido através de um difusor. As bombas dinâmicas geralmente fornecem um caudal maior e uma


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descarga muito mais estável/contínua do que as BDP, mas são ineficientes na bombagem de fluidos com elevada viscosidade. Por outro lado, necessitam também de escorvamento, de forma a garantir, a partir do vácuo, a ausência de ar no sistema, permitindo obter a pressão adequada na entrada da bomba. No entanto, a BDP é auto-escorvante para a maioria das aplicações [31]. As bombas dinâmicas podem fornecer caudais muito elevados (até 1200 m3/min), mas em geral com um aumento de pressão moderado (algumas atmosferas), já as BDP podem operar até pressões muito elevadas (300 atm), mas, normalmente, com caudais muito reduzidos (0,4 m3/min). Por conseguinte, o desempenho comparativo entre a variação de pressão e o caudal é bastante diferente para os dois tipos de bombas. Assim sendo, com velocidade de rotação do eixo constante, a BDP bombeia um caudal aproximadamente constante, com uma elevação de pressão praticamente ilimitada, apresentando pouca sensibilidade à viscosidade. É de assimilar, também, que o caudal de um BDP não pode ser alterado, excepto pela variação do deslocamento ou da rotação. Por oposição, a bomba dinâmica fornece uma variação contínua do seu desempenho para uma rotação constante, desde um ∆p máximo para a condição de caudal nulo até um ∆p nulo para a condição de caudal máximo. Verifica-se, também, que os fluidos que apresentam alta viscosidade “degradam” rapidamente o desempenho deste tipo de bombas [31].

Ora, de acordo com estudo apresentado por [23], o sistema de bombagem de um Ciclo de Rankine Orgânico deve ser projectado para fornecer pequenos caudais, mas para diferenciais de pressão bastante elevados. Por outro lado, e segundo o mesmo autor, este sistema de bombagem deve ser escolhido tendo em atenção que os fluidos de trabalho apresentarão viscosidades muito baixas (< 1 mPa.s). Desta forma, as bombas de deslocamento positivo representam a solução mais adequada para os CRO. Contudo, nem todas as tecnologias de bombas de deslocamento positivo podem funcionar com viscosidades tão baixas.

Posto isto, e tendo em consideração que a baixa viscosidade dos fluidos de trabalho, que operam num Ciclo de Rankine Orgânico, se constitui como o parâmetro que mais condiciona a escolha do respectivo sistema de bombagem, descrevem-se, em seguida, as melhores opções e as soluções mais plausíveis de bombas de deslocamento positivo que podem operar segundo estas condições:

• Bomba de Engrenagens: Diferentes tipos de bombas de engrenagens encontram-se disponíveis no mercado (bomba de engrenagens interiores, bomba de engrenagens exteriores, micro-bomba, entre outras.). No entanto, existe apenas uma bomba (deste tipo) identificada para funcionar com fluidos com baixa viscosidade. Trata-se da bomba de engrenagens interiores, comercializada pela VIKING PUMP, e que pode lidar com viscosidades até 0,1 mPa.s e com uma diferencial de pressões de 1,75 MPa (ver Figura 32). A temperatura máxima de funcionamento é de 170 ° C e o caudal volumétrico varia entre os 0,55 L/min e os 4,72 L/min. [23].

Figura 32 – Bomba de Engrenagens Interiores (Fonte: http://vikingpump.com/en/Index.html)


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• Bomba de Palhetas: Uma bomba de palhetas rotativa consiste em palhetas montadas num rotor que gira dentro de uma cavidade (conforme se ilustra na Figura 33). A vedação é mantida por palhetas deslizantes. Todos os componentes da bomba são feitos em aço inoxidável 316, excepto as palhetas, onde é utilizado o carbono reforçado, e os discos, que são de grafite. Estas bombas estão disponíveis para caudais volumétricos que variam de 0 a 600 L/min, com um diferencial de pressões máximo de 1,4 MPa, e uma viscosidade até 0,1 mPa.s. A temperatura máxima de funcionamento destas bombas é de 260 ° C [23].

Figura 33 – Bomba de Palhetas

(Fonte: http://vikingpump.com/en/Index.html)

• Bombas de Diafragma: As bombas de diafragma (com ilustração na Figura 34) estão disponíveis no mercado com uma ampla gama de caudais de quase 0 L/min até 140 L/min. Podem ser utilizadas até uma pressão de 17 MPa e uma temperatura máxima de 120 ° C, bem como funcionar com diferentes gamas de caudais volumétricos. Por outro lado, um diferencial de pressão de 7 MPa, ou mais, pode ser alcançado, independentemente da viscosidade do fluido. No entanto, estas bombas são, geralmente, mais pesadas e volumosas do que as bombas de engrenagens, e também exigem uma altura de sucção (designada em inglês por NPSHr: Net Positive Suction Head Required) mais elevada (3 m ou mais). Além disso, este tipo de bombas não tolera a cavitação, uma vez que se poderá danificar seriamente o diafragma (pode ocorrer perfuração). A aspiração máxima é limitada a 690 kPa, mas sob condições especiais podem assegurar uma pressão de entrada até 1,7 MPa [23].

Figura 34 – Bomba de Diafragma

(Fonte: http://www.tetis.com.br/bd_diaf2.jpg)

• Bombas de Êmbolos: a DANFOSS desenvolveu bombas especiais de êmbolos, tendo por base o princípio de movimento de um pistão, tornando a bomba muito mais leve e compacta (ver Figura 35). As bombas foram projectadas para garantir a lubrificação de todas as partes móveis a partir da água e, portanto, nenhuma lubrificação com óleo é necessária. As bombas de êmbolo axial são projectadas para operar com água, como


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fluido de trabalho, com um caudal volumétrico que varia de 3 a 112 L/min, e com uma pressão que pode chegar aos 16 MPa. A única limitação é a temperatura máxima, que não pode ultrapassar os 50 °C. Estas bombas não são adequadas para o Ciclo de Rankine, devido à limitação imposta pela temperatura máxima. Todas as bombas de êmbolos são projectadas para uma vida útil longa. As peças da bomba são feitas de aço inoxidável, garantindo alta resistência a líquidos corrosivos e de baixa viscosidade. A pressão de saída, em regime contínuo, varia entre 1 e 8 MPa. O tamanho da bomba pode abranger uma ampla gama de caudais volumétricos, uma vez que o caudal é proporcional à velocidade de rotação, que pode variar entre 700 e 3450 rpm. O design desta bomba de pistão pode reduzir a pulsação da pressão na linha de descarga até 1,5 %. Ao contrário de outros princípios de bombas, a bomba de êmbolo pode fornecer um caudal praticamente constante, independentemente das variações de pressão. O rendimento total deste tipo de bombas pode subir até aos 78%, quando opera com uma pressão de descarga inferior a 6 MPa e uma velocidade de rotação superior a 800 rpm [23].

Figura 35 – Bomba de Êmbolos

(Fonte: http://www.danfoss.com/BusinessAreas/High-Pressure+Systems/Pumps/PAHT.htm)

Verifica-se, portanto, que as bombas de diafragma e de êmbolos assumem-se como os conceitos mais promissores para funcionar com fluidos de baixa viscosidade e sob diferenciais de pressão elevados. Porém, a principal desvantagem das bombas de diafragma é a necessidade de um NPSHr elevado, o que conduz a um sub-arrefecimento do fluido em 10 ºC à entrada da bomba, e o facto de apresentar um elevado volume e massa em comparação com outros tipos de bombas. Como resultado, as bombas de êmbolos constituem-se como uma boa alternativa às bombas de diafragma, evitando a sensibilidade destas últimas ao problema de cavitação, apresentando, no entanto, a desvantagem de não estarem disponíveis no mercado para temperaturas superiores a 50 °C [23]. Por conseguinte, a escolha da melhor bomba para cada uma das aplicações resultará da especificidade das condições de funcionamento em cada um dos casos.

2.4. Fabricantes

Face aos desenvolvimentos tecnológicos verificados ao longo das últimas três décadas na área dos Ciclos de Rankine Orgânico, e atendendo à necessidade cada vez maior de aproveitamento das fontes de calor de média-baixa temperatura, foi notório um crescimento gradual e intensivo desta área de negócio, que se encontra actualmente em franca expansão. Desta forma, e desde os finais do século XX (sensivelmente a partir dos anos 80), começaram


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a surgir os primeiros fabricantes de Ciclos de Rankine Orgânico, estando este número a aumentar a cada ano. Assim sendo, e nos dias de hoje, muitos são os fabricantes de Ciclos de Rankine Orgânico a fornecer instalações para as mais variadas gamas de potência e temperaturas da fonte quente, das quais se podem destacar os seguintes:

Tabela 1 – Principais fabricantes mundiais de instalações para aproveitamento térmico de fontes de calor de média-baixa temperatura, operando segundo um Ciclo de Rankine Orgânico

Fabricante Aplicações Gama de Potência

Temperatura da fonte de calor

Tecnologia Custo

(€/kWe) ηeléctrico

(%)

ORMAT (EUA)

Geotérmica, Solar,

Recuperação de calor

200 kWe – 72 MWe

150 – 300 ºC Fluido:

n-pentano - -

Turboden (Itália)

Cogeração, Geotérmica

200 kWe – 2 MWe

100 – 300 ºC

Expansão: Turbina Axial

Fluidos: OMTS, Solkatherm

≈ 1400 16-19

Adoratec (Alemanha)

Cogeração 300 kWe – 1750 kWe

300 ºC Fluido: OMTS ≈ 1400 13-18

GMK (Alemanha)

Geotérmica, Cogeração,


50 kWe – 2 MWe

120 – 350 ºC

Expansão: Turbina Axial

Fluido: GL160 (patente da GMK)

- 9-21

Koehler-Ziegler

(Alemanha) Cogeração

70 – 200 kWe

150 – 270 ºC

Expansão: Parafuso Fluido:

Hidrocarbonetos

- 11

UTC Power (EUA)

Geotérmica, Recuperação de

calor 280 kWe > 93 ºC - - -

Cryostar Geotérmica,


500 kWe - 15 MWe

100 – 400 ºC

Expansão: Turbina Radial

Fluido: R-245fa, R-134a

- 17

Freepower (Reino Unido)


6 – 120 kWe

180 – 280 ºC Fluido:

Hidrocarbonetos - 17,5

Tri-o-gen (Holanda)


160 kWe > 350 ºC Expansão:

Turbocompressor invertido

≈ 4300 11-21

Electratherm (EUA)


50 kWe > 93 ºC Expansão:

Parafuso Duplo Fluido: R-245fa

- 6-12

Infinity Turbine (EUA)


10 – 250 kWe

> 80 ºC

Expansão: Turbocompressor

invertido Fluido: R-134a

≈ 2000 10-12

Ergion (Alemanha)

Solar, Recuperação de

calor

4 – 300 kWe

120 – 300 ºC

Expansão: Parafuso

Fluido: Água com aditivos

- 13-16

WSK-Group (Alemanha)


52 – 65 kWe

490 ºC

Expansão: Parafuso Fluido:

Hidrofluorcarbonetos

- 16,3

(Fontes: [10], [14], [18], [22], [24], [25], [26], [27], [28] e Locais da Internet visitados a 28.05.2010)

2.5. Instalações

Consequentemente, e face ao imenso potencial desta tecnologia, começou-se então a desenvolver as primeiras instalações a operar segundo este ciclo. Neste sentido, e face às


46

características de cada tipo de aproveitamento, foram instaladas centrais nas mais diversas áreas geográficas do mundo, tendo por base diferentes tipos de aplicação, bem como gamas de potência, e recorrendo às mais variadas soluções construtivas apresentadas pelos diferentes fabricantes. A tabela seguinte documenta, assim, alguns exemplos de instalações a operar segundo um Ciclo de Rankine Orgânico:

Tabela 2 – Exemplos de instalações a operar segundo um Ciclo de Rankine Orgânico Localização Potência instalada Tipo de aplicação Fabricante

Lesoto 1 kWe Solar

(instalação experimental) SOLAR TURBINE GROUP

Schleiz (Alemanha) 150 kWe Solar GMK

Arizona, EUA 1,35 MW / 1 MWe Solar ORMAT

Stadtwärme Lienz (Áustria)

1000 kWe Biomassa TURBODEN

Sauerlach (Alemanha) 700 kWe Biomassa TURBODEN

Fußach (Áustria) 1500 kWe Biomassa BIOS

BIOENERGIESYSTEME GmbH

De Kwakel (Olij) Holanda

2 MW Recuperação de Calor

Residual TRI-O-GEN

Roeselare (Mirom) Bélgica

3 MW / 2,5 MWe Recuperação de Calor

Residual TURBODEN

Lengfurt, Alemanha 1,5 MW / 1,3 MWe Recuperação de Calor

Residual ORMAT

Gold Creek, Canadá 7,2 MW / 6,5 MWe Recuperação de Calor

Residual ORMAT

Neustadt-Glewe Alemanha

210 kW / 200 kWe Geotérmico BEWAG

AKTIENGESELLSCHAFT & Co.

Altheim, Aústria 1 MW / 700 kWe Geotérmico TURBODEN

Califórnia (Heber Geothermal)

52 MWe Geotérmico ORMAT

Filipinas 125 MW Geotérmico ORMAT

Zunil, Guatemala 20 MW Geotérmico ORMAT

Ribeira Grande (S.Miguel), Açores

14 MW Geotérmico ORMAT

Oserian, Quénia 1,8 MW Geotérmico ORMAT

Olkaria, Quénia 13 MW Geotérmico ORMAT

Rotokawa Nova Zelândia

6,5 MW Geotérmico ORMAT

Ngawha Nova Zelândia

12 MW Geotérmico ORMAT

Hatchobaru, Japão 2,2 MW Geotérmico ORMAT

(Fontes: [10], [13], [18], [22], [29], [30])


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CAPÍTULO III – DESCRIÇÃO DO MODELO DE ANÁLISE

No presente capítulo pretende-se explicar e fundamentar todas as formulações consideradas, bem como critérios e decisões tomadas relativamente a cada um dos parâmetros envolvidos, que sustentam o modelo matemático que simula o desempenho do Ciclo de Rankine Orgânico.

3.1. Enquadramento do Projecto

A empresa Q.eficiência – Consultores, Energias Renováveis, juntamente com a empresa espanhola ENERGENA S.L. (do grupo ENHOL) e o Instituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial do Porto (INEGI), apresentou uma candidatura conjunta ao concurso nacional para projectos de produção de energia eléctrica a partir de fonte solar, tendo em vista o desenvolvimento e instalação de uma central solar com concentração, em Évora, com capacidade de produzir 4 MW de electricidade. A instalação seria constituída por uma central de painéis solares concentradores parabólicos CPC e por um Ciclo de Rankine a Vapor de Água (CRV), onde se produziriam os 4 MW de potência eléctrica.

Tendo sido aprovado o Pedido de Informação Prévio (PIP) apresentado pela parceria Luso-Espanhola, e atendendo à actividade e valências da Q.eficiência (e seus parceiros), bem como ao carácter modelo/piloto do projecto em causa, foi considerada a possibilidade de se instalar um Ciclo de Rankine Orgânico (CRO), a jusante do CRV, para a produção de 1 MWe adicional. Este ciclo funcionaria com o calor rejeitado no condensador do CRV efectuando a sua expansão até à temperatura ambiente (Figura 36).

Figura 36 – Esquema da instalação completa


Porém, estando ainda a decorrer o processo de oficialização da adjudicação do referido projecto, resulta desse facto a inexistência de dados, valores e/ou estimativas referentes às condições de funcionamento quer da Central Solar com Concentração, quer do CRV, pelo que houve necessidade de estimar e avaliar, primeiramente, a potência térmica rejeitada pelo CRV


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(ciclo de topo) que serviria de fonte quente para o CRO (ciclo de fundo). Assim sendo, numa primeira instância foi desenvolvido um modelo que representasse o funcionamento do CRV e, posteriormente, formulada toda uma metodologia de avaliação do desempenho do CRO a operar segundo as condições impostas pelo ciclo de topo, sendo consideradas várias soluções construtivas e diferentes condições de funcionamento do ciclo.

3.2. Ciclo de Rankine a Vapor de Água

Tendo por base uma potência eléctrica de 4 MW e um rendimento eléctrico de 25 %, condições definidas no PIP do projecto apresentado pela parceria Luso-Espanhola, bem como as indicações fornecidas pela empresa ENERGENA relativamente às temperaturas do vapor de água à saída da turbina (temperaturas entre os 100 e os 200 ºC) e do fluido de trabalho que circula na central solar (com uma temperatura máxima à saída dos painéis de 400 ºC), foram equacionadas diferentes configurações para o CRV, de forma a avaliar e identificar a solução construtiva que melhor garantisse o cumprimento dos objectivos anteriormente referidos. Desta forma, foram consideradas as seguintes configurações para o Ciclo de Rankine a Vapor:

• Ciclo de Rankine a Vapor Real (Simples); • Ciclo de Rankine a Vapor com Regeneração Simples por Contacto Directo

(uma picagem de vapor); • Ciclo de Rankine a Vapor com Regeneração Dupla por Contacto Directo

(duas picagens de vapor).

Genericamente, relativamente a este tipo de ciclos existem, desde logo, dois parâmetros extremamente importantes que condicionam fortemente o bom desempenho deste tipo de instalações: a temperatura e a pressão máximas do ciclo (temperatura à entrada da turbina e pressão da caldeira). Assim, do ponto de vista do desempenho deste tipo de ciclos, são pretendidas temperaturas e pressões elevadas, de forma a garantir um bom diferencial de pressão durante o estágio de expansão, o que conduzirá a bons aproveitamentos e rendimentos eléctricos. Contudo, tendo em conta os limites metalúrgicos dos materiais utilizados actualmente nas caldeiras e nas turbinas, verifica-se que estas temperaturas e pressões estão limitadas a 620 ºC e a 30 MPa, respectivamente [11]. Por conseguinte, é necessário chegar-se a um compromisso entre estes dois parâmetros que permita não só obter a produção eléctrica desejada, mas também o rendimento eléctrico pretendido.

Atendendo ao valor da temperatura máxima do fluido de trabalho que circula na central solar (que é de 400 ºC), foi considerado, como ponto de partida, uma temperatura máxima para o CRV de 380 ºC. Este valor não resultou, portanto, de um estudo prévio ou formulação efectuadas, mas sim do conhecimento empírico da transferência de calor entre dois fluidos em que, grosso modo, a diferença de temperaturas entre um fluido quente à entrada e um fluido frio à saída de um permutador de calor (neste caso o evaporador do CRV) ronda, sensivelmente, os 15 a 20 ºC. Assim sendo, e definindo que esta diferença de temperaturas seria de aproximadamente 20 ºC, obteve-se uma temperatura máxima do ciclo de 380 ºC.

A partir desta temperatura, o vapor de água seria então turbinado, encontrando-se no estado de vapor saturado, com um título de 100 % no final do estágio de expansão na turbina. Ora, de acordo com alguns autores [11 e 15], o título aceitável numa turbina deve ser superior ou igual a 85 %. Por conseguinte, face ao valor adoptado para o título do vapor de água à saída


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da turbina, ficam garantidas, desde logo, boas condições de funcionamento da turbina, que não ficará assim sujeita a uma forte erosão das suas pás. Consequentemente, a temperatura mínima do ciclo coincidiria exactamente com a temperatura à saída da turbina que, segundo as indicações dadas pela empresa ENERGENA, estaria compreendida entre os 100 e os 200ºC. Como consequência directa, a pressão mínima do ciclo ficaria imediatamente definida, correspondendo à pressão de saturação do vapor para a temperatura à saída da turbina.

Paralelamente, foi desenvolvido um programa de cálculo para as pressões máximas do ciclo onde, em função das respectivas temperaturas máxima e mínima e do rendimento isentrópico da turbina, se calculou a pressão máxima de serviço para cada um dos regimes de funcionamento. Este cálculo, embora não apresentando qualquer restrição quanto à pressão máxima admissível para os CRV, foi posteriormente avaliado de forma a garantir que as pressões obtidas não excedessem os valores definidos pelos limites metalúrgicos dos materiais.

A par destas considerações, foram também definidos valores para o rendimento térmico do evaporador (face à potência térmica transferida a partir do fluido de trabalho da central solar), rendimentos isentrópicos da turbina e da(s) bomba(s) e rendimento do alternador. Assim, foi considerado um rendimento térmico de 75 % para o evaporador (valor de referência apresentado por [33]), um rendimento isentrópico de 85 % para a turbina (valor compreendido entre os limites de 70 a 90 % apresentados por [34]), um rendimento isentrópico de 70 % para a(s) bomba(s) (valor compreendido entre os limites de 65 a 85 % apresentados por [35]) e um rendimento de 90 % para o alternador (valor compreendido entre os limites de 80 a 100 % apresentados por [36]).

Por outro lado, e de forma a tornar toda esta formulação o mais aproximada possível da realidade, foram consideradas perdas de carga de 5 % (face ao valor das pressões máxima e mínima do ciclo, respectivamente) nos evaporadores e nos condensadores e, para os ciclos com regeneração, uma perda de carga de 1 % (face ao valor da pressão de picagem) nos regeneradores (ver Figura 37). Desta forma, antes de entrar no evaporador, o vapor de água é bombeado até uma pressão que ultrapassa em 5 % a pressão máxima do ciclo sendo, depois, introduzido no evaporador onde se processa a transferência de calor entre o fluido térmico da central solar e o vapor. Uma vez terminado este processo, e encontrando-se à pressão e temperatura máximas do ciclo, o vapor é então expandido na turbina, sendo feitas extracções de vapor (no caso dos ciclos com regeneração) à pressão correspondente de picagem. No final da expansão o vapor encontra-se saturado, apresentando um título de 100 %, estando à pressão mínima do ciclo. A partir daqui entra no condensador, onde se processa a transferência de calor entre o mesmo e a fonte fria do ciclo sendo que, neste processo, sofre uma perda de carga de 5 % relativamente à pressão mínima definida para a saída da turbina. Seguidamente a água volta a ser bombeada até à pressão de entrada do evaporador (no caso do Ciclo de Rankine a Vapor Real (Simples)) ou, então, até à pressão de entrada nos regeneradores (no caso dos Ciclos de Rankine com Regeneração), a qual será igual à pressão de picagem respectiva com uma penalização de 1 % face a este último valor. No entanto, não foi equacionada qualquer perda de carga para as tubagens da instalação (até porque de momento não havia dados suficientes para se avaliarem as respectivas dimensões).


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Figura 37 – Perdas de carga no evaporador, condensador e regeneradores

(Fonte: Software Engineering Equation Solver, elaboração própria)

Finalmente, relativamente aos ciclos com regeneração foi definido, para o CRV com regeneração simples (uma picagem de vapor), que a pressão de picagem seria igual à pressão de saturação para a média das temperaturas de saturação associadas à pressão máxima e mínima do ciclo e que, para o CRV com regeneração dupla (duas picagens de vapor), as pressões de picagem seriam definidas como as pressões de saturação para temperaturas iguais à temperatura máxima do ciclo menos um terço (1/3) e dois terços (2/3), respectivamente, da diferença entre as temperaturas de saturação associadas à pressão máxima e mínima do ciclo [11]. Quanto aos valores da percentagem de picagem, estes foram calculados a partir de um volume de controlo aplicado a cada um dos regeneradores existentes no ciclo, considerando-os adiabáticos e que, à saída do regenerador, a água se encontraria no estado de líquido saturado, ou seja com um título de 0 %. Esta consideração tem, assim, como objectivo evitar a cavitação, a vaporização súbita e a condensação do vapor no lado da câmara de admissão/sucção da bomba (que se encontra imediatamente a seguir ao regenerador), minimizando o desgaste e a erosão produzidas no respectivo rotor.

Porém, de forma a equacionar possíveis alternativas à temperatura máxima do ciclo de 380 ºC capazes de garantirem uma potência eléctrica de 4 MW com um rendimento eléctrico de 25 %, foram consideradas, a título experimental, duas outras temperaturas máximas, de 450 e 500 ºC respectivamente, de forma a avaliar se, a partir destas, era ou não possível cumprir estes dois requisitos. Por conseguinte, uma vez que a temperatura máxima do ciclo original não poderia exceder os 380 ºC (estando limitada pela temperatura do fluido de trabalho que circula na central solar), equacionou-se que este aumento da temperatura do vapor de água seria obtido pela combustão de Gás Natural. Assim sendo, o vapor seria aquecido até aos 380 ºC através da potência térmica fornecida a partir da central solar, sendo depois sobreaquecido até aos 450/500 ºC através da potência térmica fornecida pela combustão do Gás Natural. O uso deste combustível resultou do facto de já ter sido previsto, pela empresa ENERGENA, que seria necessário aquecer o fluido de trabalho da central solar, de forma a evitar a sua


51

solidificação (em períodos mais frios ou em que o sistema não estivesse a funcionar), pelo que se considerou a hipótese de, paralelamente, se proceder à queima de mais Gás Natural, tendo em vista o sobreaquecimento do vapor de água desde os 380 até aos 450 e 500 ºC, respectivamente. Com efeito, foi reaplicada toda a metodologia descrita anteriormente, calculada a potência fornecida pelo Gás Natural, bem como o respectivo caudal volúmico, tendo tido, igualmente, em atenção todas as questões técnicas e limites máximos admissíveis supra mencionados.

Assim sendo, de forma a clarificar as considerações e formulações efectuadas, são apresentadas de seguida, nas Figuras 38, 39 e 40, as configurações adoptadas, bem como a metodologia de cálculo, para cada um dos Ciclos de Rankine a Vapor:

1. Ciclo de Rankine a Vapor Real (Simples)

Figura 38 – Esquema e diagrama T-s do Ciclo de Rankine a Vapor Real (Simples) (Fonte: Software Engineering Equation Solver, elaboração própria)

Tendo sido avaliado o desempenho da instalação a partir das seguintes formulações:

Rendimento térmico do evaporador:

JKéLM. NOPQ. = S�TUVW.S� XYZ[.

= �� UVWYZ×]^_`^aZb�� X. c[de. dYfVZ×g^X. c[de. dYfVZ

(3.1)

em que >��,�-. é a potência térmica absorvida no evaporador, >�5%��. a potência

térmica fornecida pela instalação solar, �� ,�-%� o caudal mássico de vapor de

água, ℎ a entalpia específica, �� 5. ��. �%6�� o caudal mássico do fluido da

instalação solar e Gℎ5. ��. �%6�� a variação de entalpia específica no fluido da

instalação solar.


52

Potência térmica absorvida no evaporador:

h� NOPQ. = �� ,�-%� × ]ℎ� − ℎ)�b (3.2)

Rendimento isentrópico da turbina:

JjkNlK. KmLn. = ]^_`ôZb]^_`ôcb (3.3)

Potência mecânica produzida na turbina:

p� MNq. KmLn. = �� ,�-%� × ]ℎ� − ℎr�b (3.4)

Potência eléctrica:

p� NsNqK. = �� ,�-%� × ]ℎ� − ℎr�b × H�6�. (3.5)

em que H�6�. é o rendimento do alternador.

Rendimento eléctrico da instalação:

JNsNqK. = t� TfTue.S� XYZ[.

= �� UVWYZ×]^_`ôZb×vVfe.�� X. c[de. dYfVZ×g^X. c[de. dYfVZ

(3.6)

Potência térmica rejeitada no condensador:

h� qwlx. = �� ,�-%� × ]ℎr� − ℎ(b (3.7)

Rendimento isentrópico da bomba:

JjkNlK. nwMnP = ]âc`^yb]âZ`^yb (3.8)

Potência mecânica de accionamento da bomba:

p� MNq. nwMnP = �� ,�-%� × ]ℎ)� − ℎ(b (3.9)

Rendimento térmico da instalação:

JKéLMjqw = ]t� TfTue.`t� zTu. {Yz{VbS� XYZ[.

(3.10)

Temperatura da fonte fria:

|}.}. = @7%�*. �.4 − ]20 + 273,15b (3.11)

em que @7%�*. �.4 é a temperatura de condensação do CRV correspondente

Temperatura da fonte quente:

|}.�. = @�,�-. �.4 + ]20 + 273,15b (3.12)


53

em que @�,�-. �.4 é a temperatura de evaporação do CRV correspondente

Rendimento de Carnot:

J�PLlwK = 1 − 2X.X.2X.�.

(3.13)

Potência térmica fornecida a partir do Gás Natural:

h� �ák �PKmLPs = �� ,�-%� × �ℎ� − ℎ��á�;��º�� (3.14)

em que ℎ��á�;��º� é a entalpia específica do vapor de água à pressão máxima

e a 380 ºC.

Caudal volúmico de Gás Natural:

�� ák �PKmLPs = S� �ád �Ve�ZVf��1�ád �Ve�ZVf

(3.15)

em que �9�:á� ;��3��6 é o poder calorífico inferior do Gás Natural.

2. Ciclo de Rankine a Vapor com Regeneração Simples por Contacto Directo (uma picagem de vapor)

Figura 39 – Esquema e diagrama T-s do Ciclo de Rankine a Vapor com Regeneração Simples por Contacto

Directo (uma picagem de vapor) (Fonte: Software Engineering Equation Solver, elaboração própria)


54

Onde foram avaliados os seguintes parâmetros: Rendimento térmico do evaporador:


= �� UVWYZ×]^_`^�Zb�� X. c[de. dYfVZ×g^X. c[de. dYfVZ

(3.16)


h� NOPQ. = �� ,�-%� × ]ℎ� − ℎ��b (3.17)


JjkNlK. KmLn. = ]^_`ôZb]^_`ôcb = ]^_`^�Zb

]^_`^�cb = ]^�Z`ôZb]^�Z`ôcb (3.18)

Pressão de picagem:

QQjqP�NM = <��. �2y Wcu.�2a Wcu.) � (3.19)

em que <��. é a pressão de saturação, @( -�7. a temperatura de saturação

associada à pressão máxima do ciclo e @) -�7. a temperatura de saturação

associada à pressão mínima do ciclo.

Temperatura de saturação associada à pressão máxima do ciclo:

|� Qjq. = @��.]<�b (3.20)

em que @��. é a temperatura de saturação.

Temperatura de saturação associada à pressão mínima do ciclo:

|� Qjq. = @��.]<r�b (3.21)

Fracção de fluido de trabalho extraído na picagem:

� = ]^�`âZb]^�Z`âZb (3.22)

Caudal mássico de picagem:

M� QjqP�NM = F × �� ,�-%� (3.23)


p� MNq. KmLn. = �� ,�-%� × ]ℎ� − ℎ��b + �� ,�-%� × ]1 − Fb × ]ℎ�� − ℎr�b

(3.24)


55


p� NsNqK. = �� ,�-%� × ]ℎ� − ℎ��b + �� ,�-%� × ]1 − Fb × ]ℎ�� − ℎr�b� × H�6�.

(3.25)



= �� UVWYZ×]^_`^�Zb�� UVWYZ×](`�b×]^�Z`ôZb�×vVfe.�� X. c[de. dYfVZ×g^X. c[de. dYfVZ

(3.26)


h� qwlx. = �� ,�-%� × ]ℎr� − ℎ(b (3.7)

Rendimento isentrópico das bombas:

JjkNlK. nwMnP = ]âc`^yb]âZ`^yb = ]^�c`^�b

]^�Z`^�b (3.27)

Potência mecânica de accionamento da bomba 1:

p� MNq. nwMnP � = �� ,�-%� × ]1 − Fb × ]ℎ)� − ℎ(b (3.28)


p� MNq. nwMnP � = �� ,�-%� × ]ℎ�� − ℎ b (3.29)


JKéLMjqw = ]t� TfTue.`t� zTu. {Yz{V y`t� zTu. {Yz{V abS� XYZ[.

(3.30)


|}.}. = @7%�*. �.4 − ]20 + 273,15b (3.11)


|}.�. = @�,�-. �.4 + ]20 + 273,15b (3.12)


J�PLlwK = 1 − 2X.X.2X.�.

(3.13)


h� �ák �PKmLPs = �� ,�-%� × �ℎ� − ℎ��á�;��º�� (3.14)


56



(3.15)

3. Ciclo de Rankine a Vapor com Regeneração Dupla por Contacto Directo (duas picagens de vapor)

Figura 40 – Esquema e diagrama T-s do Ciclo de Rankine a Vapor com Regeneração Dupla por Contacto Directo (duas picagens de vapor)

(Fonte: Software Engineering Equation Solver, elaboração própria)

Donde resultam as seguintes equações:



= �� UVWYZ×]^_`^y¡Zb�� X. c[de. dYfVZ×g^X. c[de. dYfVZ

(3.31)


h� NOPQ. = �� ,�-%� × ]ℎ� − ℎ(��b (3.32)



]^_`^�cb = ]^�Z`^¢Zb]^�Z`^¢cb = ]^¢Z`^oZb

]^¢Z`^ocb (3.33)


57

Pressão da 1ª picagem:

QQjqP�NM � = <��. £@( -�7. − �2y Wcu.`2a Wcu.� �¤ (3.34)

Pressão da 2ª picagem:

QQjqP�NM � = <��. £@( -�7. − 2 × �2y Wcu.`2a Wcu.� �¤ (3.35)

Temperatura de saturação associada à pressão máxima do ciclo:

|� Qjq. = @��.]<�b (3.20)

Temperatura de saturação associada à pressão mínima do ciclo:

|� Qjq. = @��.]<r�b (3.21)

Fracção de fluido de trabalho extraído na 1ª picagem:

�� = ]^¥`^�Zb]^�Z`^�Zb (3.36)

Fracção de fluido de trabalho extraído na 2ª picagem:

�� = ^�`âZ��y×]âZ`^�b^¢Z`âZ��y×]âZ`^¢Zb (3.37)

Caudal mássico da 1ª picagem:

M� QjqP�NM � = F( × �� ,�-%� (3.38)

Caudal mássico da 2ª picagem:

M� QjqP�NM � = F) × �� ,�-%� (3.39)


p� MNq. KmLn. = �� ,�-%� × ]ℎ� − ℎ��b + �� ,�-%� × ]1 − F(b × ]ℎ�� − ℎ��b +�� ,�-%� × ]1 − F( − F)b × ]ℎ�� − ℎr�b (3.40)


p� NsNqK. = [ �� ,�-%� × ] ℎ� − ℎ�� b + �� ,�-%� × ] 1 − F( b × ] ℎ�� − ℎ�� b + �� ,�-%� × ] 1 − F( − F)b × ] ℎ�� − ℎr�b b ] × H�6�. (3.41)



(3.42)


58


h� qwlx. = �� ,�-%� × ]ℎr� − ℎ(b (3.7)



]^�Z`^�b = ]^y¡c`^¥b]^y¡Z`^¥b (3.43)


p� MNq. nwMnP � = �� ,�-%� × ]1 − F( − F)b × ]ℎ)� − ℎ(b (3.44)


p� MNq. nwMnP � = �� ,�-%� × ]1 − F(b × ]ℎ�� − ℎ b (3.45)


p� MNq. nwMnP ¨ = �� ,�-%� × ]ℎ(�� − ℎ©b (3.46)


JKéLMjqw = ]t� TfTue.`t� zTu. {Yz{V y`t� zTu. {Yz{V a`t� zTu. {Yz{V _bS� XYZ[.

(3.47)


|}.}. = @7%�*. �.4 − ]20 + 273,15b (3.11)


|}.�. = @�,�-. �.4 + ]20 + 273,15b (3.12)


J�PLlwK = 1 − 2X.X.2X.�.

(3.13)


h� �ák �PKmLPs = �� ,�-%� × �ℎ� − ℎ��á�;��º�� (3.14)



(3.15)

Uma vez terminadas as análises para as três temperaturas e configurações do Ciclo de Rankine, foi seleccionada a opção que, respeitando uma potência eléctrica de 4 MW,


59

apresentava o rendimento eléctrico igual ou mais próximo ao valor estipulado no PIP do projecto, que era de 25 %. A partir desta opção, e tendo já definido o ciclo de topo, bem como as respectivas potências térmicas envolvidas, foi possível iniciar o desenvolvido e definição do Ciclo de Rankine Orgânico.


Finda a análise do CRV, tendo definidas as potências térmicas rejeitadas no respectivo condensador (para uma gama de temperaturas compreendida entre os 100 e os 200 ºC), passou a ser possível, e tecnicamente viável, o estudo e a avaliação do desempenho do Ciclo de Rankine Orgânico.

Assim sendo, e tendo por base as temperaturas de condensação do CRV, definiu-se, tal como neste último ciclo, que a diferença de temperaturas entre o fluido quente à entrada e o fluido frio à saída do permutador de calor (condensador do CRV que funciona, simultaneamente, como evaporador/caldeira do CRO) seria também de 20 ºC. Com efeito, as temperaturas máximas do Ciclo de Rankine Orgânico ficariam compreendidas entre os 80 e os 180 ºC. Por outro lado, no que respeita à temperatura mínima do ciclo, foram equacionados dois regimes de funcionamento distintos: um regime de funcionamento para a época baixa (especificamente para o período de Inverno) com uma temperatura mínima de 35 ºC, e um regime de funcionamento para a época alta (neste caso para o período de Verão) com uma temperatura mínima do ciclo de 50 ºC. Esta escolha de temperaturas não foi fundamentada com base em qualquer método de cálculo ou formulação, resultando apenas do conhecimento empírico da transferência de calor entre fluidos, salvaguardando, para o efeito, uma diferença de temperaturas de sensivelmente 10 ºC entre a temperatura de condensação e a temperatura da fonte fria, meio ambiente. Como consequência directa, a pressão mínima do ciclo ficou, desde logo, definida, correspondendo à pressão de saturação do fluido de trabalho para a temperatura mínima do ciclo utilizada. Contudo, especial atenção foi dada a este parâmetro, uma vez que a pressão de condensação, para estes ciclos, deve ser superior à pressão atmosférica a fim de evitar infiltrações de ar na instalação [23].

Mas, dispondo já de alguns dados relativos ao funcionamento do CRO, faltava definir o parâmetro mais importante neste tipo de ciclos: o fluido orgânico a utilizar. Desta forma, foi elaborada uma base de dados com 55 fluidos, onde constam Hidrocarbonetos (HCs), Hidrofluorcarbonetos (HFCs), Hidroclorofluorcarbonetos (HCFCs) e, inclusivamente, Clorofluorcarbonetos (CFCs), os quais estando já definitivamente proibidos em Portugal desde o ano 2000 [37] foram considerados apenas por uma questão conceptual de análise termodinâmica. Nesta base de dados foram então descritas, estabelecidas e definidas, para cada um dos fluidos, as seguintes propriedades, distinções e classificações: Massa Molar [g/mol], Temperatura Crítica [ºC], Pressão Crítica [kPa], Temperatura do Ponto Triplo [ºC], Temperatura de Vaporização [ºC], Calor Latente de Vaporização [kJ/kg], Tipo de Expansão, Critério de Segurança, Tempo de Permanência na Atmosfera [anos], Potencial de Empobrecimento da Camada do Ozono (ODP), Potencial de Aquecimento Global (GWP), Inflamabilidade e Toxicidade.

Seguidamente, a partir de um programa de cálculo desenvolvido para o efeito, foram seleccionados todos os fluidos que apresentavam os requisitos técnicos e ambientais necessários e adequados para este tipo de aplicação. De forma a permitir a selecção dos mesmos, foram definidos, para cada um dos regimes de funcionamento descritos


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anteriormente, os seguintes requisitos mínimos obrigatórios a cumprir por todos os fluidos, tendo em vista a respectiva elegibilidade:

• Temperatura máxima do ciclo (Tmáx. ciclo) inferior à temperatura crítica do fluido (Tcrítica fluido) [10 e 23];

• Temperatura mínima do ciclo (Tmín. ciclo) superior à temperatura do ponto triplo do fluido (Tponto triplo fluido) [19 e 23];

• ODP nulo [23]; • GWP inferior a 1430 (valor apresentado pelo R-134a, que é um dos fluidos

mais utilizados nas aplicações de refrigeração) [23]; • Toxicidade nula [10, 13, 19 e 23].

No entanto, embora constituindo um dos parâmetros importantes na selecção de um fluido, a inflamabilidade não foi considerada nesta primeira análise como um dos critérios de avaliação. Isto porque a perigosidade associada a este parâmetro depende fortemente das condições de funcionamento e segurança das instalações (e, neste caso em particular, do controlo dos limites de inflamabilidade destes fluidos no ar, aquando de uma fuga). Ora, como estas questões não foram abordadas no âmbito deste projecto, foi decidido não considerar este parâmetro na selecção dos fluidos orgânicos. Contudo, numa fase mais avançada do projecto, nomeadamente na escolha e definição dos 5 melhores fluidos a utilizar nos CRO, foi realizada uma pequena análise comparativa entre os limites de inflamabilidade dos fluidos escolhidos e de fluidos tidos como altamente inflamáveis.

Tendo por base as considerações feitas anteriormente, definiu-se o seguinte processo iterativo para a selecção dos fluidos orgânicos, conforme a Figura 41.

Figura 41 – Processo iterativo de selecção dos fluidos orgânicos (Fonte: elaboração própria)


61

Uma vez obtidos os fluidos elegíveis, e tendo em consideração a base de dados (de fluidos) disponível no Engineering Equation Solver (software de simulação utilizado), foram então definidos os fluidos que serviram de base de estudo para este projecto e que seriam, posteriormente, simulados num Ciclo de Rankine Orgânico, de forma a identificar os que apresentam os melhores desempenhos para este tipo de instalações. Por conseguinte, para um CRO ideal (ηisent. turb. = ηisent. bomba = ηalt. = ηtérm. evap. = 100 %) foram efectuadas simulações para as diferentes temperaturas máxima e mínima do ciclo (anteriormente descritas), bem como para cada um dos fluidos seleccionados, com o intuito de avaliar os respectivos desempenhos máximos e ideais e consequentemente escolher os 5 melhores fluidos orgânicos.

Desta forma, para os fluidos ditos húmidos, foi desenvolvido um programa de cálculo para determinar a pressão máxima do ciclo (tal e qual como havia sido feito para o vapor de água). Em função das respectivas temperaturas máxima e mínima, e do rendimento isentrópico da turbina (que neste caso seria de 100 %), calculou-se a pressão máxima de serviço para cada um dos regimes de funcionamento. Neste cálculo também não foram contempladas quaisquer restrições quanto à pressão máxima admissível para os CRO, tendo sido, todavia, posteriormente avaliados todos os resultados obtidos, de forma a garantir que as pressões calculadas não excediam os valores de referência para este tipo de ciclos (pressão máxima compreendida entre os 2 e os 3 MPa – [10, 19 e 23]). Paralelamente, e para o caso dos fluidos ditos secos, definiu-se que o vapor à entrada da turbina se encontraria à temperatura máxima do ciclo e no estado de vapor saturado, com um título de 100 %. Tal consideração resultou do estudo de Hung et al., referenciado por [15] em que, segundo o autor, o sobreaquecimento do vapor, antes de entrar na turbina, penaliza o rendimento térmico do CRO. Por conseguinte, a pressão máxima para este tipo de fluidos consistiria apenas na pressão de saturação para a temperatura máxima do ciclo. Contudo, embora se verifique que o aumento da pressão máxima conduz até certo ponto a um aumento do rendimento térmico e da potência mecânica produzida na instalação, também se constata, por outro lado, que este aumento atinge o seu valor máximo para valores de pressão que conduzem a expansões húmidas [38]. Desta feita, de forma a garantir uma expansão totalmente seca e sem danos para as pás da turbina, foram definidas as pressões máximas admissíveis para este tipo de fluidos [38], sendo obtidas de acordo com o método descrito na Figura 42.

Figura 42 – Determinação da pressão máxima admissível para um fluido seco (Fonte: Software Engineering Equation Solver, elaboração própria)


62

Uma vez definidas as pressões e as temperaturas máxima e mínima do ciclo, e tendo em consideração a potência térmica rejeitada no condensador do CRV, procedeu-se, então, à simulação dos vários fluidos orgânicos previamente seleccionados, avaliando o respectivo desempenho segundo um CRO ideal. Esta simulação contemplou, no entanto, duas hipóteses distintas: uma primeira hipótese em que foi calculada a potência eléctrica máxima passível de ser produzida a partir da potência térmica cedida pelo ciclo de topo e, uma segunda hipótese, em que para uma potência eléctrica de 1 MW se calculou o caudal de fluido necessário e o respectivo rendimento térmico imposto ao evaporador. Porém, para a análise pretendida, que era escolher os 5 melhores fluidos orgânicos, foi considerada apenas a segunda hipótese, visto que se constitui como a única que dava respostas concretas às questões impostas pela definição de uma instalação deste tipo. Contudo, é de ressalvar que a primeira hipótese é de extrema importância, uma vez que permite identificar os limites máximos atingíveis para a produção eléctrica e rendimentos eléctrico e térmico da instalação.

Assim sendo, para os dois regimes de funcionamento correspondentes ao Inverno e ao Verão, foram avaliadas as evoluções de diferentes parâmetros (como a pressão mínima e máxima do ciclo, o caudal, a potência de bombagem, o rendimento eléctrico, o rendimento térmico e a variação de entalpia e de pressão na turbina) com a variação da temperatura máxima do ciclo. Considerando apenas fluidos secos, foi possível identificar os 5 melhores fluidos orgânicos a funcionar num CRO. A par da água, que serve de referência e de termo comparativo para este tipo de ciclos, foram então seleccionados os melhores fluidos a operar num CRO ideal, sendo, posteriormente, realizado um estudo mais pormenorizado e detalhado do desempenho de cada um destes fluidos em diferentes instalações de CRO.

Para a análise dos 6 fluidos supra mencionados, foram consideradas três configurações diferentes para o Ciclo de Rankine Orgânico:

• Ciclo de Rankine Orgânico Real; • Ciclo de Rankine Orgânico com Regeneração por Contanto Indirecto

(designados com regeneração); • Ciclo de Rankine Orgânico com Regeneração por Contacto Directo

(designados com picagem de vapor).

Objectivamente, os CRO funcionam até pressões e temperaturas máximas de 2 a 3 MPa e 325ºC, respectivamente [17 e 23]. Porém, como foi mencionado anteriormente, a temperatura máxima do ciclo ficou desde logo condicionada pela temperatura de condensação do CRV. Por este motivo foram consideradas temperaturas máximas compreendidas entre os 80 e os 180 ºC definindo-se, assim, uma diferença de temperaturas face à temperatura de condensação de 20 ºC. Paralelamente, e no que diz respeito à pressão máxima do ciclo, esta ficaria definida, para os fluidos secos, pela pressão de saturação correspondente à respectiva temperatura máxima (uma vez que o vapor se encontraria no estado de vapor saturado à entrada da turbina), e, para a água, a partir do programa de cálculo das pressões máximas do ciclo, referido anteriormente, em que em função das respectivas temperaturas máxima e mínima do ciclo, e do rendimento isentrópico da turbina, se calculava a pressão máxima de serviço para cada um dos regimes de funcionamento. De referir que, uma vez mais foram consideradas, para os fluidos secos, as pressões máximas admissíveis, de forma a garantir uma expansão totalmente seca. Em todo o caso, e inclusivamente para a água, foram avaliados


63

todos os resultados obtidos para as pressões máximas dos ciclos, tendo em atenção que estes não ultrapassassem os limites anteriormente definidos (2 a 3 MPa).

Por outro lado, relativamente à temperatura mínima do ciclo, tinha-se já considerado que seria de 35 ou 50 ºC, conforme o período do ano, sendo que a pressão mínima ficaria definida como a pressão de saturação, do fluido em análise, para a temperatura mínima do ciclo. Quando da selecção dos 5 melhores fluidos orgânicos foram tidos em conta cuidados especiais na selecção dos mesmos, para garantir que as respectivas pressões mínimas fossem superiores ou iguais à pressão atmosférica, no sentido de evitar infiltrações de ar no sistema e penalizações no desempenho do ciclo.

A par destas considerações, foram ainda definidos valores para o rendimento térmico do evaporador (face à potência térmica transferida a partir do CRV), rendimentos isentrópicos da turbina e da(s) bomba(s), rendimento do alternador e rendimento térmico do regenerador por contacto indirecto (para os ciclos com regeneração). Desta feita, foi considerado um rendimento térmico de 75 % para o evaporador (valor considerado para a primeira hipótese de análise, e apresentado por [33]), um rendimento isentrópico de 80 % para a turbina (valor compreendido entre os limites de 75 a 85 % apresentados por [17]), um rendimento isentrópico de 70 % para a(s) bomba(s) (valor compreendido entre os limites de 65 a 85 %, apresentados por [35]), um rendimento de 90 % para o alternador (valor compreendido entre os limites de 80 a 100 % apresentados por [36]) e um rendimento térmico de 75 % do regenerador por contacto indirecto (valor de referência apresentado por [33]).

De forma semelhante ao verificado no CRV, foram consideradas perdas de carga de 5 % (face ao valor das pressões máxima e mínima do ciclo, respectivamente) nos evaporadores e nos condensadores e, para os ciclos com regeneração, uma perda de carga de 1 % (face ao valor da pressão de picagem) nos regeneradores, ver Figura 43. Não foram consideradas perdas de carga nas tubagens de ligação entre os componentes do ciclo.

Figura 43 – Perdas de carga no evaporador, condensador e regeneradores (Fonte: Software Engineering Equation Solver, elaboração própria)


64

Desta forma, antes de entrar no evaporador, o líquido saturado é bombeado até uma pressão que ultrapassa em 5 % a pressão máxima do ciclo, sendo depois introduzido no evaporador onde se processa a transferência de calor entre o vapor de água e o fluido orgânico que vai passando da fase líquida à fase de vapor até atingir o estado de vapor saturado. Uma vez terminado este processo, e encontrando-se à pressão e temperatura máximas do ciclo, o vapor saturado do fluido orgânico é expandido na turbina até à pressão mínima do ciclo, sendo feitas extracções de vapor (no caso dos ciclos com picagem) às pressões correspondentes de picagem. No final da expansão, o vapor encontra-se, ainda, sobreaquecido, e à pressão mínima do ciclo, sendo introduzido no condensador no caso dos CRO real e com picagem de vapor ou, então, e para o caso do CRO com regeneração, primeiramente no regenerador por contacto indirecto. A partir daqui, e já no condensador, processa-se a transferência de calor entre o vapor e a fonte fria do ciclo, sendo que, neste processo, sofre uma perda de carga de 5 % relativamente à sua pressão de entrada. Seguidamente, o líquido saturado volta a ser bombeado até à pressão de entrada do evaporador (no caso dos CRO real e com regeneração) ou, então, até à pressão de entrada nos regeneradores por contacto directo (no caso do CRO com picagem de vapor), que será igual à pressão de picagem respectiva com uma penalização de 1 % face a este último valor. De realçar que, uma vez mais, não foi equacionada qualquer perda de carga para as tubagens da instalação, bem como para o regenerador por contacto indirecto.

Finalmente, relativamente aos ciclos com regeneração por contacto directo, foi efectuado um estudo detalhado para determinar (para cada um dos fluidos) os valores da pressão óptima de picagem, e respectiva percentagem. Neste sentido, fazendo variar a temperatura máxima do ciclo, foram calculadas para várias pressões de picagem as respectivas percentagens de extracção de vapor, sendo este cálculo efectuado a partir de um volume de controlo aplicado a cada um dos regeneradores (por contacto directo) existentes no ciclo, considerando-os adiabáticos e que, à saída dos mesmos, o vapor de água se encontraria no estado de vapor saturado, com um título de 0 % (tal como se havia considerado para os CRV com regeneração). Consequentemente obtiveram-se curvas para o rendimento eléctrico em função da pressão e da percentagem de picagem, a partir das quais, e para cada fluido e temperatura máxima do ciclo, se identificou a pressão e a percentagem de picagem que maximizam o rendimento eléctrico do ciclo. Contudo, face à obtenção de valores para a percentagem de picagem excessivamente elevados comparativamente aos valores de referência utilizados em centrais térmicas (valores entre os 5 e os 20 %), foi considerado um limite máximo de 20 % para este valor, sendo calculadas as respectivas penalizações do rendimento eléctrico face ao valor óptimo obtido inicialmente.

Assim sendo, de forma a clarificar as considerações e formulações efectuadas, são apresentadas de seguida, nas Figuras 44, 45 e 46, as configurações adoptadas, bem como a metodologia de cálculo, para cada um dos Ciclos de Rankine Orgânico analisado:


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1. Ciclo de Rankine Orgânico Real

Figura 44 – Esquema e diagrama T-s do Ciclo de Rankine Orgânico Real (Fonte: Software Engineering Equation Solver, elaboração própria)

O desempenho da instalação foi avaliado a partir das seguintes formulações: Rendimento térmico do evaporador:

JKéLM. NOPQ. = S�TUVW.S� uY[ª. «¬

= �� Xf�cªY×]^_`^aZbS� uY[ª. «¬

(3.48)

em que �� 563�*% é o caudal mássico do fluido orgânico e >�7%�*. �.4 a potência

térmica rejeitada pelo CRV e introduzida no CRO.


h� NOPQ. = �� 563�*% × ]ℎ� − ℎ)�b (3.49)




p� MNq. KmLn. = �� 563�*% × ]ℎ� − ℎr�b (3.50)


p� NsNqK. = �� 563�*% × ]ℎ� − ℎr�b × H�6�. (3.51)


JNsNqK. = t� TfTue.S� uY[ª. «¬

= �� Xf�cªY×]^_`^oZb×vVfe.S� uY[ª. «¬

(3.52)


66


h� qwlx. = �� 563�*% × ]ℎr� − ℎ(b (3.53)




p� MNq. nwMnP = �� 563�*% × ]ℎ)� − ℎ(b (3.54)


JKéLMjqw = ]t� TfTue.`t� zTu. {Yz{VbS� uY[ª. «¬

(3.55)


|}.}. = @7%�*. �.A − ]20 + 273,15b (3.56)

em que @7%�*. �.A é a temperatura de condensação do CRO correspondente.


|}.�. = @�,�-. �.A + ]20 + 273,15b (3.57)

em que @�,�-. �.A é a temperatura de evaporação do CRO correspondente.


J�PLlwK = 1 − 2X.X.2X.�.

(3.13)

2. Ciclo de Rankine Orgânico com Regeneração por Contacto Indirecto

Figura 45 – Esquema e diagrama T-s do Ciclo de Rankine Orgânico com Regeneração por Contacto Indirecto (Fonte: Software Engineering Equation Solver, elaboração própria)


67

O desempenho da instalação foi avaliado a partir das seguintes formulações:



= �� Xf�cªY×]^_`^�bS� uY[ª. «¬

(3.58)


h� NOPQ. = �� 563�*% × ]ℎ� − ℎ b (3.59)




p� MNq. KmLn. = �� 563�*% × ]ℎ� − ℎr�b (3.50)


p� NsNqK. = �� 563�*% × ]ℎ� − ℎr�b × H�6�. (3.51)



= �� Xf�cªY×]^_`ôZb×vVfe.S� uY[ª. «¬

(3.52)


h� qwlx. = �� 563�*% × ]ℎ� − ℎ(b (3.60)




p� MNq. nwMnP = �� 563�*% × ]ℎ)� − ℎ(b (3.54)

Rendimento térmico do regenerador:

JLN�NlNLPxwL = ]^�`âZb]ôZ`^�b (3.61)


JKéLMjqw = ]t� TfTue.`t� zTu. {Yz{VbS� uY[ª. «¬

(3.55)


|}.}. = @7%�*. �.A − ]20 + 273,15b (3.56)


|}.�. = @�,�-. �.A + ]20 + 273,15b (3.57)


68


J�PLlwK = 1 − 2X.X.2X.�.

(3.13)

3. Ciclo de Rankine Orgânico com Regeneração por Contacto Directo

Figura 46 – Esquema e diagrama T-s do Ciclo de Rankine Orgânico com Regeneração por Contacto Directo (Fonte: Software Engineering Equation Solver, elaboração própria)

Neste caso foram avaliados os seguintes parâmetros: Rendimento térmico do evaporador:


= �� Xf�cªY×]^_`^�ZbS� uY[ª. «¬

(3.62)


h� NOPQ. = �� 563�*% × ]ℎ� − ℎ��b (3.63)



]^_`^�cb = ]^�Z`^oZb]^�Z`^ocb (3.18)

Caudal mássico de picagem:

M� QjqP�NM = F × �� 563�*% (3.64)


69


p� MNq. KmLn. = �� 563�*% × ]ℎ� − ℎ��b + �� 563�*% × ]1 − Fb × ]ℎ�� − ℎr�b

(3.65)


p� NsNqK. = �� 563�*% × ]ℎ� − ℎ��b + �� 563�*% × ]1 − Fb × ]ℎ�� − ℎr�b� ×H�6�. (3.66)



= �� Xf�cªY×]^_`^�Zb�� Xf�cªY×](`�b×]^�Z`^oZb�×vVfe.S� uY[ª. «¬

(3.67)


h� qwlx. = �� 563�*% × ]ℎr� − ℎ(b (3.53)



]^�Z`^�b (3.68)


p� MNq. nwMnP � = �� 563�*% × ]1 − Fb × ]ℎ)� − ℎ(b (3.69)


p� MNq. nwMnP � = �� 563�*% × ]ℎ�� − ℎ b (3.70)


JKéLMjqw = ]t� TfTue.`t� zTu. {Yz{V y`t� zTu. {Yz{V abS� uY[ª. «¬

(3.71)


|}.}. = @7%�*. �.A − ]20 + 273,15b (3.56)


|}.�. = @�,�-. �.A + ]20 + 273,15b (3.57)


J�PLlwK = 1 − 2X.X.2X.�.

(3.13)

Uma vez definidas as pressões e as temperaturas para cada uma das configurações do CRO foram, então, simulados para cada um dos fluidos e regime de funcionamento, os respectivos


70

desempenhos térmico e eléctrico. Daqui resultaram os valores, que se julgam ser uma boa estimativa, para o desempenho real destes fluidos a operar num CRO, resultados estes que serviram de base, juntamente com os do CRV, para estimar o rendimento eléctrico global de toda a instalação (Central Solar, Ciclo de Rankine a Vapor de Água e Ciclo de Rankine Orgânico).

3.4. Análise Exergética do Ciclo de Rankine Orgânico

De acordo com [39], “[…] A qualidade da energia define-se como a capacidade de causar mudança. […]”; neste sentido, é importante o conhecimento do grau de ordem (ou desordem) associado aos diferentes processos, e da penalização que as irreversibilidades impõem ao desempenho dos dispositivos termodinâmicos. Por conseguinte, e de forma a avaliar as limitações inerentes ao processos reais, foi também efectuada, neste estudo, uma análise exergética ao Ciclo de Rankine Orgânico [39].

Porém, devido às limitações da Primeira Lei da Termodinâmica, que não contempla na sua análise o estado de desordem de um determinado sistema, considerando calor e trabalho como formas de transferência de energia equivalentes, não foi possível avaliar e quantificar o grau de irreversibilidade em cada processo a partir da análise térmica anteriormente descrita. Assim sendo, de forma a atender às restrições nas conversões entre as várias formas de energia, bem como à extensão dos processos, foi necessário recorrer à Segunda Lei da Termodinâmica. Assente no conceito de entropia, esta lei permite assim majorar a impossibilidade da conversão, total e contínua, de uma forma desordenada de energia numa outra mais nobre (mais ordenada), considerando assim para irreversibilidade característica de todos os processos reais [39].

Com efeito, considerando o CRO a operar em regime permanente, foram definidos volumes de controlo para cada um dos equipamentos da instalação, de forma a avaliar a respectiva irreversibilidade. Consequentemente, e a partir da equação geral de Gouy-Stodola para escoamentos em regime permanente (equação 3.72), foram calculadas as irreversibilidades associadas a cada um dos processos, sendo posteriormente determinado o rendimento exergético do ciclo.

I�¯.°. = T²³´. × µ∑ ]m� ¸ × s¸ − m� º × sºb −¸ ∑ »� ¼½¼C ¾ (3.72)

em que I�¯.°. é a irreversibilidade associada a um volume de controlo (V.C.), T²³´. a temperatura ambiente, m� ¸ o caudal mássico de fluido que sai do volume de controlo, s¸ a entropia específica do fluido que sai do volume de controlo, m� º o caudal mássico de fluido que entra no volume de controlo, sº a entropia específica do fluido que entra no volume de controlo, Q� C a potência térmica absorvida ou rejeitada num dispositivo e TC a temperatura da fonte para a qual é transferida a potência Q� C. Desta forma, particularizando para cada uma das configurações do CRO, ilustradas nas Figuras 47, 48 e 49, foram considerados os seguintes balanços exergéticos:


71

1. Ciclo de Rankine Orgânico Real

Figura 47 – Definição dos volumes de controlo para o cálculo das irreversibilidades em cada um dos

equipamentos do CRO Real

V.C. 1: Irreversibilidade no evaporador

¿�ÀOPQ. = @��&. × µ�� × #� − �� )� × #)� − �� _×]^_`^aZb2uY[ª. «¬

¾ (3.73)

em que �� é o caudal mássico de fluido e # a entropia específica.

V.C. 2: Irreversibilidade na turbina

¿�|mLn. = @��&. × [�� r� × #r� − �� × #�] (3.74)

V.C. 3: Irreversibilidade no condensador

¿��wlx. = @��&. × Á�� ( × #( − �� r� × #r� − �� o×]^y`^oZb2X.X.

Â (3.75)

V.C. 4: Irreversibilidade na bomba

¿�ÃwMnP = @��&. × [�� )� × #)� − �� ( × #(] (3.76)

Rendimento exergético:

ÄÅÆÅÇÈéÉÊËÌ = ∑ ÍÎ� ÏÐÑÏ∑ ÍÎ� ÒÓÔÕÐÒ

= Ö� ×ÒØ. ÔÙÕÚ.�»� ØÛÓÜ.×£(` Ý¼.¼.ÝØÛÓÜ. Þßà¤

»� ÒáÐâ.×£(` Ý¼.¼.ÝØÛÓÜ. Þßã¤�∑ Ö� ×ÒØ. ÚÛ×ÚÐÏä

(3.77)

em que Ex� ¸²ç e Ex� ºèéê² são, respectivamente, a potência exergética que sai e que entra

no volume de controlo.


72

2. Ciclo de Rankine Orgânico com Regeneração por Contacto Indirecto


equipamentos do CRO com Regeneração por Contacto Indirecto


¿�ÀOPQ. = @��&. × µ�� × #� − �� × # − �� _×]^_`^�b2uY[ª. «¬

¾ (3.78)


¿�|mLn. = @��&. × [�� r� × #r� − �� × #�] (3.74)

V.C. 3: Irreversibilidade no regenerador por contacto indirecto

¿�ëN�. �. ¿. = @��&. × [ �� × #� + �� × # − �� r� × #r� − �� )� × #)� −�� oZ × � (`vZTìT[TZVªYZ b × ] ^�`^oZ �

2Vz{. ] (3.79)


¿��wlx. = @��&. × Á�� ( × #( − �� × #� − �� ×]^y`^�b2X.X.

Â (3.80)

V.C. 5: Irreversibilidade na bomba

¿�ÃwMnP = @��&. × [�� )� × #)� − �� ( × #(] (3.76)


ÄÅÆÅÇÈéÉÊËÌ = ∑ ÍÎ� ÏÐÑÏ∑ ÍÎ� ÒÓÔÕÐÒ

= Ö� ×ÒØ. ÔÙÕÚ.�»� ØÛÓÜ.×£(` Ý¼.¼.ÝØÛÓÜ. Þßà¤

»� ÒáÐâ.×£(` Ý¼.¼.ÝØÛÓÜ. Þßã¤�∑ Ö� ×ÒØ. ÚÛ×ÚÐÏä

(3.77)


73

3. Ciclo de Rankine Orgânico com Regeneração por Contacto Directo


equipamentos do CRO com Regeneração por Contacto Directo


¿�ÀOPQ. = @��&. × µ�� × #� − �� × #�� − �� _×]^_`^�Zb2uY[ª. «¬

¾ (3.81)


¿�|mLn. = @��&. × [�� × #�� + �� r� × #r� − �� × #�] (3.82)


¿��wlx. = @��&. × Á�� ( × #( − �� r� × #r� − �� o×]^y`^oZb2X.X.

Â (3.75)

V.C. 4: Irreversibilidade na bomba 1

¿�ÃwMnP � = @��&. × [�� )� × #)� − �� ( × #(] (3.83)

V.C. 5: Irreversibilidade no regenerador por contacto directo

¿�ëN�. �. í. = @��&. × [�� × # − �� × #�� − �� )� × #)�] (3.84)

V.C. 6: Irreversibilidade na bomba 2

¿�ÃwMnP � = @��&. × [�� × #�� − �� × # ] (3.85)


74


JNîNL�éKjqw = ∑ +�� dVcd∑ +�� T[eZVT

= t� zTu. e�Z{.�S� uY[ª.×£(` ïX.X.ïuY[ª. «¬ð¤

S�TUVW.×£(` ïX.X.ïuY[ª. «¬¤�∑ t� zTu. {Yz{Vdñ

(3.77)

A partir destas formulações foram avaliadas as penalizações associadas a cada um dos processos (pelo cálculo das irreversibilidades), bem como comparados, indirectamente, o rendimento térmico real da instalação com o respectivo rendimento térmico máximo (rendimento de Carnot), através do rendimento exergético.


75

CAPÍTULO IV – APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DE RESULTADOS

Baseado em todas as considerações e formulações descritas no capítulo anterior, o Capítulo IV tem por objectivo apresentar os resultados obtidos, em cada um dos ciclos ao longo da evolução e desenvolvimento do projecto, assim como avaliá-los criteriosamente, de forma a identificar as melhores soluções tendo em vista as necessidades e exigências do projecto.

4.1. Ciclo de Rankine a Vapor de Água

Começando pela análise do CRV, o ciclo de topo, verificou-se que a partir da condição inicial, de 380 ºC de temperatura máxima do ciclo, não se conseguiam cumprir os objectivos propostos no PIP do projecto. Como se comprova no Anexo A.1, o rendimento eléctrico obtido para esta condição não ultrapassa os modestos 18 %, valor que diz respeito ao CRV com Regeneração Dupla, estando assim bastante longe das metas pretendidas. Por conseguinte, foram equacionadas outras duas temperaturas máximas para o ciclo, de 450 e 500 ºC, tendo sido efectuada uma avaliação idêntica à realizada para a temperatura máxima de 380 ºC. Os resultados obtidos são os apresentados nos Anexos A.2 e A.3, onde se verifica, tal como seria previsível e expectável, um aumento do rendimento eléctrico em função do aumento da temperatura máxima do ciclo. Por outro lado, e a par do que foram os resultados para a condição inicial, verifica-se também que o rendimento eléctrico da instalação vai aumentando com um número de picagens de vapor.

Assim sendo, e da respectiva análise dos resultados, constatou-se que a solução que mais se aproximava dos valores de rendimento eléctrico pretendidos era, sem dúvida, a do CRV com Regeneração Dupla para uma temperatura máxima do ciclo de 500 ºC. Segundo esta avaliação, o rendimento eléctrico obtido rondaria os 20 a 24,5 %, conforme a temperatura de condensação do ciclo, encontrando-se portanto já próximo do valor de referência que eram os 25 %. As Tabelas 3 a 5 e as Figuras 50 a 52, respectivamente, documentam sumariamente os valores de rendimento eléctrico obtidos para cada uma das configurações e temperaturas máximas do ciclo (que variam em intervalos de 10 ºC), ficando perceptível a avaliação anteriormente descrita.

Tabela 3 – Rendimento eléctrico do CRV Real para as temperaturas máximas do ciclo de 380, 450 e 500 ºC

Rendimento Eléctrico [%] - Sem Picagem T. said.turb. [ºC] T. ent.turb.=380 ºC T. ent.turb.=450 ºC T. ent.turb.=500 ºC

100 17,1 20,5 22,7 110 16,7 20,1 22,3 120 16,2 19,6 21,9 130 15,7 19,2 21,5 140 15,3 18,7 21,0 150 14,7 18,3 20,6 160 14,2 17,8 20,1 170 13,7 17,3 19,6 180 13,1 16,8 19,1 190 12,6 16,3 18,6 200 12,0 15,7 18,2


76

Figura 50 – Rendimentos eléctricos do CRV Real, para as temperaturas máximas do ciclo de 380, 450 e 500 ºC,

em função das temperaturas de condensação do ciclo

Tabela 4 – Rendimento eléctrico do CRV Real com Regeneração Simples para as temperaturas máximas do ciclo de 380, 450 e 500 ºC

Rendimento Eléctrico [%] – Picagem Simples T. said.turb. [ºC] T. ent.turb.=380 ºC T. ent.turb.=450 ºC T. ent.turb.=500 ºC

100 17,8 21,5 24,0 110 17,4 21,1 23,6 120 16,9 20,7 23,2 130 16,5 20,3 22,8 140 16,0 19,8 22,4 150 15,4 19,3 22,0 160 14,9 18,9 21,5 170 14,3 18,4 21,0 180 13,8 17,8 20,6 190 13,2 17,3 20,1 200 12,6 16,8 19,6

Figura 51 – Rendimentos eléctricos do CRV Real com Regeneração Simples, para as temperaturas máximas do

ciclo de 380, 450 e 500 ºC, em função das temperaturas de condensação do ciclo

10,0

15,0

20,0

25,0

80 130 180Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co (

%)

Temperatura do vapor à saída da turbina (ºC)

T. ent.turb.=380ºC

T. ent.turb.=450ºC

T. ent.turb.=500ºC

10,0

15,0

20,0

25,0

80 130 180Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co (

%)


T. ent.turb.=380ºC

T. ent.turb.=450ºC

T. ent.turb.=500ºC


77

Tabela 5 – Rendimento eléctrico do CRV Real com Regeneração Dupla para as temperaturas máximas do ciclo de 380, 450 e 500 ºC

Rendimento Eléctrico [%] – Picagem Dupla T. said.turb. [ºC] T. ent.turb.=380 ºC T. ent.turb.=450 ºC T. ent.turb.=500 ºC

100 18,1 21,9 24,5 110 17,7 21,5 24,1 120 17,2 21,1 23,7 130 16,7 20,7 23,4 140 16,2 20,2 22,9 150 15,7 19,7 22,5 160 15,1 19,3 22,1 170 14,6 18,8 21,6 180 14,0 18,3 21,1 190 13,4 17,7 20,7 200 12,8 17,2 20,2

Figura 52 – Rendimentos eléctricos do CRV Real com Regeneração Dupla, para as temperaturas máximas do

ciclo de 380, 450 e 500 ºC, em função das temperaturas de condensação do ciclo

A configuração do CRV com Regeneração Dupla, para uma temperatura máxima de 500 ºC, constitui-se assim como a solução que melhores rendimentos eléctricos apresenta, facto que levou à sua consideração como modelo térmico para a avaliação do Ciclo de Rankine Orgânico. No entanto, trata-se de uma configuração cuja potência térmica no evaporador não assenta, única e exclusivamente, na potência transferida da central solar. Para o efeito, é efectuada a queima de Gás Natural que, por transferência térmica, posterior à do evaporador, permite o sobreaquecimento do vapor de água desde os 380 até aos 500 ºC. Desta forma, foram também avaliados os consumos de Gás Natural associados a este sobreaquecimento do vapor, tendo para o caso considerado um Poder Calorífico Inferior (PCI) do Gás Natural de 37000 kJ/m3 (valor considerado à pressão atmosférica e a uma temperatura de 0 ºC).

Assim sendo, e como referido anteriormente, foi seleccionado o CRV com Regeneração Dupla (500 ºC) para simular o comportamento térmico e eléctrico da instalação a vapor de água. Neste sentido, e a partir desta escolha, ficou então definida a potência residual rejeitada pelo ciclo de topo no condensador, permitindo desta forma dar seguimento ao estudo do Ciclo de Rankine Orgânico. A Tabela 6 e a Figura 53 apresentam assim o valor e a evolução da potência térmica rejeitada no condensador do CRV com Regeneração Dupla, para as

10,0

15,0

20,0

25,0

80 130 180

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co (

%)


T. ent.turb.=380ºC

T. ent.turb.=450ºC

T. ent.turb.=500ºC


78

temperaturas máximas do ciclo de 380, 450 e 500 ºC, em função das diferentes temperaturas de condensação do ciclo.

Tabela 6 – Potência térmica rejeitada no condensador do CRV Real com Regeneração Dupla para as

temperaturas máximas do ciclo de 380, 450 e 500 ºC Potência Condensador [kW] - Picagem Dupla

T. said.turb. (ºC) T. ent.turb.=380ºC T. ent.turb.=450ºC T. ent.turb.=500ºC

100 17694,0 13862,0 11951,0 110 18253,0 14201,0 12203,0 120 18867,0 14573,0 12481,0 130 19552,0 14984,0 12784,0 140 20310,0 15433,0 13115,0 150 21145,0 15922,0 13472,0 160 22070,0 16454,0 13857,0 170 23094,0 17029,0 14267,0 180 24227,0 17651,0 14704,0 190 25487,0 18321,0 15166,0 200 26889,0 19042,0 15653,0

Figura 53 – Potência térmica rejeitada no condensador do CRV Real com Regeneração Dupla, para as

temperaturas máximas do ciclo de 380, 450 e 500 ºC, em função das temperaturas de condensação do ciclo

Verifica-se, portanto, que o CRV com Regeneração Dupla (500 ºC), por apresentar o melhor rendimento eléctrico das três configurações avaliadas, exibe também a menor potência térmica rejeitada no condensador. Daqui resultam sistemas de rejeição de calor, quer para este ciclo quer, posteriormente, para o CRO, mais pequenos e tendencialmente mais baratos.


Terminada a análise do CRV, onde foram calculadas e identificadas as potências térmicas rejeitadas no condensador (que funciona simultaneamente como evaporador/caldeira do CRO) para cada uma das respectivas temperaturas de condensação, seguiu-se com o estudo e avaliação do CRO.

Assim sendo, e tendo já conhecimento da potência térmica de entrada no ciclo, restava apenas definir o(s) fluido(s) de trabalho a utilizar na instalação. Neste sentido, e a partir da base de

10000,0

15000,0

20000,0

25000,0

30000,0

80 130 180

Po

tên

cia

Co

nd

en

sad

or

(kW

)


T. ent.turb.=380ºC

T. ent.turb.=450ºC

T. ent.turb.=500ºC


79

dados (de fluidos orgânicos) apresentada no Anexo B, bem como do respectivo programa de cálculo desenvolvido para o efeito, foram identificados os fluidos que cumpriam e respeitavam os parâmetros técnicos e critérios ambientais descritos no Capítulo III. Desta forma, e para ambas as temperaturas de condensação do ciclo (35 e 50 ºC), obtiveram-se os seguintes fluidos de trabalho: R-134a, R-152a, R-236ea, R-245ca, R-245fa, R-290, R-600, R-600a, R-601, R-601a, R-717, R-718, R-1270, RE-134, Ciclopropano, Neopentano, Hexano, Ciclohexano, Heptano, Octano, Nonano, Decano e Tolueno. Como a análise do CRO foi efectuada a partir do software Engineering Equation Solver (EES), houve a necessidade de ajustar os fluidos seleccionados aos fluidos existentes na respectiva base de dados. Por conseguinte, e da lista anteriormente apresentada, foram descartados os fluidos R-236ea, R-245ca, RE-134, Ciclopropano e Neopentano (por não estarem representados na referida base de dados do EES), tendo sido validados todos os restantes.

Seguidamente, e tendo por base todas as considerações apresentadas no Capítulo III relativamente às pressões e temperaturas máximas e mínimas do ciclo, foi efectuada uma primeira avaliação, a partir de um CRO ideal (rendimentos da turbina, da bomba, do alternador e dos permutadores de calor iguais a 100 %), para identificar de entre os 18 fluidos escolhidos, quais eram os que apresentavam os melhores desempenhos termodinâmicos. Desta feita, foram considerados, para cada um dos fluidos, os valores de pressão máxima (do ciclo) apresentados no Anexo C. Estes valores foram obtidos a partir do programa de cálculo das pressões máximas desenvolvido para os fluidos húmidos, e da identificação da pressão máxima admissível de cada um dos fluidos secos. Posto isto, e para uma temperatura máxima do ciclo compreendida entre os 80 e os 180 ºC (a variar em intervalos de 10 ºC), e para ambas as temperaturas de condensação do ciclo, procedeu-se à respectiva simulação no programa EES, donde se obtiveram os resultados apresentados nos Anexos D.1 e D.2, respectivamente.

Em cada uma das simulações foram consideradas duas hipóteses de cálculo, que foram amplamente descritas no capítulo anterior, possibilitando assim o conhecimento da potência eléctrica máxima que era possível obter a partir das condições impostas (hipótese 1), bem como o caudal de fluido e rendimento térmico do evaporador necessários para produzir uma potência eléctrica de 1 MW (hipótese 2). Neste sentido, e para uma temperatura de condensação de 35 ºC, verificou-se que, para qualquer temperatura máxima do ciclo, era possível produzir uma potência eléctrica superior a 1 MW (hipótese 1), e que o rendimento térmico imposto ao evaporador seria inferior ou igual a 83,6 % (valor verificado para o R-152a à temperatura máxima de 80 ºC) (hipótese 2). Constatou-se também que os fluidos R-717 (Amónia) e R-718 (Água), para a hipótese 2, apenas se mostravam termodinamicamente viáveis a partir das temperaturas máximas de 90 e 140 ºC, respectivamente, temperaturas para as quais o rendimento térmico do evaporador era inferior ou igual a 100 %. Tal facto permitiu, desde logo, concluir que estes dois fluidos não seriam os mais indicados para funcionar nestas gamas de temperatura, e segundo este ciclo. Paralelamente, e para a temperatura de condensação de 50 ºC, verificou-se que só era possível produzir 1 MWe a partir de uma temperatura máxima de 90 ºC (hipótese 1), temperatura a partir da qual o rendimento térmico do evaporador também seria inferior ou igual a 100 % (hipótese 2). Ainda relativamente à hipótese 2, constatou-se, uma vez mais, que a Amónia e a Água impunham valores de rendimento térmico do evaporador superiores a 100 % até às temperaturas máximas de 100 e 140 ºC, respectivamente, o que é fisicamente incorrecto e por isso devem ser descartadas. Identificou-se, portanto, a mesma tendência verificada para a temperatura de condensação de 35 ºC, mas agora acrescida de uma penalização face ao aumento da temperatura mínima do


80

ciclo (50 ºC). Tal facto conduziu inevitavelmente a uma menor queda de pressão e entalpia na turbina, o que condicionou a produção eléctrica e respectivo rendimento térmico do evaporador.

Em todo o caso, e desde o ponto de vista da instalação real do CRO, a hipótese que apresenta maior interesse para o desenvolvimento do projecto é, sem sombra de dúvidas, a hipótese 2. A partir desta tem-se, assim, conhecimento do caudal necessário para produzir a potência eléctrica pretendida, bem como o rendimento térmico imposto ao evaporador/caldeira (valores que permitem estimar a dimensão da instalação). Por conseguinte, e para a selecção dos melhores fluidos orgânicos a operar segundo um CRO ideal, foi considerada apenas a hipótese 2, tendo sido avaliados os seguintes parâmetros: pressão mínima e máxima do ciclo, caudal de fluido, potência de bombagem, rendimento eléctrico, rendimento térmico e variação de entalpia e de pressão na turbina. Contudo, e dada a particularidade de estes ciclos serem fortemente penalizados para pressões mínimas inferiores à pressão atmosférica, teve-se, basicamente, em consideração apenas a pressão mínima e os rendimentos eléctricos obtidos para cada um dos fluidos. Por outro lado, e atendendo à temperatura de condensação, identificou-se que o pior regime de funcionamento verificar-se-ia para uma temperatura mínima do ciclo de 35 ºC, uma vez que para esta temperatura estaria associada uma pressão de saturação mais baixa. Neste sentido, foram avaliadas a pressão mínima e o rendimento eléctrico obtidos para o ciclo com temperatura de condensação igual a 35 ºC, donde se registaram os resultados apresentados no Anexo E.

A partir dos resultados obtidos, e considerando apenas os fluidos secos que permitissem funcionar numa vasta gama de temperaturas, foram escolhidos os cinco melhores fluidos orgânicos a operar segundo um CRO ideal. Desta feita, foram seleccionados os seguintes fluidos: R-245fa, R-600, R-600a, R-601 e R-601a. Verifica-se, portanto, que para estes cinco fluidos a pressão mínima é superior ou igual à pressão atmosférica (estando o R-601 no limite aceitável) e que os rendimentos eléctricos seguem igualmente as melhores tendências verificadas. A par disto, e a título comparativo, foi também considerada a Água, como fluido de referência. Por outro lado, e tal como mencionado no Capítulo III, não foram consideradas quaisquer restrições quanto à inflamabilidade dos fluidos aquando da sua selecção inicial. Porém, e de forma a avaliar este risco associado à sua utilização, foram analisados os limites mínimos e máximos de inflamabilidade de cada um dos fluidos orgânicos seleccionados, Tabela 7.

Tabela 7 – Limites mínimos e máximos de inflamabilidade dos fluidos orgânicos seleccionados

Limites de Inflamabilidade

(% de volume no ar)

Fluido Orgânico Lmín. Lmáx.

R-245fa - -

R-600 1,9 8,5

R-600a 1,8 8,4

R-601 1,5 7,8

R-601a 1,4 7,6

(Fontes: http://www.caledonlabs.com/upload/msds/8010-1e.pdf, http://www.jtbaker.com/msds/englishhtml/p0737.htm,

http://www.fluorocarbons.org/en/debate/safety_aspects/safety_aspects_refrigeration.html)


81

Desta forma, e comparando com o hidrogénio que é altamente inflamável e que apresenta um Lmín. = 4,0 % e um Lmáx. = 75,0 % (v/v) [40], pode-se concluir que os limites de inflamabilidade dos fluidos em causa são bastante baixos, e que as respectivas gamas de inflamabilidade (% de volume no ar) são extremamente reduzidas (inferiores a 7 %). Por conseguinte, e tendo sempre em atenção as questões de segurança relacionadas com as possíveis fugas, verifica-se que se tratam de fluidos facilmente controláveis desde este ponto de vista, apresentando assim um risco mínimo para a integridade e saúde públicas.

Posto isto, e uma vez identificados os cinco melhores fluidos orgânicos (mais a Água) e as potências térmicas transferidas para o evaporador (para cada uma das temperaturas máximas do ciclo), procedeu-se então à avaliação propriamente dita do desempenho dos CRO, para as configurações descritas no capítulo anterior. Com efeito, e seguindo a mesma lógica aplicada ao CRO ideal, foram consideradas as pressões máximas do ciclo apresentadas no Anexo F, tendo a partir destas, e das temperaturas mínima e máxima supra mencionadas, simulado o desempenho de cada um dos fluidos para cada uma das configurações. Paralelamente, e para o caso dos CRO com Regeneração por Contacto Directo, foram ainda estudadas as pressões e as percentagens de picagem óptimas para cada um dos fluidos, e respectivas temperaturas mínima e máxima do ciclo, tendo sido obtidos os resultados descritos no Anexo G. Daqui resultaram, e conforme as considerações formuladas no Capítulo III, as pressões de picagem apresentadas nas Tabelas 8 a 13, onde se identificam também os rendimentos eléctricos obtidos e as respectivas penalizações percentuais face à condição óptima de picagem.

Tabela 8 – Valores de pressão de picagem consideradas para cada um dos fluidos e respectivas temperaturas

máximas do ciclo, para uma temperatura de condensação de 35 ºC

Pressões de picagem [kPa] consideradas para cada uma das temperaturas máximas do ciclo:

80,0 90,0 100,0 110,0 120,0 130,0 140,0 150,0 160,0 170,0 180,0

R-245fa 422,6 482,4 528,3 538,1 537,4 546,5 546,5 546,5

R-600 588,8 651,4 730,1 730,8 733,8 747,3 747,3 747,3

R-600a 793,5 883,3 889,2 894,8 894,8 894,8

R-601 195,1 226,1 255,9 286,1 291,8 299,0 301,4 307,4 313,6 312,2 308,4

R-601a 250,2 288,2 333,2 345,6 353,6 359,4 366,7 372,0 377,6 374,3 380,9

Água 7,300 7,900 8,800 9,600 9,900 11,000 11,600 13,000 13,100 14,300 15,900

Tabela 9 – Valores dos rendimentos eléctricos associados às pressões de picagem consideradas para cada um dos fluidos e respectivas temperaturas máximas do ciclo, para uma temperatura de condensação de 35ºC

Rendimento eléctrico [%] associado às pressões de picagem para as referidas

temperaturas:

80,0 90,0 100,0 110,0 120,0 130,0 140,0 150,0 160,0 170,0 180,0

R-245fa 8,6 10,1 11,5 12,7 13,7 14,6 14,6 14,6

R-600 8,7 10,2 11,6 12,8 13,9 14,8 14,8 14,8

R-600a 8,7 10,2 11,6 12,6 12,6 12,6

R-601 8,5 9,9 11,3 12,5 13,6 14,6 15,4 16,2 16,9 17,6 18,1

R-601a 8,5 10,0 11,3 12,5 13,6 14,5 15,3 16,1 16,8 17,4 17,7

Água 3,0 3,6 4,2 4,8 5,4 6,0 6,5 7,1 7,6 8,2 8,7


82

Tabela 10 – Valores das penalizações percentuais (no rendimento eléctrico) associadas às pressões de picagem consideradas, face à condição óptima de picagem, para cada um dos fluidos e respectivas temperaturas máximas

do ciclo, para uma temperatura de condensação de 35 ºC

Penalizações percentuais [%] no rendimento eléctrico para cada uma das temperaturas:

80,0 90,0 100,0 110,0 120,0 130,0 140,0 150,0 160,0 170,0 180,0

R-245fa 0,00 0,00 0,01 0,06 0,17 0,29 0,29 0,29

R-600 0,00 0,00 0,01 0,07 0,17 0,29 0,29 0,29

R-600a 0,00 0,01 0,05 0,13 0,13 0,13

R-601 0,00 0,00 0,00 0,00 0,05 0,11 0,20 0,31 0,42 0,59 0,76

R-601a 0,00 0,00 0,00 0,02 0,07 0,15 0,25 0,36 0,50 0,70 0,77

Água 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Tabela 11 – Valores de pressão de picagem consideradas para cada um dos fluidos e respectivas temperaturas máximas do ciclo, para uma temperatura de condensação de 50 ºC

Pressões de picagem [kPa] consideradas para cada uma das temperaturas máximas do ciclo:

80,0 90,0 100,0 110,0 120,0 130,0 140,0 150,0 160,0 170,0 180,0

R-245fa 515,5 596,3 690,4 737,1 739,6 743,1 743,1 743,1

R-600 705,6 794,3 913,6 961,9 968,3 960,9 960,9 960,9

R-600a 938,9 1053,0 1165,0 1169,0 1169,0 1169,0

R-601 241,7 275,7 321,3 358,2 394,3 399,9 405,4 410,3 419,6 419,4 424,9

R-601a 302,1 348,7 398,7 461,8 473,6 481,7 485,0 495,8 494,8 502,5 501,5

Água 14,3 15,3 17,0 18,0 19,6 20,6 22,8 24,0 26,6 27,1 30,2

Tabela 12 – Valores dos rendimentos eléctricos associados às pressões de picagem consideradas para cada um dos fluidos e respectivas temperaturas máximas do ciclo, para uma temperatura de condensação de 50ºC

Rendimento eléctrico [%] associado às pressões de picagem para as referidas

temperaturas:

80,0 90,0 100,0 110,0 120,0 130,0 140,0 150,0 160,0 170,0 180,0

R-245fa 5,9 7,5 9,0 10,4 11,6 12,6 12,6 12,6

R-600 5,9 7,6 9,1 10,5 11,7 12,8 12,8 12,8

R-600a 6,0 7,7 9,2 10,4 10,4 10,4

R-601 5,8 7,4 8,8 10,2 11,4 12,5 13,4 14,3 15,1 15,8 16,4

R-601a 5,8 7,4 8,9 10,2 11,4 12,4 13,4 14,2 15,0 15,7 15,9

Água 2,1 2,7 3,3 4,0 4,6 5,2 5,8 6,4 7,0 7,5 8,1

Tabela 13 – Valores das penalizações percentuais (no rendimento eléctrico) associadas às pressões de picagem consideradas, face à condição óptima de picagem, para cada um dos fluidos e respectivas temperaturas máximas

do ciclo, para uma temperatura de condensação de 50 ºC

Penalizações percentuais [%] no rendimento eléctrico para cada uma das temperaturas:

80,0 90,0 100,0 110,0 120,0 130,0 140,0 150,0 160,0 170,0 180,0

R-245fa 0,00 0,00 0,00 0,01 0,09 0,19 0,19 0,19

R-600 0,00 0,00 0,00 0,02 0,08 0,21 0,21 0,21

R-600a 0,00 0,00 0,00 0,04 0,04 0,04

R-601 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,06 0,13 0,23 0,34 0,50 0,65

R-601a 0,00 0,00 0,00 0,00 0,02 0,07 0,17 0,28 0,43 0,60 0,70

Água 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00


83

Da consideração de todos os parâmetros referidos anteriormente, obtiveram-se os resultados da simulação (para cada uma das configurações do CRO e respectivas temperaturas de condensação) apresentados nos Anexos H.1 a H.6. Destas simulações, e tal como referido anteriormente, foi dada maior importância aos resultados obtidos a partir da hipótese 2, donde se destacam o rendimento térmico do evaporador, o caudal de fluido e o rendimento eléctrico. Assim sendo, e a partir das Figuras 54 a 59, é possível analisar as respectivas evoluções em função da variação das temperaturas mínima e máxima do ciclo e da configuração do CRO.

Figura 54 – Valores de rendimento térmico do evaporador obtidos para cada uma das configurações do CRO

(hipótese 2), e para uma temperatura de condensação de 35 ºC


84

Figura 55 – Valores do caudal de fluido obtidos para cada uma das configurações do CRO (hipótese 2), e para

uma temperatura de condensação de 35 ºC


85

Figura 56 – Valores do rendimento eléctrico obtidos para cada uma das configurações do CRO (hipótese 2), e

para uma temperatura de condensação de 35 ºC


86

Figura 57 – Valores de rendimento térmico do evaporador obtidos para cada uma das configurações do CRO

(hipótese 2), e para uma temperatura de condensação de 50 ºC


87

Figura 58 – Valores do caudal de fluido obtidos para cada uma das configurações do CRO (hipótese 2), e para

uma temperatura de condensação de 50 ºC


88

Figura 59 – Valores do rendimento eléctrico obtidos para cada uma das configurações do CRO (hipótese 2), e

para uma temperatura de condensação de 50 ºC


89

Com efeito, verifica-se que, tendencialmente, para temperaturas máximas do ciclo mais baixas (80 a 90 ºC) os rendimentos térmicos impostos ao evaporador teriam de ser superiores a 100 %. Tal facto permite concluir que, para estas temperaturas, não é possível atingir uma potência eléctrica de 1 MW. Paralelamente, e à medida que a temperatura máxima do ciclo aumenta, verifica-se um aumento gradual no rendimento eléctrico dos ciclos, que atinge máximos de 16,1 a 18,7 % e de 14,5 a 16,8 % para as temperaturas de condensação de 35 e 50ºC, respectivamente.

Contudo, e apesar dos bons resultados obtidos para o rendimento eléctrico tendo por base o CRO com Regeneração por Contacto Indirecto (que em determinados casos chega mesmo a apresentar rendimentos eléctricos superiores aos verificados para o CRO com Regeneração por Contacto Directo), constata-se, através das Tabelas 14 e 15, que a diferença de temperaturas (para estes ciclos) entre a saída da turbina (ponto 4r) e a saída da bomba (ponto 2r) é, na maioria das vezes, inferior ou igual (sensivelmente) a 20 ºC. Excepção para o R-601 e para o R-601a que apresentam diferenças de temperaturas claramente superiores a 20 ºC.

Tabela 14 – Diferença de temperaturas entre a saída da turbina e a saída bomba no CRO com Regeneração por

Contacto Indirecto para uma temperatura de condensação de 35 ºC

Diferença de temperaturas [ºC] para cada uma das temperaturas máximas do ciclo:

80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

R-245fa 13,5 16,2 18,7 20,8 22,5 23,3 23,3 23,3

R-600 14,2 17,0 19,5 21,5 23,0 23,5 23,5 23,5

R-600a 13,6 15,8 17,3 17,8 17,8 17,8

R-601 19,9 24,4 28,9 33,4 37,8 42,1 46,2 50,0 53,1 55,3 56,0

R-601a 19,8 24,2 28,6 33,0 37,3 41,5 45,5 49,0 51,9 53,6 53,6

Água 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9

Tabela 15 – Diferença de temperaturas entre a saída da turbina e a saída bomba no CRO com Regeneração por Contacto Indirecto para uma temperatura de condensação de 50 ºC

Diferença de temperaturas [ºC] para cada uma das temperaturas máximas do ciclo:

80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

R-245fa 9,5 12,0 14,4 16,5 18,1 18,8 18,8 18,8

R-600 10,1 12,7 15,1 17,1 18,5 18,9 18,9 18,9

R-600a 9,5 11,6 13,1 13,5 13,5 13,5

R-601 14,2 18,6 23,1 27,6 31,9 36,2 40,2 43,9 47,1 49,2 49,8

R-601a 14,0 18,3 22,6 27,0 31,3 35,4 39,3 42,8 45,6 47,3 47,3

Água 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

Daqui resulta, portanto, a impossibilidade de se efectuar a transferência de calor entre o fluido quente e frio para diferenças de temperaturas inferiores a 20 ºC (tal como explicado para a transferência de calor no evaporador), e uma elevada sensibilidade do ciclo face a possíveis oscilações nos respectivos parâmetros para diferenças de temperatura a rondar os 20 ºC. Desta forma, e devido a este limite ténue entre a viabilidade ou não da aplicação de um regenerador por contacto indirecto, optou-se por considerar, tão-somente, a primeira e a terceira


90

configurações (CRO Real e o CRO com Regeneração por Contacto Directo) como soluções construtivas válidas para o CRO.

Posto isto, e para finalizar a análise térmica ao CRO, foram avaliados os rendimentos eléctricos globais de toda a instalação. Assim sendo, foi calculado rendimento eléctrico conjunto do CRV (para cada uma das suas temperaturas máximas) e do CRO (para cada uma das suas configurações e temperaturas mínimas do ciclo). Os Anexos I.1 a I.6 documentam assim os rendimentos eléctricos globais para cada uma das possíveis conjugações de ciclos, sendo analisado, para cada um dos casos, o ganho percentual obtido pelo rendimento eléctrico global face ao rendimento eléctrico do CRV com expansão até à respectiva temperatura de condensação. As Figuras 60 a 63 ilustram então os resultados obtidos para a combinação do CRV com Regeneração Dupla considerado inicialmente (temperatura máxima de 500 ºC) com os CRO Real e com Regeneração por Contacto Directo, para ambas as temperaturas de condensação.

Figura 60 – Rendimentos eléctricos globais e ganhos percentuais associados (relativamente ao CRV com

Regeneração Dupla (500 ºC) e expansão até 35 ºC) à combinação do CRV com Regeneração Dupla (500 ºC) com o CRO Real, para uma temperatura de condensação de 35 ºC


91

Figura 61 – Rendimentos eléctricos globais e ganhos percentuais associados (relativamente ao CRV com Regeneração Dupla (500 ºC) e expansão até 35 ºC) à combinação do CRV com Regeneração Dupla (500 ºC)

com o CRO com Regeneração por Contacto Directo, para uma temperatura de condensação de 35 ºC


92


Regeneração Dupla (500 ºC) e expansão até 50 ºC) à combinação do CRV com Regeneração Dupla (500 ºC) com o CRO Real, para uma temperatura de condensação de 50 ºC


93


Regeneração Dupla (500 ºC) e expansão até 50 ºC) à combinação do CRV com Regeneração Dupla (500 ºC) com o CRO com Regeneração por Contacto Directo, para uma temperatura de condensação de 35 ºC

Dos resultados obtidos, e fazendo uma análise global, verifica-se, desde logo, que a associação dos dois ciclos (CRV e CRO) permite obter melhores rendimentos eléctricos do que um CRV único com expansão até às temperaturas de condensação de 35 ou 50 ºC. Por outro lado, para a combinação do CRV com temperatura máxima do ciclo de 380 ºC e do CRO Real com uma temperatura de condensação de 50 ºC (pior combinação), constata-se que


94

o rendimento eléctrico global é superior a 22,5 %, o que significa que mesmo para as piores combinações (entre os dois ciclos) o rendimento eléctrico global atinge valores já muito próximos de 25 %. Para as restantes combinações o rendimento tende a aumentar até um máximo de 38,3 % (valor verificado para a combinação entre o CRV com temperatura máxima de 500 ºC e o CRO com Regeneração por Contacto Directo com temperatura de condensação de 35 ºC). Tendo por base os resultados obtidos, e atendendo à sua vasta aplicação nos CRO, foi ainda considerada e efectuada uma análise pormenorizada ao fluido R-245fa, encontrando-se descritos, nas Figuras 64 a 75, os resultados correspondentes a cada uma das combinações.

Figura 64 – Rendimentos eléctricos máximos para a condição de CRO Real (Simples) obtidos a partir do R-

245fa, para uma temperatura máxima do CRV e mínima do CRO de 380 e 35 ºC, respectivamente

Figura 65 – Rendimentos eléctricos máximos para a condição de CRO com Regeneração Dupla (picagem dupla)

obtidos a partir do R-245fa, para uma temperatura máxima do CRV e mínima do CRO de 380 e 35 ºC, respectivamente

17,1 15,7 14,7

25,127,1 27,7

25,728,4 29,3

0

5

10

15

20

25

30

35

100 130 150

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)

Temperatura do vapor de água à saída da turbina (ºC)

Rendimentos eléctricos máximos para uma Tmáx. do CRV Simples igual a 380ºC

CRV Simples (380ºC)

CRV Simples (380ºC) + CRO Real

CRV Simples (380ºC) + CRO Pic.

18,1 16,7 15,7

26,128,1 28,7

26,729,4 30,3

0

5

10

15

20

25

30

35

100 130 150

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)


Rendimentos eléctricos máximos para uma Tmáx. do CRV Pic. Dupla igual a 380ºC

CRV Pic.Dupla (380ºC)

CRV Pic.Dupla (380ºC) + CRO Real

CRV Pic.Dupla (380ºC) + CRO Pic.


95

Figura 66 – Rendimentos eléctricos máximos para a condição de CRO Real (Simples) obtidos a partir do R-

245fa, para uma temperatura máxima do CRV e mínima do CRO de 450 e 35 ºC, respectivamente

Figura 67 – Rendimentos eléctricos máximos para a condição de CRO com Regeneração Dupla (picagem dupla) obtidos a partir do R-245fa, para uma temperatura máxima do CRV e mínima do CRO de 450 e 35 ºC,

respectivamente

Figura 68 – Rendimentos eléctricos máximos para a condição de CRO Real (Simples) obtidos a partir do R-245fa, para uma temperatura máxima do CRV e mínima do CRO de 500 e 35 ºC, respectivamente

20,5 19,2 18,3

28,530,6 31,2

29,131,9 32,9

0

5

10

15

20

25

30

35

100 130 150Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)






21,9 20,7 19,7

29,932,0 32,7

30,533,3 34,3

0

5

10

15

20

25

30

35

40

100 130 150Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)






22,7 21,5 20,6

30,732,8 33,5

31,334,1 35,2

0

5

10

15

20

25

30

35

40

100 130 150

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)







96


respectivamente



respectivamente

24,5 23,4 22,5

32,534,7 35,5

33,136,0 37,1

0

5

10

15

20

25

30

35

40

100 130 150

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)






17,115,7 14,7

22,725,1 25,9

23,026,1

27,3

0

5

10

15

20

25

30

100 130 150Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)






18,1 16,7 15,7

23,726,1 26,8

24,027,1 28,2

0

5

10

15

20

25

30

100 130 150Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)







97



respectivamente


20,5 19,2 18,3

26,028,6 29,4

26,429,6 30,8

0

5

10

15

20

25

30

35

100 130 150

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)






21,9 20,7 19,7

27,530,0 30,9

27,831,1 32,3

0

5

10

15

20

25

30

35

100 130 150Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)






22,7 21,5 20,6

28,330,8 31,7

28,631,9 33,1

0

5

10

15

20

25

30

35

100 130 150Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)







98

Figura 75 – Rendimentos eléctricos máximos para a condição de CRO com Regeneração Dupla (picagem dupla)

obtidos a partir do R-245fa, para uma temperatura máxima do CRV e mínima do CRO de 500 e 50 ºC, respectivamente

4.3. Análise Exergética ao Ciclo de Rankine Orgânico

Finalizada a análise térmica do CRO, restava apenas avaliar as irreversibilidades do ciclo, assim como o respectivo rendimento exergético. Neste sentido, e de acordo com as formulações apresentadas no Capítulo III, procedeu-se então ao cálculo das irreversibilidades em cada um dos equipamentos que compõem o CRO, concluindo esta análise com a determinação do rendimento exergético para cada uma das configurações consideradas. Os Anexos J.1 a J.4 apresentam assim os resultados obtidos para as irreversibilidades dos equipamentos e rendimentos exergéticos dos CRO Real e com Regeneração por Contacto Directo, para ambas as temperaturas de condensação.

Verifica-se, a partir da análise dos resultados, que as maiores irreversibilidades, em cada um dos ciclos, se encontram nos equipamentos que operam a uma temperatura superior e o mais afastada da temperatura ambiente. Neste sentido, as maiores irreversibilidades encontram-se nos evaporadores, devido às temperaturas mais altas de funcionamento, facto esse que condiciona e limita a transferência de calor entre as temperaturas de entrada e de saída do mesmo. Relativamente ao rendimento exergético, este é um parâmetro que avalia as irreversibilidades face à exergia que entra no ciclo, representando, habitualmente, a percentagem do rendimento térmico do ciclo face ao respectivo rendimento de Carnot.

Porém, e tal como na análise térmica do CRO, foi também considerada, para este caso, uma análise mais detalhada para o fluido R-245fa. Assim sendo, foram consideradas três temperaturas máximas para o ciclo (80, 110 e 130 ºC), que correspondem, respectivamente, ao mínimo, óptimo (rendimento eléctrico máximo) e máximo das temperaturas máximas do ciclo, sendo efectuada uma análise para cada uma das configurações e temperatura de condensação. Os resultados obtidos encontram-se apresentados na Tabela 16 a 19 e nas Figuras 76 a 81.

24,5 23,4 22,5

30,032,7 33,7

30,433,7 35,1

0

5

10

15

20

25

30

35

40

100 130 150

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)







99

Tabela 16 – Valores de irreversibilidade apresentados por cada um dos equipamentos do CRO Real. Temperaturas máximas do ciclo de 80, 110 e 130 ºC e temperatura de condensação de 35 ºC

CRO Real (Simples) para uma temperatura de condensação de 35 ºC

Tmáx. I�Íò²ó. I�½ôê´. I�°õèö. I�÷õ³´²

[ºC] [kW] [kW] [kW] [kW]

80 786,1 260,3 380,7 11,5

110 694,5 255,1 271,9 17,2

130 728,0 253,4 240,0 22,4

Tabela 17 – Valores de irreversibilidade apresentados por cada um dos equipamentos do CRO com Regeneração por Contacto Directo. Temperaturas máximas do ciclo de 80, 110 e 130 ºC e temperatura de condensação de 35

ºC

CRO com Regeneração por Contacto Directo para uma temperatura de

condensação de 35 ºC

Tmáx. I�Íò²ó. I�½ôê´. I�°õèö. I�÷õ³´² ( I�øºù. °.ú. I�÷õ³´² )

[ºC] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW]

80 582,2 259,3 350,7 3,7 56,3 7,9

110 434,9 253,2 240,5 3,6 64,6 14,3

130 458,4 251,2 209,3 3,1 56,6 20,1

Tabela 18 – Valores de irreversibilidade apresentados por cada um dos equipamentos do CRO Real.

Temperaturas máximas do ciclo de 80, 110 e 130 ºC e temperatura de condensação de 50 ºC CRO Real (Simples) para uma temperatura de condensação de 50 ºC

Tmáx. I�Íò²ó. I�½ôê´. I�°õèö. I�÷õ³´²

[ºC] [kW] [kW] [kW] [kW]

80 1022,0 263,7 529,1 15,1

110 750,2 258,7 314,7 21,6

130 763,3 257,1 265,1 27,7

Tabela 19 – Valores de irreversibilidade apresentados por cada um dos equipamentos do CRO com Regeneração por Contacto Directo. Temperaturas máximas do ciclo de 80, 110 e 130 ºC e temperatura de condensação de 50

ºC

CRO com Regeneração por Contacto Directo para uma temperatura de


Tmáx. I�Íò²ó. I�½ôê´. I�°õèö. I�÷õ³´² ( I�øºù. °.ú. I�÷õ³´² )

[ºC] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW]

80 850,6 263,2 496,9 5,3 40,3 9,9

110 489,0 257,1 280,8 6,0 70,2 16,4

130 490,5 255,2 232,0 4,8 57,6 24,0


100

Figura 76 – Irreversibilidades relativas no Evaporador, Turbina, Condensador e Bomba dos CRO Real e com

Regeneração por Contacto Directo, para temperaturas extremas do ciclo de 80 e 35 ºC






101








102


103

CAPÍTULO V – SOLUÇÃO TÉCNICA PROPOSTA E CONSIDERAÇÕES ECONÓMICAS

Uma vez terminadas as análises térmica e exergética do CRO, a partir das quais foi analisado o desempenho e o potencial deste ciclo, tanto isoladamente como em combinação com um CRV (ciclo de topo), é chegada a altura de apresentar uma solução construtiva real que garanta as condições nominais de funcionamento anteriormente descritas, bem como os níveis de eficiência propostos.

Neste sentido, e dando resposta aos interesses da empresa Q.eficiência, foram contactados diversos fornecedores de equipamentos (de bombas, permutadores de calor e máquinas de expansão) de forma a reunir, para cada um destes dispositivos, o máximo de informação técnica e comercial que permitisse, posteriormente, efectuar uma simulação conjunta, bem como uma avaliação económica ao CRO. Assim sendo, era objectivo da Q.eficiência proceder à compra de cada um dos equipamentos em separado, fazendo depois a respectiva montagem (de todo o equipamento) e o ajustamento do módulo orgânico para as condições de funcionamento pretendidas. Desta forma, foram contactados os seguintes fornecedores, de acordo com o tipo de equipamento, conforme Tabela 20.

Tabela 20 – Lista de fornecedores de equipamentos contactados

Fornecedor Equipamento

ARSOPI-THERMAL Permutadores de Calor

ALFA-LAVAL Permutadores de Calor

FUNKE Permutadores de Calor

GEA Permutadores de Calor

CIPRIANI Permutadores de Calor

WILO Bombas

VIKING PUMP Bombas

ORMAT Máquina de Expansão

Electratherm Máquina de Expansão

Turboden Máquina de Expansão

Adoratec Máquina de Expansão

GMK Máquina de Expansão

Koehler-Ziegler Máquina de Expansão

Cryostar Máquina de Expansão

Freepower Máquina de Expansão

Tri-o-gen Máquina de Expansão

Infinity Turbine Máquina de Expansão

Porém, pese embora se tenham obtido respostas favoráveis por parte de alguns fornecedores, verificou-se que, até ao término do projecto, não seria possível obter toda a informação pretendida. Tal facto ficaria a dever-se à indefinição do ponto de funcionamento do CRV (que


104

afecta directamente o CRO) ou, inclusivamente, à não cedência (por parte dos fornecedores) de dados técnicos relativos aos equipamentos. Por conseguinte foi decidido que a melhor opção seria, então, a compra de um módulo completo de um CRO.

Para o efeito foram contactadas as principais empresas que operam neste tipo de mercado, que correspondem, precisamente, às descritas na Tabela 20 para o fornecimento da máquina de expansão. Neste caso, as respostas já foram mais favoráveis e conclusivas quanto às soluções técnicas existentes, obtendo-se resposta por parte da Tri-o-gen, da ORMAT, da Turboden e da Infinity Turbine. Destas, foi imediatamente descartada a Tri-o-gen, por apresentar uma solução cuja gama de temperaturas era incompatível com as verificadas no projecto do CRO, apresentando-se as restantes como possíveis alternativas para o fornecimento de uma instalação de CRO. Contudo, e para os casos da ORMAT e da Turboden, que definem e adequam cada ciclo em função das necessidades do cliente, esta vantagem seria anulada, uma vez mais, devido à indefinição do CRV. Desta forma, uma vez que até ao fim deste projecto não seria conhecido o ponto de funcionamento do CRV, não podendo, portanto, ser fornecido à ORMAT e à Turboden um ponto de funcionamento específico para o CRO, optou-se pela solução apresentada pela Infinity Turbine.

5.1. Solução Técnica Proposta

A solução proposta pela Infinity Turbine consiste num CRO dito normal (convencional), composto por um evaporador, um turbocompressor invertido (máquina de expansão), um condensador e uma bomba, operando com uma temperatura máxima (do ciclo) compreendida entre os 80 e os 120 ºC, em que o fluido de trabalho é o R-245fa. Segundo as informações disponibilizadas pela empresa, e que se encontram apresentadas no Anexo K, este módulo de CRO permite obter rendimentos eléctricos entre 10 a 12 %, garantindo uma produção, por módulo, de 250 kWe.

Objectivamente, era pretendida uma máquina de expansão capaz de produzir 1 MWe, uma vez que constituiria uma solução de maior robustez, mais compacta e mais simples de operar e realizar manutenção, mas face às circunstâncias não foi possível chegar a essa solução. Em todo o caso, e a partir da solução de quatro módulos de 250 kWe, vislumbram-se algumas vantagens relativamente à máquina de expansão de 1 MWe como, por exemplo, a possibilidade de adequar a produção eléctrica em função do desempenho do CRV e, respectivamente, da potência térmica gerada na central solar (permitindo conectar ou desconectar os diferentes módulos), e a possibilidade de, em caso de avaria de um dos módulos, continuar com a produção eléctrica (facto que não é possível para uma única máquina de expansão).

Neste sentido, são apresentados na Tabela 21, os principais parâmetros de funcionamento destes módulos de 250 kWe:


105

Tabela 21 – Parâmetros de funcionamento do módulo Infinity Turbine 250 Series Platform Módulo Infinity Turbine 250 Series Platform

Potência térmica (de entrada) do evaporador: 2564,6 kW

Temperaturas máximas do ciclo: 80 a 120 ºC

Temperaturas da fonte quente (água/glicol): a partir de 82 ºC

Temperaturas da fonte fria (água): de 4,4 a 26,7 ºC

Rendimento eléctrico: 10 a 12 %

Potência eléctrica: 250 kWe

Factor de potência: 90 %

Alternador (Gerador): Indução, 3600 rpm

Tensão: 480 V (AC), trifásica

Frequência: 50/60 Hz

Preço (módulo): 308 674,4 €

(Fonte: informação disponibilizada pelo fornecedor e que se encontra descrita no Anexo K)

Relativamente a estes dados, interessa realçar que a potência térmica (de entrada) do evaporador é inferior à potência mínima disponibilizada pelo CRV com Regeneração Dupla para uma temperatura máxima de 500 ºC, ver Tabela 6 (o que permite, desde logo, concluir que a potência térmica residual do CRV é suficiente para funcionar como fonte quente do CRO). Por outro lado, as temperaturas máximas do ciclo (80 a 120 ºC) coincidem com as temperaturas avaliadas nas simulações CRO (80 a 150 ºC), sendo que os rendimentos eléctricos apresentados (10 a 12 %) se encontram, também eles, na gama de resultados obtidos (nas simulações) para cada um dos regimes de funcionamento (8 a 12,3 % para uma temperatura de condensação de 35 ºC, ver Figura 56; e 5,6 a 10,4 % para uma temperatura de condensação de 50 ºC, ver Figura 59). Finalmente, e no que concerne ao fluido de trabalho utilizado, verifica-se que este (R-245fa) corresponde a um dos 5 melhores fluidos orgânicos identificados neste estudo.

5.2. Considerações Económicas

Finalmente, e como avaliação última de qualquer projecto, foi considerada uma pequena análise económica a cada um dos ciclos que compõem a instalação completa, sendo esta, posteriormente, analisada no seu todo.

Para o efeito foram pedidas informações técnicas e económicas à empresa ENERGENA, relativamente à Central Solar e ao CRV, de forma a ter conhecimento sobre o investimento previsto para estas instalações, energia produzida por ano e preço da energia. Porém, e uma vez que a adjudicação do projecto ainda não está totalmente oficializada, a empresa ENERGENA ainda não dispõe de dados fidedignos para estas duas instalações. Neste sentido, foi proposto por esta empresa que fossem consideradas três possibilidades de investimento (10, 15 e 20 milhões de euros), e que para cada uma delas fosse avaliado o prazo de retorno e o preço da energia associado. Desta forma, seria possível identificar o investimento óptimo para todo o projecto e ainda o limite máximo de investimento para o qual a instalação completa deixaria de ser economicamente viável. Todavia, foram dadas informações relativas


106

à energia produzida por ano pelo CRV, bem como o preço de venda desta mesma energia. A Tabela 22 documenta, assim, os valores de referência utilizados para a análise económica.

Tabela 22 – Dados técnicos e económicos relativos à Central Solar e CRV e ao CRO

Central Solar e Ciclo de

Rankine a Vapor de Água

Ciclo de Rankine

Orgânico

Investimento: 10, 15, 20 [M€] 1 234 696 [€]

Energia produzida por ano: 8300 [MWh/ano] 2075 [MWh/ano]

Preço de venda da energia

(estipulado pela legislação

portuguesa):

270 [€/MWh] 270 [€/MWh]

Potência eléctrica produzida: 4 [MW] 1 [MW]

A partir destes dados, foram calculados os prazos de retorno do capital investido (PR) e o preço da energia (PE) para cada uma das instalações sendo, depois, avaliados estes parâmetros para a instalação completa. O investimento e o preço da energia para a instalação completa foram assim obtidos pela soma algébrica dos valores obtidos para cada uma das instalações (isoladamente), tendo sido identificado, posteriormente, o respectivo PR em função do preço de venda da energia. Foram considerados, também, para esta análise, e como termo comparativo, os resultados económicos e operacionais da Central Solar Fotovoltaica de Serpa (Alentejo) [41], que se encontram descritos na Tabela 23.

Tabela 23 – Dados técnicos e económicos relativos à Central Solar Fotovoltaica de Serpa

Central Solar Fotovoltaica

(Serpa)

Investimento: 62 [M€]

Energia produzida por ano: 18 000 [MWh/ano]

Preço de venda da energia

(por 15 anos): 320 [€/MWh]

Potência eléctrica produzida: 11 [MW]

(Fonte: [41])

Com efeito, foram consideradas as seguintes formulações:

Amortização ou lucro da instalação:

Amort./Lucr. = Invest. −]EP× PV × Nb (5.1)


107

em que Invest. é o investimento inicial na instalação, EP a energia produzida por ano, PV o preço de venda da energia produzida e N o número de anos.

Preço da energia produzida:

PE = èòº¸é.Í�×(��×� (5.2)

Neste sentido, foi, primeiramente, analisada a Central Solar Fotovoltaica de Serpa, donde se obtiveram os resultados apresentados nos Anexos L.1, e que se encontram ilustrados nas Figuras 82 e 83.

Figura 82 – Evolução da amortização/lucro verificado para a Central Solar Fotovoltaica de Serpa

Figura 83 – Evolução do preço da energia verificado para a Central Solar Fotovoltaica de Serpa

Verifica-se, portanto, que para um investimento de 62 milhões de euros o prazo de retorno da Central Solar Fotovoltaica não é de 15 anos. Tal facto permitiu concluir que os cálculos realizados (pelos responsáveis da central) para a determinação do preço da energia (de 0,32 €/kWh) já previam a taxa de juro associada ao investimento inicial do projecto. Assim sendo,

-62000000

-37200000

-12400000

12400000

37200000

62000000

0 5 10 15 20 25

Inve

st. -

Am

ort.

/Luc

r. (€

)

N (anos)

Invest. Central Solar Fotovoltaica

Amort./Lucr. Central Solar Fotovoltaica

0,00

0,60

1,20

1,80

2,40

3,00

3,60

4,20

4,80

0 5 10 15 20 25

PE

(€

/kW

h)

N (anos)

PE Central Solar Fotovoltaica


108

o custo total da central ficaria por 86,4 milhões de euros, dos quais 24,4 milhões de euros (que corresponde ao lucro verificado desde o prazo de retorno apresentado na Figura 5.1 e os 15 anos de funcionamento da central) seriam o valor de juros a pagar à banca. Refazendo, então, os cálculos para um investimento de 86,4 milhões de euros, obtiveram-se os resultados apresentados no Anexo L.2, que se encontram sintetizados nas Figuras 84 e 85.

Figura 84 – Evolução da amortização/lucro verificado para a Central Solar Fotovoltaica de Serpa, considerando

um investimento de 86,4 milhões de euros

Figura 85 – Evolução do preço da energia verificado para a Central Solar Fotovoltaica de Serpa, considerando

um investimento de 86,4 milhões de euros

Uma vez determinada a evolução económica da Central Solar Fotovoltaica, que servirá de comparação à instalação completa (Central Solar, CRV e CRO) analisada neste estudo, procedeu-se à respectiva análise económica, bem como para cada um dos ciclos isoladamente, para os três valores de investimento da Central Solar e CRV. Daqui obtiveram-se os resultados apresentados nos Anexos L.3 a L.5, e que se encontram ilustrados nas Figuras 86 a 91.

-86400000

-57600000

-28800000

0

28800000

57600000

86400000

0 5 10 15 20 25

Inve

st. -

Am

ort.

/Luc

r. (€

)

N (anos)

Invest. Central Solar Fotovoltaica

Amort./Lucr. Central Solar Fotovoltaica

0,00

0,80

1,60

2,40

3,20

4,00

4,80

0 5 10 15 20 25

PE

(€

/kW

h)

N (anos)

PE Central Solar Fotovoltaica

PE FV

PE


109

Figura 86 – Evolução da amortização/lucro verificado para cada uma das sub-instalações e para a instalação

completa para um investimento de 10 milhões de euros na Central Solar e no Ciclo de Rankine a Vapor

Figura 87 – Evolução do preço da energia verificado para cada uma das sub-instalações e para a instalação




-12000000

7000000

26000000

45000000

0 4 8 12 16 20

Inve

st. -

Am

ort.

/Luc

r. (€

)

N (anos)

Invest. Instalação Completa

Amort./Lucr. Instalação Completa

Invest. CS+CRV

Amort./Lucr. CS+CRV

Invest. CRO

Amort./Lucr. CRO

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

0 4 8 12 16 20

PE

(€

/kW

h)

N (anos)

PE Instalação Completa

PE CS+CRV

PE CRO

PE FV

PV

-17000000

2000000

21000000

40000000

0 4 8 12 16 20

Inve

st. -

Am

ort.

/Luc

r. (€

)

N (anos)



Invest. CS+CRV

Amort./Lucr. CS+CRV

Invest. CRO

Amort./Lucr. CRO


110







0,00

0,40

0,80

1,20

1,60

2,00

2,40

0 4 8 12 16 20

PE

(€

/kW

h)

N (anos)


PE CS+CRV

PE CRO

PE FV

PE

-22000000

-3000000

16000000

35000000

0 4 8 12 16 20

Inve

st. -

Am

ort.

/Luc

r. (€

)

N (anos)



Invest. CS+CRV

Amort./Lucr. CS+CRV

Invest. CRO

Amort./Lucr. CRO

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0 4 8 12 16 20

PE

(€

/kW

h)

N (anos)


PE CS+CRV

PE CRO

PE FV

PE


111

Da análise dos resultados obtidos é, então, possível verificar que, para 10 milhões de euros de investimento na Central Solar e CRV, por exemplo, o PR mínimo é de 4 anos (ver Figura 86) com um preço da energia de 0,45 €/kWh (ver Figura 87). Porém, uma vez que este preço é extremamente elevado face ao preço de venda considerado (0,27 €/kWh), foram avaliados os PR cujo preço (da energia) fosse igual ao preço da energia fotovoltaica (PR0,32€/kWh) e os PR para um preço da energia igual ao preço de venda (PR0,27€/kWh). Como resultado obtiveram-se PR iguais a 5,7 e 6,8 anos, respectivamente. Para finalizar foi, ainda, avaliado o preço da energia para um PR de 15 anos (PR15anos), tendo para este caso obtido um valor de 0,12 €/kWh. Desta forma, e efectuando o mesmo raciocínio para os três investimentos da Central Solar e CRV considerados, obtiveram-se os resultados apresentados na Tabela 24.

Tabela 24 – Prazos de retorno (PR) e preço da energia associado (PE) para cada um dos investimentos na Central

Solar e no CRV

PR

PE

Instalação

Completa

PR0,32€/kWh

PE

Instalação

Completa

PR0,27€/kWh

PE

Instalação

Completa

PR15anos

PE

Instalação

Completa

[anos] [€/kWh] [anos] [€/kWh] [anos] [€/kWh] [anos] [€/kWh]

10 M€ 4 0,45 5,7 0,32 6,8 0,27 15 0,12

15 M€ 5,8 0,42 7,5 0,32 9 0,27 15 0,16

20 M€ 7,6 0,40 9,3 0,32 11 0,27 15 0,20

Verifica-se, assim, que à medida que o investimento aumenta o PR também tende a aumentar gradualmente e que, para uma condição de PR idêntico, o aumento do investimento conduz à subida dos preços da energia. Neste sentido, o PR0,32€/kWh varia desde os 5,7 a 9,3 anos, estando PR0,27€/kWh compreendido entre os 6,8 e os 11 anos. Desta forma, e como seria expectável, o investimento óptimo corresponde ao menor dos investimentos (10 milhões de euros) sendo que, para este, ficam garantidos os PR mais baixos e mais próximos de 5 anos. Em contraposição encontra-se o investimento de 20 milhões de euros, que apresenta valores de PR bastante elevados, ultrapassando mesmo os 10 anos. Por conseguinte, o investimento de 15 milhões de euros parece assumir-se como a condição limite, garantindo que o PR se mantém abaixo dos 10 anos.

Paralelamente, e tendo por base o preço da energia fotovoltaica para um PR15anos (0,32 €/kWh) e o respectivo PR para um preço de energia de 0,27 €/kWh (18 anos) (ver Figuras 84 e 85), constata-se que o preço da energia produzida pela Central Solar Fotovoltaica é, sensivelmente, 1,6 a 2,7 vezes mais cara do que a energia produzida pela instalação completa (ver Tabela 25), reflectindo-se esta mesma tendência nos respectivos PR. Como consequência, a instalação completa (Central Solar com Concentração, CRV e CRO) apresenta-se como uma forte alternativa à central solar fotovoltaica, evidenciando níveis de rentabilidade económica mais atractivos do que os verificados para a Central Solar Fotovoltaica.


112

Tabela 25 – Comparação dos prazos de retorno (PR) e dos preços da energia associados (PE) entre a instalação completa e a central fotovoltaica

PR0,27€/kWh

PE

Instalação

Completa

PR0,27€/kWh

PE

Central Solar

Fotovoltaica

PR15anos

PE

Instalação

Completa

PR15anos

PE

Central

Solar

Fotovoltaica

[anos] [€/kWh] [anos] [€/kWh] [anos] [€/kWh] [anos] [€/kWh]

10 M€ 6,8 0,27 18 0,27 15 0,12 15 0,32

15 M€ 9 0,27 18 0,27 15 0,16 15 0,32

20 M€ 11 0,27 18 0,27 15 0,20 15 0,32

No entanto, relativamente a esta análise, convém mencionar que não foram tidas quaisquer considerações sobre os custos de manutenção nem de sistemas de rejeição de calor (torres de refrigeração), pelo que os resultados obtidos representarão apenas uma primeira aproximação e estimativa ao que poderão ser os prazos de retorno do capital investido e preços de venda da energia da instalação conjunta. Contudo, e embora suportada por uma análise económica extremamente simplista, verifica-se que a combinação destas três tecnologias (Central Solar com Concentração, CRV e CRO) permite competir directamente com as Centrais Solares Fotovoltaicas, devendo ser tidas em consideração em projectos futuros de produção eléctrica.


113

CAPÍTULO VI – CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

Terminada a análise termodinâmica do CRO, bem como as respectivas considerações económicas a título individual e em conjunto com a Central Solar e CRV, é chegado o momento de apresentar as conclusões obtidas ao longo do desenvolvimento deste projecto, que reflectem, na sua globalidade, o estudo detalhado e a metodologia de abordagem e modelação destes ciclos tendo em vista os objectivos pretendidos, bem como as sugestões para trabalhos futuros.

6.1. Conclusões

Começando pela análise do CRV, constatou-se que para uma temperatura máxima de 380 ºC não era possível, com este ciclo, obter uma potência de 4 MWe com um rendimento eléctrico de 25 %. Assim sendo, foi atingido como valor máximo, para a potência eléctrica pretendida, um rendimento eléctrico de 18,1 % (para a condição de CRV com Regeneração Dupla) que, como se pode verificar, se encontra extremamente abaixo do valor de referência pretendido. Com efeito, foram consideradas duas outras temperaturas máximas para este ciclo, de 450 e 500 ºC respectivamente, de forma a avaliar se, a partir destas, era possível atingir a barreira dos 25 % de rendimento eléctrico. Face às considerações efectuadas, verificou-se que, embora não atingindo exactamente o valor pretendido, estas soluções permitiam já aproximar o rendimento eléctrico para valores compreendidos entre os 20 e os 25 %. No caso em concreto, a melhor solução correspondeu ao CRV com Regeneração Dupla para uma temperatura máxima e mínima do ciclo de 500 e 100 ºC, respectivamente, tendo-se obtido para esta configuração um rendimento eléctrico máximo de 24,5 %. Desta forma, e dando resposta ao primeiro grande objectivo deste projecto, foi identificado o CRV com Regeneração Dupla para uma temperatura máxima de 500 ºC enquanto configuração adequada para funcionar como fonte quente do CRO, ficando, para o efeito, definidas as potências térmicas rejeitadas no respectivo condensador (que funciona como evaporador/caldeira do CRO), salvaguardando, de antemão, as condições impostas no PIP do projecto para o CRV.

Numa segunda fase, concluída a análise do CRV, procedeu-se ao estudo dos fluidos orgânicos que apresentavam as melhores propriedades e características para operar segundo um CRO. Nesta análise pretendeu-se que os fluidos escolhidos apresentassem e cumprissem todas as exigências técnicas, ambientais e comerciais, definidas como óptimas para este tipo de aplicações, não tendo, no entanto, sido possível atingir este mesmo objectivo. Neste sentido, foram impostas condições e limites aos parâmetros de selecção utilizados, sendo apenas escolhidos os fluidos que cumprissem na íntegra as especificações definidas. Desta selecção inicial, e da simulação destes mesmos fluidos para um CRO Ideal, identificaram-se, então, os 6 melhores fluidos orgânicos (incluindo a água) que permitem obter os rendimentos eléctricos mais elevados quando a operar num CRO. Os fluidos seleccionados foram assim o R-245fa, o R-600 (Butano), o R-600a (Isobutano), o R-601 (Pentano), o R-601a (Isopentano) e a Água, que foi incluída neste estudo como fluido de referência.

Finda a selecção dos fluidos orgânicos, e cumprido o segundo objectivo do projecto, procedeu-se à avaliação do desempenho do CRO para cada um destes fluidos, para distintas configurações e para diferentes temperaturas máximas e mínimas do ciclo. Concluiu-se, então, que quanto mais alta fosse a temperatura de condensação e mais baixa a temperatura


114

máxima do CRO piores seriam os resultados do rendimento eléctrico, verificando-se que, em determinadas condições, seria mesmo impossível a obtenção de 1 MWe. Desta forma, os melhores resultados ficaram associados à temperatura de condensação de 35 ºC (que corresponde à temperatura de condensação aplicável ao período de Inverno) e CRO com Regeneração, tendo-se obtido valores de rendimento eléctrico máximo compreendidos entre 8,5 e 18,1 %. Em todo o caso, e para a temperatura de condensação aplicável ao período de Verão (50 ºC), verificou-se que, para esta mesma configuração, até temperaturas máximas do ciclo de 100 ºC (exclusive) não era possível produzir a potência eléctrica pretendida, apresentando valores de rendimento eléctrico máximo (para as restantes temperaturas) compreendidos entre 8,8 e 16,4 %. Verificou-se, portanto, que este tipo de tecnologia apresenta um imenso potencial no aproveitamento de fontes de energia de baixa temperatura, constituindo-se uma alternativa ao CRV, para baixas temperaturas, onde este ciclo não apresenta valores de rendimento eléctrico tão competitivos. A partir destes resultados estavam cumpridos os três grandes objectivos deste projecto, tendo, para o efeito, sido avaliado o desempenho dos CRO.

Porém, face à integração do projecto do CRO no projecto global apresentado pela parceria Luso-Espanhola, houve a necessidade de avaliar o real potencial destes ciclos face aos CRV convencionais. Neste sentido, foi avaliado o rendimento eléctrico global para todas as combinações possíveis entre o CRV e o CRO, tendo sido, inclusivamente, calculado o ganho percentual deste rendimento face ao rendimento eléctrico obtido a partir do CRV com expansão até à respectiva temperatura de condensação. Verificou-se, então, e primeiramente, que para todas as combinações do CRV com o CRO o rendimento eléctrico global obtido era superior ao rendimento eléctrico obtido a partir do CRV com expansão até à respectiva temperatura de condensação. Tal facto permitia assim concluir que, desde o ponto de vista da produção eléctrica, a associação destes dois ciclos fazia todo o sentido, significando a não incorporação do CRO a rejeição de um potencial eléctrico equivalente a 1 MW. No que diz respeito aos valores do rendimento eléctrico global, constatou-se que estes atingiam o seu máximo para a condição do CRV com Regeneração Dupla para uma temperatura máxima de 500 ºC e do CRO com Regeneração para uma temperatura de condensação de 35 ºC, sendo obtidos valores de rendimento eléctrico compreendidos entre 33 e 38,3 %. Por outro lado, mesmo para a pior das combinações (que resulta do CRV Simples com uma temperatura máxima de 380 ºC e do CRO Real com uma temperatura de condensação de 50 ºC), verificou-se que o rendimento eléctrico global da instalação seria superior a 22,5 %, valor este que não se encontra assim tão distante do valor de rendimento eléctrico pretendido para o projecto do CRV. Desta análise, concluiu-se, ainda, que o ponto óptimo de funcionamento dos dois Ciclos de Rankine não se encontrava para valores mínimos de temperatura de condensação do CRV (tipicamente 100 ºC), mas sim para a gama de temperaturas de condensação compreendidas entre os 130 e os 150 ºC, para os fluidos R-245fa, R-600 e R-600a, e os 180 e os 200 ºC, para os fluidos R-601 e R-601a.

Finalmente, perante o interesse de qualquer empresa na obtenção de uma estimativa económica relativa a cada um dos seus projectos, foi elaborada um pequena análise económica ao CRO, isoladamente e em conjunto com a Central Solar e CRV, onde foram estimados os respectivos prazos de retorno de investimento e o preço da energia produzida. Fazendo esta análise, verificou-se, primeiramente, que o CRO isolado, e para um preço de venda da energia de 0,27 €/kWh, apresentava um PR equivalente a 2,2 anos. Porém, e em associação com a Central Solar e CRV, constatou-se que este PR podia variar bastante, em


115

função do investimento previsto para esta parte do projecto. Assim sendo, para 10, 15 e 20 milhões de euros de investimento na Central Solar e CRV, e tendo por base um preço de venda da energia de 0,27 €/kWh, obtiveram-se PR médios de 7, 9 e 11 anos, respectivamente. Verifica-se, portanto, que o investimento óptimo para a Central Solar e CRV consiste no menor dos investimentos (10 milhões de euros), apresentando-se a segundo opção (de 15 milhões de euros) como a condição limite de investimento para um PR inferior ou igual a 10 anos. Relativamente ao investimento de 20 milhões de euros, constata-se que o PR é superior a 10 anos, opção que ultrapassa os limites do PR adequado para a instalação completa (5 a 10 anos). Foi considerado ainda, e a título comparativo, a análise económica da Central Solar Fotovoltaica de Serpa (Alentejo), a partir da qual se verificou que o preço da respectiva energia era, sensivelmente, 1,6 a 2,7 vezes superior ao preço da energia produzida pela instalação completa.

Face aos resultados obtidos, quer no plano da análise termodinâmica, quer tendo em conta as considerações económicas, foi possível verificar, com clareza, que os Ciclos de Rankine Orgânico apresentam um imenso potencial para fontes de energia de baixa e média temperatura, devendo, neste sentido, ser desenvolvidos, explorados e aplicados sempre que se esteja em presença de uma fonte de energia para a qual o aproveitamento térmico, a partir do CRV convencional, não é o mais adequado.

6.2. Sugestões para Trabalhos Futuros

O desenvolvimento dos CRO é um tema relativamente recente, que conduz, necessariamente, a um trabalho de pesquisa ainda bastante alargado tendo em vista a sua optimização e a adequação do mesmo para diferentes temperaturas das fontes de calor. Neste sentido, seria interessante não só avaliar outros fluidos que não foram contemplados neste projecto, como proceder à sua aplicação num CRO real, de forma a obter curvas de potência efectivas para diferentes regimes de funcionamento.

Paralelamente, embora introduzindo perdas no modelo de análise do CRO desenvolvido para este projecto, seria, também, importante, a partir das bancas de ensaio, estimar valores de perda de carga associados aos equipamentos e tubagens que compõem os CRO para, desta forma, se obterem valores fidedignos associados a cada uma destas perdas para diferentes potências eléctricas instaladas. Por outro lado, seria ainda uma mais-valia os fornecedores de equipamento, nomeadamente da máquina de expansão, facultarem mais informação técnica relativamente aos seus produtos, tendo em vista melhores estimativas para o desempenho destes ciclos e um desenvolvimento mais rápido de toda esta tecnologia.

Em suma, reunindo todas estas sugestões, potenciar-se-ia o desenvolvimento dos CRO, permitindo, assim, a sua aplicação a um sem número de fontes de calor consideradas, actualmente, como inapropriadas para o aproveitamento térmico.


116


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120

• [33] – Pinho, C. T.; “Máquinas Térmicas – Acetatos Turbinas”; FEUP, DEMEGI, Secção de Fluidos e

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https://dspace.ist.utl.pt/bitstream/2295/179135/1/Convencao%20sobre%20a%20Camada%20de%20Oz

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• [38] – Cong, C. E. et al.; “Solar Thermal Organic Rankine Cycle as a Renewable Energy Option”;

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• [39] – Pinho, C. T.; “Gestão de Energia Térmica – Apontamentos”; FEUP, DEMEGI, Secção de

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• [42] – Afonso, C. F.; “Refrigeração – Apontamentos”; FEUP, DEMEGI, Secção de Fluidos e Calor;

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• [43] – “Refrigerants”; ASHRAE Handbook – Fundamentals (SI); 2009; Chapter 29;

• [44] – Makamoto, E. et al.; “Reproductive and developmental toxicity of hydrofluorocarbons used as

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http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TC0-4XP37T7-



n=1&_urlVersion=0&_userid=2460038&md5=d8bc1f909bc133bcc99060c683f209b7);

• Locais da Internet visitados:

Ø http://www2.dupont.com/Refrigerants/en_US/products/index.html (visitado a 14.03.2010)

Ø http://www.engineeringtoolbox.com/Refrigerants-Environment-Properties-d_1220.html

(visitado a 14.03.2010)


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Ø http://members.cox.net/jamesmcalm/calm-Toxicity_of_Refrigerants-Pardue-1996.pdf (visitado

a 14.03.2010)

Ø http://www.iifiir.org/en/doc/1027.pdf (visitado a 14.03.2010)

Ø http://www.fluorocarbons.org/en/families/hcfcs.html (visitado a 14.03.2010)

Ø http://www.fluorocarbons.org/documents/library/Regulatory/Regulation_1005-

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Ø http://www.fluorocarbons.org/documents/library/Legislation/JO_L161_1_842_2006_Regulati

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Ø http://www.freepower.co.uk/tech-specifications.htm (visitado a 28.05.2010)

Ø http://www.cryostar.com/web/heat-conversion.php (visitado a 28.05.2010)

Ø http://www.triogen.nl/index.php?option=com_content&task=view&id=47 (visitado a

28.05.2010)

Ø http://www.roughriderpower.com/50kwspecs.pdf (visitado a 28.05.2010)

Ø http://www.infinityturbine.com/ORC/ORC_Waste_Heat_Turbine.html (visitado a 28.05.2010)

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Ø http://www.ormat.com/organic-rankin-cycle (visitado a 28.05.2010)

Ø http://www.turboden.eu/en/rankine/rankine-history.php (visitado a 28.05.2010)

Ø http://www.turboden.eu/en/downloads/downloads.php (visitado a 28.05.2010)

Ø http://www.adoratec.com/productnav.html (visitado a 28.05.2010)

Ø http://www.gmk.info/ORC_heat_recovery_geothermal.563.html (visitado a 28.05.2010)

Ø http://www.koehler-ziegler.de/english_frames.html (visitado a 28.05.2010)

Ø http://search.freefind.com/find.html?id=28922916&pageid=r&mode=ALL&n=0&query=ORC

&Submit=Search (visitado a 28.05.2010)


122

123

ANEXOS

125

Anexo A.1 – Resultados do Ciclo de Rankine a Vapor Simples, com Regeneração Simples (uma picagem de vapor) e com Regeneração Dupla (duas picagens de vapor), respectivamente, para uma temperatura máxima do ciclo de 380 ºC

127

Tabela 26 – Resultados da simulação do CRV Simples para uma temperatura máxima do ciclo de 380 ºC

>�5%��. H�é��. �,�-. >��,�-. �� ,�-%� E� ��7. �3�&. E� �6�7�. E� ��7. &%�&� H�6�7�. H�é��7% H��%� >�7%�*.

Temp [kW] [%] [kW] [kg/s] [kW] [kW] [kW] [%] [%] [%] [kW]

100 31164 75,0 23373 8,4 4444 4000 22,8 17,1 18,9 47,5 18951

110 31986 75,0 23989 8,8 4444 4000 29,0 16,7 18,4 46,1 19574

120 32883 75,0 24662 9,2 4444 4000 36,3 16,2 17,9 44,6 20254

130 33877 75,0 25408 9,6 4444 4000 44,9 15,7 17,3 43,1 21009

140 34972 75,0 26229 10,2 4444 4000 54,9 15,3 16,7 41,6 21839

150 36173 75,0 27130 10,7 4444 4000 66,5 14,7 16,1 40,1 22752

160 37498 75,0 28124 11,4 4444 4000 79,9 14,2 15,5 38,6 23759

170 38960 75,0 29220 12,1 4444 4000 95,2 13,7 14,9 37,1 24870

180 40573 75,0 30430 12,9 4444 4000 112,9 13,1 14,2 35,7 26098

190 42361 75,0 31771 13,8 4444 4000 133,0 12,6 13,6 34,2 27459

200 44348 75,0 33261 14,9 4444 4000 156,1 12,0 12,9 32,7 28973

128

Tabela 27 – Resultados da simulação do CRV com Regeneração Simples para uma temperatura máxima do ciclo de 380 ºC

>�5%��. H�é��. �,�-. >��,�-. �� ,�-%� <-�7�/�� F �� -�7�/�� E� ��7. �3�&. E� �6�7�. E� ��7. &%�&� ( E� ��7. &%�&� ) H�6�7�. H�é��7% H��%� >�7%�*.

Temp [kW] [%] [kW] [kg/s] [kPa] [%] [kg/s] [kW] [kW] [kW] [kW] [%] [%] [%] [kW]

100 29911 75,0 22433 8,8 529,6 9,3 0,8 4444 4000 5,1 19,3 17,8 19,7 47,5 18013

110 30670 75,0 23002 9,2 683,3 9,5 0,9 4444 4000 6,7 24,2 17,4 19,2 46,1 18589

120 31501 75,0 23626 9,6 866,6 9,6 0,9 4444 4000 8,8 30,0 16,9 18,7 44,6 19220

130 32426 75,0 24319 10,1 1081 9,8 1,0 4444 4000 11,3 36,7 16,5 18,1 43,1 19923

140 33446 75,0 25085 10,7 1330 9,9 1,1 4444 4000 14,4 44,3 16,0 17,5 41,6 20699

150 34570 75,0 25927 11,3 1616 10,0 1,1 4444 4000 18,1 53,1 15,4 16,9 40,1 21554

160 35812 75,0 26859 12,0 1940 10,1 1,2 4444 4000 22,5 63,0 14,9 16,2 38,6 22500

170 37185 75,0 27889 12,7 2305 10,1 1,3 4444 4000 27,8 74,3 14,3 15,6 37,1 23546

180 38703 75,0 29027 13,6 2713 10,2 1,4 4444 4000 34,0 87,0 13,8 14,9 35,7 24704

190 40388 75,0 30291 14,6 3166 10,2 1,5 4444 4000 41,3 101,3 13,2 14,2 34,2 25989

200 42263 75,0 31697 15,7 3666 10,2 1,6 4444 4000 49,8 117,4 12,6 13,5 32,7 27420

129

Tabela 28 – Resultados da simulação do CRV com Regeneração Dupla para uma temperatura máxima do ciclo de 380 ºC

>�5%��. H�é��. �,�-. >��,�-. �� ,�-%� <-�7�/�� ( F( �� -�7�/�� ( <-�7�/�� ) F) �� -�7�/�� ) E� ��7. �3�&. E� �6�7�. E� ��7. &%�&� ( E� ��7. &%�&� ) E� ��7. &%�&� � H�6�7�. H�é��7% H��%� >�7%�*.

Temp [kW] [%] [kW] [kg/s] [kPa] [%] [kg/s] [kPa] [%] [kg/s] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [%] [%] [%] [kW]

100 29485 75,0 22114 8,9 831,7 6,3 0,6 322,4 6,5 0,5 4444 4000 2,6 6,5 15,7 18,1 20,0 47,5 17694

110 30222 75,0 22666 9,3 1049 6,5 0,6 427 6,6 0,6 4444 4000 3,5 8,4 19,7 17,7 19,5 46,1 18253

120 31030 75,0 23272 9,8 1302 6,6 0,6 555,3 6,7 0,6 4444 4000 4,7 10,6 24,3 17,2 18,9 44,6 18867

130 31931 75,0 23948 10,3 1591 6,7 0,7 710,1 6,8 0,7 4444 4000 6,1 13,3 29,6 16,7 18,4 43,1 19552

140 32926 75,0 24694 10,9 1917 6,8 0,7 894,7 6,9 0,7 4444 4000 7,9 16,4 35,7 16,2 17,8 41,6 20310

150 34022 75,0 25517 11,5 2282 6,9 0,8 1112 6,9 0,7 4444 4000 10,1 20,1 42,6 15,7 17,1 40,1 21145

160 35236 75,0 26427 12,2 2686 6,9 0,8 1366 7,0 0,8 4444 4000 12,7 24,3 50,4 15,1 16,5 38,6 22070

170 36579 75,0 27434 13,0 3131 7,0 0,9 1658 7,0 0,8 4444 4000 15,9 29,2 59,3 14,6 15,8 37,1 23094

180 38064 75,0 28548 13,9 3618 7,0 1,0 1993 7,0 0,9 4444 4000 19,6 34,8 69,2 14,0 15,1 35,7 24227

190 39714 75,0 29785 14,8 4146 7,1 1,0 2374 7,1 1,0 4444 4000 24,2 41,2 80,4 13,4 14,4 34,2 25487

200 41550 75,0 31163 16,0 4718 7,1 1,1 2805 7,1 1,0 4444 4000 29,5 48,5 93,0 12,8 13,7 32,7 26889

131

Anexo A.2 – Resultados do Ciclo de Rankine a Vapor Simples, com Regeneração Simples (uma picagem de vapor) e com Regeneração Dupla (duas picagens de vapor), respectivamente, para uma temperatura máxima do ciclo de 450ºC

133


>�5%��. H�é��. �,�-. >��,�-. >�:á� ;��3��6 =�:á� ;��3��6 �� ,�-%� E� ��7. �3�&. E� �6�7�. E� ��7. &%�&� H�6�7�. H�é��7% H��%� >�7%�*.

Temp [kW] [%] [kW] [kW] [m3/s] [kg/s] [kW] [kW] [kW] [%] [%] [%] [kW]

100 26054 75,0 19540 1075 0,03 6,7 4444 4000 33,2 20,5 22,6 52,5 15129

110 26582 75,0 19936 1142 0,03 6,9 4444 4000 41,7 20,1 22,1 51,1 15534

120 27156 75,0 20367 1221 0,03 7,2 4444 4000 51,7 19,6 21,6 49,8 15974

130 27785 75,0 20839 1311 0,04 7,5 4444 4000 63,2 19,2 21,0 48,4 16457

140 28468 75,0 21351 1416 0,04 7,9 4444 4000 76,5 18,7 20,5 47,1 16983

150 29207 75,0 21906 1538 0,04 8,3 4444 4000 91,7 18,3 19,9 45,8 17553

160 30009 75,0 22506 1680 0,05 8,7 4444 4000 109,1 17,8 19,3 44,4 18171

170 30872 75,0 23154 1847 0,05 9,2 4444 4000 128,8 17,3 18,6 43,1 18838

180 31804 75,0 23853 2043 0,06 9,7 4444 4000 151,2 16,8 18,0 41,7 19560

190 32807 75,0 24605 2276 0,06 10,2 4444 4000 176,6 16,3 17,4 40,4 20337

200 33886 75,0 25415 2555 0,07 10,9 4444 4000 205,4 15,7 16,7 39,0 21176

134


>�5%��. H�é��. �,�-. >��,�-. >�:á� ;��3��6 =�:á� ;��3��6 �� ,�-%� <-�7�/�� F �� -�7�/�� E� ��7. �3�&. E� �6�7�. E� ��7. &%�&� ( E� ��7. &%�&� ) H�6�7�. H�é��7% H��%� Q� õèö.

Temp [kW] [%] [kW] [kW] [m3/s] [kg/s] [kPa] [%] [kg/s] [kW] [kW] [kW] [kW] [%] [%] [%] [kW]

100 24792 75,0 18594 1140 0,03 7,1 779,1 11,6 0,8 4444 4000 6,3 30,0 21,5 23,7 52,5 14186

110 25255 75,0 18941 1214 0,03 7,4 996,7 11,9 0,9 4444 4000 8,3 37,4 21,1 23,2 51,1 14542

120 25760 75,0 19320 1300 0,04 7,7 1253 12,2 0,9 4444 4000 10,8 46,1 20,7 22,7 49,8 14932

130 26315 75,0 19737 1398 0,04 8,0 1550 12,5 1,0 4444 4000 13,7 56,0 20,3 22,2 48,4 15362

140 26921 75,0 20191 1513 0,04 8,4 1890 12,7 1,1 4444 4000 17,3 67,3 19,8 21,6 47,1 15831

150 27579 75,0 20684 1645 0,04 8,8 2276 13,0 1,1 4444 4000 21,6 80,1 19,3 21,0 45,8 16341

160 28292 75,0 21219 1800 0,05 9,3 2710 13,2 1,2 4444 4000 26,6 94,5 18,9 20,4 44,4 16896

170 29061 75,0 21796 1981 0,05 9,8 3194 13,4 1,3 4444 4000 32,5 110,7 18,4 19,7 43,1 17495

180 29892 75,0 22419 2194 0,06 10,4 3730 13,6 1,4 4444 4000 39,4 128,9 17,8 19,1 41,7 18143

190 30785 75,0 23089 2447 0,07 11,0 4321 13,8 1,5 4444 4000 47,5 149,5 17,3 18,4 40,4 18841

200 31744 75,0 23808 2750 0,07 11,7 4969 14,0 1,6 4444 4000 56,9 172,5 16,8 17,7 39,0 19593

135


>�5%��. H�é��. �,�-. >��,�-. >�:á� ;��3��6 =�:á� ;��3��6 �� ,�-%� <-�7�/�� ( F( �� -�7�/�� ( <-�7�/�� ) F) �� -�7�/�� ) E� ��7. �3�&. E� �6�7�. E� ��7. &%�&� ( E� ��7. &%�&� ) E� ��7. &%�&� � H�6�7�. H�é��7% H��%� >�7%�*.

Temp [kW] [%] [kW] [kW] [m3/s] [kg/s] [kPa] [%] [kg/s] [kPa] [%] [kg/s] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [%] [%] [%] [kW]

100 24359 75,0 18270 1165 0,03 7,2 1323 8,0 0,6 429,6 8,1 0,5 4444 4000 3,0 9,2 25,1 21,9 24,1 52,5 13862

110 24798 75,0 18599 1242 0,03 7,6 1655 8,3 0,6 564,8 8,3 0,6 4444 4000 4,0 11,7 31,3 21,5 23,6 51,1 14201

120 25279 75,0 18959 1330 0,04 7,9 2034 8,5 0,7 729,2 8,5 0,6 4444 4000 5,3 14,8 38,5 21,1 23,1 49,8 14573

130 25809 75,0 19357 1433 0,04 8,2 2462 8,8 0,7 925,8 8,7 0,7 4444 4000 6,9 18,3 46,6 20,7 22,6 48,4 14984

140 26387 75,0 19790 1551 0,04 8,6 2940 9,0 0,8 1158 8,8 0,7 4444 4000 8,9 22,5 55,9 20,2 22,0 47,1 15433

150 27016 75,0 20262 1688 0,05 9,1 3469 9,2 0,8 1429 9,0 0,7 4444 4000 11,2 27,3 66,4 19,7 21,4 45,8 15922

160 27698 75,0 20773 1848 0,05 9,6 4048 9,4 0,9 1742 9,1 0,8 4444 4000 14,1 32,9 78,3 19,3 20,8 44,4 16454

170 28434 75,0 21325 2035 0,06 10,1 4679 9,6 1,0 2101 9,3 0,8 4444 4000 17,5 39,2 91,6 18,8 20,2 43,1 17029

180 29228 75,0 21921 2256 0,06 10,7 5362 9,8 1,0 2509 9,4 0,9 4444 4000 21,5 46,4 106,6 18,3 19,5 41,7 17651

190 30082 75,0 22561 2518 0,07 11,3 6098 10,0 1,1 2970 9,5 1,0 4444 4000 26,2 54,6 123,5 17,7 18,8 40,4 18321

200 30998 75,0 23248 2832 0,08 12,0 6889 10,2 1,2 3488 9,6 1,0 4444 4000 31,8 64,0 142,6 17,2 18,1 39,0 19042

137

Anexo A.3 – Resultados do Ciclo de Rankine a Vapor Simples, com Regeneração Simples (uma picagem de vapor) e com Regeneração Dupla (duas picagens de vapor), respectivamente, para uma temperatura máxima do ciclo de 500ºC

139


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Temp [kW] [%] [kW] [kW] [m3/s] [kg/s] [kW] [kW] [kW] [%] [%] [%] [kW]

100 23505 75,0 17629 1677 0,05 5,8 4444 4000 43,2 22,7 25,0 55,5 13228

110 23918 75,0 17939 1790 0,05 6,1 4444 4000 53,8 22,3 24,5 54,2 13548

120 24368 75,0 18276 1922 0,05 6,3 4444 4000 66,2 21,9 24,0 53,0 13897

130 24853 75,0 18640 2077 0,06 6,5 4444 4000 80,3 21,5 23,4 51,7 14276

140 25379 75,0 19034 2258 0,06 6,8 4444 4000 96,5 21,0 22,8 50,4 14686

150 25944 75,0 19458 2471 0,07 7,1 4444 4000 114,9 20,6 22,3 49,2 15128

160 26549 75,0 19912 2723 0,07 7,5 4444 4000 135,7 20,1 21,6 47,9 15603

170 27194 75,0 20395 3025 0,08 7,8 4444 4000 159,2 19,6 21,0 46,7 16110

180 27882 75,0 20911 3389 0,09 8,2 4444 4000 185,6 19,1 20,4 45,4 16653

190 28611 75,0 21458 3836 0,10 8,7 4444 4000 215,5 18,6 19,7 44,1 17229

200 29382 75,0 22037 4397 0,12 9,1 4444 4000 249,1 18,2 19,0 42,9 17841

140


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Temp [kW] [%] [kW] [kW] [m3/s] [kg/s] [kPa] [%] [kg/s] [kW] [kW] [kW] [kW] [%] [%] [%] [kW]

100 22233 75,0 16675 1795 0,05 6,3 1022 13,3 0,8 4444 4000 7,4 40,8 24,0 26,4 55,5 12279

110 22578 75,0 16933 1921 0,05 6,5 1298 13,7 0,9 4444 4000 9,7 50,7 23,6 25,9 54,2 12549

120 22955 75,0 17216 2068 0,06 6,8 1620 14,1 1,0 4444 4000 12,4 62,0 23,2 25,4 53,0 12846

130 23364 75,0 17523 2239 0,06 7,1 1991 14,4 1,0 4444 4000 15,8 75,0 22,8 24,9 51,7 13169

140 23808 75,0 17856 2439 0,07 7,4 2411 14,8 1,1 4444 4000 19,8 89,8 22,4 24,3 50,4 13521

150 24287 75,0 18215 2675 0,07 7,7 2884 15,1 1,2 4444 4000 24,5 106,3 22,0 23,7 49,2 13901

160 24799 75,0 18599 2954 0,08 8,1 3411 15,4 1,2 4444 4000 30,0 125,0 21,5 23,1 47,9 14310

170 25344 75,0 19008 3287 0,09 8,5 3995 15,8 1,3 4444 4000 36,4 146,0 21,0 22,4 46,7 14746

180 25924 75,0 19443 3689 0,10 9,0 4637 16,1 1,4 4444 4000 43,9 169,5 20,6 21,8 45,4 15212

190 26534 75,0 19901 4184 0,11 9,4 5339 16,4 1,6 4444 4000 52,5 195,9 20,1 21,1 44,1 15705

200 27177 75,0 20382 4804 0,13 10,0 6105 16,8 1,7 4444 4000 62,5 225,7 19,6 20,4 42,9 16226

141


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Temp [kW] [%] [kW] [kW] [m3/s] [kg/s] [kPa] [%] [kg/s] [kPa] [%] [kg/s] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [%] [%] [%] [kW]

100 21793 75,0 16345 1842 0,05 6,4 1824 9,3 0,6 527,6 9,3 0,5 4444 4000 3,4 11,7 34,9 24,5 26,9 55,5 11951

110 22113 75,0 16585 1973 0,05 6,7 2264 9,7 0,6 689,6 9,6 0,6 4444 4000 4,5 14,9 43,3 24,1 26,4 54,2 12203

120 22464 75,0 16848 2127 0,06 7,0 2762 10,0 0,7 885 9,8 0,6 4444 4000 5,9 18,6 52,9 23,7 25,9 53,0 12481

130 22845 75,0 17134 2305 0,06 7,3 3320 10,3 0,7 1117 10,1 0,7 4444 4000 7,6 23,0 64,0 23,4 25,4 51,7 12784

140 23260 75,0 17445 2515 0,07 7,6 3936 10,6 0,8 1389 10,3 0,7 4444 4000 9,7 28,1 76,5 22,9 24,8 50,4 13115

150 23707 75,0 17780 2761 0,07 8,0 4610 11,0 0,9 1705 10,5 0,7 4444 4000 12,2 33,9 90,6 22,5 24,2 49,2 13472

160 24185 75,0 18139 3053 0,08 8,4 5343 11,3 0,9 2067 10,7 0,8 4444 4000 15,2 40,5 106,5 22,1 23,6 47,9 13857

170 24693 75,0 18520 3401 0,09 8,8 6136 11,6 1,0 2479 10,9 0,8 4444 4000 18,7 48,0 124,5 21,6 23,0 46,7 14267

180 25232 75,0 18924 3823 0,10 9,3 6987 12,0 1,1 2945 11,1 0,9 4444 4000 22,9 56,6 144,7 21,1 22,3 45,4 14704

190 25799 75,0 19349 4341 0,12 9,8 7898 12,3 1,2 3468 11,3 1,0 4444 4000 27,8 66,3 167,6 20,7 21,6 44,1 15166

200 26391 75,0 19793 4991 0,13 10,4 8870 12,7 1,3 4053 11,5 1,0 4444 4000 33,5 77,2 193,5 20,2 20,9 42,9 15653

143

Anexo B – Base de dados dos fluidos orgânicos

145

Tabela 35 – Base de dados dos fluidos orgânicos

Nome Comercial

Nome da espécie química

Fórmula Química

Massa Molar

[g/mol]

Temp crítica [ºC]

Pressão crítica [kPa]

Temp ponto

triplo [ºC]

Temp vaporização

[ºC]

Calor Latente de

Vaporização (P=101325 Pa) [kJ/kg]

Tipo de Expansão

Critério de Segurança

Período de Permanência

na Atmosfera

(Anos)

Potencial de Destruição da Camada de Ozono

(ODP)

Potencial de Aquecimento

Global (GWP)

Inflamável (Sim/Não)

Tóxico (Sim/Não)

R-11 Triclorofluormetano CCl3F 137,4 198,0 4407,6 -110,5 23,7 181,5 Isentrópica A1 45 1 4750 Não Não

R-12 Diclorodifluormetano CCl2F2 120,9 112,0 4136,1 -157,1 -29,8 166,3 Húmida A1 100 1 10900 Não Não

R-13 Clorotrifluormetano CClF3 104,5 28,9 3879,0 -181,2 -81,5 149,5 Húmida A1 640 1 14400 Não Não

R-21 Diclorofluormetano CHCl2F 102,9 178,5 5170,0 -135,0 8,9 - - B1 - 0,04 210 Não Sim

R-22 Clorodifluormetano CHClF2 86,5 96,1 4990,0 -157,4 -40,8 233,9 Húmida A1 12 0,055 1810 Não Não

R-23 Trifluormetano CHF3 70,0 26,1 4832,0 -155,1 -82,0 239,6 Húmida A1 270 0 14800 Não Não

R-32 Difluormetano CH2F2 52,0 78,1 5782,0 -136,8 -51,7 382,1 Húmida A2 4,9 0 675 Sim Não

R-41 Fluormetano CH3F 34,0 44,1 5900,0 -143,3 -78,1 489,2 Húmida - 2,6 0 97 Sim Não

R-113 1,1,2-tricloro-1,2,2-

trifluoretano CCl2FCClF2 187,4 214,1 3392,2 -36,2 47,6 144,5 Seca A1 85 0,8 6130 Não Não

R-114 1,2-dicloro-1,1,2,2-

tetrafluoretano CClF2CClF2 170,9 145,7 3257,0 -94,2 3,6 136,1 Seca A1 300 1 10000 Não Não

R-115 Cloropentanofluoretano CClF2CF3 154,5 80,0 3129,0 -99,4 -39,3 - - A1 1700 0,6 7370 Não Não

R-116 Hexafluoretano CF3CF3 138,0 19,9 3050,0 -97,2 -78,2 116,6 Húmida A1 10000 0 12200 Não Não

R-123 2,2-dicloro-1,1,1-

trifluoretano CHCl2CF3 152,9 183,7 3661,8 -107,2 27,8 170,3 Seca B1 1,3 0,02 77 Não Não

R-124 2-cloro-1,1,1,2-tetrafluoretano

CHClFCF3 136,5 122,3 3624,3 -199,2 -12,0 166,0 Isentrópica A1 5,8 0,022 609 Não Não

R-125 Pentafluoretano CHF2CF3 120,0 66,0 3617,7 -100,6 -48,1 164,3 Húmida A1 29 0 3500 Não Não

R-134a 1,1,1,2-tetrafluoretano CH2FCF3 102,0 101,1 4059,3 -103,3 -26,1 217,2 Húmida A1 14 0 1430 Não Não

146

Nome Comercial


Fórmula Química Massa Molar

[g/mol]

Temp crítica [ºC]


Temp ponto

triplo [ºC]

Temp vaporização

[ºC]

Calor Latente de


Tipo de Expansão



na Atmosfera

(Anos)


(ODP)


Global (GWP)


Tóxico (Sim/Não)

R-141b 1,1-dicloro-1-

fluoretano CH3CCl2F 117,0 204,4 4212,0 -103,5 32,1 223,1 Seca A2 9,3 0,11 725 Não Não

R-142b 1-cloro-1,1-difluoretano

CH3CClF2 100,5 137,1 4055,0 -130,4 -9,2 222,3 Isentrópica A2 17,9 0,065 2310 Sim Não

R-143a 1,1,1-trifluoretano CH3CF3 84,0 72,7 3761,0 -111,8 -47,2 226,8 Húmida A2 52 0 4470 Sim Não

R-152a 1,1-difluoretano CH3CHF2 66,1 113,3 4516,8 -118,6 -24,0 330,2 Húmida A2 1,4 0 124 Sim Não

R-170 Etano CH3CH3 30,1 32,7 4872,2 -182,8 -88,6 489,8 Húmida A3 - 0 20 Sim Não

R-218 Octafluorpropano CF3CF2CF3 188,0 72,0 2670,0 -160,2 -36,8 105,3 Seca A1 2600 0 8830 Não Não

R-227ea 1,1,1,2,3,3,3-

heptafluorpropano CF3CHFCF3 170,0 101,7 2930,0 -126,8 -16,5 131,6 Seca A1 34,2 0 3220 Não Não

R-236ea 1,1,1,2,3,3-

Hexafluorpropano C3H2F6 152,0 139,3 3500,0 -273,2 6,2 165,3 Seca A1 10 0 1200 Não Não

R-236fa 1,1,1,3,3,3-

hexafluorpropano CF3CH2CF3 152,0 125,6 3200,0 -93,6 -1,4 160,5 Seca A1 240 0 9810 Não Não

R-245ca 1,1,2,2,3-

pentafluorpropano CHF2CF2CH2F 134,1 174,4 3930,0 -273,2 25,1 201,2 Seca - 6,2 0 693 Não Não

R-245fa 1,1,1,3,3-

pentafluorpropano CF3CH2CHF2 134,1 154,1 3640,0 -273,2 14,9 196,9 Seca B1 7,6 0 1030 Não Não

R-290 Propano CH3CH2CH3 44,1 96,7 4251,2 -187,6 -42,1 426,1 Húmida A3 0,41 0 20 Sim Não

R-C318 Octofluorciclobutano (CF2)4 200,0 115,2 2777,5 -39,8 -6,0 116,9 Seca A1 3200 0 10300 Não Não

R-600 Butano CH3CH2CH2CH3 58,1 152,0 3796,0 -102,7 -0,5 385,3 Seca A3 0,018 0 20 Sim Não

R-600a Isobutano CH(CH3)2CH3 58,1 134,7 3629,0 -159,4 -11,8 366,2 Seca A3 0,019 0 20 Sim Não

R-601 Pentano CH3(CH2)3CH3 72,2 196,6 3370,0 -129,7 36,1 357,9 Seca A3 <<1 0 11 Sim Não

R-601a Isopentano (CH3)2CHCH2CH3 72,2 187,2 3400,0 -160,5 27,8 343,7 Seca A3 0,01 0 20 Sim Não

147

Nome Comercial


Fórmula Química Massa Molar

[g/mol]

Temp crítica [ºC]


Temp ponto

triplo [ºC]

Temp vaporização

[ºC]

Calor Latente de


Tipo de Expansão



na Atmosfera

(Anos)


(ODP)


Global (GWP)


Tóxico (Sim/Não)

R-717 Amónia NH3 17,0 132,3 11333,0 -77,7 -33,3 1370,3 Húmida B2 0,01 0 1 Sim Não

R-718 Água H2O 18,0 374,0 22064,0 0,0 100,0 2257,4 Húmida A1 - 0 1 Não Não

R-744 Dióxido de carbono CO2 44,0 31,0 7377,3 -56,6 -78,4 574,0 Húmida A1 Variável

(>50) 0 1 Não Não

R-1150 Eteno (Etileno) CH2=CH2 28,1 9,4 5060,0 -169,2 -103,7 483,2 Húmida A3 - - - Sim Não

R-1270 Propeno (Propileno) CH3CH=CH2 42,1 91,1 4554,8 -185,2 -47,6 439,5 Húmida A3 0,001 0 20 Sim Não

RE-134 118,0 147,1 4230,0 -23,2 6,2 215,2 Isentrópica A1 - 0 - Não Não

Ciclopropano Ciclopropano (CH2)3 42,1 125,2 5580,0 -127,5 -31,5 473,1 Húmida - - 0 - Sim Não

Neopentano 2,2-dimetilpropano CH3CH3CCH3CH3 72,2 160,6 3200,0 -16,6 9,5 316,3 Seca - - - - Sim Não

Hexano Hexano CH3(CH2)4CH3 86,2 234,7 3020,0 -95,3 68,7 335,2 Seca - - - - Sim Não

Ciclohexano Ciclohexano C6H12 84,2 280,5 4080,0 6,3 80,7 356,3 Seca - - - - Sim Não

Benzeno Benzeno C6H6 78,1 288,9 4890,0 5,6 80,1 395,0 Seca - - - - Sim Sim

Heptano Heptano H3C(CH2)5CH3 100,2 267,0 2730,0 -90,6 98,4 317,2 Seca - - - - Sim Não

Octano Octano CH3(CH2)6CH3. 114,2 296,2 2500,0 -56,8 125,6 302,5 Seca - - - - Sim Não

Nonano Nonano CH3(CH2)7CH3 128,3 321,4 2280,0 -73,2 150,8 288,7 Seca - - - - Sim Não

Decano Decano CH3(CH2)8CH4 142,3 344,6 2100,0 -73,2 174,2 276,8 Seca - - - - Sim Não

Tolueno Metilbenzeno C6H5CH3 92,1 320,7 4240,0 -94,2 110,6 361,9 Seca - - - - Sim Não

Metanol Álcool Metílico CH3OH 32,0 240,2 8220,0 -97,5 64,5 1101,7 Húmida - - - - Sim Sim

(Fontes: [13], [19], [23], [15], [42], [43], [44] e Locais da Internet visitados a 14.03.2010)

149

Anexo C – Resultados da pressão máxima atingida pelos fluidos orgânicos, para as temperaturas de condensação de 35 e 50 ºC, a operar segundo um CRO Ideal

151

Tabela 36 – Valores de pressão máxima atingidos pelos fluidos orgânicos no CRO ideal para uma temperatura de


Pressão máxima [kPa] para rendimentos isentrópicos da turbina de 100 % para a temperatura de:

Fluido 80 ºC 90 ºC 100 ºC 110 ºC 120 ºC 130 ºC 140 ºC 150 ºC 160 ºC 170 ºC 180 ºC

R-11

R-12

R-13

R-21

R-22

R-23

R-32

R-41

R-113

R-114

R-115

R-116

R-123

R-124

R-125

R-134a 2382 2857 3394

R-141b

R-142b

R-143a

R-152a 1971 2354 2789 3281

R-170

R-218

R-227ea

R-236ea

R-236fa

R-245ca

R-245fa P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat 2308 2308 2308

R-290 2865 3360

R-C318

R-600 P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat 2607 2607 2607

R-600a P.sat P.sat P.sat 2261 2261 2261

R-601 P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat 2570

R-601a P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat 2782

R-717 2466 2788 3141 3527 3949 4409

R-718 9,812 11 12,3 13,71 15,24 16,91 18,71 20,66 22,77 25,04 27,48

R-744

R-1150

R-1270 3182 3703

RE-134

Ciclopropano

Neopentano

Hexano P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat

Ciclohexano P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat

Benzeno

Heptano P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat

Octano P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat

Nonano P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat

Decano P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat

Tolueno P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat P.sat

Metanol

152

Tabela 37 – Valores de pressão máxima atingidos pelos fluidos orgânicos no CRO ideal para uma temperatura de


Pressão máxima [kPa] para rendimentos isentrópicos da turbina de 100 % para a temperatura de:


R-11

R-12

R-13

R-21

R-22

R-23

R-32

R-41

R-113

R-114

R-115

R-116

R-123

R-124

R-125

R-134a 2436 2913 3452

R-141b

R-142b

R-143a

R-152a 2087 2481 2927 3430

R-170

R-218

R-227ea

R-236ea

R-236fa

R-245ca


R-290 2920 3415

R-C318


R-600a P.sat P.sat P.sat 2261 2261 2261



R-717 3012 3405 3836 4306 4818 5376

R-718 17,74 19,89 22,24 24,8 27,58 30,6 33,87 37,4 41,22 45,33 49,77

R-744

R-1150

R-1270 3325 3853

RE-134

Ciclopropano

Neopentano



Benzeno






Metanol

153

Anexo D.1 – Resultados da simulação dos fluidos orgânicos, para uma temperatura de condensação de 35ºC, a operar segundo um CRO Ideal

155

Tabela 38 – Resultados da simulação dos fluidos orgânicos a operar segundo um CRO ideal para uma temperatura de condensação de 35 ºC (hipótese 1)

Hipótese 1 - Potência teórica máxima (com todos os rendimentos iguais a 100 %)

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*. Fluido [kW] [kW] [%] [kg/s] [kW] [kW] [%] [kW] [%] [%] [kW]

R-134a 11951 11951 100,0 64,1 1257 1257 10,5 81,8 9,8 20,1 10775

R-152a 11951 11951 100,0 40,6 1196 1196 10,0 54,7 9,5 20,1 10810

R-245fa 11951 11951 100,0 55,5 1340 1340 11,2 24,5 11,0 20,1 10636

R-290 11951 11951 100,0 34,0 1289 1289 10,8 117,4 9,8 20,1 10779

R-600 11951 11951 100,0 29,1 1349 1349 11,3 35,4 11,0 20,1 10637

R-600a 11951 11951 100,0 32,7 1340 1340 11,2 63,9 10,7 20,1 10675

R-601 11951 11951 100,0 27,8 1328 1328 11,1 12,2 11,0 20,1 10635

R-601a 11951 11951 100,0 29,5 1331 1331 11,1 16,0 11,0 20,1 10636

R-717 11951 11951 100,0 9,9 823 823 6,9 18,9 6,7 20,1 11147

R-718 11951 11951 100,0 4,8 404 404 3,4 0,0 3,4 20,1 11547

R-1270 11951 11951 100,0 34,5 1227 1227 10,3 120,8 9,3 20,1 10845

Hexano 11951 11951 100,0 27,9 1329 1329 11,1 4,7 11,1 20,1 10627

Ciclohexano 11951 11951 100,0 26,7 1378 1378 11,5 2,8 11,5 20,1 10576

Heptano 11951 11951 100,0 27,4 1329 1329 11,1 1,9 11,1 20,1 10624

Octano 11951 11951 100,0 27,3 1332 1332 11,1 0,8 11,1 20,1 10620

Nonano 11951 11951 100,0 27,4 1324 1324 11,1 0,3 11,1 20,1 10627

Decano 11951 11951 100,0 27,5 1330 1330 11,1 0,1 11,1 20,1 10621

Tolueno 11951 11951 100,0 25,9 1402 1402 11,7 1,0 11,7 20,1 10550

R-134a 12203 12203 100,0 64,4 1482 1482 12,1 108,2 11,3 22,2 10830

R-152a 12203 12203 100,0 40,8 1432 1432 11,7 72,7 11,1 22,2 10844

R-245fa 12203 12203 100,0 55,1 1582 1582 13,0 33,5 12,7 22,2 10654

R-290 12203 12203 100,0 34,2 1520 1520 12,5 153,3 11,2 22,2 10836

R-600 12203 12203 100,0 28,8 1595 1595 13,1 47,3 12,7 22,2 10656

R-600a 12203 12203 100,0 32,5 1583 1583 13,0 88,5 12,3 22,2 10709

R-601 12203 12203 100,0 27,4 1571 1571 12,9 16,6 12,7 22,2 10649

R-601a 12203 12203 100,0 29,0 1572 1572 12,9 21,5 12,7 22,2 10653

R-717 12203 12203 100,0 10,0 1010 1010 8,3 24,4 8,1 22,2 11217

R-718 12203 12203 100,0 4,8 501 501 4,1 0,0 4,1 22,2 11702

R-1270 12203 12203 100,0 34,7 1466 1466 12,0 158,1 10,7 22,2 10895

Hexano 12203 12203 100,0 27,3 1570 1570 12,9 6,5 12,8 22,2 10639

Ciclohexano 12203 12203 100,0 26,4 1639 1639 13,4 3,9 13,4 22,2 10568

Heptano 12203 12203 100,0 26,9 1569 1569 12,9 2,8 12,8 22,2 10637

Octano 12203 12203 100,0 26,8 1572 1572 12,9 1,2 12,9 22,2 10632

Nonano 12203 12203 100,0 26,8 1562 1562 12,8 0,5 12,8 22,2 10642

Decano 12203 12203 100,0 26,9 1569 1569 12,9 0,2 12,9 22,2 10634

Tolueno 12203 12203 100,0 25,7 1672 1672 13,7 1,5 13,7 22,2 10532

R-134a 12481 12481 100,0 65,0 1695 1695 13,6 138,8 12,5 24,2 10925

R-152a 12481 12481 100,0 41,0 1661 1661 13,3 93,5 12,6 24,2 10913

R-245fa 12481 12481 100,0 54,9 1812 1812 14,5 44,2 14,2 24,2 10713

R-600 12481 12481 100,0 28,7 1829 1829 14,7 61,2 14,2 24,2 10713

R-600a 12481 12481 100,0 32,4 1815 1815 14,5 120,5 13,6 24,2 10786

R-601 12481 12481 100,0 27,1 1802 1802 14,4 21,8 14,3 24,2 10700

R-601a 12481 12481 100,0 28,6 1800 1800 14,4 28,0 14,2 24,2 10709

156


R-717 12481 12481 100,0 10,1 1201 1201 9,6 30,7 9,4 24,2 11311

R-718 12481 12481 100,0 4,9 601 601 4,8 0,0 4,8 24,2 11880

Hexano 12481 12481 100,0 26,9 1801 1801 14,4 8,7 14,4 24,2 10689

Ciclohexano 12481 12481 100,0 26,2 1890 1890 15,2 5,3 15,1 24,2 10596

Heptano 12481 12481 100,0 26,4 1798 1798 14,4 3,8 14,4 24,2 10687

Octano 12481 12481 100,0 26,3 1800 1800 14,4 1,7 14,4 24,2 10682

Nonano 12481 12481 100,0 26,3 1788 1788 14,3 0,7 14,3 24,2 10694

Decano 12481 12481 100,0 26,4 1796 1796 14,4 0,3 14,4 24,2 10686

Tolueno 12481 12481 100,0 25,6 1935 1935 15,5 2,1 15,5 24,2 10548

R-152a 12784 12784 100,0 41,4 1887 1887 14,8 117,5 13,8 26,0 11014

R-245fa 12784 12784 100,0 54,9 2032 2032 15,9 57,0 15,5 26,0 10809

R-600 12784 12784 100,0 28,7 2054 2054 16,1 77,5 15,5 26,0 10808

R-600a 12784 12784 100,0 32,8 2000 2000 15,6 153,3 14,4 26,0 10938

R-601 12784 12784 100,0 26,8 2026 2026 15,9 27,9 15,6 26,0 10786

R-601a 12784 12784 100,0 28,3 2020 2020 15,8 35,6 15,5 26,0 10799

R-717 12784 12784 100,0 10,2 1397 1397 10,9 37,7 10,6 26,0 11425

R-718 12784 12784 100,0 5,0 706 706 5,5 0,0 5,5 26,0 12078

Hexano 12784 12784 100,0 26,6 2023 2023 15,8 11,4 15,7 26,0 10772

Ciclohexano 12784 12784 100,0 26,0 2135 2135 16,7 7,0 16,6 26,0 10656

Heptano 12784 12784 100,0 26,0 2018 2018 15,8 5,1 15,8 26,0 10771

Octano 12784 12784 100,0 25,9 2019 2019 15,8 2,3 15,8 26,0 10767

Nonano 12784 12784 100,0 25,9 2005 2005 15,7 1,1 15,7 26,0 10780

Decano 12784 12784 100,0 25,9 2013 2013 15,8 0,5 15,7 26,0 10772

Tolueno 12784 12784 100,0 25,5 2192 2192 17,1 2,8 17,1 26,0 10595

R-245fa 13115 13115 100,0 55,3 2243 2243 17,1 72,3 16,6 27,8 10944

R-600 13115 13115 100,0 28,9 2272 2272 17,3 96,9 16,6 27,8 10940

R-600a 13115 13115 100,0 33,6 2051 2051 15,6 157,2 14,4 27,8 11221

R-601 13115 13115 100,0 26,7 2244 2244 17,1 35,2 16,8 27,8 10906

R-601a 13115 13115 100,0 28,2 2234 2234 17,0 44,5 16,7 27,8 10926

R-717 13115 13115 100,0 10,3 1599 1599 12,2 45,5 11,8 27,8 11562

R-718 13115 13115 100,0 5,1 815 815 6,2 0,0 6,2 27,8 12300

Hexano 13115 13115 100,0 26,3 2240 2240 17,1 14,6 17,0 27,8 10890

Ciclohexano 13115 13115 100,0 25,9 2374 2374 18,1 9,1 18,0 27,8 10750

Heptano 13115 13115 100,0 25,7 2231 2231 17,0 6,7 17,0 27,8 10890

Octano 13115 13115 100,0 25,6 2232 2232 17,0 3,1 17,0 27,8 10886

Nonano 13115 13115 100,0 25,6 2215 2215 16,9 1,5 16,9 27,8 10901

Decano 13115 13115 100,0 25,6 2223 2223 17,0 0,7 17,0 27,8 10892

Tolueno 13115 13115 100,0 25,5 2445 2445 18,6 3,8 18,6 27,8 10674

R-245fa 13472 13472 100,0 56,1 2439 2439 18,1 89,5 17,4 29,5 11123

R-600 13472 13472 100,0 29,4 2476 2476 18,4 118,9 17,5 29,5 11114

R-600a 13472 13472 100,0 34,5 2107 2107 15,6 161,5 14,4 29,5 11526

R-601 13472 13472 100,0 26,6 2458 2458 18,3 43,6 17,9 29,5 11058

R-601a 13472 13472 100,0 28,1 2443 2443 18,1 54,9 17,7 29,5 11084

R-717 13472 13472 100,0 10,4 1808 1808 13,4 54,3 13,0 29,5 11719

R-718 13472 13472 100,0 5,2 930 930 6,9 0,1 6,9 29,5 12542

Hexano 13472 13472 100,0 26,1 2452 2452 18,2 18,4 18,1 29,5 11038

157


Ciclohexano 13472 13472 100,0 25,8 2610 2610 19,4 11,6 19,3 29,5 10874

Heptano 13472 13472 100,0 25,5 2440 2440 18,1 8,6 18,1 29,5 11041

Octano 13472 13472 100,0 25,3 2439 2439 18,1 4,1 18,1 29,5 11037

Nonano 13472 13472 100,0 25,3 2421 2421 18,0 2,0 18,0 29,5 11053

Decano 13472 13472 100,0 25,3 2428 2428 18,0 1,0 18,0 29,5 11045

Tolueno 13472 13472 100,0 25,5 2697 2697 20,0 4,9 20,0 29,5 10780

R-245fa 13857 13857 100,0 57,7 2508 2508 18,1 92,1 17,4 31,2 11441

R-600 13857 13857 100,0 30,2 2547 2547 18,4 122,3 17,5 31,2 11432

R-601 13857 13857 100,0 26,6 2670 2670 19,3 53,6 18,9 31,2 11241

R-601a 13857 13857 100,0 28,1 2649 2649 19,1 66,9 18,6 31,2 11275

R-718 13857 13857 100,0 5,3 1050 1050 7,6 0,1 7,6 31,2 12807

Hexano 13857 13857 100,0 26,0 2662 2662 19,2 22,9 19,1 31,2 11218

Ciclohexano 13857 13857 100,0 25,8 2844 2844 20,5 14,5 20,4 31,2 11028

Heptano 13857 13857 100,0 25,3 2646 2646 19,1 10,9 19,0 31,2 11222

Octano 13857 13857 100,0 25,1 2644 2644 19,1 5,3 19,0 31,2 11219

Nonano 13857 13857 100,0 25,0 2624 2624 18,9 2,6 18,9 31,2 11236

Decano 13857 13857 100,0 25,0 2630 2630 19,0 1,3 19,0 31,2 11228

Tolueno 13857 13857 100,0 25,6 2948 2948 21,3 6,4 21,2 31,2 10915

R-245fa 14267 14267 100,0 59,4 2582 2582 18,1 94,8 17,4 32,7 11779

R-600 14267 14267 100,0 31,1 2623 2623 18,4 125,9 17,5 32,7 11770

R-601 14267 14267 100,0 26,7 2880 2880 20,2 65,2 19,7 32,7 11452

R-601a 14267 14267 100,0 28,2 2853 2853 20,0 81,0 19,4 32,7 11495

R-718 14267 14267 100,0 5,4 1177 1177 8,2 0,1 8,2 32,7 13090

Hexano 14267 14267 100,0 25,9 2871 2871 20,1 28,2 19,9 32,7 11424

Ciclohexano 14267 14267 100,0 25,8 3077 3077 21,6 18,0 21,4 32,7 11208

Heptano 14267 14267 100,0 25,2 2849 2849 20,0 13,7 19,9 32,7 11432

Octano 14267 14267 100,0 24,9 2845 2845 19,9 6,8 19,9 32,7 11428

Nonano 14267 14267 100,0 24,8 2824 2824 19,8 3,4 19,8 32,7 11446

Decano 14267 14267 100,0 24,8 2830 2830 19,8 1,8 19,8 32,7 11439

Tolueno 14267 14267 100,0 25,7 3200 3200 22,4 8,1 22,4 32,7 11075

R-601 14704 14704 100,0 27,0 3091 3091 21,0 79,0 20,5 34,2 11692

R-601a 14704 14704 100,0 28,5 3057 3057 20,8 97,5 20,1 34,2 11745

R-718 14704 14704 100,0 5,5 1310 1310 8,9 0,1 8,9 34,2 13394

Hexano 14704 14704 100,0 25,9 3080 3080 21,0 34,4 20,7 34,2 11658

Ciclohexano 14704 14704 100,0 25,9 3311 3311 22,5 22,0 22,4 34,2 11415

Heptano 14704 14704 100,0 25,1 3052 3052 20,8 16,9 20,6 34,2 11669

Octano 14704 14704 100,0 24,8 3047 3047 20,7 8,6 20,7 34,2 11666

Nonano 14704 14704 100,0 24,7 3025 3025 20,6 4,4 20,5 34,2 11684

Decano 14704 14704 100,0 24,7 3028 3028 20,6 2,4 20,6 34,2 11678

Tolueno 14704 14704 100,0 25,8 3454 3454 23,5 10,2 23,4 34,2 11260

R-601 15166 15166 100,0 27,3 3302 3302 21,8 95,6 21,1 35,6 11959

R-601a 15166 15166 100,0 29,0 3260 3260 21,5 117,4 20,7 35,6 12024

R-718 15166 15166 100,0 5,7 1451 1451 9,6 0,1 9,6 35,6 13715

Hexano 15166 15166 100,0 26,0 3290 3290 21,7 41,7 21,4 35,6 11918

Ciclohexano 15166 15166 100,0 26,0 3546 3546 23,4 26,8 23,2 35,6 11647

Heptano 15166 15166 100,0 25,1 3255 3255 21,5 20,8 21,3 35,6 11932

158


Octano 15166 15166 100,0 24,8 3247 3247 21,4 10,8 21,3 35,6 11929

Nonano 15166 15166 100,0 24,6 3225 3225 21,3 5,7 21,2 35,6 11947

Decano 15166 15166 100,0 24,6 3226 3226 21,3 3,1 21,3 35,6 11943

Tolueno 15166 15166 100,0 26,0 3711 3711 24,5 12,7 24,4 35,6 11468

R-601 15653 15653 100,0 28,0 3499 3499 22,4 113,0 21,6 37,0 12267

R-601a 15653 15653 100,0 29,8 3412 3412 21,8 130,5 21,0 37,0 12372

R-718 15653 15653 100,0 5,8 1598 1598 10,2 0,1 10,2 37,0 14055

Hexano 15653 15653 100,0 26,1 3501 3501 22,4 50,3 22,1 37,0 12202

Ciclohexano 15653 15653 100,0 26,1 3783 3783 24,2 32,3 24,0 37,0 11902

Heptano 15653 15653 100,0 25,1 3459 3459 22,1 25,3 21,9 37,0 12220

Octano 15653 15653 100,0 24,7 3449 3449 22,0 13,3 22,0 37,0 12218

Nonano 15653 15653 100,0 24,6 3425 3425 21,9 7,1 21,8 37,0 12235

Decano 15653 15653 100,0 24,5 3425 3425 21,9 4,0 21,9 37,0 12232

Tolueno 15653 15653 100,0 26,2 3970 3970 25,4 15,7 25,3 37,0 11698

159


Hipótese 2 - Caudal adequado para uma potência eléctrica de 1 MWe (rendimentos isentrópicos, e do alternador, de 100 %)


R-134a 11951 9504 79,5 51,0 1000 1000 10,5 65,0 9,8 20,1 8569

R-152a 11951 9994 83,6 34,0 1000 1000 10,0 45,7 9,5 20,1 9040

R-245fa 11951 8920 74,6 41,4 1000 1000 11,2 18,3 11,0 20,1 7938

R-290 11951 9272 77,6 26,4 1000 1000 10,8 91,1 9,8 20,1 8363

R-600 11951 8856 74,1 21,5 1000 1000 11,3 26,2 11,0 20,1 7883

R-600a 11951 8916 74,6 24,4 1000 1000 11,2 47,7 10,7 20,1 7964

R-601 11951 8999 75,3 21,0 1000 1000 11,1 9,2 11,0 20,1 8008

R-601a 11951 8977 75,1 22,1 1000 1000 11,1 12,0 11,0 20,1 7989

R-717 11951 14520 121,5 12,1 1000 1000 6,9 22,9 6,7 20,1 13543

R-718 11951 29591 247,6 11,8 1000 1000 3,4 0,0 3,4 20,1 28591

R-1270 11951 9742 81,5 28,1 1000 1000 10,3 98,5 9,3 20,1 8840

Hexano 11951 8994 75,3 21,0 1000 1000 11,1 3,5 11,1 20,1 7997

Ciclohexano 11951 8671 72,6 19,4 1000 1000 11,5 2,0 11,5 20,1 7673

Heptano 11951 8995 75,3 20,6 1000 1000 11,1 1,5 11,1 20,1 7996

Octano 11951 8975 75,1 20,5 1000 1000 11,1 0,6 11,1 20,1 7975

Nonano 11951 9026 75,5 20,7 1000 1000 11,1 0,3 11,1 20,1 8026

Decano 11951 8987 75,2 20,7 1000 1000 11,1 0,1 11,1 20,1 7987

Tolueno 11951 8524 71,3 18,5 1000 1000 11,7 0,7 11,7 20,1 7525

R-134a 12203 8236 67,5 43,5 1000 1000 12,1 73,0 11,3 22,2 7309

R-152a 12203 8523 69,9 28,5 1000 1000 11,7 50,8 11,1 22,2 7574

R-245fa 12203 7714 63,2 34,8 1000 1000 13,0 21,2 12,7 22,2 6735

R-290 12203 8027 65,8 22,5 1000 1000 12,5 100,9 11,2 22,2 7128

R-600 12203 7652 62,7 18,1 1000 1000 13,1 29,6 12,7 22,2 6682

R-600a 12203 7710 63,2 20,5 1000 1000 13,0 55,9 12,3 22,2 6766

R-601 12203 7770 63,7 17,4 1000 1000 12,9 10,6 12,7 22,2 6781

R-601a 12203 7764 63,6 18,4 1000 1000 12,9 13,7 12,7 22,2 6778

R-717 12203 12083 99,0 9,9 1000 1000 8,3 24,2 8,1 22,2 11107

R-718 12203 24378 199,8 9,7 1000 1000 4,1 0,1 4,1 22,2 23378

R-1270 12203 8322 68,2 23,6 1000 1000 12,0 107,8 10,7 22,2 7430

Hexano 12203 7771 63,7 17,4 1000 1000 12,9 4,1 12,8 22,2 6775

Ciclohexano 12203 7445 61,0 16,1 1000 1000 13,4 2,4 13,4 22,2 6447

Heptano 12203 7776 63,7 17,1 1000 1000 12,9 1,8 12,8 22,2 6778

Octano 12203 7764 63,6 17,0 1000 1000 12,9 0,7 12,9 22,2 6764

Nonano 12203 7813 64,0 17,2 1000 1000 12,8 0,3 12,8 22,2 6813

Decano 12203 7778 63,7 17,1 1000 1000 12,9 0,1 12,9 22,2 6778

Tolueno 12203 7297 59,8 15,4 1000 1000 13,7 0,9 13,7 22,2 6297

R-134a 12481 7363 59,0 38,3 1000 1000 13,6 81,9 12,5 24,2 6445

R-152a 12481 7512 60,2 24,7 1000 1000 13,3 56,3 12,6 24,2 6568

R-245fa 12481 6889 55,2 30,3 1000 1000 14,5 24,4 14,2 24,2 5913

R-600 12481 6825 54,7 15,7 1000 1000 14,7 33,5 14,2 24,2 5859

R-600a 12481 6875 55,1 17,9 1000 1000 14,5 66,4 13,6 24,2 5942

R-601 12481 6925 55,5 15,0 1000 1000 14,4 12,1 14,3 24,2 5937

R-601a 12481 6932 55,5 15,9 1000 1000 14,4 15,6 14,2 24,2 5948

160


R-717 12481 10393 83,3 8,4 1000 1000 9,6 25,6 9,4 24,2 9419

R-718 12481 20760 166,3 8,2 1000 1000 4,8 0,1 4,8 24,2 19760

Hexano 12481 6931 55,5 15,0 1000 1000 14,4 4,8 14,4 24,2 5935

Ciclohexano 12481 6602 52,9 13,9 1000 1000 15,2 2,8 15,1 24,2 5605

Heptano 12481 6941 55,6 14,7 1000 1000 14,4 2,1 14,4 24,2 5943

Octano 12481 6933 55,6 14,6 1000 1000 14,4 0,9 14,4 24,2 5934

Nonano 12481 6980 55,9 14,7 1000 1000 14,3 0,4 14,3 24,2 5981

Decano 12481 6951 55,7 14,7 1000 1000 14,4 0,2 14,4 24,2 5951

Tolueno 12481 6450 51,7 13,2 1000 1000 15,5 1,1 15,5 24,2 5452

R-152a 12784 6774 53,0 21,9 1000 1000 14,8 62,3 13,8 26,0 5836

R-245fa 12784 6293 49,2 27,0 1000 1000 15,9 28,1 15,5 26,0 5321

R-600 12784 6225 48,7 14,0 1000 1000 16,1 37,7 15,5 26,0 5262

R-600a 12784 6393 50,0 16,4 1000 1000 15,6 76,7 14,4 26,0 5470

R-601 12784 6310 49,4 13,2 1000 1000 15,9 13,8 15,6 26,0 5323

R-601a 12784 6328 49,5 14,0 1000 1000 15,8 17,6 15,5 26,0 5346

R-717 12784 9154 71,6 7,3 1000 1000 10,9 27,0 10,6 26,0 8181

R-718 12784 18115 141,7 7,1 1000 1000 5,5 0,1 5,5 26,0 17115

Hexano 12784 6319 49,4 13,1 1000 1000 15,8 5,6 15,7 26,0 5325

Ciclohexano 12784 5989 46,9 12,2 1000 1000 16,7 3,3 16,6 26,0 4992

Heptano 12784 6335 49,6 12,9 1000 1000 15,8 2,5 15,8 26,0 5338

Octano 12784 6331 49,5 12,8 1000 1000 15,8 1,1 15,8 26,0 5332

Nonano 12784 6376 49,9 12,9 1000 1000 15,7 0,5 15,7 26,0 5377

Decano 12784 6351 49,7 12,9 1000 1000 15,8 0,2 15,7 26,0 5351

Tolueno 12784 5833 45,6 11,6 1000 1000 17,1 1,3 17,1 26,0 4834

R-245fa 13115 5846 44,6 24,7 1000 1000 17,1 32,3 16,6 27,8 4878

R-600 13115 5772 44,0 12,7 1000 1000 17,3 42,6 16,6 27,8 4815

R-600a 13115 6393 48,8 16,4 1000 1000 15,6 76,7 14,4 27,8 5470

R-601 13115 5844 44,6 11,9 1000 1000 17,1 15,7 16,8 27,8 4860

R-601a 13115 5871 44,8 12,6 1000 1000 17,0 19,9 16,7 27,8 4891

R-717 13115 8204 62,6 6,4 1000 1000 12,2 28,5 11,8 27,8 7232

R-718 13115 16091 122,7 6,2 1000 1000 6,2 0,1 6,2 27,8 15091

Hexano 13115 5856 44,7 11,8 1000 1000 17,1 6,5 17,0 27,8 4863

Ciclohexano 13115 5525 42,1 10,9 1000 1000 18,1 3,8 18,0 27,8 4529

Heptano 13115 5877 44,8 11,5 1000 1000 17,0 3,0 17,0 27,8 4880

Octano 13115 5877 44,8 11,5 1000 1000 17,0 1,4 17,0 27,8 4878

Nonano 13115 5920 45,1 11,5 1000 1000 16,9 0,7 16,9 27,8 4921

Decano 13115 5899 45,0 11,5 1000 1000 17,0 0,3 17,0 27,8 4899

Tolueno 13115 5364 40,9 10,4 1000 1000 18,6 1,5 18,6 27,8 4366

R-245fa 13472 5525 41,0 23,0 1000 1000 18,1 36,7 17,4 29,5 4561

R-600 13472 5440 40,4 11,9 1000 1000 18,4 48,0 17,5 29,5 4488

R-600a 13472 6393 47,5 16,4 1000 1000 15,6 76,7 14,4 29,5 5470

R-601 13472 5481 40,7 10,8 1000 1000 18,3 17,8 17,9 29,5 4498

R-601a 13472 5516 40,9 11,5 1000 1000 18,1 22,5 17,7 29,5 4538

R-717 13472 7453 55,3 5,8 1000 1000 13,4 30,0 13,0 29,5 6483

R-718 13472 14488 107,5 5,6 1000 1000 6,9 0,1 6,9 29,5 13488

Hexano 13472 5494 40,8 10,7 1000 1000 18,2 7,5 18,1 29,5 4502

161


Ciclohexano 13472 5162 38,3 9,9 1000 1000 19,4 4,4 19,3 29,5 4167

Heptano 13472 5521 41,0 10,4 1000 1000 18,1 3,5 18,1 29,5 4525

Octano 13472 5523 41,0 10,4 1000 1000 18,1 1,7 18,1 29,5 4525

Nonano 13472 5565 41,3 10,4 1000 1000 18,0 0,8 18,0 29,5 4565

Decano 13472 5548 41,2 10,4 1000 1000 18,0 0,4 18,0 29,5 4548

Tolueno 13472 4996 37,1 9,5 1000 1000 20,0 1,8 20,0 29,5 3998

R-245fa 13857 5525 39,9 23,0 1000 1000 18,1 36,7 17,4 31,2 4561

R-600 13857 5440 39,3 11,9 1000 1000 18,4 48,0 17,5 31,2 4488

R-601 13857 5190 37,5 10,0 1000 1000 19,3 20,1 18,9 31,2 4210

R-601a 13857 5232 37,8 10,6 1000 1000 19,1 25,3 18,6 31,2 4257

R-718 13857 13193 95,2 5,0 1000 1000 7,6 0,1 7,6 31,2 12194

Hexano 13857 5205 37,6 9,8 1000 1000 19,2 8,6 19,1 31,2 4214

Ciclohexano 13857 4872 35,2 9,1 1000 1000 20,5 5,1 20,4 31,2 3877

Heptano 13857 5238 37,8 9,6 1000 1000 19,1 4,1 19,0 31,2 4242

Octano 13857 5242 37,8 9,5 1000 1000 19,1 2,0 19,0 31,2 4244

Nonano 13857 5281 38,1 9,5 1000 1000 18,9 1,0 18,9 31,2 4282

Decano 13857 5268 38,0 9,5 1000 1000 19,0 0,5 19,0 31,2 4269

Tolueno 13857 4701 33,9 8,7 1000 1000 21,3 2,2 21,2 31,2 3703

R-245fa 14267 5525 38,7 23,0 1000 1000 18,1 36,7 17,4 32,7 4561

R-600 14267 5440 38,1 11,9 1000 1000 18,4 48,0 17,5 32,7 4488

R-601 14267 4954 34,7 9,3 1000 1000 20,2 22,7 19,7 32,7 3976

R-601a 14267 5001 35,1 9,9 1000 1000 20,0 28,4 19,4 32,7 4029

R-718 14267 12122 85,0 4,6 1000 1000 8,2 0,1 8,2 32,7 11122

Hexano 14267 4969 34,8 9,0 1000 1000 20,1 9,8 19,9 32,7 3979

Ciclohexano 14267 4636 32,5 8,4 1000 1000 21,6 5,8 21,4 32,7 3642

Heptano 14267 5008 35,1 8,8 1000 1000 20,0 4,8 19,9 32,7 4012

Octano 14267 5014 35,1 8,8 1000 1000 19,9 2,4 19,9 32,7 4016

Nonano 14267 5051 35,4 8,8 1000 1000 19,8 1,2 19,8 32,7 4052

Decano 14267 5042 35,3 8,8 1000 1000 19,8 0,6 19,8 32,7 4043

Tolueno 14267 4458 31,3 8,0 1000 1000 22,4 2,5 22,4 32,7 3461

R-601 14704 4757 32,4 8,7 1000 1000 21,0 25,6 20,5 34,2 3783

R-601a 14704 4811 32,7 9,3 1000 1000 20,8 31,9 20,1 34,2 3842

R-718 14704 11221 76,3 4,2 1000 1000 8,9 0,1 8,9 34,2 10221

Hexano 14704 4774 32,5 8,4 1000 1000 21,0 11,2 20,7 34,2 3785

Ciclohexano 14704 4441 30,2 7,8 1000 1000 22,5 6,7 22,4 34,2 3447

Heptano 14704 4818 32,8 8,2 1000 1000 20,8 5,5 20,6 34,2 3823

Octano 14704 4826 32,8 8,1 1000 1000 20,7 2,8 20,7 34,2 3829

Nonano 14704 4861 33,1 8,2 1000 1000 20,6 1,5 20,5 34,2 3863

Decano 14704 4856 33,0 8,1 1000 1000 20,6 0,8 20,6 34,2 3856

Tolueno 14704 4257 29,0 7,5 1000 1000 23,5 3,0 23,4 34,2 3260

R-601 15166 4592 30,3 8,3 1000 1000 21,8 28,9 21,1 35,6 3621

R-601a 15166 4653 30,7 8,9 1000 1000 21,5 36,0 20,7 35,6 3689

R-718 15166 10454 68,9 3,9 1000 1000 9,6 0,1 9,6 35,6 9454

Hexano 15166 4610 30,4 7,9 1000 1000 21,7 12,7 21,4 35,6 3622

Ciclohexano 15166 4277 28,2 7,3 1000 1000 23,4 7,6 23,2 35,6 3284

Heptano 15166 4659 30,7 7,7 1000 1000 21,5 6,4 21,3 35,6 3666

162


Octano 15166 4670 30,8 7,6 1000 1000 21,4 3,3 21,3 35,6 3674

Nonano 15166 4703 31,0 7,6 1000 1000 21,3 1,8 21,2 35,6 3705

Decano 15166 4701 31,0 7,6 1000 1000 21,3 1,0 21,3 35,6 3702

Tolueno 15166 4087 27,0 7,0 1000 1000 24,5 3,4 24,4 35,6 3091

R-601 15653 4474 28,6 8,0 1000 1000 22,4 32,3 21,6 37,0 3506

R-601a 15653 4588 29,3 8,7 1000 1000 21,8 38,3 21,0 37,0 3626

R-718 15653 9793 62,6 3,6 1000 1000 10,2 0,1 10,2 37,0 8793

Hexano 15653 4470 28,6 7,5 1000 1000 22,4 14,4 22,1 37,0 3485

Ciclohexano 15653 4138 26,4 6,9 1000 1000 24,2 8,5 24,0 37,0 3146

Heptano 15653 4526 28,9 7,3 1000 1000 22,1 7,3 21,9 37,0 3533

Octano 15653 4539 29,0 7,2 1000 1000 22,0 3,9 22,0 37,0 3543

Nonano 15653 4570 29,2 7,2 1000 1000 21,9 2,1 21,8 37,0 3572

Decano 15653 4570 29,2 7,2 1000 1000 21,9 1,2 21,9 37,0 3571

Tolueno 15653 3942 25,2 6,6 1000 1000 25,4 3,9 25,3 37,0 2946

163

Anexo D.2 – Resultados da simulação dos fluidos orgânicos, para uma temperatura de condensação de 50 ºC, a operar segundo um CRO Ideal

165


Hipótese 1 - Potência teórica máxima (com todos os rendimentos iguais a 100 %)


R-134a 11951 11951 100,0 73,5 870 870 7,3 74,2 6,7 16,1 11155

R-152a 11951 11951 100,0 45,7 823 823 6,9 49,9 6,5 16,1 11178

R-245fa 11951 11951 100,0 61,3 934 934 7,8 21,6 7,6 16,1 11039

R-290 11951 11951 100,0 39,3 896 896 7,5 105,2 6,6 16,1 11160

R-600 11951 11951 100,0 32,0 939 939 7,9 30,5 7,6 16,1 11043

R-600a 11951 11951 100,0 36,6 941 941 7,9 55,0 7,4 16,1 11065

R-601 11951 11951 100,0 30,4 919 919 7,7 10,6 7,6 16,1 11042

R-601a 11951 11951 100,0 32,3 923 923 7,7 13,8 7,6 16,1 11041

R-717 11951 11951 100,0 10,9 572 572 4,8 18,9 4,6 16,1 11398

R-718 11951 11951 100,0 4,9 277 277 2,3 0,0 2,3 16,1 11674

R-1270 11951 11951 100,0 40,3 851 851 7,1 111,4 6,2 16,1 11211

Hexano 11951 11951 100,0 30,3 920 920 7,7 4,1 7,7 16,1 11035

Ciclohexano 11951 11951 100,0 28,6 944 944 7,9 2,4 7,9 16,1 11010

Heptano 11951 11951 100,0 29,7 918 918 7,7 1,7 7,7 16,1 11035

Octano 11951 11951 100,0 29,6 919 919 7,7 0,7 7,7 16,1 11033

Nonano 11951 11951 100,0 29,7 913 913 7,6 0,3 7,6 16,1 11039

Decano 11951 11951 100,0 29,8 917 917 7,7 0,1 7,7 16,1 11034

Tolueno 11951 11951 100,0 27,4 957 957 8,0 0,9 8,0 16,1 10995

R-134a 12203 12203 100,0 73,7 1114 1114 9,1 106,2 8,3 18,3 11195

R-152a 12203 12203 100,0 45,8 1071 1071 8,8 71,6 8,2 18,3 11204

R-245fa 12203 12203 100,0 60,6 1197 1197 9,8 31,8 9,6 18,3 11038

R-290 12203 12203 100,0 39,4 1148 1148 9,4 148,6 8,2 18,3 11203

R-600 12203 12203 100,0 31,7 1205 1205 9,9 44,0 9,5 18,3 11042

R-600a 12203 12203 100,0 36,2 1208 1208 9,9 82,3 9,2 18,3 11078

R-601 12203 12203 100,0 29,8 1181 1181 9,7 15,5 9,6 18,3 11037

R-601a 12203 12203 100,0 31,6 1184 1184 9,7 20,0 9,5 18,3 11039

R-717 12203 12203 100,0 10,9 764 764 6,3 26,6 6,0 18,3 11465

R-718 12203 12203 100,0 5,0 375 375 3,1 0,0 3,1 18,3 11828

R-1270 12203 12203 100,0 40,4 1108 1108 9,1 158,1 7,8 18,3 11253

Hexano 12203 12203 100,0 29,7 1181 1181 9,7 6,1 9,6 18,3 11028

Ciclohexano 12203 12203 100,0 28,2 1220 1220 10,0 3,6 10,0 18,3 10986

Heptano 12203 12203 100,0 29,1 1178 1178 9,7 2,6 9,6 18,3 11028

Octano 12203 12203 100,0 28,9 1178 1178 9,7 1,1 9,6 18,3 11026

Nonano 12203 12203 100,0 29,0 1170 1170 9,6 0,5 9,6 18,3 11034

Decano 12203 12203 100,0 29,0 1176 1176 9,6 0,2 9,6 18,3 11027

Tolueno 12203 12203 100,0 27,2 1242 1242 10,2 1,4 10,2 18,3 10962

R-134a 12481 12481 100,0 74,3 1342 1342 10,8 142,9 9,6 20,4 11281

R-152a 12481 12481 100,0 46,1 1310 1310 10,5 96,6 9,7 20,4 11267

R-245fa 12481 12481 100,0 60,3 1444 1444 11,6 44,0 11,2 20,4 11081

R-600 12481 12481 100,0 31,5 1457 1457 11,7 59,6 11,2 20,4 11084

R-600a 12481 12481 100,0 36,0 1460 1460 11,7 117,6 10,8 20,4 11139

R-601 12481 12481 100,0 29,4 1429 1429 11,5 21,2 11,3 20,4 11073

R-601a 12481 12481 100,0 31,1 1429 1429 11,5 27,3 11,2 20,4 11079

166


R-717 12481 12481 100,0 11,0 959 959 7,7 35,2 7,4 20,4 11557

R-718 12481 12481 100,0 5,0 476 476 3,8 0,1 3,8 20,4 12005

Hexano 12481 12481 100,0 29,1 1428 1428 11,4 8,6 11,4 20,4 11062

Ciclohexano 12481 12481 100,0 27,9 1485 1485 11,9 5,1 11,9 20,4 11001

Heptano 12481 12481 100,0 28,5 1422 1422 11,4 3,8 11,4 20,4 11062

Octano 12481 12481 100,0 28,3 1422 1422 11,4 1,7 11,4 20,4 11060

Nonano 12481 12481 100,0 28,4 1411 1411 11,3 0,8 11,3 20,4 11071

Decano 12481 12481 100,0 28,4 1418 1418 11,4 0,4 11,4 20,4 11063

Tolueno 12481 12481 100,0 27,0 1517 1517 12,2 2,0 12,1 20,4 10967

R-152a 12784 12784 100,0 46,5 1543 1543 12,1 125,3 11,1 22,3 11366

R-245fa 12784 12784 100,0 60,2 1678 1678 13,1 58,4 12,7 22,3 11165

R-600 12784 12784 100,0 31,4 1695 1695 13,3 78,0 12,7 22,3 11167

R-600a 12784 12784 100,0 36,4 1655 1655 12,9 153,7 11,7 22,3 11283

R-601 12784 12784 100,0 29,0 1665 1665 13,0 28,0 12,8 22,3 11147

R-601a 12784 12784 100,0 30,7 1662 1662 13,0 35,7 12,7 22,3 11158

R-717 12784 12784 100,0 11,1 1158 1158 9,1 44,8 8,7 22,3 11670

R-718 12784 12784 100,0 5,1 580 580 4,5 0,1 4,5 22,3 12204

Hexano 12784 12784 100,0 28,7 1662 1662 13,0 11,5 12,9 22,3 11133

Ciclohexano 12784 12784 100,0 27,6 1739 1739 13,6 7,0 13,6 22,3 11052

Heptano 12784 12784 100,0 28,0 1654 1654 12,9 5,2 12,9 22,3 11135

Octano 12784 12784 100,0 27,8 1653 1653 12,9 2,4 12,9 22,3 11133

Nonano 12784 12784 100,0 27,8 1640 1640 12,8 1,1 12,8 22,3 11145

Decano 12784 12784 100,0 27,9 1647 1647 12,9 0,5 12,9 22,3 11137

Tolueno 12784 12784 100,0 26,9 1782 1782 13,9 2,8 13,9 22,3 11004

R-245fa 13115 13115 100,0 60,5 1900 1900 14,5 75,6 13,9 24,2 11290

R-600 13115 13115 100,0 31,6 1925 1925 14,7 99,6 13,9 24,2 11290

R-600a 13115 13115 100,0 37,3 1697 1697 12,9 157,7 11,7 24,2 11575

R-601 13115 13115 100,0 28,8 1893 1893 14,4 36,0 14,2 24,2 11258

R-601a 13115 13115 100,0 30,5 1885 1885 14,4 45,5 14,0 24,2 11276

R-717 13115 13115 100,0 11,2 1364 1364 10,4 55,5 10,0 24,2 11807

R-718 13115 13115 100,0 5,2 690 690 5,3 0,1 5,3 24,2 12425

Hexano 13115 13115 100,0 28,3 1889 1889 14,4 15,0 14,3 24,2 11241

Ciclohexano 13115 13115 100,0 27,5 1985 1985 15,1 9,2 15,1 24,2 11139

Heptano 13115 13115 100,0 27,6 1877 1877 14,3 6,9 14,3 24,2 11245

Octano 13115 13115 100,0 27,4 1875 1875 14,3 3,2 14,3 24,2 11243

Nonano 13115 13115 100,0 27,4 1859 1859 14,2 1,5 14,2 24,2 11257

Decano 13115 13115 100,0 27,4 1866 1866 14,2 0,7 14,2 24,2 11249

Tolueno 13115 13115 100,0 26,9 2043 2043 15,6 3,8 15,6 24,2 11076

R-245fa 13472 13472 100,0 61,3 2103 2103 15,6 94,8 14,9 26,0 11464

R-600 13472 13472 100,0 32,0 2137 2137 15,9 124,2 14,9 26,0 11459

R-600a 13472 13472 100,0 38,3 1744 1744 12,9 162,0 11,7 26,0 11890

R-601 13472 13472 100,0 28,6 2114 2114 15,7 45,2 15,4 26,0 11403

R-601a 13472 13472 100,0 30,3 2101 2101 15,6 56,9 15,2 26,0 11428

R-717 13472 13472 100,0 11,4 1575 1575 11,7 67,5 11,2 26,0 11965

R-718 13472 13472 100,0 5,3 805 805 6,0 0,1 6,0 26,0 12668

Hexano 13472 13472 100,0 28,0 2108 2108 15,7 19,2 15,5 26,0 11383

167


Ciclohexano 13472 13472 100,0 27,3 2226 2226 16,5 11,9 16,4 26,0 11258

Heptano 13472 13472 100,0 27,3 2092 2092 15,5 9,0 15,5 26,0 11389

Octano 13472 13472 100,0 27,0 2089 2089 15,5 4,3 15,5 26,0 11388

Nonano 13472 13472 100,0 27,0 2071 2071 15,4 2,1 15,4 26,0 11403

Decano 13472 13472 100,0 27,0 2078 2078 15,4 1,0 15,4 26,0 11395

Tolueno 13472 13472 100,0 26,9 2299 2299 17,1 5,1 17,0 26,0 11178

R-245fa 13857 13857 100,0 63,0 2163 2163 15,6 97,5 14,9 27,7 11792

R-600 13857 13857 100,0 32,9 2198 2198 15,9 127,7 14,9 27,7 11787

R-601 13857 13857 100,0 28,6 2331 2331 16,8 56,1 16,4 27,7 11582

R-601a 13857 13857 100,0 30,3 2312 2312 16,7 70,1 16,2 27,7 11615

R-718 13857 13857 100,0 5,4 925 925 6,7 0,1 6,7 27,7 12932

Hexano 13857 13857 100,0 27,8 2323 2323 16,8 24,1 16,6 27,7 11558

Ciclohexano 13857 13857 100,0 27,3 2464 2464 17,8 15,0 17,7 27,7 11408

Heptano 13857 13857 100,0 27,0 2302 2302 16,6 11,5 16,5 27,7 11567

Octano 13857 13857 100,0 26,7 2297 2297 16,6 5,6 16,5 27,7 11565

Nonano 13857 13857 100,0 26,7 2278 2278 16,4 2,8 16,4 27,7 11581

Decano 13857 13857 100,0 26,7 2284 2284 16,5 1,4 16,5 27,7 11574

Tolueno 13857 13857 100,0 26,9 2553 2553 18,4 6,6 18,4 27,7 11311

R-245fa 14267 14267 100,0 64,9 2227 2227 15,6 100,4 14,9 29,3 12141

R-600 14267 14267 100,0 33,9 2263 2263 15,9 131,5 14,9 29,3 12136

R-601 14267 14267 100,0 28,7 2544 2544 17,8 68,8 17,4 29,3 11792

R-601a 14267 14267 100,0 30,3 2519 2519 17,7 85,5 17,1 29,3 11833

R-718 14267 14267 100,0 5,5 1051 1051 7,4 0,1 7,4 29,3 13216

Hexano 14267 14267 100,0 27,7 2535 2535 17,8 29,8 17,6 29,3 11761

Ciclohexano 14267 14267 100,0 27,2 2698 2698 18,9 18,7 18,8 29,3 11587

Heptano 14267 14267 100,0 26,8 2508 2508 17,6 14,5 17,5 29,3 11774

Octano 14267 14267 100,0 26,5 2502 2502 17,5 7,2 17,5 29,3 11772

Nonano 14267 14267 100,0 26,4 2482 2482 17,4 3,7 17,4 29,3 11789

Decano 14267 14267 100,0 26,4 2486 2486 17,4 1,9 17,4 29,3 11783

Tolueno 14267 14267 100,0 27,0 2806 2806 19,7 8,5 19,6 29,3 11469

R-601 14704 14704 100,0 28,9 2756 2756 18,8 83,8 18,2 30,9 12031

R-601a 14704 14704 100,0 30,6 2724 2724 18,5 103,5 17,8 30,9 12084

R-718 14704 14704 100,0 5,7 1184 1184 8,1 0,2 8,1 30,9 13520

Hexano 14704 14704 100,0 27,7 2746 2746 18,7 36,6 18,4 30,9 11995

Ciclohexano 14704 14704 100,0 27,3 2932 2932 19,9 23,1 19,8 30,9 11795

Heptano 14704 14704 100,0 26,7 2712 2712 18,4 18,0 18,3 30,9 12010

Octano 14704 14704 100,0 26,3 2704 2704 18,4 9,2 18,3 30,9 12009

Nonano 14704 14704 100,0 26,2 2682 2682 18,2 4,7 18,2 30,9 12026

Decano 14704 14704 100,0 26,2 2685 2685 18,3 2,5 18,2 30,9 12022

Tolueno 14704 14704 100,0 27,1 3060 3060 20,8 10,7 20,7 30,9 11655

R-601 15166 15166 100,0 29,2 2968 2968 19,6 101,8 18,9 32,4 12300

R-601a 15166 15166 100,0 31,1 2927 2927 19,3 125,2 18,5 32,4 12364

R-718 15166 15166 100,0 5,8 1324 1324 8,7 0,2 8,7 32,4 13843

Hexano 15166 15166 100,0 27,7 2956 2956 19,5 44,5 19,2 32,4 12255

Ciclohexano 15166 15166 100,0 27,3 3165 3165 20,9 28,1 20,7 32,4 12029

Heptano 15166 15166 100,0 26,6 2914 2914 19,2 22,1 19,1 32,4 12274

168


Octano 15166 15166 100,0 26,2 2904 2904 19,2 11,5 19,1 32,4 12274

Nonano 15166 15166 100,0 26,1 2882 2882 19,0 6,0 19,0 32,4 12290

Decano 15166 15166 100,0 26,0 2882 2882 19,0 3,3 19,0 32,4 12287

Tolueno 15166 15166 100,0 27,2 3314 3314 21,9 13,4 21,8 32,4 11865

R-601 15653 15653 100,0 29,9 3163 3163 20,2 120,8 19,4 33,8 12611

R-601a 15653 15653 100,0 32,0 3073 3073 19,6 139,5 18,7 33,8 12719

R-718 15653 15653 100,0 6,0 1471 1471 9,4 0,2 9,4 33,8 14183

Hexano 15653 15653 100,0 27,7 3166 3166 20,2 53,7 19,9 33,8 12541

Ciclohexano 15653 15653 100,0 27,5 3399 3399 21,7 34,0 21,5 33,8 12288

Heptano 15653 15653 100,0 26,6 3116 3116 19,9 26,9 19,7 33,8 12564

Octano 15653 15653 100,0 26,1 3103 3103 19,8 14,2 19,7 33,8 12564

Nonano 15653 15653 100,0 26,0 3080 3080 19,7 7,6 19,6 33,8 12580

Decano 15653 15653 100,0 25,9 3079 3079 19,7 4,2 19,6 33,8 12578

Tolueno 15653 15653 100,0 27,4 3571 3571 22,8 16,5 22,7 33,8 12099

169


Hipótese 2 - Caudal adequado para uma potência eléctrica de 1 MWe (rendimentos isentrópicos, e do alternador, de 100 %)


R-134a 11951 13737 114,9 84,5 1000 1000 7,3 85,3 6,7 16,1 12823

R-152a 11951 14523 121,5 55,5 1000 1000 6,9 60,6 6,5 16,1 13584

R-245fa 11951 12802 107,1 65,6 1000 1000 7,8 23,2 7,6 16,1 11825

R-290 11951 13343 111,6 43,8 1000 1000 7,5 117,4 6,6 16,1 12460

R-600 11951 12732 106,5 34,1 1000 1000 7,9 32,4 7,6 16,1 11765

R-600a 11951 12697 106,2 38,8 1000 1000 7,9 58,4 7,4 16,1 11755

R-601 11951 13002 108,8 33,0 1000 1000 7,7 11,5 7,6 16,1 12013

R-601a 11951 12943 108,3 34,9 1000 1000 7,7 14,9 7,6 16,1 11958

R-717 11951 20899 174,9 19,0 1000 1000 4,8 33,0 4,6 16,1 19932

R-718 11951 43107 360,7 17,7 1000 1000 2,3 0,1 2,3 16,1 42107

R-1270 11951 14044 117,5 47,3 1000 1000 7,1 130,9 6,2 16,1 13174

Hexano 11951 12993 108,7 33,0 1000 1000 7,7 4,5 7,7 16,1 11997

Ciclohexano 11951 12667 106,0 30,3 1000 1000 7,9 2,5 7,9 16,1 11669

Heptano 11951 13020 108,9 32,4 1000 1000 7,7 1,9 7,7 16,1 12022

Octano 11951 13008 108,8 32,3 1000 1000 7,7 0,8 7,7 16,1 12008

Nonano 11951 13096 109,6 32,6 1000 1000 7,6 0,3 7,6 16,1 12096

Decano 11951 13027 109,0 32,5 1000 1000 7,7 0,1 7,7 16,1 12027

Tolueno 11951 12491 104,5 28,7 1000 1000 8,0 0,9 8,0 16,1 11491

R-134a 12203 10956 89,8 66,2 1000 1000 9,1 95,3 8,3 18,3 10052

R-152a 12203 11395 93,4 42,8 1000 1000 8,8 66,9 8,2 18,3 10462

R-245fa 12203 10192 83,5 50,6 1000 1000 9,8 26,6 9,6 18,3 9219

R-290 12203 10628 87,1 34,3 1000 1000 9,4 129,4 8,2 18,3 9757

R-600 12203 10124 83,0 26,3 1000 1000 9,9 36,5 9,5 18,3 9161

R-600a 12203 10105 82,8 29,9 1000 1000 9,9 68,2 9,2 18,3 9173

R-601 12203 10329 84,6 25,2 1000 1000 9,7 13,1 9,6 18,3 9342

R-601a 12203 10305 84,5 26,7 1000 1000 9,7 16,9 9,5 18,3 9322

R-717 12203 15970 130,9 14,3 1000 1000 6,3 34,8 6,0 18,3 15005

R-718 12203 32570 266,9 13,3 1000 1000 3,1 0,1 3,1 18,3 31571

R-1270 12203 11014 90,3 36,5 1000 1000 9,1 142,7 7,8 18,3 10156

Hexano 12203 10330 84,7 25,1 1000 1000 9,7 5,2 9,6 18,3 9335

Ciclohexano 12203 9999 81,9 23,1 1000 1000 10,0 3,0 10,0 18,3 9002

Heptano 12203 10360 84,9 24,7 1000 1000 9,7 2,2 9,6 18,3 9362

Octano 12203 10355 84,9 24,6 1000 1000 9,7 1,0 9,6 18,3 9356

Nonano 12203 10432 85,5 24,8 1000 1000 9,6 0,4 9,6 18,3 9432

Decano 12203 10378 85,1 24,7 1000 1000 9,6 0,2 9,6 18,3 9379

Tolueno 12203 9824 80,5 21,9 1000 1000 10,2 1,1 10,2 18,3 8825

R-134a 12481 9297 74,5 55,4 1000 1000 10,8 106,5 9,6 20,4 8404

R-152a 12481 9527 76,3 35,2 1000 1000 10,5 73,7 9,7 20,4 8601

R-245fa 12481 8641 69,2 41,7 1000 1000 11,6 30,4 11,2 20,4 7671

R-600 12481 8569 68,7 21,6 1000 1000 11,7 40,9 11,2 20,4 7610

R-600a 12481 8550 68,5 24,7 1000 1000 11,7 80,6 10,8 20,4 7631

R-601 12481 8733 70,0 20,5 1000 1000 11,5 14,9 11,3 20,4 7748

R-601a 12481 8733 70,0 21,8 1000 1000 11,5 19,1 11,2 20,4 7752

170


R-717 12481 13014 104,3 11,5 1000 1000 7,7 36,7 7,4 20,4 12051

R-718 12481 26244 210,3 10,6 1000 1000 3,8 0,1 3,8 20,4 25244

Hexano 12481 8742 70,0 20,4 1000 1000 11,4 6,0 11,4 20,4 7748

Ciclohexano 12481 8406 67,4 18,8 1000 1000 11,9 3,5 11,9 20,4 7410

Heptano 12481 8775 70,3 20,0 1000 1000 11,4 2,7 11,4 20,4 7778

Octano 12481 8776 70,3 19,9 1000 1000 11,4 1,2 11,4 20,4 7777

Nonano 12481 8845 70,9 20,1 1000 1000 11,3 0,5 11,3 20,4 7845

Decano 12481 8802 70,5 20,0 1000 1000 11,4 0,2 11,4 20,4 7802

Tolueno 12481 8230 65,9 17,8 1000 1000 12,2 1,3 12,1 20,4 7231

R-152a 12784 8283 64,8 30,1 1000 1000 12,1 81,2 11,1 22,3 7364

R-245fa 12784 7620 59,6 35,9 1000 1000 13,1 34,8 12,7 22,3 6654

R-600 12784 7540 59,0 18,5 1000 1000 13,3 46,0 12,7 22,3 6586

R-600a 12784 7726 60,4 22,0 1000 1000 12,9 92,9 11,7 22,3 6819

R-601 12784 7676 60,1 17,4 1000 1000 13,0 16,8 12,8 22,3 6693

R-601a 12784 7694 60,2 18,5 1000 1000 13,0 21,5 12,7 22,3 6715

R-717 12784 11035 86,3 9,6 1000 1000 9,1 38,7 8,7 22,3 10074

R-718 12784 22024 172,3 8,8 1000 1000 4,5 0,1 4,5 22,3 21025

Hexano 12784 7690 60,2 17,3 1000 1000 13,0 6,9 12,9 22,3 6697

Ciclohexano 12784 7352 57,5 15,9 1000 1000 13,6 4,0 13,6 22,3 6356

Heptano 12784 7728 60,5 16,9 1000 1000 12,9 3,1 12,9 22,3 6731

Octano 12784 7732 60,5 16,8 1000 1000 12,9 1,4 12,9 22,3 6734

Nonano 12784 7796 61,0 17,0 1000 1000 12,8 0,7 12,8 22,3 6796

Decano 12784 7762 60,7 16,9 1000 1000 12,9 0,3 12,9 22,3 6762

Tolueno 12784 7172 56,1 15,1 1000 1000 13,9 1,6 13,9 22,3 6174

R-245fa 13115 6902 52,6 31,8 1000 1000 14,5 39,8 13,9 24,2 5941

R-600 13115 6814 52,0 16,4 1000 1000 14,7 51,8 13,9 24,2 5865

R-600a 13115 7726 58,9 22,0 1000 1000 12,9 92,9 11,7 24,2 6819

R-601 13115 6928 52,8 15,2 1000 1000 14,4 19,0 14,2 24,2 5947

R-601a 13115 6958 53,1 16,2 1000 1000 14,4 24,2 14,0 24,2 5982

R-717 13115 9619 73,3 8,2 1000 1000 10,4 40,7 10,0 24,2 8659

R-718 13115 19009 144,9 7,6 1000 1000 5,3 0,1 5,3 24,2 18009

Hexano 13115 6944 53,0 15,0 1000 1000 14,4 7,9 14,3 24,2 5952

Ciclohexano 13115 6606 50,4 13,8 1000 1000 15,1 4,6 15,1 24,2 5610

Heptano 13115 6988 53,3 14,7 1000 1000 14,3 3,7 14,3 24,2 5992

Octano 13115 6995 53,3 14,6 1000 1000 14,3 1,7 14,3 24,2 5997

Nonano 13115 7054 53,8 14,7 1000 1000 14,2 0,8 14,2 24,2 6055

Decano 13115 7027 53,6 14,7 1000 1000 14,2 0,4 14,2 24,2 6027

Tolueno 13115 6421 49,0 13,2 1000 1000 15,6 1,9 15,6 24,2 5422

R-245fa 13472 6407 47,6 29,2 1000 1000 15,6 45,1 14,9 26,0 5453

R-600 13472 6305 46,8 15,0 1000 1000 15,9 58,1 14,9 26,0 5363

R-600a 13472 7726 57,4 22,0 1000 1000 12,9 92,9 11,7 26,0 6819

R-601 13472 6373 47,3 13,5 1000 1000 15,7 21,4 15,4 26,0 5394

R-601a 13472 6413 47,6 14,4 1000 1000 15,6 27,1 15,2 26,0 5440

R-717 13472 8555 63,5 7,2 1000 1000 11,7 42,9 11,2 26,0 7598

R-718 13472 16746 124,3 6,6 1000 1000 6,0 0,1 6,0 26,0 15746

Hexano 13472 6390 47,4 13,3 1000 1000 15,7 9,1 15,5 26,0 5399

171


Ciclohexano 13472 6051 44,9 12,3 1000 1000 16,5 5,3 16,4 26,0 5056

Heptano 13472 6440 47,8 13,0 1000 1000 15,5 4,3 15,5 26,0 5445

Octano 13472 6450 47,9 12,9 1000 1000 15,5 2,1 15,5 26,0 5452

Nonano 13472 6504 48,3 13,0 1000 1000 15,4 1,0 15,4 26,0 5505

Decano 13472 6484 48,1 13,0 1000 1000 15,4 0,5 15,4 26,0 5484

Tolueno 13472 5860 43,5 11,7 1000 1000 17,1 2,2 17,0 26,0 4863

R-245fa 13857 6407 46,2 29,2 1000 1000 15,6 45,1 14,9 27,7 5453

R-600 13857 6305 45,5 15,0 1000 1000 15,9 58,1 14,9 27,7 5363

R-601 13857 5946 42,9 12,3 1000 1000 16,8 24,1 16,4 27,7 4970

R-601a 13857 5994 43,3 13,1 1000 1000 16,7 30,3 16,2 27,7 5024

R-718 13857 14984 108,1 5,9 1000 1000 6,7 0,1 6,7 27,7 13985

Hexano 13857 5964 43,0 12,0 1000 1000 16,8 10,4 16,6 27,7 4974

Ciclohexano 13857 5624 40,6 11,1 1000 1000 17,8 6,1 17,7 27,7 4631

Heptano 13857 6020 43,4 11,7 1000 1000 16,6 5,0 16,5 27,7 5025

Octano 13857 6032 43,5 11,6 1000 1000 16,6 2,5 16,5 27,7 5034

Nonano 13857 6082 43,9 11,7 1000 1000 16,4 1,2 16,4 27,7 5083

Decano 13857 6067 43,8 11,7 1000 1000 16,5 0,6 16,5 27,7 5068

Tolueno 13857 5428 39,2 10,5 1000 1000 18,4 2,6 18,4 27,7 4430

R-245fa 14267 6407 44,9 29,2 1000 1000 15,6 45,1 14,9 29,3 5453

R-600 14267 6305 44,2 15,0 1000 1000 15,9 58,1 14,9 29,3 5363

R-601 14267 5608 39,3 11,3 1000 1000 17,8 27,0 17,4 29,3 4635

R-601a 14267 5664 39,7 12,0 1000 1000 17,7 33,9 17,1 29,3 4698

R-718 14267 13575 95,2 5,3 1000 1000 7,4 0,1 7,4 29,3 12575

Hexano 14267 5627 39,4 10,9 1000 1000 17,8 11,8 17,6 29,3 4639

Ciclohexano 14267 5287 37,1 10,1 1000 1000 18,9 6,9 18,8 29,3 4294

Heptano 14267 5689 39,9 10,7 1000 1000 17,6 5,8 17,5 29,3 4695

Octano 14267 5703 40,0 10,6 1000 1000 17,5 2,9 17,5 29,3 4706

Nonano 14267 5749 40,3 10,6 1000 1000 17,4 1,5 17,4 29,3 4751

Decano 14267 5739 40,2 10,6 1000 1000 17,4 0,8 17,4 29,3 4740

Tolueno 14267 5084 35,6 9,6 1000 1000 19,7 3,0 19,6 29,3 4087

R-601 14704 5335 36,3 10,5 1000 1000 18,8 30,4 18,2 30,9 4365

R-601a 14704 5398 36,7 11,2 1000 1000 18,5 38,0 17,8 30,9 4436

R-718 14704 12421 84,5 4,8 1000 1000 8,1 0,1 8,1 30,9 11421

Hexano 14704 5355 36,4 10,1 1000 1000 18,7 13,3 18,4 30,9 4368

Ciclohexano 14704 5015 34,1 9,3 1000 1000 19,9 7,9 19,8 30,9 4023

Heptano 14704 5423 36,9 9,8 1000 1000 18,4 6,6 18,3 30,9 4429

Octano 14704 5439 37,0 9,7 1000 1000 18,4 3,4 18,3 30,9 4442

Nonano 14704 5481 37,3 9,8 1000 1000 18,2 1,8 18,2 30,9 4483

Decano 14704 5476 37,2 9,7 1000 1000 18,3 0,9 18,2 30,9 4477

Tolueno 14704 4806 32,7 8,8 1000 1000 20,8 3,5 20,7 30,9 3809

R-601 15166 5110 33,7 9,9 1000 1000 19,6 34,3 18,9 32,4 4144

R-601a 15166 5181 34,2 10,6 1000 1000 19,3 42,8 18,5 32,4 4224

R-718 15166 11459 75,6 4,4 1000 1000 8,7 0,1 8,7 32,4 10459

Hexano 15166 5131 33,8 9,4 1000 1000 19,5 15,1 19,2 32,4 4146

Ciclohexano 15166 4791 31,6 8,6 1000 1000 20,9 8,9 20,7 32,4 3800

Heptano 15166 5205 34,3 9,1 1000 1000 19,2 7,6 19,1 32,4 4212

172


Octano 15166 5223 34,4 9,0 1000 1000 19,2 3,9 19,1 32,4 4227

Nonano 15166 5263 34,7 9,0 1000 1000 19,0 2,1 19,0 32,4 4265

Decano 15166 5262 34,7 9,0 1000 1000 19,0 1,1 19,0 32,4 4263

Tolueno 15166 4576 30,2 8,2 1000 1000 21,9 4,0 21,8 32,4 3580

R-601 15653 4950 31,6 9,5 1000 1000 20,2 38,2 19,4 33,8 3988

R-601a 15653 5093 32,5 10,4 1000 1000 19,6 45,4 18,7 33,8 4139

R-718 15653 10644 68,0 4,0 1000 1000 9,4 0,2 9,4 33,8 9645

Hexano 15653 4944 31,6 8,8 1000 1000 20,2 17,0 19,9 33,8 3961

Ciclohexano 15653 4605 29,4 8,1 1000 1000 21,7 10,0 21,5 33,8 3615

Heptano 15653 5024 32,1 8,5 1000 1000 19,9 8,6 19,7 33,8 4033

Octano 15653 5045 32,2 8,4 1000 1000 19,8 4,6 19,7 33,8 4049

Nonano 15653 5081 32,5 8,4 1000 1000 19,7 2,5 19,6 33,8 4084

Decano 15653 5084 32,5 8,4 1000 1000 19,7 1,4 19,6 33,8 4085

Tolueno 15653 4384 28,0 7,7 1000 1000 22,8 4,6 22,7 33,8 3388

173

Anexo E – Gráficos da pressão mínima e do rendimento eléctrico do CRO Ideal para uma temperatura de condensação de 35 ºC

175

Figura 92 – Pressões mínimas dos fluidos orgânicos a operar segundo um CRO ideal para uma temperatura de condensação de 35 ºC

0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

1200,0

1400,0

60 80 100 120 140 160 180 200

Pre

ssã

o m

ínim

a d

o f

luid

o (

kP

a)

Temperatura do fluido à entrada da turbina (ºC)

R-134a

R-152a

R-245fa

R-290

R-600

R-600a

R-601

R-601a

R-717

Água

R-1270

Hexano

Ciclohexano

Heptano

Octano

Nonano

Decano

Tolueno

176

Figura 93 – Rendimentos eléctricos associados a cada um dos fluidos orgânicos a operar segundo um CRO ideal para uma temperatura de condensação

3,0

5,1

7,2

9,3

11,4

13,5

15,5

17,6

19,7

21,8

23,9

26,0

60 80 100 120 140 160 180 200

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co (

%)

Temperatura do fluido à entrada da turbina (ºC)

R-134a

R-152a

R-245fa

R-290

R-600

R-600a

R-601

R-601a

R-717

Água

R-1270

Hexano

Ciclohexano

Heptano

Octano

Nonano

Decano

Tolueno

177

Anexo F – Resultados da pressão máxima atingida pelos fluidos orgânicos, para as temperaturas de condensação de 35 e 50 ºC, a operar segundo um CRO Real

179

Tabela 42 – Valores de pressão máxima atingidos pelos fluidos orgânicos no CRO Real para uma temperatura de condensação de 35 ºC

Pressão máxima [kPa] para rendimento isentrópico da turbina de 80 % para a temperatura de:


R-11

R-12

R-13

R-21

R-22

R-23

R-32

R-41

R-113

R-114

R-115

R-116

R-123

R-124

R-125

R-134a 2507 3004 3562

R-141b

R-142b

R-143a

R-152a 2110 2533 3009 3543

R-170

R-218

R-227ea

R-236ea

R-236fa

R-245ca


R-290 2983 3495

R-C318


R-600a P.sat P.sat P.sat 2261 2261 2261



R-717 2666 3063 3505 3995 4539 5140

R-718 11,37 13,17 15,21 17,53 20,14 23,09 26,42 30,16 34,36 39,07 44,34

R-744

R-1150

R-1270 3314 3865

RE-134

Ciclopropano

Neopentano



Benzeno






Metanol

180

Tabela 43 – Valores de pressão máxima atingidos pelos fluidos orgânicos no CRO Real para uma temperatura de condensação de 50 ºC

Pressão máxima [kPa] para rendimento isentrópico da turbina de 80 % para a temperatura de:


R-11

R-12

R-13

R-21

R-22

R-23

R-32

R-41

R-113

R-114

R-115

R-116

R-123

R-124

R-125

R-134a 2507 3004 3561

R-141b

R-142b

R-143a

R-152a 2166 2591 3069 3605

R-170

R-218

R-227ea

R-236ea

R-236fa

R-245ca


R-290 2987 3498

R-C318


R-600a P.sat P.sat P.sat 2261 2261 2261



R-717 3139 3595 4102 4661 5278 5958

R-718 19,5 22,56 26,02 29,93 34,34 39,31 44,9 51,17 58,19 66,06 74,84

R-744

R-1150

R-1270 3395 3946

RE-134

Ciclopropano

Neopentano



Benzeno






Metanol

181

Anexo G – Resultados do estudo da pressão e percentagens óptimas de picagem para os fluidos orgânicos seleccionados, e para ambas as temperaturas de condensação – 35 e 50ºC

Figura 94 – Rendimento eléctrico vs Pressão Picagem (R

Figura 95 – Rendimento eléctrico vs Percentagem de Picagem (R

8

9

10

11

12

13

14

15

0 500

Ren

diem

nto

Elé

ctri

co (

%)

8

9

10

11

12

13

14

15

0 10 20

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)

Rendimento eléctrico vs Pressão Picagem (R-245fa; temperatura de condensação 35 ºC)

Rendimento eléctrico vs Percentagem de Picagem (R-245fa; temperatura de condensação 35 ºC)

1000 1500 2000 2500

Pressão de Picagem (kPa)

30 40 50 60Picagem (%)

183

245fa; temperatura de condensação 35 ºC)


R245fa -Tmáx=80ºC

R245fa -Tmáx=90ºC

R245fa -Tmáx=100ºC



R245fa -Tmáx=130 / 140 / 150ºC

R245fa -Tmáx=80ºC

R245fa -Tmáx=90ºC




R245fa -Tmáx=130 / 140 / 150ºC

Condição Limite

184



5

6

7

8

9

10

11

12

13

0 500 1000

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co (

%)


5

6

7

8

9

10

11

12

13

0 10 20

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)

Picagem (%)

Rendimento eléctrico vs Pressão Picagem (R-245fa; temperatura de condensação 50 ºC)

Rendimento eléctrico vs Percentagem de Picagem (R-245fa; temperatura de condensação 50 ºC)

1500 2000 2500


R245fa -Tmáx=80ºC

R245fa -Tmáx=90ºC




R245fa - Tmáx=130 / 140 / 150ºC

30 40 50 60

Picagem (%)

R245fa -Tmáx=80ºC

R245fa -Tmáx=90ºC




R245fa - Tmáx=130 / 140 / 150ºC

Condição Limite



Tmáx=80ºC

Tmáx=90ºC

Tmáx=100ºC

Tmáx=110ºC

Tmáx=120ºC

Tmáx=130 / 140 / 150ºC

Tmáx=80ºC

Tmáx=90ºC

Tmáx=100ºC

Tmáx=110ºC

Tmáx=120ºC

Tmáx=130 / 140 / 150ºC

Condição Limite



8

9

10

11

12

13

14

15

16

0 500 1000

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0 10 20

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)

Rendimento eléctrico vs Pressão Picagem (R-600; temperatura de condensação 35 ºC)

Rendimento eléctrico vs Percentagem de Picagem (R-600; temperatura de condensação 35 ºC)

1000 1500 2000 2500 3000


20 30 40 50 60

Picagem (%)

185

600; temperatura de condensação 35 ºC)


R600 -Tmáx=80ºC

R600 -Tmáx=90ºC

R600 -Tmáx=100ºC

R600 -Tmáx=110ºC

R600 -Tmáx=120ºC

R600 -Tmáx=130 / 140 / 150ºC

R600 -Tmáx=80ºC

R600 -Tmáx=90ºC

R600 -Tmáx=100ºC

R600 -Tmáx=110ºC

R600 -Tmáx=120ºC

R600 -Tmáx=130 / 140 / 150ºCCondição Limite

186



5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

0 500 1000

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)


6

7

8

9

10

11

12

13

14

0 10 20

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)



1500 2000 2500 3000


R600 -Tmáx=80ºC

R600 -Tmáx=90ºC

R600 -Tmáx=100ºC

R600 -Tmáx=110ºC

R600 -Tmáx=120ºC

R600 -Tmáx=130 / 140 / 150ºC

30 40 50 60

Picagem (%)

R600 -Tmáx=80ºC

R600 -Tmáx=90ºC

R600 -Tmáx=100ºC

R600 -Tmáx=110ºC

R600 -Tmáx=120ºC

R600 -Tmáx=130 / 140 / 150ºCCondição Limite



Tmáx=80ºC

Tmáx=90ºC

Tmáx=100ºC

Tmáx=110ºC

Tmáx=120ºC

Tmáx=130 / 140 /

-Tmáx=80ºC

-Tmáx=90ºC

-Tmáx=100ºC

-Tmáx=110ºC

-Tmáx=120ºC

-Tmáx=130 / 140 / 150ºCCondição Limite



8

9

9

10

10

11

11

12

12

13

13

0 500

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)


8

9

9

10

10

11

11

12

12

13

13

0 10 20

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)

Rendimento eléctrico vs Pressão Picagem (R-600a; temperatura de condensação 35 ºC)

Rendimento eléctrico vs Percentagem de Picagem (R-600a; temperatura de condensação 35 ºC)

1000 1500 2000 2500


20 30 40 50

Picagem (%)

187

600a; temperatura de condensação 35 ºC)


R600a -Tmáx=80ºC

R600a -Tmáx=90ºC

R600a -Tmáx=100ºC

R600a -Tmáx=110 / 120 / 130ºC

R600a -Tmáx=80ºC

R600a -Tmáx=90ºC

R600a -Tmáx=100ºC

R600a -Tmáx=110 / 120 / 130ºC

Condição Limite

188



5

6

7

8

9

10

11

0 500 1000

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)


5

6

7

8

9

10

11

0 10 20

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)



1500 2000 2500


R600a Tmáx=80ºC

R600a Tmáx=90ºC

R600a Tmáx=100ºC

R600a Tmáx=110 / 120 / 130ºC

30 40 50

Picagem (%)

R600a Tmáx=80ºC

R600a Tmáx=90ºC

R600a Tmáx=100ºC

R600a Tmáx=110 / 120 / 130ºC

Condição Limite



R600a -Tmáx=80ºC

R600a -Tmáx=90ºC

R600a -Tmáx=100ºC

R600a -Tmáx=110 / 120 /

R600a -Tmáx=80ºC

R600a -Tmáx=90ºC

R600a -Tmáx=100ºC

R600a -Tmáx=110 / 120 /

Condição Limite



7

9

11

13

15

17

19

21

0 500 1000

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)

7

9

11

13

15

17

19

21

0 10 20

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)



1000 1500 2000 2500 3000


30 40 50 60 70 80

Picagem (%)

189



R601 -Tmáx=80ºC

R601 -Tmáx=90ºC

R601 -Tmáx=100ºC

R601 -Tmáx=110ºC

R601 -Tmáx=120ºC

R601 -Tmáx=130ºC

R601 -Tmáx=140ºC

R601 -Tmáx=150ºC

R601 -Tmáx=160ºC

R601 -Tmáx=170ºC

R601 -Tmáx=180ºC

R601 -Tmáx=80ºC

R601 -Tmáx=90ºC

R601 -Tmáx=100ºCR601 -Tmáx=110ºC

R601 -Tmáx=120ºC


R601 -Tmáx=150ºC


R601 -Tmáx=180ºC

Condição Limite

190



5

7

9

11

13

15

17

19

0 500 1000

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)


5

7

9

11

13

15

17

19

0 10 20 30

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)



1500 2000 2500 3000


R601 Tmáx=80ºC

R601 Tmáx=90ºC

R601 Tmáx=100ºC

R601 Tmáx=110ºC

R601 Tmáx=120ºC

R601 Tmáx=130ºC

R601 Tmáx=140ºC

R601 Tmáx=150ºC

R601 Tmáx=160ºC

R601 Tmáx=170ºC

R601 Tmáx=180ºC

40 50 60 70 80

Picagem (%)

R601 Tmáx=80ºCR601 Tmáx=90ºCR601 Tmáx=100ºCR601 Tmáx=110ºCR601 Tmáx=120ºCR601 Tmáx=130ºCR601 Tmáx=140ºCR601 Tmáx=150ºCR601 Tmáx=160ºCR601 Tmáx=170ºCR601 Tmáx=180ºCCondição Limite



R601 -Tmáx=80ºC

R601 -Tmáx=90ºC

R601 -Tmáx=100ºC

R601 -Tmáx=110ºC

R601 -Tmáx=120ºC

R601 -Tmáx=130ºC

R601 -Tmáx=140ºC

R601 -Tmáx=150ºC

R601 -Tmáx=160ºC

R601 -Tmáx=170ºC

R601 -Tmáx=180ºC

R601 -Tmáx=80ºCR601 -Tmáx=90ºCR601 -Tmáx=100ºCR601 -Tmáx=110ºCR601 -Tmáx=120ºCR601 -Tmáx=130ºCR601 -Tmáx=140ºCR601 -Tmáx=150ºCR601 -Tmáx=160ºCR601 -Tmáx=170ºCR601 -Tmáx=180ºCCondição Limite



7

9

11

13

15

17

19

0 500 1000

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)

7

9

11

13

15

17

19

0 10 20

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)



1000 1500 2000 2500 3000


30 40 50 60 70 80

Picagem (%)

191



R601a -Tmáx=80ºC

R601a -Tmáx=90ºC

R601a -Tmáx=100ºC

R601a -Tmáx=110ºC

R601a -Tmáx=120ºC

R601a -Tmáx=130ºC

R601a -Tmáx=140ºC

R601a -Tmáx=150ºC

R601a -Tmáx=160ºC

R601a -Tmáx=170ºC

R601a -Tmáx=180ºC

R601a -Tmáx=80ºCR601a -Tmáx=90ºCR601a -Tmáx=100ºCR601a -Tmáx=110ºCR601a -Tmáx=120ºCR601a -Tmáx=130ºCR601a -Tmáx=140ºCR601a -Tmáx=150ºCR601a -Tmáx=160ºCR601a -Tmáx=170ºCR601a -Tmáx=180ºCCondição Limite

192



5

7

9

11

13

15

17

0 500 1000

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)


5

7

9

11

13

15

17

0 10 20 30

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)



1500 2000 2500 3000


R601a Tmáx=80ºC

R601a Tmáx=90ºC

R601a Tmáx=100ºC

R601a Tmáx=110ºC

R601a Tmáx=120ºC

R601a Tmáx=130ºC

R601a Tmáx=140ºC

R601a Tmáx=150ºC

R601a Tmáx=160ºC

R601a Tmáx=170ºC

R601a Tmáx=180ºC

40 50 60 70 80

Picagem (%)

R601a Tmáx=80ºCR601a Tmáx=90ºCR601a Tmáx=100ºCR601a Tmáx=110ºCR601a Tmáx=120ºCR601a Tmáx=130ºCR601a Tmáx=140ºCR601a Tmáx=150ºCR601a Tmáx=160ºCR601a Tmáx=170ºCR601a Tmáx=180ºCCondição Limite



R601a -Tmáx=80ºC

R601a -Tmáx=90ºC

R601a -Tmáx=100ºC

R601a -Tmáx=110ºC

R601a -Tmáx=120ºC

R601a -Tmáx=130ºC

R601a -Tmáx=140ºC

R601a -Tmáx=150ºC

R601a -Tmáx=160ºC

R601a -Tmáx=170ºC

R601a -Tmáx=180ºC

R601a -Tmáx=80ºCR601a -Tmáx=90ºCR601a -Tmáx=100ºCR601a -Tmáx=110ºCR601a -Tmáx=120ºCR601a -Tmáx=130ºCR601a -Tmáx=140ºCR601a -Tmáx=150ºCR601a -Tmáx=160ºCR601a -Tmáx=170ºCR601a -Tmáx=180ºCCondição Limite

193

Figura 114 – Rendimento eléctrico vs Pressão Picagem (Água; temperatura de condensação 35 ºC)

Figura 115 – Rendimento eléctrico vs Percentagem de Picagem (Água; temperatura de condensação 35 ºC)

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)

Pressão de Picagem (%)

Água -Tmáx=80ºC

Água -Tmáx=90ºC

Água -Tmáx=100ºC

Água -Tmáx=110ºC

Água -Tmáx=120ºC

Água -Tmáx=130ºC

Água -Tmáx=140ºC

Água -Tmáx=150ºC

Água -Tmáx=160ºC

Água -Tmáx=170ºC

Água -Tmáx=180ºC

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Ren

dim

nto

Elé

ctri

co (

%)

Picagem (%)

Água -Tmáx=80ºC

Água -Tmáx=90ºC

Água -Tmáx=100ºC

Água -Tmáx=110ºC

Água -Tmáx=120ºC

Água -Tmáx=130ºC

Água -Tmáx=140ºC

Água -Tmáx=150ºC

Água -Tmáx=160ºC

Água -Tmáx=170ºC

Água -Tmáx=180ºC

194

Figura 116 – Rendimento eléctrico vs Pressão Picagem (Água; temperatura de condensação 50 ºC)

Figura 117 – Rendimento eléctrico vs Percentagem de Picagem (Água; temperatura de condensação 50 ºC)

2

3

4

5

6

7

8

9

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)


Água -Tmáx=80ºC

Água -Tmáx=90ºC

Água -Tmáx=100ºC

Água -Tmáx=110ºC

Água -Tmáx=120ºC

Água -Tmáx=130ºC

Água -Tmáx=140ºC

Água -Tmáx=150ºC

Água -Tmáx=160ºC

Água -Tmáx=170ºC

Água -Tmáx=80ºC

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Ren

dim

ento

Elé

ctri

co (

%)

Picagem (%)

Água -Tmáx=80ºC

Água -Tmáx=90ºC

Água -Tmáx=100ºC

Água -Tmáx=110ºC

Água -Tmáx=120ºC

Água -Tmáx=130ºC

Água -Tmáx=140ºC

Água -Tmáx=150ºC

Água -Tmáx=160ºC

Água -Tmáx=170ºC

Água -Tmáx=180ºC

195

Anexo H.1 – Resultados da simulação do CRO Real para a temperatura de condensação de 35 ºC

197

Tabela 44 – Resultados da simulação dos 6 melhores fluidos orgânicos a operar segundo um CRO Real para uma temperatura de condensação de 35 ºC (hipótese 1)

Hipótese 1 – Potência máxima (rendimentos isentrópicos da turbina e da bomba e iguais a 80% e 70%, respectivamente, e

rendimento térmico do evaporador igual a 75 %)

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.

Fluido [kW] [kW] [%] [kg/s] [kW] [kW] [%] [kW] [%] [%] [kW]

R-245fa 11951 8963 75,0 41,3 797 718 8,0 28,2 8,6 20,1 8194

R-600 11951 8963 75,0 21,6 802 722 8,1 41,1 8,5 20,1 8202

R-600a 11951 8963 75,0 24,3 796 716 8,0 75,3 8,0 20,1 8242

R-601 11951 8963 75,0 20,7 791 712 7,9 14,1 8,7 20,1 8187

R-601a 11951 8963 75,0 21,9 792 713 8,0 18,5 8,6 20,1 8189

R-718 11951 8963 75,0 3,6 302 272 3,0 0,0 3,4 20,1 8662

R-245fa 12203 9152 75,0 41,0 942 848 9,3 38,2 9,9 22,2 8248

R-600 12203 9152 75,0 21,4 949 854 9,3 54,3 9,8 22,2 8258

R-600a 12203 9152 75,0 24,1 941 847 9,3 103,3 9,2 22,2 8314

R-601 12203 9152 75,0 20,4 936 842 9,2 19,0 10,0 22,2 8236

R-601a 12203 9152 75,0 21,6 936 842 9,2 24,6 10,0 22,2 8241

R-718 12203 9152 75,0 3,6 374 337 3,7 0,0 4,1 22,2 8778

R-245fa 12481 9361 75,0 40,9 1080 972 10,4 50,2 11,0 24,2 8331

R-600 12481 9361 75,0 21,4 1089 980 10,5 69,8 10,9 24,2 8342

R-600a 12481 9361 75,0 24,1 1081 973 10,4 140,1 10,1 24,2 8420

R-601 12481 9361 75,0 20,2 1074 967 10,3 24,8 11,2 24,2 8311

R-601a 12481 9361 75,0 21,3 1073 965 10,3 31,9 11,1 24,2 8320

R-718 12481 9361 75,0 3,7 449 404 4,3 0,1 4,8 24,2 8912

R-245fa 12784 9588 75,0 40,9 1211 1090 11,4 64,5 12,0 26,0 8441

R-600 12784 9588 75,0 21,4 1224 1102 11,5 88,1 11,9 26,0 8452

R-600a 12784 9588 75,0 24,4 1193 1073 11,2 178,3 10,6 26,0 8574

R-601 12784 9588 75,0 20,0 1208 1087 11,3 31,6 12,3 26,0 8411

R-601a 12784 9588 75,0 21,1 1204 1084 11,3 40,4 12,1 26,0 8424

R-718 12784 9588 75,0 3,7 527 474 4,9 0,1 5,5 26,0 9061

R-245fa 13115 9836 75,0 41,2 1339 1205 12,3 81,6 12,8 27,8 8579

R-600 13115 9836 75,0 21,6 1355 1220 12,4 109,7 12,7 27,8 8591

R-600a 13115 9836 75,0 25,1 1224 1101 11,2 182,9 10,6 27,8 8795

R-601 13115 9836 75,0 19,9 1339 1205 12,3 39,7 13,2 27,8 8537

R-601a 13115 9836 75,0 21,0 1332 1199 12,2 50,3 13,0 27,8 8554

R-718 13115 9836 75,0 3,8 609 548 5,6 0,1 6,2 27,8 9228

R-245fa 13472 10104 75,0 41,9 1456 1310 13,0 100,8 13,4 29,5 8749

R-600 13472 10104 75,0 21,9 1478 1331 13,2 134,4 13,3 29,5 8760

R-600a 13472 10104 75,0 25,8 1257 1131 11,2 187,9 10,6 29,5 9035

R-601 13472 10104 75,0 19,8 1467 1320 13,1 49,2 14,0 29,5 8686

R-601a 13472 10104 75,0 20,9 1458 1312 13,0 61,8 13,8 29,5 8708

R-718 13472 10104 75,0 3,9 694 625 6,2 0,1 6,9 29,5 9410

R-245fa 13857 10393 75,0 43,0 1498 1348 13,0 103,7 13,4 31,2 8999

R-600 13857 10393 75,0 22,5 1521 1369 13,2 138,2 13,3 31,2 9010

R-601 13857 10393 75,0 19,9 1594 1435 13,8 60,3 14,8 31,2 8859

R-601a 13857 10393 75,0 21,0 1582 1423 13,7 75,3 14,5 31,2 8887

R-718 13857 10393 75,0 4,0 784 706 6,8 0,1 7,5 31,2 9609

R-245fa 14267 10700 75,0 44,3 1542 1388 13,0 106,8 13,4 32,7 9265

198

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-600 14267 10700 75,0 23,2 1566 1409 13,2 142,3 13,3 32,7 9277

R-601 14267 10700 75,0 20,0 1721 1549 14,5 73,3 15,4 32,7 9053

R-601a 14267 10700 75,0 21,1 1705 1534 14,3 91,1 15,1 32,7 9087

R-718 14267 10700 75,0 4,1 879 791 7,4 0,2 8,2 32,7 9821

R-601 14704 11028 75,0 20,1 1848 1663 15,1 88,8 16,0 34,2 9269

R-601a 14704 11028 75,0 21,3 1827 1645 14,9 109,7 15,6 34,2 9310

R-718 14704 11028 75,0 4,2 979 881 8,0 0,2 8,9 34,2 10050

R-601 15166 11375 75,0 20,4 1975 1778 15,6 107,4 16,4 35,6 9507

R-601a 15166 11375 75,0 21,7 1950 1755 15,4 131,9 16,0 35,6 9556

R-718 15166 11375 75,0 4,3 1083 975 8,6 0,2 9,5 35,6 10291

R-601 15653 11740 75,0 20,9 2094 1884 16,1 127,0 16,8 37,0 9773

R-601a 15653 11740 75,0 22,3 2042 1838 15,7 146,7 16,1 37,0 9845

R-718 15653 11740 75,0 4,4 1193 1074 9,2 0,3 10,2 37,0 10547

199


Hipótese 2 - Caudal adequado para produzir uma potência eléctrica de 1 MWe (rendimentos isentrópicos da turbina e da bomba

iguais a 80% e 70%, respectivamente)

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-245fa 11951 12490 104,5 57,5 1111 1000 8,0 39,3 8,6 20,1 11418

R-600 11951 12412 103,9 29,9 1111 1000 8,1 56,9 8,5 20,1 11357

R-600a 11951 12511 104,7 33,9 1111 1000 8,0 105,0 8,0 20,1 11505

R-601 11951 12594 105,4 29,1 1111 1000 7,9 19,8 8,7 20,1 11503

R-601a 11951 12570 105,2 30,7 1111 1000 8,0 25,9 8,6 20,1 11484

R-718 11951 33006 276,2 13,2 1111 1000 3,0 0,1 3,4 20,1 31895

R-245fa 12203 10795 88,5 48,3 1111 1000 9,3 45,1 9,9 22,2 9728

R-600 12203 10716 87,8 25,1 1111 1000 9,3 63,6 9,8 22,2 9668

R-600a 12203 10803 88,5 28,5 1111 1000 9,3 121,9 9,2 22,2 9814

R-601 12203 10869 89,1 24,2 1111 1000 9,2 22,5 10,0 22,2 9781

R-601a 12203 10866 89,0 25,6 1111 1000 9,2 29,2 10,0 22,2 9784

R-718 12203 27198 222,9 10,8 1111 1000 3,7 0,1 4,1 22,2 26087

R-245fa 12481 9634 77,2 42,1 1111 1000 10,4 51,7 11,0 24,2 8574

R-600 12481 9550 76,5 21,8 1111 1000 10,5 71,2 10,9 24,2 8510

R-600a 12481 9619 77,1 24,8 1111 1000 10,4 143,9 10,1 24,2 8652

R-601 12481 9682 77,6 20,9 1111 1000 10,3 25,6 11,2 24,2 8597

R-601a 12481 9696 77,7 22,1 1111 1000 10,3 33,0 11,1 24,2 8618

R-718 12481 23175 185,7 9,1 1111 1000 4,3 0,1 4,8 24,2 22065

R-245fa 12784 8795 68,8 37,6 1111 1000 11,4 59,2 12,0 26,0 7743

R-600 12784 8703 68,1 19,4 1111 1000 11,5 79,9 11,9 26,0 7672

R-600a 12784 8932 69,9 22,8 1111 1000 11,2 166,1 10,6 26,0 7987

R-601 12784 8818 69,0 18,4 1111 1000 11,3 29,1 12,3 26,0 7736

R-601a 12784 8847 69,2 19,5 1111 1000 11,3 37,2 12,1 26,0 7773

R-718 12784 20213 158,1 7,9 1111 1000 4,9 0,1 5,5 26,0 19102

R-245fa 13115 8165 62,3 34,2 1111 1000 12,3 67,8 12,8 27,8 7122

R-600 13115 8064 61,5 17,7 1111 1000 12,4 89,9 12,7 27,8 7042

R-600a 13115 8932 68,1 22,8 1111 1000 11,2 166,1 10,6 27,8 7987

R-601 13115 8163 62,3 16,5 1111 1000 12,3 32,9 13,2 27,8 7085

R-601a 13115 8204 62,6 17,5 1111 1000 12,2 41,9 13,0 27,8 7134

R-718 13115 17956 136,9 7,0 1111 1000 5,6 0,2 6,2 27,8 16846

R-245fa 13472 7711 57,2 31,9 1111 1000 13,0 77,0 13,4 29,5 6677

R-600 13472 7594 56,4 16,5 1111 1000 13,2 101,0 13,3 29,5 6584

R-600a 13472 8932 66,3 22,8 1111 1000 11,2 166,1 10,6 29,5 7987

R-601 13472 7652 56,8 15,0 1111 1000 13,1 37,2 14,0 29,5 6578

R-601a 13472 7702 57,2 16,0 1111 1000 13,0 47,1 13,8 29,5 6638

R-718 13472 16171 120,0 6,2 1111 1000 6,2 0,2 6,9 29,5 15060

R-245fa 13857 7711 55,7 31,9 1111 1000 13,0 77,0 13,4 31,2 6677

R-600 13857 7594 54,8 16,5 1111 1000 13,2 101,0 13,3 31,2 6584

R-601 13857 7243 52,3 13,8 1111 1000 13,8 42,0 14,8 31,2 6174

R-601a 13857 7301 52,7 14,7 1111 1000 13,7 52,9 14,5 31,2 6243

R-718 13857 14722 106,2 5,6 1111 1000 6,8 0,2 7,5 31,2 13611

R-245fa 14267 7711 54,1 31,9 1111 1000 13,0 77,0 13,4 32,7 6677

200

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-600 14267 7594 53,2 16,5 1111 1000 13,2 101,0 13,3 32,7 6584

R-601 14267 6909 48,4 12,9 1111 1000 14,5 47,4 15,4 32,7 5846

R-601a 14267 6975 48,9 13,7 1111 1000 14,3 59,4 15,1 32,7 5923

R-718 14267 13527 94,8 5,1 1111 1000 7,4 0,2 8,2 32,7 12416

R-601 14704 6632 45,1 12,1 1111 1000 15,1 53,4 16,0 34,2 5574

R-601a 14704 6706 45,6 12,9 1111 1000 14,9 66,7 15,6 34,2 5661

R-718 14704 12523 85,2 4,7 1111 1000 8,0 0,2 8,9 34,2 11412

R-601 15166 6399 42,2 11,5 1111 1000 15,6 60,4 16,4 35,6 5348

R-601a 15166 6481 42,7 12,3 1111 1000 15,4 75,2 16,0 35,6 5445

R-718 15166 11667 76,9 4,4 1111 1000 8,6 0,2 9,5 35,6 10556

R-601 15653 6230 39,8 11,1 1111 1000 16,1 67,4 16,8 37,0 5186

R-601a 15653 6389 40,8 12,1 1111 1000 15,7 79,8 16,1 37,0 5358

R-718 15653 10930 69,8 4,1 1111 1000 9,2 0,2 10,2 37,0 9819

201

Anexo H.2 – Resultados da simulação do CRO Real com Regeneração por Contacto Indirecto para a temperatura de condensação de 35 ºC

203

Tabela 46 – Resultados da simulação dos 6 melhores fluidos orgânicos a operar segundo um CRO com Regeneração por Contacto Indirecto para uma temperatura de condensação de 35 ºC (hipótese 1)


rendimentos térmicos do evaporador e do regenerador iguais a 75 %)

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-245fa 11951 8963 75,0 43,1 833 749 8,4 29,5 9,0 20,1 8557

R-600 11951 8963 75,0 22,6 840 756 8,4 43,1 8,9 20,1 8588

R-600a 11951 8963 75,0 25,6 838 755 8,4 79,3 8,5 20,1 8681

R-601 11951 8963 75,0 22,0 839 756 8,4 15,0 9,2 20,1 8690

R-601a 11951 8963 75,0 23,3 844 760 8,5 19,7 9,2 20,1 8722

R-718 11951 8963 75,0 3,6 302 272 3,0 0,0 3,4 20,1 8661

R-245fa 12203 9152 75,0 43,2 992 893 9,8 40,3 10,4 22,2 8687

R-600 12203 9152 75,0 22,7 1003 902 9,9 57,4 10,3 22,2 8724

R-600a 12203 9152 75,0 25,6 1001 901 9,8 109,8 9,7 22,2 8837

R-601 12203 9152 75,0 21,9 1006 905 9,9 20,4 10,8 22,2 8854

R-601a 12203 9152 75,0 23,3 1010 909 9,9 26,6 10,8 22,2 8895

R-718 12203 9152 75,0 3,6 374 337 3,7 0,0 4,1 22,2 8778

R-245fa 12481 9361 75,0 43,4 1146 1031 11,0 53,3 11,7 24,2 8841

R-600 12481 9361 75,0 22,8 1160 1044 11,2 74,4 11,6 24,2 8884

R-600a 12481 9361 75,0 25,8 1158 1042 11,1 150,0 10,8 24,2 9014

R-601 12481 9361 75,0 21,9 1169 1052 11,2 27,0 12,2 24,2 9046

R-601a 12481 9361 75,0 23,3 1173 1056 11,3 34,9 12,2 24,2 9098

R-718 12481 9361 75,0 3,7 449 404 4,3 0,1 4,8 24,2 8912

R-245fa 12784 9588 75,0 43,7 1294 1164 12,1 68,9 12,8 26,0 9016

R-600 12784 9588 75,0 22,9 1312 1181 12,3 94,4 12,7 26,0 9061

R-600a 12784 9588 75,0 26,3 1281 1153 12,0 191,5 11,4 26,0 9209

R-601 12784 9588 75,0 22,0 1331 1198 12,5 34,8 13,5 26,0 9265

R-601a 12784 9588 75,0 23,4 1333 1200 12,5 44,7 13,4 26,0 9327

R-718 12784 9588 75,0 3,7 527 474 4,9 0,1 5,5 26,0 9061

R-245fa 13115 9836 75,0 44,3 1437 1293 13,2 87,6 13,7 27,8 9210

R-600 13115 9836 75,0 23,2 1460 1314 13,4 118,2 13,6 27,8 9254

R-600a 13115 9836 75,0 26,9 1314 1183 12,0 196,5 11,4 27,8 9448

R-601 13115 9836 75,0 22,2 1491 1342 13,7 44,2 14,7 27,8 9510

R-601a 13115 9836 75,0 23,5 1493 1343 13,7 56,3 14,6 27,8 9584

R-718 13115 9836 75,0 3,8 609 548 5,6 0,1 6,2 27,8 9228

R-245fa 13472 10104 75,0 45,0 1567 1410 14,0 108,5 14,4 29,5 9415

R-600 13472 10104 75,0 23,6 1595 1436 14,2 145,0 14,4 29,5 9453

R-600a 13472 10104 75,0 27,7 1350 1215 12,0 201,8 11,4 29,5 9705

R-601 13472 10104 75,0 22,3 1652 1487 14,7 55,4 15,8 29,5 9780

R-601a 13472 10104 75,0 23,7 1651 1486 14,7 70,1 15,7 29,5 9865

R-718 13472 10104 75,0 3,9 694 625 6,2 0,1 6,9 29,5 9410

R-245fa 13857 10393 75,0 46,3 1612 1450 14,0 111,6 14,4 31,2 9684

R-600 13857 10393 75,0 24,3 1641 1477 14,2 149,2 14,4 31,2 9723

R-601 13857 10393 75,0 22,6 1813 1631 15,7 68,5 16,8 31,2 10073

R-601a 13857 10393 75,0 24,0 1810 1629 15,7 86,2 16,6 31,2 10171

R-718 13857 10393 75,0 4,0 784 706 6,8 0,1 7,5 31,2 9608

R-245fa 14267 10700 75,0 47,7 1659 1493 14,0 114,9 14,4 32,7 9971

204

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-600 14267 10700 75,0 25,0 1690 1521 14,2 153,6 14,4 32,7 10011

R-601 14267 10700 75,0 22,9 1974 1777 16,6 84,1 17,7 32,7 10385

R-601a 14267 10700 75,0 24,3 1968 1772 16,6 105,2 17,4 32,7 10494

R-718 14267 10700 75,0 4,1 879 791 7,4 0,2 8,2 32,7 9821

R-601 14704 11028 75,0 23,3 2135 1922 17,4 102,6 18,4 34,2 10711

R-601a 14704 11028 75,0 24,8 2126 1913 17,4 127,6 18,1 34,2 10830

R-718 14704 11028 75,0 4,2 979 881 8,0 0,2 8,9 34,2 10050

R-601 15166 11375 75,0 23,7 2294 2065 18,2 124,7 19,1 35,6 11041

R-601a 15166 11375 75,0 25,3 2278 2050 18,0 154,1 18,7 35,6 11164

R-718 15166 11375 75,0 4,3 1083 975 8,6 0,2 9,5 35,6 10291

R-601 15653 11740 75,0 24,4 2435 2192 18,7 147,7 19,5 37,0 11366

R-601a 15653 11740 75,0 26,0 2385 2147 18,3 171,4 18,9 37,0 11502

R-718 15653 11740 75,0 4,4 1193 1074 9,2 0,3 10,2 37,0 10547

205



iguais a 80% e 70%, respectivamente, e rendimento térmico do regenerador igual a 75 %)

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-245fa 11951 11960 100,1 57,5 1111 1000 8,4 39,3 9,0 20,1 11418

R-600 11951 11854 99,2 29,9 1111 1000 8,4 56,9 8,9 20,1 11357

R-600a 11951 11880 99,4 33,9 1111 1000 8,4 105,0 8,5 20,1 11505

R-601 11951 11865 99,3 29,1 1111 1000 8,4 19,8 9,2 20,1 11503

R-601a 11951 11801 98,8 30,7 1111 1000 8,5 25,9 9,2 20,1 11484

R-718 11951 33006 276,2 13,2 1111 1000 3,0 0,1 3,4 20,1 31895

R-245fa 12203 10250 84,0 48,3 1111 1000 9,8 45,1 10,4 22,2 9728

R-600 12203 10143 83,1 25,1 1111 1000 9,9 63,6 10,3 22,2 9668

R-600a 12203 10164 83,3 28,5 1111 1000 9,8 121,9 9,7 22,2 9814

R-601 12203 10110 82,9 24,2 1111 1000 9,9 22,5 10,8 22,2 9781

R-601a 12203 10067 82,5 25,6 1111 1000 9,9 29,2 10,8 22,2 9784

R-718 12203 27198 222,9 10,8 1111 1000 3,7 0,1 4,1 22,2 26087

R-245fa 12481 9078 72,7 42,1 1111 1000 11,0 51,7 11,7 24,2 8574

R-600 12481 8967 71,9 21,8 1111 1000 11,2 71,2 11,6 24,2 8510

R-600a 12481 8985 72,0 24,8 1111 1000 11,1 143,9 10,8 24,2 8652

R-601 12481 8896 71,3 20,9 1111 1000 11,2 25,6 12,2 24,2 8597

R-601a 12481 8867 71,1 22,1 1111 1000 11,3 33,0 12,2 24,2 8618

R-718 12481 23175 185,7 9,1 1111 1000 4,3 0,1 4,8 24,2 22065

R-245fa 12784 8234 64,4 37,6 1111 1000 12,1 59,2 12,8 26,0 7743

R-600 12784 8118 63,5 19,4 1111 1000 12,3 79,9 12,7 26,0 7672

R-600a 12784 8315 65,0 22,8 1111 1000 12,0 166,1 11,4 26,0 7987

R-601 12784 8006 62,6 18,4 1111 1000 12,5 29,1 13,5 26,0 7736

R-601a 12784 7990 62,5 19,5 1111 1000 12,5 37,2 13,4 26,0 7773

R-718 12784 20213 158,1 7,9 1111 1000 4,9 0,1 5,5 26,0 19102

R-245fa 13115 7606 58,0 34,2 1111 1000 13,2 67,8 13,7 27,8 7122

R-600 13115 7485 57,1 17,7 1111 1000 13,4 89,9 13,6 27,8 7042

R-600a 13115 8315 63,4 22,8 1111 1000 12,0 166,1 11,4 27,8 7987

R-601 13115 7328 55,9 16,5 1111 1000 13,7 32,9 14,7 27,8 7085

R-601a 13115 7322 55,8 17,5 1111 1000 13,7 41,9 14,6 27,8 7134

R-718 13115 17956 136,9 7,0 1111 1000 5,6 0,2 6,2 27,8 16846

R-245fa 13472 7165 53,2 31,9 1111 1000 14,0 77,0 14,4 29,5 6677

R-600 13472 7037 52,2 16,5 1111 1000 14,2 101,0 14,4 29,5 6584

R-600a 13472 8315 61,7 22,8 1111 1000 12,0 166,1 11,4 29,5 7987

R-601 13472 6796 50,5 15,0 1111 1000 14,7 37,2 15,8 29,5 6578

R-601a 13472 6799 50,5 16,0 1111 1000 14,7 47,1 15,7 29,5 6638

R-718 13472 16171 120,0 6,2 1111 1000 6,2 0,2 6,9 29,5 15060

R-245fa 13857 7165 51,7 31,9 1111 1000 14,0 77,0 14,4 31,2 6677

R-600 13857 7037 50,8 16,5 1111 1000 14,2 101,0 14,4 31,2 6584

R-601 13857 6370 46,0 13,8 1111 1000 15,7 42,0 16,8 31,2 6174

R-601a 13857 6379 46,0 14,7 1111 1000 15,7 52,9 16,6 31,2 6243

R-718 13857 14722 106,2 5,6 1111 1000 6,8 0,2 7,5 31,2 13611

R-245fa 14267 7165 50,2 31,9 1111 1000 14,0 77,0 14,4 32,7 6677

206

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-600 14267 7037 49,3 16,5 1111 1000 14,2 101,0 14,4 32,7 6584

R-601 14267 6023 42,2 12,9 1111 1000 16,6 47,4 17,7 32,7 5846

R-601a 14267 6040 42,3 13,7 1111 1000 16,6 59,4 17,4 32,7 5923

R-718 14267 13527 94,8 5,1 1111 1000 7,4 0,2 8,2 32,7 12416

R-601 14704 5739 39,0 12,1 1111 1000 17,4 53,4 18,4 34,2 5574

R-601a 14704 5765 39,2 12,9 1111 1000 17,4 66,7 18,1 34,2 5661

R-718 14704 12523 85,2 4,7 1111 1000 8,0 0,2 8,9 34,2 11412

R-601 15166 5509 36,3 11,5 1111 1000 18,2 60,4 19,1 35,6 5348

R-601a 15166 5548 36,6 12,3 1111 1000 18,0 75,2 18,7 35,6 5445

R-718 15166 11667 76,9 4,4 1111 1000 8,6 0,2 9,5 35,6 10556

R-601 15653 5357 34,2 11,1 1111 1000 18,7 67,4 19,5 37,0 5186

R-601a 15653 5468 34,9 12,1 1111 1000 18,3 79,8 18,9 37,0 5358

R-718 15653 10930 69,8 4,1 1111 1000 9,2 0,2 10,2 37,0 9819

207

Anexo H.3 – Resultados da simulação do CRO Real com Regeneração por Contacto Directo (com picagem de vapor) para a temperatura de condensação de 35 ºC

209

Tabela 48 – Resultados da simulação dos 6 melhores fluidos orgânicos a operar segundo um CRO com Regeneração por Contacto Directo para uma temperatura de condensação de 35 ºC (hipótese 1)

Hipótese 1 - Potência máxima (rendimentos isentrópicos da turbina e bomba iguais a 80% e 70%, respectivamente, e rendimento térmico do evaporador igual a

75 %)

>�7%�*.9?= >��,�-. H�é��.�,�-. �� 563�*% <-�7�/�� F �� -�7�/�� E� �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� &%�&�( E� &%�&�) H�é��7% H��%� >�7%�*.

Fluido [kW] [kW] [%] [kg/s] [kPa] [%] [kg/s] [kW] [kW] [%] [kW] [kW] [%] [%] [kW]

R-245fa 11951 8963 75,0 48,4 422,6 15,3 7,4 859 773 8,6 9,9 22,6 9,2 20,1 8136

R-600 11951 8963 75,0 25,2 588,8 14,9 3,8 864 778 8,7 15,0 32,0 9,1 20,1 8146

R-600a 11951 8963 75,0 29,0 793,5 16,9 4,9 867 780 8,7 25,8 58,9 8,7 20,1 8181

R-601 11951 8963 75,0 23,8 195,1 13,4 3,2 845 760 8,5 4,9 11,0 9,2 20,1 8135

R-601a 11951 8963 75,0 25,3 250,2 14,1 3,6 849 764 8,5 6,6 14,3 9,2 20,1 8135

R-718 11951 8963 75,0 3,6 7,3 1,0 0,0 304 273 3,0 0,0 0,0 3,4 20,1 8660

R-245fa 12203 9152 75,0 49,5 482,4 18,0 8,9 1029 926 10,1 12,4 33,1 10,7 22,2 8169

R-600 12203 9152 75,0 25,7 651,4 17,2 4,4 1035 931 10,2 18,3 45,9 10,6 22,2 8182

R-600a 12203 9152 75,0 29,8 883,3 19,9 5,9 1041 937 10,2 32,4 87,2 10,1 22,2 8231

R-601 12203 9152 75,0 24,1 226,1 16,0 3,9 1010 909 9,9 6,3 15,7 10,8 22,2 8164

R-601a 12203 9152 75,0 25,7 288,2 16,8 4,3 1014 913 10,0 8,4 20,3 10,8 22,2 8167

R-718 12203 9152 75,0 3,7 7,9 1,2 0,0 377 339 3,7 0,0 0,0 4,1 22,2 8776

R-245fa 12481 9361 75,0 50,3 528,3 19,7 9,9 1193 1074 11,5 14,4 47,2 12,1 24,2 8230

R-600 12481 9361 75,0 26,4 730,1 19,9 5,2 1202 1082 11,6 22,4 62,9 11,9 24,2 8244

R-600a 12481 9361 75,0 29,7 889,2 19,8 5,9 1208 1087 11,6 32,8 131,7 11,2 24,2 8317

R-601 12481 9361 75,0 24,3 255,9 18,1 4,4 1172 1055 11,3 7,6 21,9 12,2 24,2 8218

R-601a 12481 9361 75,0 26,2 333,2 19,5 5,1 1175 1057 11,3 10,5 27,8 12,1 24,2 8224

R-718 12481 9361 75,0 3,7 8,8 1,6 0,1 453 407 4,4 0,0 0,0 4,8 24,2 8908

R-245fa 12784 9588 75,0 50,4 538,1 19,9 10,0 1350 1215 12,7 14,8 65,7 13,2 26,0 8319

R-600 12784 9588 75,0 26,3 730,8 19,7 5,2 1363 1226 12,8 22,4 86,7 13,1 26,0 8334

R-600a 12784 9588 75,0 30,1 894,8 19,9 6,0 1342 1207 12,6 33,6 177,6 11,8 26,0 8458

R-601 12784 9588 75,0 24,6 286,1 19,9 4,9 1330 1197 12,5 8,9 29,8 13,5 26,0 8296

R-601a 12784 9588 75,0 26,0 345,6 19,9 5,2 1330 1197 12,5 11,0 38,5 13,4 26,0 8307

R-718 12784 9588 75,0 3,8 9,6 1,8 0,1 532 479 5,0 0,0 0,0 5,6 26,0 9056

R-245fa 13115 9836 75,0 50,5 537,4 19,7 10,0 1500 1350 13,7 14,9 87,9 14,2 27,8 8439

R-600 13115 9836 75,0 26,4 733,8 19,6 5,2 1518 1366 13,9 22,7 114,7 14,0 27,8 8456

R-600a 13115 9836 75,0 30,9 894,8 19,9 6,2 1376 1239 12,6 34,5 182,2 11,8 27,8 8677

R-601 13115 9836 75,0 24,4 291,8 19,9 4,9 1484 1335 13,6 9,1 40,1 14,6 27,8 8402

R-601a 13115 9836 75,0 25,8 353,6 19,9 5,1 1481 1333 13,6 11,3 51,1 14,4 27,8 8418

R-718 13115 9836 75,0 3,9 9,9 1,9 0,1 615 554 5,6 0,0 0,1 6,3 27,8 9221

R-245fa 13472 10104 75,0 51,4 546,5 20,0 10,3 1639 1476 14,6 15,5 112,8 15,0 29,5 8593

R-600 13472 10104 75,0 26,9 747,3 20,0 5,4 1666 1499 14,8 23,7 146,6 14,8 29,5 8609

R-600a 13472 10104 75,0 31,7 894,8 19,9 6,3 1414 1272 12,6 35,4 187,2 11,8 29,5 8913

R-601 13472 10104 75,0 24,4 299,0 20,0 4,9 1634 1470 14,6 9,3 52,2 15,6 29,5 8532

R-601a 13472 10104 75,0 25,7 359,4 19,9 5,1 1627 1464 14,5 11,5 65,9 15,3 29,5 8554

R-718 13472 10104 75,0 4,0 11,0 2,3 0,1 703 633 6,3 0,0 0,1 7,0 29,5 9401

R-245fa 13857 10393 75,0 52,8 546,5 20,0 10,6 1686 1518 14,6 15,9 116,0 15,0 31,2 8838

R-600 13857 10393 75,0 27,7 747,3 20,0 5,5 1713 1542 14,8 24,4 150,8 14,8 31,2 8855

R-601 13857 10393 75,0 24,3 301,4 19,8 4,8 1781 1603 15,4 9,4 66,4 16,4 31,2 8688

210

>�7%�*.9?= >��,�-. H�é��.�,�-. �� 563�*% <-�7�/�� F �� -�7�/�� E� �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� &%�&�( E� &%�&�) H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-601a 13857 10393 75,0 25,7 366,7 19,9 5,1 1772 1594 15,3 11,8 83,1 16,1 31,2 8716

R-718 13857 10393 75,0 4,1 11,6 2,5 0,1 795 715 6,9 0,0 0,1 7,6 31,2 9598

R-245fa 14267 10700 75,0 54,4 546,5 20,0 10,9 1736 1563 14,6 16,4 119,4 15,0 32,7 9100

R-600 14267 10700 75,0 28,5 747,3 20,0 5,7 1764 1587 14,8 25,1 155,3 14,8 32,7 9117

R-601 14267 10700 75,0 24,4 307,4 19,8 4,8 1928 1735 16,2 9,8 83,1 17,2 32,7 8865

R-601a 14267 10700 75,0 25,8 372,0 19,9 5,1 1914 1723 16,1 12,1 103,3 16,8 32,7 8901

R-718 14267 10700 75,0 4,2 13,0 2,8 0,1 892 803 7,5 0,0 0,1 8,3 32,7 9809

R-601 14704 11028 75,0 24,6 313,6 19,9 4,9 2075 1868 16,9 10,1 103,0 17,8 34,2 9066

R-601a 14704 11028 75,0 26,0 377,6 19,9 5,2 2057 1851 16,8 12,5 127,2 17,4 34,2 9111

R-718 14704 11028 75,0 4,3 13,1 2,8 0,1 994 894 8,1 0,0 0,1 9,0 34,2 10035

R-601 15166 11375 75,0 24,9 312,2 19,6 4,9 2221 1999 17,6 10,2 126,7 18,3 35,6 9290

R-601a 15166 11375 75,0 26,3 374,3 19,6 5,1 2197 1977 17,4 12,6 155,5 17,8 35,6 9346

R-718 15166 11375 75,0 4,4 14,3 3,1 0,1 1101 991 8,7 0,1 0,2 9,7 35,6 10273

R-601 15653 11740 75,0 25,4 308,4 19,3 4,9 2356 2120 18,1 10,3 151,4 18,7 37,0 9546

R-601a 15653 11740 75,0 27,2 380,9 19,9 5,4 2305 2075 17,7 13,3 174,6 18,0 37,0 9622

R-718 15653 11740 75,0 4,5 15,9 3,5 0,2 1215 1093 9,3 0,1 0,2 10,4 37,0 10525

211


Hipótese 2 - Caudal adequado para produzir uma potência eléctrica de 1 MWe (rendimentos isentrópicos da turbina e da bomba iguais a 80% e 70%,

respectivamente)

>�7%�*.9?= >��,�-. H�é��.�,�-. �� 563�*% <-�7�/�� F �� -�7�/�� E� �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� &%�&�( E� &%�&�) H�é��7% H��%� >� 7%�*.


R-245fa 11951 11589 97,0 62,6 422,6 15,3 9,6 1111 1000 8,6 12,8 29,2 9,2 20,1 10520

R-600 11951 11528 96,5 32,4 588,8 14,9 4,8 1111 1000 8,7 19,3 41,2 9,1 20,1 10477

R-600a 11951 11487 96,1 37,2 793,5 16,9 6,3 1111 1000 8,7 33,0 75,5 8,7 20,1 10484

R-601 11951 11792 98,7 31,3 195,1 13,4 4,2 1111 1000 8,5 6,4 14,5 9,2 20,1 10701

R-601a 11951 11734 98,2 33,2 250,2 14,1 4,7 1111 1000 8,5 8,6 18,7 9,2 20,1 10650

R-718 11951 32802 274,5 13,2 7,3 1,0 0,1 1111 1000 3,0 0,0 0,1 3,4 20,1 31691

R-245fa 12203 9886 81,0 53,4 482,4 18,0 9,6 1111 1000 10,1 13,4 35,7 10,7 22,2 8824

R-600 12203 9828 80,5 27,6 651,4 17,2 4,7 1111 1000 10,2 19,6 49,3 10,6 22,2 8785

R-600a 12203 9773 80,1 31,8 883,3 19,9 6,3 1111 1000 10,2 34,6 93,1 10,1 22,2 8789

R-601 12203 10066 82,5 26,5 226,1 16,0 4,2 1111 1000 9,9 6,9 17,3 10,8 22,2 8979

R-601a 12203 10028 82,2 28,1 288,2 16,8 4,7 1111 1000 10,0 9,2 22,3 10,8 22,2 8949

R-718 12203 26997 221,2 10,8 7,9 1,2 0,1 1111 1000 3,7 0,0 0,1 4,1 22,2 25886

R-245fa 12481 8720 69,9 46,9 528,3 19,7 9,2 1111 1000 11,5 13,4 44,0 12,1 24,2 7666

R-600 12481 8650 69,3 24,4 730,1 19,9 4,8 1111 1000 11,6 20,7 58,1 11,9 24,2 7618

R-600a 12481 8608 69,0 27,4 889,2 19,8 5,4 1111 1000 11,6 30,2 121,1 11,2 24,2 7648

R-601 12481 8876 71,1 23,1 255,9 18,1 4,2 1111 1000 11,3 7,2 20,8 12,2 24,2 7793

R-601a 12481 8853 70,9 24,7 333,2 19,5 4,8 1111 1000 11,3 9,9 26,3 12,1 24,2 7778

R-718 12481 22974 184,1 9,2 8,8 1,6 0,1 1111 1000 4,4 0,0 0,1 4,8 24,2 21863

R-245fa 12784 7893 61,7 41,5 538,1 19,9 8,3 1111 1000 12,7 12,2 54,1 13,2 26,0 6849

R-600 12784 7818 61,2 21,4 730,8 19,7 4,2 1111 1000 12,8 18,3 70,7 13,1 26,0 6796

R-600a 12784 7941 62,1 24,9 894,8 19,9 5,0 1111 1000 12,6 27,9 147,1 11,8 26,0 7004

R-601 12784 8009 62,7 20,6 286,1 19,9 4,1 1111 1000 12,5 7,4 24,9 13,5 26,0 6930

R-601a 12784 8008 62,6 21,7 345,6 19,9 4,3 1111 1000 12,5 9,1 32,1 13,4 26,0 6939

R-718 12784 20014 156,6 8,0 9,6 1,8 0,1 1111 1000 5,0 0,0 0,1 5,6 26,0 18903

R-245fa 13115 7288 55,6 37,4 537,4 19,7 7,4 1111 1000 13,7 11,0 65,1 14,2 27,8 6253

R-600 13115 7200 54,9 19,3 733,8 19,6 3,8 1111 1000 13,9 16,6 83,9 14,0 27,8 6190

R-600a 13115 7941 60,6 24,9 894,8 19,9 5,0 1111 1000 12,6 27,9 147,1 11,8 27,8 7004

R-601 13115 7367 56,2 18,3 291,8 19,9 3,6 1111 1000 13,6 6,8 30,0 14,6 27,8 6292

R-601a 13115 7381 56,3 19,4 353,6 19,9 3,9 1111 1000 13,6 8,4 38,3 14,4 27,8 6317

R-718 13115 17761 135,4 7,0 9,9 1,9 0,1 1111 1000 5,6 0,0 0,1 6,3 27,8 16650

R-245fa 13472 6848 50,8 34,8 546,5 20,0 7,0 1111 1000 14,6 10,5 76,4 15,0 29,5 5823

R-600 13472 6741 50,0 18,0 747,3 20,0 3,6 1111 1000 14,8 15,8 97,8 14,8 29,5 5743

R-600a 13472 7941 58,9 24,9 894,8 19,9 5,0 1111 1000 12,6 27,9 147,1 11,8 29,5 7004

R-601 13472 6872 51,0 16,6 299,0 20,0 3,3 1111 1000 14,6 6,4 35,5 15,6 29,5 5802

R-601a 13472 6900 51,2 17,5 359,4 19,9 3,5 1111 1000 14,5 7,8 45,0 15,3 29,5 5841

R-718 13472 15975 118,6 6,3 11,0 2,3 0,1 1111 1000 6,3 0,0 0,1 7,0 29,5 14864

R-245fa 13857 6848 49,4 34,8 546,5 20,0 7,0 1111 1000 14,6 10,5 76,4 15,0 31,2 5823

R-600 13857 6741 48,6 18,0 747,3 20,0 3,6 1111 1000 14,8 15,8 97,8 14,8 31,2 5743

R-601 13857 6484 46,8 15,2 301,4 19,8 3,0 1111 1000 15,4 5,9 41,4 16,4 31,2 5421

212

>�7%�*.9?= >��,�-. H�é��.�,�-. �� 563�*% <-�7�/�� F �� -�7�/�� E� �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� &%�&�( E� &%�&�) H�é��7% H��%� >� 7%�*.


R-601a 13857 6518 47,0 16,1 366,7 19,9 3,2 1111 1000 15,3 7,4 52,1 16,1 31,2 5466

R-718 13857 14528 104,8 5,7 11,6 2,5 0,1 1111 1000 6,9 0,0 0,1 7,6 31,2 13417

R-245fa 14267 6848 48,0 34,8 546,5 20,0 7,0 1111 1000 14,6 10,5 76,4 15,0 32,7 5823

R-600 14267 6741 47,3 18,0 747,3 20,0 3,6 1111 1000 14,8 15,8 97,8 14,8 32,7 5743

R-601 14267 6168 43,2 14,1 307,4 19,8 2,8 1111 1000 16,2 5,6 47,9 17,2 32,7 5110

R-601a 14267 6211 43,5 15,0 372,0 19,9 3,0 1111 1000 16,1 7,0 60,0 16,8 32,7 5167

R-718 14267 13333 93,5 5,2 13,0 2,8 0,1 1111 1000 7,5 0,1 0,1 8,3 32,7 12222

R-601 14704 5904 40,2 13,2 313,6 19,9 2,6 1111 1000 16,9 5,4 55,2 17,8 34,2 4854

R-601a 14704 5957 40,5 14,0 377,6 19,9 2,8 1111 1000 16,8 6,8 68,7 17,4 34,2 4921

R-718 14704 12331 83,9 4,8 13,1 2,8 0,1 1111 1000 8,1 0,1 0,2 9,0 34,2 11221

R-601 15166 5691 37,5 12,4 312,2 19,6 2,4 1111 1000 17,6 5,1 63,4 18,3 35,6 4648

R-601a 15166 5753 37,9 13,3 374,3 19,6 2,6 1111 1000 17,4 6,4 78,6 17,8 35,6 4727

R-718 15166 11476 75,7 4,4 14,3 3,1 0,1 1111 1000 8,7 0,1 0,2 9,7 35,6 10365

R-601 15653 5538 35,4 12,0 308,4 19,3 2,3 1111 1000 18,1 4,8 71,4 18,7 37,0 4503

R-601a 15653 5659 36,2 13,1 380,9 19,9 2,6 1111 1000 17,7 6,4 84,2 18,0 37,0 4638

R-718 15653 10738 68,6 4,1 15,9 3,5 0,1 1111 1000 9,3 0,1 0,2 10,4 37,0 9627

213

Anexo H.4 – Resultados da simulação do CRO Real para a temperatura de condensação de 50 ºC

215



rendimento térmico do evaporador igual a 75 %)

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-245fa 11951 8963 75,0 45,5 554 499 5,6 25,7 5,9 16,1 8435

R-600 11951 8963 75,0 23,7 557 501 5,6 36,8 5,8 16,1 8444

R-600a 11951 8963 75,0 27,0 557 501 5,6 67,4 5,5 16,1 8474

R-601 11951 8963 75,0 22,6 546 492 5,5 12,6 6,0 16,1 8430

R-601a 11951 8963 75,0 23,9 548 493 5,5 16,5 5,9 16,1 8432

R-718 11951 8963 75,0 3,7 207 186 2,1 0,0 2,3 16,1 8757

R-245fa 12203 9152 75,0 45,0 711 640 7,0 37,1 7,4 18,3 8478

R-600 12203 9152 75,0 23,5 715 644 7,0 51,7 7,3 18,3 8489

R-600a 12203 9152 75,0 26,8 716 644 7,0 98,5 6,7 18,3 8535

R-601 12203 9152 75,0 22,2 702 632 6,9 18,0 7,5 18,3 8468

R-601a 12203 9152 75,0 23,5 704 633 6,9 23,4 7,4 18,3 8472

R-718 12203 9152 75,0 3,7 279 251 2,7 0,1 3,1 18,3 8873

R-245fa 12481 9361 75,0 44,8 859 773 8,3 50,6 8,6 20,4 8553

R-600 12481 9361 75,0 23,4 865 779 8,3 69,1 8,5 20,4 8565

R-600a 12481 9361 75,0 26,7 867 780 8,3 139,0 7,8 20,4 8633

R-601 12481 9361 75,0 21,8 850 765 8,2 24,4 8,8 20,4 8535

R-601a 12481 9361 75,0 23,1 850 765 8,2 31,5 8,7 20,4 8543

R-718 12481 9361 75,0 3,8 354 319 3,4 0,1 3,8 20,4 9006

R-245fa 12784 9588 75,0 44,8 998 899 9,4 66,6 9,7 22,3 8656

R-600 12784 9588 75,0 23,3 1008 907 9,5 89,5 9,6 22,3 8669

R-600a 12784 9588 75,0 27,1 984 886 9,2 180,9 8,4 22,3 8785

R-601 12784 9588 75,0 21,6 991 892 9,3 32,0 10,0 22,3 8629

R-601a 12784 9588 75,0 22,9 989 890 9,3 40,9 9,9 22,3 8640

R-718 12784 9588 75,0 3,8 433 389 4,1 0,1 4,5 22,3 9156

R-245fa 13115 9836 75,0 45,0 1132 1018 10,4 85,8 10,6 24,2 8790

R-600 13115 9836 75,0 23,5 1146 1031 10,5 113,6 10,5 24,2 8804

R-600a 13115 9836 75,0 27,8 1010 909 9,2 185,6 8,4 24,2 9012

R-601 13115 9836 75,0 21,4 1127 1015 10,3 40,8 11,1 24,2 8750

R-601a 13115 9836 75,0 22,7 1122 1010 10,3 51,8 10,9 24,2 8766

R-718 13115 9836 75,0 3,9 514 463 4,7 0,1 5,2 24,2 9322

R-245fa 13472 10104 75,0 45,7 1253 1128 11,2 107,2 11,3 26,0 8958

R-600 13472 10104 75,0 23,8 1273 1146 11,3 141,2 11,2 26,0 8972

R-600a 13472 10104 75,0 28,5 1037 934 9,2 190,6 8,4 26,0 9257

R-601 13472 10104 75,0 21,3 1260 1134 11,2 51,2 12,0 26,0 8895

R-601a 13472 10104 75,0 22,6 1252 1126 11,2 64,4 11,8 26,0 8917

R-718 13472 10104 75,0 4,0 600 540 5,3 0,2 5,9 26,0 9505

R-245fa 13857 10393 75,0 47,0 1289 1160 11,2 110,3 11,3 27,7 9214

R-600 13857 10393 75,0 24,5 1309 1178 11,3 145,2 11,2 27,7 9229

R-601 13857 10393 75,0 21,3 1390 1251 12,0 63,3 12,8 27,7 9066

R-601a 13857 10393 75,0 22,5 1378 1240 11,9 79,2 12,5 27,7 9094

R-718 13857 10393 75,0 4,1 689 620 6,0 0,2 6,6 27,7 9704

R-245fa 14267 10700 75,0 48,4 1327 1194 11,2 113,6 11,3 29,3 9487

216

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-600 14267 10700 75,0 25,2 1348 1213 11,3 149,5 11,2 29,3 9502

R-601 14267 10700 75,0 21,4 1518 1366 12,8 77,6 13,5 29,3 9260

R-601a 14267 10700 75,0 22,6 1503 1352 12,6 96,4 13,1 29,3 9294

R-718 14267 10700 75,0 4,2 783 705 6,6 0,3 7,3 29,3 9917

R-601 14704 11028 75,0 21,5 1645 1481 13,4 94,4 14,1 30,9 9477

R-601a 14704 11028 75,0 22,8 1626 1464 13,3 116,7 13,7 30,9 9519

R-718 14704 11028 75,0 4,3 882 794 7,2 0,3 8,0 30,9 10146

R-601 15166 11375 75,0 21,8 1773 1596 14,0 114,5 14,6 32,4 9716

R-601a 15166 11375 75,0 23,2 1749 1574 13,8 140,9 14,1 32,4 9767

R-718 15166 11375 75,0 4,4 986 888 7,8 0,4 8,7 32,4 10389

R-601 15653 11740 75,0 22,4 1890 1701 14,5 135,9 14,9 33,8 9985

R-601a 15653 11740 75,0 23,9 1837 1653 14,1 157,0 14,3 33,8 10060

R-718 15653 11740 75,0 4,5 1096 986 8,4 0,4 9,3 33,8 10645

217



iguais a 80% e 70%, respectivamente)

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-245fa 11951 17970 150,4 91,2 1111 1000 5,6 51,6 5,9 16,1 16911

R-600 11951 17895 149,7 47,4 1111 1000 5,6 73,4 5,8 16,1 16858

R-600a 11951 17878 149,6 53,9 1111 1000 5,6 134,5 5,5 16,1 16902

R-601 11951 18234 152,6 45,9 1111 1000 5,5 25,6 6,0 16,1 17149

R-601a 11951 18166 152,0 48,5 1111 1000 5,5 33,4 5,9 16,1 17088

R-718 11951 48208 403,4 19,7 1111 1000 2,1 0,3 2,3 16,1 47097

R-245fa 12203 14296 117,2 70,3 1111 1000 7,0 57,9 7,4 18,3 13243

R-600 12203 14217 116,5 36,5 1111 1000 7,0 80,4 7,3 18,3 13186

R-600a 12203 14206 116,4 41,6 1111 1000 7,0 152,8 6,7 18,3 13247

R-601 12203 14477 118,6 35,0 1111 1000 6,9 28,5 7,5 18,3 13395

R-601a 12203 14454 118,4 37,1 1111 1000 6,9 37,0 7,4 18,3 13380

R-718 12203 36422 298,5 14,8 1111 1000 2,7 0,3 3,1 18,3 35311

R-245fa 12481 12111 97,0 58,0 1111 1000 8,3 65,4 8,6 20,4 11066

R-600 12481 12021 96,3 30,0 1111 1000 8,3 88,8 8,5 20,4 10999

R-600a 12481 11999 96,1 34,3 1111 1000 8,3 178,1 7,8 20,4 11066

R-601 12481 12234 98,0 28,5 1111 1000 8,2 32,0 8,8 20,4 11154

R-601a 12481 12241 98,1 30,2 1111 1000 8,2 41,1 8,7 20,4 11171

R-718 12481 29347 235,1 11,8 1111 1000 3,4 0,3 3,8 20,4 28236

R-245fa 12784 10671 83,5 49,8 1111 1000 9,4 74,1 9,7 22,3 9634

R-600 12784 10568 82,7 25,7 1111 1000 9,5 98,7 9,6 22,3 9556

R-600a 12784 10824 84,7 30,5 1111 1000 9,2 204,2 8,4 22,3 9917

R-601 12784 10747 84,1 24,2 1111 1000 9,3 35,9 10,0 22,3 9672

R-601a 12784 10776 84,3 25,7 1111 1000 9,3 45,9 9,9 22,3 9711

R-718 12784 24627 192,6 9,9 1111 1000 4,1 0,3 4,5 22,3 23517

R-245fa 13115 9658 73,6 44,2 1111 1000 10,4 84,2 10,6 24,2 8631

R-600 13115 9540 72,7 22,8 1111 1000 10,5 110,2 10,5 24,2 8540

R-600a 13115 10824 82,5 30,5 1111 1000 9,2 204,2 8,4 24,2 9917

R-601 13115 9694 73,9 21,1 1111 1000 10,3 40,3 11,1 24,2 8623

R-601a 13115 9740 74,3 22,4 1111 1000 10,3 51,3 10,9 24,2 8680

R-718 13115 21255 162,1 8,4 1111 1000 4,7 0,3 5,2 24,2 20144

R-245fa 13472 8960 66,5 40,5 1111 1000 11,2 95,1 11,3 26,0 7944

R-600 13472 8820 65,5 20,8 1111 1000 11,3 123,2 11,2 26,0 7832

R-600a 13472 10824 80,4 30,5 1111 1000 9,2 204,2 8,4 26,0 9917

R-601 13472 8912 66,2 18,8 1111 1000 11,2 45,2 12,0 26,0 7846

R-601a 13472 8971 66,6 20,0 1111 1000 11,2 57,2 11,8 26,0 7917

R-718 13472 18725 139,0 7,4 1111 1000 5,3 0,3 5,9 26,0 17614

R-245fa 13857 8960 64,7 40,5 1111 1000 11,2 95,1 11,3 27,7 7944

R-600 13857 8820 63,7 20,8 1111 1000 11,3 123,2 11,2 27,7 7832

R-601 13857 8310 60,0 17,0 1111 1000 12,0 50,6 12,8 27,7 7249

R-601a 13857 8379 60,5 18,2 1111 1000 11,9 63,9 12,5 27,7 7332

R-718 13857 16757 120,9 6,6 1111 1000 6,0 0,3 6,6 27,7 15646

R-245fa 14267 8960 62,8 40,5 1111 1000 11,2 95,1 11,3 29,3 7944

218

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-600 14267 8820 61,8 20,8 1111 1000 11,3 123,2 11,2 29,3 7832

R-601 14267 7833 54,9 15,6 1111 1000 12,8 56,8 13,5 29,3 6779

R-601a 14267 7912 55,5 16,7 1111 1000 12,6 71,3 13,1 29,3 6872

R-718 14267 15181 106,4 5,9 1111 1000 6,6 0,4 7,3 29,3 14070

R-601 14704 7447 50,6 14,5 1111 1000 13,4 63,7 14,1 30,9 6399

R-601a 14704 7535 51,3 15,6 1111 1000 13,3 79,7 13,7 30,9 6504

R-718 14704 13892 94,5 5,4 1111 1000 7,2 0,4 8,0 30,9 12781

R-601 15166 7128 47,0 13,7 1111 1000 14,0 71,8 14,6 32,4 6089

R-601a 15166 7228 47,7 14,7 1111 1000 13,8 89,6 14,1 32,4 6206

R-718 15166 12817 84,5 4,9 1111 1000 7,8 0,4 8,7 32,4 11706

R-601 15653 6901 44,1 13,1 1111 1000 14,5 79,9 14,9 33,8 5870

R-601a 15653 7102 45,4 14,4 1111 1000 14,1 95,0 14,3 33,8 6086

R-718 15653 11907 76,1 4,5 1111 1000 8,4 0,4 9,3 33,8 10796

219

Anexo H.5 – Resultados da simulação do CRO Real com Regeneração por Contacto Indirecto para a temperatura de condensação de 50 ºC

221



rendimentos térmicos do evaporador e do regenerador iguais a 75 %)

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-245fa 11951 8963 75,0 47,0 573 516 5,8 26,6 6,1 16,1 8719

R-600 11951 8963 75,0 24,6 576 519 5,8 38,1 6,0 16,1 8745

R-600a 11951 8963 75,0 28,1 580 522 5,8 70,2 5,7 16,1 8818

R-601 11951 8963 75,0 23,6 572 515 5,7 13,2 6,2 16,1 8825

R-601a 11951 8963 75,0 25,1 576 518 5,8 17,3 6,2 16,1 8850

R-718 11951 8963 75,0 3,7 207 186 2,1 0,0 2,3 16,1 8757

R-245fa 12203 9152 75,0 47,0 742 668 7,3 38,7 7,7 18,3 8849

R-600 12203 9152 75,0 24,6 749 674 7,4 54,1 7,6 18,3 8883

R-600a 12203 9152 75,0 28,2 753 678 7,4 103,6 7,1 18,3 8978

R-601 12203 9152 75,0 23,5 746 672 7,3 19,2 7,9 18,3 8995

R-601a 12203 9152 75,0 25,0 750 675 7,4 24,9 7,9 18,3 9030

R-718 12203 9152 75,0 3,7 279 251 2,7 0,1 3,1 18,3 8873

R-245fa 12481 9361 75,0 47,2 904 814 8,7 53,2 9,1 20,4 9005

R-600 12481 9361 75,0 24,7 914 822 8,8 73,0 9,0 20,4 9045

R-600a 12481 9361 75,0 28,4 920 828 8,8 147,4 8,2 20,4 9157

R-601 12481 9361 75,0 23,5 916 824 8,8 26,3 9,5 20,4 9194

R-601a 12481 9361 75,0 25,0 919 827 8,8 34,0 9,5 20,4 9240

R-718 12481 9361 75,0 3,8 354 319 3,4 0,1 3,8 20,4 9006

R-245fa 12784 9588 75,0 47,5 1059 953 9,9 70,7 10,3 22,3 9183

R-600 12784 9588 75,0 24,8 1073 965 10,1 95,3 10,2 22,3 9226

R-600a 12784 9588 75,0 28,8 1048 943 9,8 192,6 8,9 22,3 9353

R-601 12784 9588 75,0 23,6 1082 974 10,2 34,9 10,9 22,3 9420

R-601a 12784 9588 75,0 25,1 1084 976 10,2 44,8 10,8 22,3 9478

R-718 12784 9588 75,0 3,8 433 389 4,1 0,1 4,5 22,3 9156

R-245fa 13115 9836 75,0 48,0 1207 1087 11,1 91,5 11,3 24,2 9378

R-600 13115 9836 75,0 25,1 1226 1103 11,2 121,6 11,2 24,2 9420

R-600a 13115 9836 75,0 29,5 1075 968 9,8 197,6 8,9 24,2 9595

R-601 13115 9836 75,0 23,7 1247 1122 11,4 45,2 12,2 24,2 9675

R-601a 13115 9836 75,0 25,2 1247 1123 11,4 57,5 12,1 24,2 9745

R-718 13115 9836 75,0 3,9 514 463 4,7 0,1 5,2 24,2 9322

R-245fa 13472 10104 75,0 48,8 1341 1207 11,9 114,7 12,1 26,0 9584

R-600 13472 10104 75,0 25,6 1365 1228 12,2 151,3 12,0 26,0 9619

R-600a 13472 10104 75,0 30,3 1104 994 9,8 203,0 8,9 26,0 9856

R-601 13472 10104 75,0 23,9 1410 1269 12,6 57,3 13,4 26,0 9954

R-601a 13472 10104 75,0 25,4 1409 1268 12,6 72,5 13,2 26,0 10038

R-718 13472 10104 75,0 4,0 600 540 5,3 0,2 5,9 26,0 9505

R-245fa 13857 10393 75,0 50,2 1379 1241 11,9 118,0 12,1 27,7 9858

R-600 13857 10393 75,0 26,3 1404 1263 12,2 155,7 12,0 27,7 9894

R-601 13857 10393 75,0 24,1 1572 1415 13,6 71,7 14,4 27,7 10258

R-601a 13857 10393 75,0 25,7 1569 1412 13,6 90,2 14,2 27,7 10354

R-718 13857 10393 75,0 4,1 689 620 6,0 0,2 6,6 27,7 9704

R-245fa 14267 10700 75,0 51,7 1420 1278 11,9 121,5 12,1 29,3 10150

222

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-600 14267 10700 75,0 27,1 1445 1301 12,2 160,3 12,0 29,3 10187

R-601 14267 10700 75,0 24,4 1734 1561 14,6 88,6 15,4 29,3 10580

R-601a 14267 10700 75,0 26,0 1728 1555 14,5 110,9 15,1 29,3 10689

R-718 14267 10700 75,0 4,2 783 705 6,6 0,3 7,3 29,3 9917

R-601 14704 11028 75,0 24,8 1895 1706 15,5 108,7 16,2 30,9 10916

R-601a 14704 11028 75,0 26,5 1885 1697 15,4 135,2 15,9 30,9 11035

R-718 14704 11028 75,0 4,3 882 794 7,2 0,3 8,0 30,9 10146

R-601 15166 11375 75,0 25,3 2054 1848 16,3 132,7 16,9 32,4 11254

R-601a 15166 11375 75,0 27,0 2037 1833 16,1 164,2 16,5 32,4 11377

R-718 15166 11375 75,0 4,4 986 888 7,8 0,4 8,7 32,4 10389

R-601 15653 11740 75,0 25,9 2193 1973 16,8 157,6 17,3 33,8 11584

R-601a 15653 11740 75,0 27,8 2140 1926 16,4 182,9 16,7 33,8 11720

R-718 15653 11740 75,0 4,5 1096 986 8,4 0,4 9,3 33,8 10645

223



iguais a 80% e 70%, respectivamente, e rendimento térmico do regenerador igual a 75 %)

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-245fa 11951 17385 145,5 91,2 1111 1000 5,8 51,6 6,1 16,1 16911

R-600 11951 17278 144,6 47,4 1111 1000 5,8 73,4 6,0 16,1 16858

R-600a 11951 17181 143,8 53,9 1111 1000 5,8 134,5 5,7 16,1 16902

R-601 11951 17417 145,7 45,9 1111 1000 5,7 25,6 6,2 16,1 17149

R-601a 11951 17306 144,8 48,5 1111 1000 5,8 33,4 6,2 16,1 17088

R-718 11951 48208 403,4 19,7 1111 1000 2,1 0,3 2,3 16,1 47097

R-245fa 12203 13697 112,2 70,3 1111 1000 7,3 57,9 7,7 18,3 13243

R-600 12203 13586 111,3 36,5 1111 1000 7,4 80,4 7,6 18,3 13186

R-600a 12203 13505 110,7 41,6 1111 1000 7,4 152,8 7,1 18,3 13247

R-601 12203 13629 111,7 35,0 1111 1000 7,3 28,5 7,9 18,3 13395

R-601a 12203 13561 111,1 37,1 1111 1000 7,4 37,0 7,9 18,3 13380

R-718 12203 36422 298,5 14,8 1111 1000 2,7 0,3 3,1 18,3 35311

R-245fa 12481 11502 92,2 58,0 1111 1000 8,7 65,4 9,1 20,4 11066

R-600 12481 11383 91,2 30,0 1111 1000 8,8 88,8 9,0 20,4 10999

R-600a 12481 11312 90,6 34,3 1111 1000 8,8 178,1 8,2 20,4 11066

R-601 12481 11357 91,0 28,5 1111 1000 8,8 32,0 9,5 20,4 11154

R-601a 12481 11316 90,7 30,2 1111 1000 8,8 41,1 9,5 20,4 11171

R-718 12481 29347 235,1 11,8 1111 1000 3,4 0,3 3,8 20,4 28236

R-245fa 12784 10059 78,7 49,8 1111 1000 9,9 74,1 10,3 22,3 9634

R-600 12784 9931 77,7 25,7 1111 1000 10,1 98,7 10,2 22,3 9556

R-600a 12784 10166 79,5 30,5 1111 1000 9,8 204,2 8,9 22,3 9917

R-601 12784 9844 77,0 24,2 1111 1000 10,2 35,9 10,9 22,3 9672

R-601a 12784 9824 76,8 25,7 1111 1000 10,2 45,9 10,8 22,3 9711

R-718 12784 24627 192,6 9,9 1111 1000 4,1 0,3 4,5 22,3 23517

R-245fa 13115 9053 69,0 44,2 1111 1000 11,1 84,2 11,3 24,2 8631

R-600 13115 8917 68,0 22,8 1111 1000 11,2 110,2 11,2 24,2 8540

R-600a 13115 10166 77,5 30,5 1111 1000 9,8 204,2 8,9 24,2 9917

R-601 13115 8767 66,9 21,1 1111 1000 11,4 40,3 12,2 24,2 8623

R-601a 13115 8761 66,8 22,4 1111 1000 11,4 51,3 12,1 24,2 8680

R-718 13115 21255 162,1 8,4 1111 1000 4,7 0,3 5,2 24,2 20144

R-245fa 13472 8374 62,2 40,5 1111 1000 11,9 95,1 12,1 26,0 7944

R-600 13472 8227 61,1 20,8 1111 1000 12,2 123,2 12,0 26,0 7832

R-600a 13472 10166 75,5 30,5 1111 1000 9,8 204,2 8,9 26,0 9917

R-601 13472 7964 59,1 18,8 1111 1000 12,6 45,2 13,4 26,0 7846

R-601a 13472 7969 59,2 20,0 1111 1000 12,6 57,2 13,2 26,0 7917

R-718 13472 18725 139,0 7,4 1111 1000 5,3 0,3 5,9 26,0 17614

R-245fa 13857 8374 60,4 40,5 1111 1000 11,9 95,1 12,1 27,7 7944

R-600 13857 8227 59,4 20,8 1111 1000 12,2 123,2 12,0 27,7 7832

R-601 13857 7345 53,0 17,0 1111 1000 13,6 50,6 14,4 27,7 7249

R-601a 13857 7359 53,1 18,2 1111 1000 13,6 63,9 14,2 27,7 7332

R-718 13857 16757 120,9 6,6 1111 1000 6,0 0,3 6,6 27,7 15646

R-245fa 14267 8374 58,7 40,5 1111 1000 11,9 95,1 12,1 29,3 7944

224

>�7%�*. 9?= >��,�-. H�é��. �,�-. �� 563�*% E� ��7. �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� ��7. &%�&� H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-600 14267 8227 57,7 20,8 1111 1000 12,2 123,2 12,0 29,3 7832

R-601 14267 6856 48,1 15,6 1111 1000 14,6 56,8 15,4 29,3 6779

R-601a 14267 6879 48,2 16,7 1111 1000 14,5 71,3 15,1 29,3 6872

R-718 14267 15181 106,4 5,9 1111 1000 6,6 0,4 7,3 29,3 14070

R-601 14704 6465 44,0 14,5 1111 1000 15,5 63,7 16,2 30,9 6399

R-601a 14704 6500 44,2 15,6 1111 1000 15,4 79,7 15,9 30,9 6504

R-718 14704 13892 94,5 5,4 1111 1000 7,2 0,4 8,0 30,9 12781

R-601 15166 6154 40,6 13,7 1111 1000 16,3 71,8 16,9 32,4 6089

R-601a 15166 6205 40,9 14,7 1111 1000 16,1 89,6 16,5 32,4 6206

R-718 15166 12817 84,5 4,9 1111 1000 7,8 0,4 8,7 32,4 11706

R-601 15653 5949 38,0 13,1 1111 1000 16,8 79,9 17,3 33,8 5870

R-601a 15653 6096 39,0 14,4 1111 1000 16,4 95,0 16,7 33,8 6086

R-718 15653 11907 76,1 4,5 1111 1000 8,4 0,4 9,3 33,8 10796

225

Anexo H.6 – Resultados da simulação do CRO Real com Regeneração por Contacto Directo (com picagem de vapor) para a temperatura de condensação de 50 ºC

227


Hipótese 1 - Potência máxima (rendimentos isentrópicos da turbina e bomba iguais a 80% e 70%, respectivamente, e rendimento térmico do evaporador igual a

75 %)

>�7%�*.9?= >� �,�-. H�é��.�,�-. �� 563�*% <-�7�/�� F �� -�7�/�� E� �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� &%�&�( E� &%�&�) H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-245fa 11951 8963 75,0 51,1 515,5 11,3 5,8 588 529 5,9 9,6 18,8 6,2 16,1 8404

R-600 11951 8963 75,0 26,7 705,6 11,4 3,0 590 531 5,9 14,5 26,1 6,1 16,1 8413

R-600a 11951 8963 75,0 30,9 938,9 12,9 4,0 596 537 6,0 25,1 48,3 5,8 16,1 8440

R-601 11951 8963 75,0 25,0 241,7 10,1 2,5 575 518 5,8 4,8 8,9 6,3 16,1 8402

R-601a 11951 8963 75,0 26,6 302,1 10,4 2,8 579 521 5,8 6,2 11,8 6,3 16,1 8402

R-718 11951 8963 75,0 3,7 14,3 0,7 0,0 208 187 2,1 0,0 0,0 2,3 16,1 8756

R-245fa 12203 9152 75,0 52,6 596,3 14,8 7,8 767 690 7,5 13,6 28,8 7,9 18,3 8428

R-600 12203 9152 75,0 27,4 794,3 14,7 4,0 771 694 7,6 19,7 39,2 7,8 18,3 8441

R-600a 12203 9152 75,0 32,0 1053,0 16,7 5,3 780 702 7,7 35,0 75,5 7,3 18,3 8483

R-601 12203 9152 75,0 25,3 275,7 12,9 3,2 749 675 7,4 6,5 13,6 8,0 18,3 8423

R-601a 12203 9152 75,0 27,0 348,7 13,6 3,7 753 678 7,4 8,7 17,6 7,9 18,3 8425

R-718 12203 9152 75,0 3,8 15,3 0,9 0,0 281 253 2,8 0,0 0,0 3,1 18,3 8871

R-245fa 12481 9361 75,0 54,5 690,4 18,4 10,0 940 846 9,0 18,2 42,0 9,4 20,4 8481

R-600 12481 9361 75,0 28,5 913,6 18,7 5,3 946 852 9,1 26,8 55,2 9,2 20,4 8496

R-600a 12481 9361 75,0 33,2 1165,0 20,0 6,6 961 865 9,2 45,0 116,0 8,5 20,4 8561

R-601 12481 9361 75,0 25,8 321,3 16,0 4,1 918 827 8,8 8,8 19,4 9,5 20,4 8471

R-601a 12481 9361 75,0 27,5 398,7 16,6 4,6 921 829 8,9 11,3 25,1 9,5 20,4 8476

R-718 12481 9361 75,0 3,8 17,0 1,3 0,1 357 321 3,4 0,0 0,1 3,8 20,4 9004

R-245fa 12784 9588 75,0 55,3 737,1 19,9 11,0 1107 996 10,4 20,4 61,2 10,7 22,3 8563

R-600 12784 9588 75,0 28,9 961,9 20,0 5,8 1118 1006 10,5 29,7 79,7 10,5 22,3 8579

R-600a 12784 9588 75,0 33,5 1169,0 20,0 6,7 1102 992 10,4 45,8 166,6 9,3 22,3 8698

R-601 12784 9588 75,0 26,1 358,2 18,1 4,7 1083 975 10,2 10,6 27,4 10,9 22,3 8543

R-601a 12784 9588 75,0 28,2 461,8 19,8 5,6 1085 977 10,2 14,6 34,4 10,8 22,3 8552

R-718 12784 9588 75,0 3,9 18,0 1,5 0,1 436 393 4,1 0,0 0,1 4,6 22,3 9152

R-245fa 13115 9836 75,0 55,4 739,6 19,8 11,0 1266 1139 11,6 20,6 86,1 11,8 24,2 8677

R-600 13115 9836 75,0 29,0 968,3 20,0 5,8 1283 1155 11,7 30,2 111,1 11,6 24,2 8695

R-600a 13115 9836 75,0 34,3 1169,0 20,0 6,9 1131 1018 10,4 47,0 170,9 9,3 24,2 8923

R-601 13115 9836 75,0 26,4 394,3 19,9 5,3 1245 1120 11,4 12,3 37,5 12,2 24,2 8641

R-601a 13115 9836 75,0 28,0 473,6 20,0 5,6 1244 1119 11,4 15,1 48,2 12,0 24,2 8656

R-718 13115 9836 75,0 4,0 19,6 1,8 0,1 519 468 4,8 0,0 0,1 5,3 24,2 9317

R-245fa 13472 10104 75,0 56,1 743,1 19,8 11,1 1411 1269 12,6 21,1 113,9 12,6 26,0 8828

R-600 13472 10104 75,0 29,3 960,9 19,7 5,8 1434 1291 12,8 30,1 146,9 12,4 26,0 8847

R-600a 13472 10104 75,0 35,3 1169,0 20,0 7,1 1162 1046 10,4 48,3 175,6 9,3 26,0 9166

R-601 13472 10104 75,0 26,2 399,9 19,8 5,2 1400 1260 12,5 12,5 50,7 13,2 26,0 8767

R-601a 13472 10104 75,0 27,8 481,7 20,0 5,6 1396 1257 12,4 15,4 64,4 13,0 26,0 8787

R-718 13472 10104 75,0 4,1 20,6 2,0 0,1 606 546 5,4 0,1 0,1 6,0 26,0 9498

R-245fa 13857 10393 75,0 57,7 743,1 19,8 11,5 1451 1306 12,6 21,7 117,2 12,6 27,7 9081

R-600 13857 10393 75,0 30,1 960,9 19,7 5,9 1475 1327 12,8 31,0 151,1 12,4 27,7 9100

R-601 13857 10393 75,0 26,1 405,4 19,8 5,2 1552 1397 13,4 12,7 66,2 14,2 27,7 8919

228

>�7%�*.9?= >� �,�-. H�é��.�,�-. �� 563�*% <-�7�/�� F �� -�7�/�� E� �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� &%�&�( E� &%�&�) H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-601a 13857 10393 75,0 27,7 485,0 19,8 5,5 1544 1390 13,4 15,6 83,2 13,9 27,7 8947

R-718 13857 10393 75,0 4,2 22,8 2,4 0,1 698 628 6,0 0,1 0,1 6,7 27,7 9695

R-245fa 14267 10700 75,0 59,4 743,1 19,8 11,8 1494 1344 12,6 22,3 120,6 12,6 29,3 9349

R-600 14267 10700 75,0 31,0 960,9 19,7 6,1 1519 1367 12,8 31,9 155,6 12,4 29,3 9369

R-601 14267 10700 75,0 26,1 410,3 19,7 5,1 1702 1532 14,3 13,0 84,4 15,0 29,3 9096

R-601a 14267 10700 75,0 27,8 495,8 20,0 5,5 1691 1522 14,2 16,2 105,3 14,7 29,3 9131

R-718 14267 10700 75,0 4,3 24,0 2,6 0,1 794 715 6,7 0,1 0,2 7,4 29,3 9906

R-601 14704 11028 75,0 26,4 419,6 19,9 5,2 1852 1667 15,1 13,5 105,9 15,7 30,9 9296

R-601a 14704 11028 75,0 27,9 494,8 19,6 5,5 1833 1650 15,0 16,3 131,1 15,3 30,9 9342

R-718 14704 11028 75,0 4,4 26,6 2,9 0,1 896 806 7,3 0,1 0,2 8,1 30,9 10133

R-601 15166 11375 75,0 26,6 419,4 19,6 5,2 1999 1799 15,8 13,7 131,7 16,3 32,4 9521

R-601a 15166 11375 75,0 28,4 502,5 19,8 5,6 1978 1780 15,7 16,9 162,3 15,8 32,4 9576

R-718 15166 11375 75,0 4,5 27,1 3,0 0,1 1002 902 7,9 0,1 0,3 8,8 32,4 10373

R-601 15653 11740 75,0 27,3 424,9 19,8 5,4 2137 1923 16,4 14,3 159,2 16,7 33,8 9776

R-601a 15653 11740 75,0 29,2 501,5 19,7 5,8 2079 1871 15,9 17,4 182,6 16,0 33,8 9861

R-718 15653 11740 75,0 4,6 30,2 3,4 0,2 1115 1003 8,5 0,1 0,3 9,5 33,8 10625

229


Hipótese 2 - Caudal adequado para produzir uma potência eléctrica de 1 MWe (rendimentos isentrópicos da turbina e da bomba iguais a 80% e 70%,

respectivamente)

>�7%�*.9?= >��,�-. H�é��.�,�-. �� 563�*% <-�7�/�� F �� -�7�/�� E� �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� &%�&�( E� &%�&�) H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-245fa 11951 16939 141,7 96,5 515,5 11,3 10,9 1111 1000 5,9 18,2 35,4 6,2 16,1 15881

R-600 11951 16867 141,1 50,2 705,6 11,4 5,7 1111 1000 5,9 27,3 49,0 6,1 16,1 15833

R-600a 11951 16701 139,7 57,6 938,9 12,9 7,4 1111 1000 6,0 46,8 90,0 5,8 16,1 15727

R-601 11951 17314 144,9 48,3 241,7 10,1 4,9 1111 1000 5,8 9,3 17,1 6,3 16,1 16230

R-601a 11951 17204 144,0 51,1 302,1 10,4 5,3 1111 1000 5,8 11,9 22,6 6,3 16,1 16127

R-718 11951 47977 401,4 19,8 14,3 0,7 0,1 1111 1000 2,1 0,1 0,2 2,3 16,1 46866

R-245fa 12203 13267 108,7 76,2 596,3 14,8 11,3 1111 1000 7,5 19,7 41,7 7,9 18,3 12217

R-600 12203 13195 108,1 39,5 794,3 14,7 5,8 1111 1000 7,6 28,5 56,6 7,8 18,3 12169

R-600a 12203 13039 106,8 45,5 1053,0 16,7 7,6 1111 1000 7,7 49,8 107,6 7,3 18,3 12085

R-601 12203 13569 111,2 37,5 275,7 12,9 4,8 1111 1000 7,4 9,7 20,2 8,0 18,3 12488

R-601a 12203 13501 110,6 39,9 348,7 13,6 5,4 1111 1000 7,4 12,8 25,9 7,9 18,3 12429

R-718 12203 36200 296,7 14,9 15,3 0,9 0,1 1111 1000 2,8 0,1 0,2 3,1 18,3 35090

R-245fa 12481 11071 88,7 64,4 690,4 18,4 11,9 1111 1000 9,0 21,5 49,6 9,4 20,4 10031

R-600 12481 10990 88,1 33,4 913,6 18,7 6,3 1111 1000 9,1 31,5 64,8 9,2 20,4 9975

R-600a 12481 10823 86,7 38,3 1165,0 20,0 7,7 1111 1000 9,2 52,1 134,1 8,5 20,4 9898

R-601 12481 11325 90,7 31,2 321,3 16,0 5,0 1111 1000 8,8 10,6 23,4 9,5 20,4 10248

R-601a 12481 11288 90,5 33,2 398,7 16,6 5,5 1111 1000 8,9 13,6 30,3 9,5 20,4 10221

R-718 12481 29124 233,3 11,9 17,0 1,3 0,2 1111 1000 3,4 0,1 0,2 3,8 20,4 28014

R-245fa 12784 9625 75,3 55,5 737,1 19,9 11,1 1111 1000 10,4 20,5 61,5 10,7 22,3 8596

R-600 12784 9529 74,5 28,7 961,9 20,0 5,7 1111 1000 10,5 29,5 79,3 10,5 22,3 8527

R-600a 12784 9663 75,6 33,7 1169,0 20,0 6,8 1111 1000 10,4 46,2 167,9 9,3 22,3 8766

R-601 12784 9837 77,0 26,8 358,2 18,1 4,9 1111 1000 10,2 10,8 28,1 10,9 22,3 8765

R-601a 12784 9818 76,8 28,9 461,8 19,8 5,7 1111 1000 10,2 15,0 35,2 10,8 22,3 8757

R-718 12784 24411 191,0 9,9 18,0 1,5 0,2 1111 1000 4,1 0,1 0,2 4,6 22,3 23300

R-245fa 13115 8633 65,8 48,7 739,6 19,8 9,6 1111 1000 11,6 18,1 75,6 11,8 24,2 7616

R-600 13115 8519 65,0 25,1 968,3 20,0 5,0 1111 1000 11,7 26,1 96,2 11,6 24,2 7530

R-600a 13115 9663 73,7 33,7 1169,0 20,0 6,8 1111 1000 10,4 46,2 167,9 9,3 24,2 8766

R-601 13115 8782 67,0 23,6 394,3 19,9 4,7 1111 1000 11,4 11,0 33,5 12,2 24,2 7715

R-601a 13115 8788 67,0 25,0 473,6 20,0 5,0 1111 1000 11,4 13,5 43,0 12,0 24,2 7734

R-718 13115 21041 160,4 8,5 19,6 1,8 0,2 1111 1000 4,8 0,1 0,2 5,3 24,2 19930

R-245fa 13472 7959 59,1 44,2 743,1 19,8 8,8 1111 1000 12,6 16,6 89,7 12,6 26,0 6954

R-600 13472 7829 58,1 22,7 960,9 19,7 4,5 1111 1000 12,8 23,4 113,8 12,4 26,0 6855

R-600a 13472 9663 71,7 33,7 1169,0 20,0 6,8 1111 1000 10,4 46,2 167,9 9,3 26,0 8766

R-601 13472 8017 59,5 20,8 399,9 19,8 4,1 1111 1000 12,5 9,9 40,2 13,2 26,0 6956

R-601a 13472 8040 59,7 22,1 481,7 20,0 4,4 1111 1000 12,4 12,3 51,2 13,0 26,0 6992

R-718 13472 18514 137,4 7,4 20,6 2,0 0,2 1111 1000 5,4 0,1 0,2 6,0 26,0 17404

R-245fa 13857 7959 57,4 44,2 743,1 19,8 8,8 1111 1000 12,6 16,6 89,7 12,6 27,7 6954

R-600 13857 7829 56,5 22,7 960,9 19,7 4,5 1111 1000 12,8 23,4 113,8 12,4 27,7 6855

R-601 13857 7439 53,7 18,7 405,4 19,8 3,7 1111 1000 13,4 9,1 47,4 14,2 27,7 6384

230

>�7%�*.9?= >��,�-. H�é��.�,�-. �� 563�*% <-�7�/�� F �� -�7�/�� E� �3�&. E� �6�7�. H�6�7�. E� &%�&�( E� &%�&�) H�é��7% H��%� >�7%�*.


R-601a 13857 7477 54,0 19,9 485,0 19,8 3,9 1111 1000 13,4 11,2 59,9 13,9 27,7 6437

R-718 13857 16546 119,4 6,6 22,8 2,4 0,2 1111 1000 6,0 0,1 0,2 6,7 27,7 15435

R-245fa 14267 7959 55,8 44,2 743,1 19,8 8,8 1111 1000 12,6 16,6 89,7 12,6 29,3 6954

R-600 14267 7829 54,9 22,7 960,9 19,7 4,5 1111 1000 12,8 23,4 113,8 12,4 29,3 6855

R-601 14267 6987 49,0 17,1 410,3 19,7 3,4 1111 1000 14,3 8,5 55,1 15,0 29,3 5939

R-601a 14267 7031 49,3 18,2 495,8 20,0 3,6 1111 1000 14,2 10,6 69,2 14,7 29,3 6000

R-718 14267 14972 104,9 6,0 24,0 2,6 0,2 1111 1000 6,7 0,1 0,3 7,4 29,3 13862

R-601 14704 6617 45,0 15,8 419,6 19,9 3,1 1111 1000 15,1 8,1 63,6 15,7 30,9 5578

R-601a 14704 6684 45,5 16,9 494,8 19,6 3,3 1111 1000 15,0 9,8 79,5 15,3 30,9 5662

R-718 14704 13683 93,1 5,4 26,6 2,9 0,2 1111 1000 7,3 0,1 0,3 8,1 30,9 12572

R-601 15166 6323 41,7 14,8 419,4 19,6 2,9 1111 1000 15,8 7,6 73,2 16,3 32,4 5292

R-601a 15166 6391 42,1 15,9 502,5 19,8 3,2 1111 1000 15,7 9,5 91,2 15,8 32,4 5380

R-718 15166 12611 83,2 5,0 27,1 3,0 0,1 1111 1000 7,9 0,1 0,3 8,8 32,4 11500

R-601 15653 6103 39,0 14,2 424,9 19,8 2,8 1111 1000 16,4 7,4 82,8 16,7 33,8 5083

R-601a 15653 6274 40,1 15,6 501,5 19,7 3,1 1111 1000 15,9 9,3 97,6 16,0 33,8 5270

R-718 15653 11700 74,8 4,6 30,2 3,4 0,2 1111 1000 8,5 0,1 0,3 9,5 33,8 10589

231

Anexo I.1 – Rendimentos eléctricos globais da instalação [CRV (380 ºC) + CRO], e respectivos ganhos percentuais face ao CRV, para uma temperatura de condensação igual a 35 ºC

233

CRV Real (380 ºC) + CRO Real

Figura 118 – Rendimentos eléctricos globais da instalação [CRV Real (380 ºC) + CRO Real] para uma temperatura de condensação de 35 ºC

Figura 119 – Ganhos percentuais do rendimento eléctrico do [CRV Real (380 ºC) + CRO Real] face ao rendimento do CRV Real (380 ºC) para uma temperatura de condensação de 35 ºC

12

18

24

30

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)


CRV (Real - 380ºC) -CRO (Real - R245fa)

CRV (Real - 380ºC) -CRO (Real - R600)

CRV (Real - 380ºC) -CRO (Real - R600a)



CRV (Real - 380ºC)

22

27

32

80 120 160 200

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e o

s re

nd

ime

nto

s (%

)



CRV (Real - 380ºC) -CRO (Real - R-600)

CRV (Real - 380ºC) -CRO (Real - R-600a)



234

CRV Real (380 ºC) + CRO Real com Regeneração por Contacto Directo

Figura 120 – Rendimentos eléctricos globais da instalação [CRV Real (380 ºC) + CRO com Regeneração] para uma temperatura de condensação de 35 ºC

Figura 121 – Ganhos percentuais do rendimento eléctrico do [CRV Real (380 ºC) + CRO com Regeneração] face ao rendimento do CRV Real (380 ºC) para uma temperatura de condensação de 35 ºC

12

17

22

27

32

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)


CRV (Real - 380ºC) - CRO (Pic. - R245fa)

CRV (Real - 380ºC) - CRO (Pic. - R600)

CRV (Real - 380ºC) - CRO (Pic. - R600a)



CRV (Real - 380ºC)

22

26

30

34

38

80 120 160 200

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e o

s re

nd

ime

nto

s (%

)



CRV (Real - 380ºC) - CRO (Pic. - R-600)

CRV (Real - 380ºC) - CRO (Pic. - R-600a)



235

CRV Real com Regeneração Simples (380 ºC) + CRO Real

Figura 122 – Rendimentos eléctricos globais da instalação [CRV com Regeneração Simples (380 ºC) + CRO Real] para uma temperatura de condensação de 35 ºC

Figura 123 – Ganhos percentuais do rendimento eléctrico do [CRV com Regeneração Simples (380 ºC) + CRO Real] face ao rendimento do CRV com Regeneração Simples (380 ºC) para uma temperatura de condensação de

35 ºC

12,0

18,0

24,0

30,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)


CRV (Real+Pic.Simples - 380ºC) -CRO (Real - R245fa)

CRV (Real+Pic.Simples - 380ºC) -CRO (Real - R600)

CRV (Real+Pic.Simples - 380ºC) -CRO (Real - R600a)



CRV (Real+Pic.Simples - 380ºC)

21,0

23,0

25,0

27,0

29,0

31,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e r

en

dim

en

tos

(%)


CRV (Real+Pic.Simples - 380ºC) -CRO (Real - R-245fa)

CRV (Real+Pic.Simples - 380ºC) -CRO (Real - R-600)

CRV (Real+Pic.Simples - 380ºC) -CRO (Real - R-600a)



236

CRV Real com Regeneração Simples (380 ºC) + CRO Real com Regeneração por Contacto Directo

Figura 124 – Rendimentos eléctricos globais da instalação [CRV com Regeneração Simples (380 ºC) + CRO com Regeneração] para uma temperatura de condensação de 35 ºC

Figura 125 – Ganhos percentuais do rendimento eléctrico do [CRV com Regeneração Simples (380 ºC) + CRO com Regeneração] face ao rendimento do CRV com Regeneração Simples (380 ºC) para uma temperatura de


12,0

17,0

22,0

27,0

32,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)


CRV (Real+Pic.Simples - 380ºC) -CRO (Pic. - R245fa)

CRV (Real+Pic.Simples - 380ºC) -CRO (Pic. - R600)

CRV (Real+Pic.Simples - 380ºC) -CRO (Pic. - R600a)




23,0

26,0

29,0

32,0

35,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e r

en

dim

en

tos

(%)


CRV (Real+Pic.Simples - 380ºC) -CRO (Pic. - R-245fa)

CRV (Real+Pic.Simples - 380ºC) -CRO (Pic. - R-600)

CRV (Real+Pic.Simples - 380ºC) -CRO (Pic. - R-600a)



237

CRV Real com Regeneração Dupla (380 ºC) + CRO Real

Figura 126 – Rendimentos eléctricos globais da instalação [CRV com Regeneração Dupla (380 ºC) + CRO Real] para uma temperatura de condensação de 35 ºC

Figura 127 – Ganhos percentuais do rendimento eléctrico do [CRV com Regeneração Dupla (380 ºC) + CRO Real] face ao rendimento do CRV com Regeneração Dupla (380 ºC) para uma temperatura de condensação de 35

ºC

12,0

18,0

24,0

30,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)


CRV (Real+Pic.Dupla - 380ºC) -CRO (Real - R245fa)

CRV (Real+Pic.Dupla - 380ºC) -CRO (Real - R600)

CRV (Real+Pic.Dupla - 380ºC) -CRO (Real - R600a)



CRV (Real+Pic.Dupla - 380ºC)

21,0

23,0

25,0

27,0

29,0

31,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

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e o

s re

nd

ime

nto

s (%

)


CRV (Real+Pic.Dupla - 380ºC) -CRO (Real - R-245fa)

CRV (Real+Pic.Dupla - 380ºC) -CRO (Real - R-600)

CRV (Real+Pic.Dupla - 380ºC) -CRO (Real - R-600a)



238

CRV Real com Regeneração Dupla (380 ºC) + CRO Real com Regeneração por Contacto Directo

Figura 128 – Rendimentos eléctricos globais da instalação [CRV com Regeneração Dupla (380 ºC) + CRO com Regeneração] para uma temperatura de condensação de 35 ºC

Figura 129 – Ganhos percentuais do rendimento eléctrico do [CRV com Regeneração Dupla (380 ºC) + CRO com Regeneração] face ao rendimento do CRV com Regeneração Dupla (380 ºC) para uma temperatura de


12,0

17,0

22,0

27,0

32,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)


CRV (Real+Pic.Dupla - 380ºC) -CRO (Pic. - R245fa)

CRV (Real+Pic.Dupla - 380ºC) -CRO (Pic. - R600)

CRV (Real+Pic.Dupla - 380ºC) -CRO (Pic. - R600a)




23,0

27,0

31,0

35,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e o

s re

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nto

s (%

)


CRV (Real+Pic.Dupla - 380ºC) -CRO (Pic. - R-245fa)

CRV (Real+Pic.Dupla - 380ºC) -CRO (Pic. - R-600)

CRV (Real+Pic.Dupla - 380ºC) -CRO (Pic. - R-600a)



239

Anexo I.2 – Rendimentos eléctricos globais da instalação [CRV(450 ºC) + CRO], e respectivos ganhos percentuais face ao CRV, para uma temperatura de condensação igual a 35ºC

241




15

21

27

33

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)







CRV (Real - 450ºC)

20

25

30

80 120 160 200

Dif

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nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e o

s re

nd

ime

nto

s (%

)







242




15

20

25

30

35

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)







CRV (Real - 450ºC)

22

26

30

34

80 120 160 200

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e o

s re

nd

ime

nto

s (%

)







243




35 ºC

16,0

22,0

28,0

34,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








20,0

22,3

24,5

26,8

29,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

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ntu

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e r

en

dim

en

tos

(%)







244





16,0

21,0

26,0

31,0

36,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

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Elé

ctri

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lob

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(%)








21,0

25,0

29,0

33,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

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en

dim

en

tos

(%)







245




ºC

17,0

21,3

25,5

29,8

34,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








19,0

21,5

24,0

26,5

29,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

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nça

pe

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ntu

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nto

s (%

)







246





17,0

23,3

29,7

36,0

35 65 95 125 155 185 215

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nd

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nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








21,0

25,0

29,0

33,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

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ntu

al e

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e o

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nto

s (%

)







247


249




18

22

27

31

35

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)







CRV (Real - 500ºC)

19

22

25

28

80 120 160 200

Dif

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nça

pe

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ntu

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e o

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nto

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)







250




18

24

31

37

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

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Elé

ctri

co G

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al

(%)







CRV (Real - 500ºC)

20

24

28

32

80 120 160 200

Dif

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nça

pe

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)







251




35 ºC

19,0

23,3

27,5

31,8

36,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








19,0

22,0

25,0

28,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

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nça

pe

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en

dim

en

tos

(%)







252





19,0

25,3

31,7

38,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

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nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








20,0

24,0

28,0

32,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

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ntu

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e r

en

dim

en

tos

(%)







253



Figura 151 – Ganhos percentuais do rendimento eléctrico do [CRV com Regeneração Dupla (500 ºC) + CRO Real] face ao rendimento do CRV com Regeneração Dupla (500 ºC) para uma temperatura de condensação de

35ºC

20,0

24,3

28,5

32,8

37,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

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nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








19,0

22,0

25,0

28,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

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nça

pe

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nto

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)







254





20,0

26,3

32,7

39,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








20,0

24,0

28,0

32,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

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nto

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)







255


257




12

17

22

27

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)







CRV (Real - 380ºC)

16

20

25

29

80 120 160 200

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

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e o

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nto

s (%

)







258




12

16

21

25

29

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)







CRV (Real - 380ºC)

17

21

26

30

34

80 120 160 200

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

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e o

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nto

s (%

)







259




50 ºC

12,0

16,0

20,0

24,0

28,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








15,0

19,3

23,7

28,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

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ntu

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en

dim

en

tos

(%)







260





12,0

16,3

20,5

24,8

29,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








17,0

21,0

25,0

29,0

33,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e r

en

dim

en

tos

(%)







261




ºC

12,0

16,0

20,0

24,0

28,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

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nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








15,0

19,0

23,0

27,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

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ime

nto

s (%

)







262





12,0

18,0

24,0

30,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








16,0

20,0

24,0

28,0

32,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e o

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nto

s (%

)







263


265




15

19

23

27

31

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)







CRV (Real - 450ºC)

14

18

23

27

80 120 160 200

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e o

s re

nd

ime

nto

s (%

)







266




15

21

27

33

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)







CRV (Real - 450ºC)

15

19

23

27

31

80 120 160 200

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e o

s re

nd

ime

nto

s (%

)







267




50 ºC

16,0

20,0

24,0

28,0

32,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








14,0

18,3

22,7

27,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e r

en

dim

en

tos

(%)







268





16,0

22,0

28,0

34,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








15,0

19,0

23,0

27,0

31,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e r

en

dim

en

tos

(%)







269




ºC

17,0

22,0

27,0

32,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








14,0

18,3

22,7

27,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e o

s re

nd

ime

nto

s (%

)







270





17,0

21,3

25,5

29,8

34,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








15,0

19,0

23,0

27,0

31,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e o

s re

nd

ime

nto

s (%

)







271

Anexo I.6 – Rendimentos eléctricos globais da instalação [CRV(500 ºC) + CRO], e respectivos ganhos percentuais face ao CRV, para uma temperatura de condensação igual a 50 ºC

273




18

23

28

33

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)







CRV (Real - 500ºC)

13

17

22

26

80 120 160 200

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e o

s re

nd

ime

nto

s (%

)







274




18

22

27

31

35

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)







CRV (Real - 500ºC)

14

18

22

26

30

80 120 160 200

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e o

s re

nd

ime

nto

s (%

)







275




50 ºC

19,0

23,0

27,0

31,0

35,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








13,0

17,3

21,7

26,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e r

en

dim

en

tos

(%)







276





19,0

23,3

27,5

31,8

36,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








14,0

18,0

22,0

26,0

30,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e r

en

dim

en

tos

(%)







277




ºC

20,0

25,0

30,0

35,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








13,0

17,3

21,7

26,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e o

s re

nd

ime

nto

s (%

)







278





20,0

24,3

28,5

32,8

37,0

35 65 95 125 155 185 215

Re

nd

ime

nto

Elé

ctri

co G

lob

al

(%)








14,0

18,0

22,0

26,0

30,0

80,0 120,0 160,0 200,0

Dif

ere

nça

pe

rce

ntu

al e

ntr

e o

s re

nd

ime

nto

s (%

)







279

Anexo J.1 – Resultados da análise exergética ao CRO Real com temperatura de condensação igual a 35 ºC

281

Tabela 56 – Rendimento exergético e irreversibilidades de cada um dos equipamentos do CRO Real para uma temperatura de condensação de 35 ºC

��+,�-. ��23�&. ��%�*. ��$%�&� H��/é��7%

Fluido [kW] [kW] [kW] [kW] [%]

R-245fa 786,1 260,3 380,7 11,460 58,1

R-600 779,5 259,8 384,5 16,590 58,0

R-600a 756,7 259,7 391,0 101,200 56,7

R-601 772,0 255,5 406,7 5,778 58,2

R-601a 776,6 255,5 401,5 7,543 58,1

R-718 4219,0 268,7 1035,0 0,036 32,4

R-245fa 727,4 258,4 329,8 13,130 58,5

R-600 720,2 257,8 333,2 18,530 58,4

R-600a 692,8 257,9 339,5 117,300 56,8

R-601 706,1 252,3 357,7 6,568 58,7

R-601a 713,4 252,4 354,4 8,520 58,6

R-718 3807,0 268,7 846,6 0,038 32,4

R-245fa 700,9 256,7 295,8 15,040 58,4

R-600 692,2 256,0 299,0 20,740 58,3

R-600a 658,1 256,5 304,2 138,400 56,4

R-601 670,6 249,2 326,8 7,464 58,8

R-601a 680,9 249,3 325,2 9,620 58,5

R-718 3504,0 268,8 716,0 0,041 32,6

R-245fa 694,5 255,1 271,9 17,220 58,0

R-600 683,4 254,5 274,4 23,260 58,0

R-600a 682,7 255,8 283,1 159,500 55,0

R-601 653,2 246,1 306,8 8,469 58,6

R-601a 666,6 246,2 306,5 10,850 58,2

R-718 3265,0 268,7 619,9 0,043 32,9

R-245fa 701,9 254,0 253,8 19,700 57,4

R-600 688,2 253,4 255,6 26,130 57,4

R-600a 842,6 255,8 283,1 159,500 51,7

R-601 647,5 243,2 293,8 9,592 58,2

R-601a 664,1 243,3 294,7 12,210 57,7

R-718 3072,0 268,8 546,6 0,046 33,2

R-245fa 728,0 253,4 240,0 22,370 56,4

R-600 710,3 253,0 240,5 29,340 56,5

R-600a 994,9 255,8 283,1 159,500 48,9

R-601 649,9 240,3 285,5 10,840 57,7

R-601a 669,6 240,5 287,4 13,720 57,1

R-718 2908,0 268,8 488,7 0,049 33,5

R-245fa 853,4 253,4 240,0 22,370 53,5

R-600 833,8 253,0 240,5 29,340 53,7

R-601 658,3 237,7 280,3 12,230 57,0

R-601a 681,2 237,8 283,0 15,400 56,4

282

��+,�-. ��23�&. ��%�*. ��$%�&� H��/é��7%


R-718 2767,0 268,7 441,7 0,053 33,8

R-245fa 973,2 253,4 240,0 22,370 51,1

R-600 951,8 253,0 240,5 29,340 51,2

R-601 671,3 235,3 276,7 13,780 56,4

R-601a 697,7 235,5 280,0 17,270 55,7

R-718 2643,0 268,7 402,9 0,056 34,2

R-601 688,3 233,2 273,7 15,530 55,6

R-601a 719,0 233,6 277,2 19,380 54,9

R-718 2533,0 268,7 370,3 0,061 34,6

R-601 709,8 231,8 269,7 17,550 54,9

R-601a 746,1 232,5 272,7 21,840 54,0

R-718 2434,0 268,7 342,6 0,065 35,0

R-601 745,6 231,4 263,9 19,570 54,0

R-601a 807,3 232,5 268,8 23,180 52,6

R-718 2344,0 268,7 318,6 0,070 35,4

283

Anexo J.2 – Resultados da análise exergética ao CRO Real com Regeneração por Contacto Directo com temperatura de condensação igual a 35 ºC

285

Tabela 57 – Rendimento exergético e irreversibilidades de cada um dos equipamentos do CRO com Regeneração por Contacto Directo para uma temperatura de condensação de 35 ºC

��+,�-. ��23�&. ��%�*. ��$%�&� ( ��.�/. �. 0. ��$%�&� ) H��/é��7%

Fluido [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [kW] [%]

R-245fa 582,2 259,3 350,7 3,728 56,3 7,912 61,3

R-600 581,3 258,8 354,7 5,642 54,8 11,160 61,0

R-600a 549,3 258,6 356,3 31,830 42,9 67,220 60,0

R-601 590,0 254,7 378,4 1,872 50,9 3,919 61,0

R-601a 586,3 254,7 372,3 2,504 53,6 5,071 61,1

R-718 4182,0 268,6 1028,0 0,011 2,8 0,025 32,5

R-245fa 495,9 257,0 299,1 3,914 65,8 9,542 62,3

R-600 498,0 256,5 302,8 5,718 61,9 13,170 62,1

R-600a 456,7 256,3 304,1 33,370 52,7 81,590 60,8

R-601 498,4 251,3 328,4 2,007 61,5 4,610 62,1

R-601a 496,3 251,3 324,2 2,670 64,7 5,936 62,1

R-718 3766,0 268,6 840,1 0,011 3,6 0,026 32,6

R-245fa 448,6 254,9 264,5 3,903 69,8 11,630 62,8

R-600 443,0 254,2 267,6 6,026 71,8 15,320 62,6

R-600a 414,7 254,7 268,9 29,100 46,7 105,900 60,9

R-601 440,7 247,9 296,2 2,089 69,3 5,471 62,8

R-601a 436,4 247,8 293,5 2,886 76,9 6,908 62,7

R-718 3457,0 268,6 709,4 0,013 5,1 0,027 32,8

R-245fa 434,9 253,2 240,5 3,551 64,6 14,250 62,8

R-600 430,6 252,5 243,1 5,323 64,0 18,620 62,7

R-600a 430,6 254,0 248,3 26,850 43,7 128,500 59,7

R-601 403,2 244,5 274,8 2,158 76,0 6,469 63,1

R-601a 413,0 244,6 273,6 2,668 73,6 8,389 62,8

R-718 3213,0 268,5 613,4 0,014 6,1 0,029 33,1

R-245fa 439,8 251,9 222,9 3,206 58,7 17,150 62,4

R-600 432,0 251,3 224,6 4,841 58,7 22,060 62,3

R-600a 572,8 254,0 248,3 26,850 43,7 128,500 56,1

R-601 392,6 241,4 261,0 1,977 71,5 7,787 63,0

R-601a 405,1 241,6 261,0 2,463 70,0 9,982 62,6

R-718 3018,0 268,5 540,3 0,013 6,0 0,032 33,4

R-245fa 458,4 251,2 209,3 3,052 56,6 20,090 61,6

R-600 446,1 250,8 209,8 4,619 56,8 25,640 61,6

R-600a 708,2 254,0 248,3 26,850 43,7 128,500 53,1

R-601 390,3 238,5 251,8 1,853 68,9 9,178 62,7

R-601a 407,3 238,7 252,9 2,288 67,0 11,690 62,2

R-718 2850,0 268,4 482,3 0,014 7,4 0,033 33,8

R-245fa 569,8 251,2 209,3 3,052 56,6 20,090 58,5

R-600 555,7 250,8 209,8 4,619 56,8 25,640 58,6

R-601 397,4 235,8 246,1 1,719 65,6 10,700 62,2

R-601a 415,1 236,0 247,8 2,165 65,3 13,510 61,6

286

��+,�-. ��23�&. ��%�*. ��$%�&� ( ��.�/. �. 0. ��$%�&� ) H��/é��7%


R-718 2706,0 268,3 435,4 0,015 7,7 0,037 34,2

R-245fa 676,1 251,2 209,3 3,052 56,6 20,090 55,9

R-600 660,4 250,8 209,8 4,619 56,8 25,640 55,9

R-601 407,0 233,4 241,9 1,639 64,2 12,350 61,6

R-601a 428,9 233,7 244,3 2,056 63,7 15,510 60,9

R-718 2577,0 268,2 396,6 0,016 9,4 0,039 34,6

R-601 420,3 231,3 238,3 1,579 63,3 14,180 61,0

R-601a 446,9 231,8 241,0 1,974 62,6 17,730 60,1

R-718 2466,0 268,2 364,1 0,015 8,8 0,044 35,0

R-601 442,1 229,9 234,4 1,487 60,5 16,280 60,2

R-601a 474,5 230,7 236,7 1,855 59,5 20,290 59,2

R-718 2363,0 268,1 336,4 0,016 9,9 0,047 35,4

R-601 477,2 229,5 229,2 1,410 57,7 18,370 59,2

R-601a 525,4 230,5 232,7 1,866 60,1 21,670 57,8

R-718 2269,0 267,9 312,4 0,018 11,4 0,050 35,8

287

Anexo J.3 – Resultados da análise exergética ao CRO Real com temperatura de condensação igual a 50 ºC

289

Tabela 58 – Rendimento exergético e irreversibilidades de cada um dos equipamentos do CRO Real para uma temperatura de condensação de 50 ºC

��+,�-. ��23�&. ��%�*. ��$%�&� H��/é��7%


R-245fa 1022,0 263,7 529,1 15,060 55,6

R-600 1020,0 263,3 534,9 21,450 55,3

R-600a 968,1 263,4 537,2 129,400 54,3

R-601 1023,0 260,2 555,7 7,490 55,5

R-601a 1023,0 260,3 550,1 9,763 55,5

R-718 4914,0 273,6 1453,0 0,073 33,1

R-245fa 860,1 261,9 419,8 16,890 57,0

R-600 857,4 261,5 424,3 23,460 56,7

R-600a 801,5 261,6 426,9 147,000 55,4

R-601 850,5 257,1 446,4 8,331 57,1

R-601a 854,9 257,3 443,5 10,790 57,0

R-718 4181,0 272,5 1090,0 0,074 33,1

R-245fa 783,4 260,2 356,0 19,080 57,5

R-600 778,6 259,7 359,7 25,900 57,3

R-600a 715,6 260,3 361,5 171,200 55,5

R-601 761,9 254,1 384,8 9,327 57,8

R-601a 770,7 254,3 383,8 12,010 57,5

R-718 3718,0 271,6 871,4 0,078 33,2

R-245fa 750,2 258,7 314,7 21,610 57,4

R-600 742,4 258,2 317,4 28,770 57,2

R-600a 727,5 259,7 326,3 196,000 54,1

R-601 715,2 251,1 347,2 10,470 57,9

R-601a 728,2 251,3 347,7 13,400 57,6

R-718 3390,0 271,1 725,7 0,082 33,4

R-245fa 742,8 257,6 285,8 24,530 56,9

R-600 731,7 257,2 287,4 32,090 56,9

R-600a 931,0 259,7 326,3 196,000 50,2

R-601 692,4 248,1 323,2 11,750 57,7

R-601a 709,4 248,4 324,9 14,960 57,3

R-718 3141,0 270,7 621,7 0,087 33,7

R-245fa 763,3 257,1 265,1 27,690 56,0

R-600 747,0 256,8 265,1 35,860 56,0

R-600a 1125,0 259,7 326,3 196,000 47,0

R-601 684,6 245,3 307,6 13,170 57,3

R-601a 705,5 245,6 310,3 16,690 56,8

R-718 2943,0 270,6 543,6 0,092 34,0

R-245fa 916,3 257,1 265,1 27,690 52,7

R-600 897,7 256,8 265,1 35,860 52,7

R-601 686,9 242,7 297,3 14,770 56,8

R-601a 711,7 243,0 300,7 18,610 56,1

290

��+,�-. ��23�&. ��%�*. ��$%�&� H��/é��7%


R-718 2778,0 270,5 482,8 0,098 34,4

R-245fa 1063,0 257,1 265,1 27,690 49,8

R-600 1042,0 256,8 265,1 35,860 49,9

R-601 696,6 240,3 290,1 16,550 56,1

R-601a 725,5 240,8 294,1 20,770 55,3

R-718 2638,0 270,4 434,2 0,104 34,7

R-601 712,1 238,3 284,3 18,560 55,4

R-601a 746,0 238,9 288,5 23,210 54,5

R-718 2516,0 270,2 394,4 0,112 35,1

R-601 733,5 236,9 278,0 20,900 54,6

R-601a 773,8 237,8 281,6 26,060 53,6

R-718 2409,0 270,2 361,3 0,119 35,5

R-601 772,1 236,5 270,5 23,240 53,6

R-601a 843,5 237,7 276,7 27,630 52,1

R-718 2312,0 270,1 333,2 0,128 35,9

291

Anexo J.4 – Resultados da análise exergética ao CRO Real com Regeneração por Contacto Directo com temperatura de condensação igual a 50 ºC

293

Tabela 59 – Rendimento exergético e irreversibilidades de cada um dos equipamentos do CRO com Regeneração por Contacto Directo para uma temperatura de condensação de 50 ºC

��+,�-. ��23�&. ��%�*. ��$%�&� ( ��.�/. �. 0. ��$%�&� ) H��/é��7%


R-245fa 850,6 263,2 496,9 5,3 40,3 9,9 57,7

R-600 848,5 262,8 502,4 8,0 42,0 13,6 57,4

R-600a 801,4 262,8 499,8 45,1 19,8 82,1 56,6

R-601 867,8 259,9 525,9 2,7 38,3 4,8 57,4

R-601a 862,6 260,0 519,1 3,5 38,1 6,3 57,5

R-718 4882,0 273,5 1446,0 0,0 2,0 0,1 33,2

R-245fa 654,3 261,0 387,2 5,7 54,3 11,4 59,9

R-600 654,5 260,6 391,6 8,3 54,1 15,5 59,6

R-600a 601,1 260,7 389,5 48,0 32,6 96,5 58,5

R-601 668,3 256,5 416,2 2,8 48,4 5,5 59,7

R-601a 663,1 256,7 412,0 3,7 51,7 7,1 59,7

R-718 4145,0 272,5 1083,0 0,0 2,7 0,1 33,2

R-245fa 542,2 258,9 322,7 6,3 69,3 13,4 61,2

R-600 538,7 258,4 326,2 9,2 71,5 17,4 60,9

R-600a 483,5 258,9 323,3 50,1 43,1 118,5 59,3

R-601 548,8 253,2 353,6 3,1 62,5 6,3 61,1

R-601a 548,8 253,3 351,2 4,0 64,3 8,2 61,0

R-718 3675,0 271,5 864,5 0,0 4,3 0,1 33,4

R-245fa 489,0 257,1 280,8 6,0 70,2 16,4 61,7

R-600 484,4 256,6 283,2 8,6 70,9 21,2 61,5

R-600a 482,4 258,2 288,4 44,5 38,7 148,1 58,3

R-601 478,8 249,9 314,7 3,2 69,9 7,5 61,9

R-601a 473,8 250,0 313,5 4,4 79,9 9,3 61,7

R-718 3344,0 270,9 719,1 0,0 4,8 0,1 33,6

R-245fa 476,2 255,9 252,2 5,3 62,5 20,2 61,7

R-600 467,6 255,4 253,4 7,6 63,6 25,6 61,5

R-600a 664,1 258,2 288,4 44,5 38,7 148,1 54,2

R-601 435,1 246,7 289,2 3,2 75,9 8,8 62,2

R-601a 446,2 247,0 289,5 3,9 74,5 11,4 61,8

R-718 3090,0 270,5 615,0 0,0 5,9 0,1 33,9

R-245fa 490,5 255,2 232,0 4,8 57,6 24,0 61,0

R-600 480,5 255,0 232,1 6,8 56,5 30,4 60,9

R-600a 837,2 258,2 288,4 44,5 38,7 148,1 50,7

R-601 422,5 243,8 272,7 2,9 70,6 10,6 62,2

R-601a 437,0 244,1 274,0 3,6 70,0 13,5 61,7

R-718 2888,0 270,3 537,1 0,0 6,3 0,1 34,3

R-245fa 626,5 255,2 232,0 4,8 57,6 24,0 57,4

R-600 614,3 255,0 232,1 6,8 56,5 30,4 57,4

R-601 421,4 241,1 261,8 2,7 66,8 12,4 61,8

R-601a 441,2 241,5 264,0 3,3 65,7 15,8 61,2

294

��+,�-. ��23�&. ��%�*. ��$%�&� ( ��.�/. �. 0. ��$%�&� ) H��/é��7%


R-718 2719,0 270,2 476,3 0,0 7,8 0,1 34,7

R-245fa 756,4 255,2 232,0 4,8 57,6 24,0 54,3

R-600 742,0 255,0 232,1 6,8 56,5 30,4 54,4

R-601 428,2 238,7 254,2 2,5 64,0 14,4 61,3

R-601a 449,6 239,2 256,7 3,1 64,5 18,2 60,5

R-718 2575,0 270,0 427,8 0,0 8,2 0,1 35,1

R-601 438,5 236,6 247,8 2,4 63,1 16,6 60,7

R-601a 470,1 237,3 251,2 2,9 61,0 20,9 59,7

R-718 2449,0 269,7 388,0 0,0 9,9 0,1 35,5

R-601 459,1 235,2 241,6 2,2 60,1 19,1 59,9

R-601a 492,4 236,1 244,1 2,8 60,0 23,9 58,9

R-718 2339,0 269,7 354,9 0,0 9,4 0,1 35,9

R-601 491,1 234,8 234,3 2,2 59,2 21,6 58,9

R-601a 554,9 236,1 239,6 2,7 58,6 25,6 57,2

R-718 2238,0 269,4 326,8 0,0 11,2 0,1 36,4

295

Anexo K – Informação técnica e desenhos de conjunto da solução apresentada pela Infinity Turbine

297

Figura 190 – Dados técnicos do módulo IT250 fornecido pela Infinity Turbine

298


299


300


301

Figura 194 – Desenho de conjunto do módulo IT250 fornecido pela Infinity Turbine

302


303


305

Anexo L.1 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica para um investimento de 62 milhões de euros na Central Solar Fotovoltaica

307

Tabela 60 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica para um investimento de 62 milhões de euros na Central Solar Fotovoltaica


8 � !"#�. ��./��. �� =

[-] [€] [€] [€/kWh] [€/kWh]

0,0 62000000 -62000000 - -

1,0 62000000 -56240000 3,44 0,32

2,0 62000000 -50480000 1,72 0,32

3,0 62000000 -44720000 1,15 0,32

4,0 62000000 -38960000 0,86 0,32

5,0 62000000 -33200000 0,69 0,32

6,0 62000000 -27440000 0,57 0,32

7,0 62000000 -21680000 0,49 0,32

8,0 62000000 -15920000 0,43 0,32

9,0 62000000 -10160000 0,38 0,32

10,0 62000000 -4400000 0,34 0,32

11,0 62000000 1360000 0,31 0,32

12,0 62000000 7120000 0,29 0,32

13,0 62000000 12880000 0,26 0,32

14,0 62000000 18640000 0,25 0,32

15,0 62000000 24400000 0,23 0,32

16,0 62000000 30160000 0,22 0,32

17,0 62000000 35920000 0,20 0,32

18,0 62000000 41680000 0,19 0,32

19,0 62000000 47440000 0,18 0,32

20,0 62000000 53200000 0,17 0,32

21,0 62000000 58960000 0,16 0,32

22,0 62000000 64720000 0,16 0,32

23,0 62000000 70480000 0,15 0,32

24,0 62000000 76240000 0,14 0,32

25,0 62000000 82000000 0,14 0,32

309

Anexo L.2 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica para um investimento de 86,4 milhões de euros na Central Solar Fotovoltaica

311

Tabela 61 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica para um investimento de 86,4 milhões de

euros na Central Solar Fotovoltaica


8 � !"#�. ��./��. �� =

[-] [€] [€] [€/kWh] [€/kWh]

0,0 86400000 -86400000 - -

1,0 86400000 -80640000 4,80 0,32

2,0 86400000 -74880000 2,40 0,32

3,0 86400000 -69120000 1,60 0,32

4,0 86400000 -63360000 1,20 0,32

5,0 86400000 -57600000 0,96 0,32

6,0 86400000 -51840000 0,80 0,32

7,0 86400000 -46080000 0,69 0,32

8,0 86400000 -40320000 0,60 0,32

9,0 86400000 -34560000 0,53 0,32

10,0 86400000 -28800000 0,48 0,32

11,0 86400000 -23040000 0,44 0,32

12,0 86400000 -17280000 0,40 0,32

13,0 86400000 -11520000 0,37 0,32

14,0 86400000 -5760000 0,34 0,32

15,0 86400000 0 0,32 0,32

16,0 86400000 5760000 0,30 0,32

17,0 86400000 11520000 0,28 0,32

18,0 86400000 17280000 0,27 0,32

19,0 86400000 23040000 0,25 0,32

20,0 86400000 28800000 0,24 0,32

21,0 86400000 34560000 0,23 0,32

22,0 86400000 40320000 0,22 0,32

23,0 86400000 46080000 0,21 0,32

24,0 86400000 51840000 0,20 0,32

25,0 86400000 57600000 0,19 0,32

313

Anexo L.3 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica para um investimento de 10 milhões de euros na Central Solar e Ciclo de Rankine a Vapor

315

Tabela 62 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica da Central Solar e CRV e do CRO para

um investimento de 10 milhões de euros na Central Solar e CRV

Central Solar + Ciclo de Rankine a Vapor Ciclo de Rankine Orgânico

8 ��./��. �� 8 ��./��. ��

[-] [€] [€/kWh] [-] [€] [€/kWh]

0,0 -10000000 - 0,0 -1234696 -

1,0 -7759000 1,20 1,0 -674446 0,60

2,0 -5518000 0,60 2,0 -114196 0,30

2,2 -5061216 0,55 2,2 0 0,27

3,0 -3277000 0,40 3,0 446054 0,20

4,0 -1036000 0,30 4,0 1006304 0,15

4,5 0 0,27 4,5 1265304 0,13

5,0 1205000 0,24 5,0 1566554 0,12

6,0 3446000 0,20 6,0 2126804 0,10

7,0 5687000 0,17 7,0 2687054 0,09

8,0 7928000 0,15 8,0 3247304 0,07

9,0 10169000 0,13 9,0 3807554 0,07

10,0 12410000 0,12 10,0 4367804 0,06

11,0 14651000 0,11 11,0 4928054 0,05

12,0 16892000 0,10 12,0 5488304 0,05

13,0 19133000 0,09 13,0 6048554 0,05

14,0 21374000 0,09 14,0 6608804 0,04

15,0 23615000 0,08 15,0 7169054 0,04

16,0 25856000 0,08 16,0 7729304 0,04

17,0 28097000 0,07 17,0 8289554 0,04

18,0 30338000 0,07 18,0 8849804 0,03

19,0 32579000 0,06 19,0 9410054 0,03

20,0 34820000 0,06 20,0 9970304 0,03

316

Tabela 63 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica da instalação completa para um

investimento de 10 milhões de euros na Central Solar e CRV

Instalação Completa (Central Solar + CRV + CRO)

8 � !"#�. ��./��. �� =

[-] [€] [€] [€/kWh] [€/kWh]

0,0 11234696 -11234696 - -

1,0 11234696 -8433446 1,80 0,32

2,0 11234696 -5632196 0,90 0,32

2,2 11234696 -5061216 0,82 0,32

3,0 11234696 -2830946 0,60 0,32

4,0 11234696 -29696 0,45 0,32

4,5 11234696 1265304 0,40 0,32

5,0 11234696 2771554 0,36 0,32

6,0 11234696 5572804 0,30 0,32

7,0 11234696 8374054 0,26 0,32

8,0 11234696 11175304 0,22 0,32

9,0 11234696 13976554 0,20 0,32

10,0 11234696 16777804 0,18 0,32

11,0 11234696 19579054 0,16 0,32

12,0 11234696 22380304 0,15 0,32

13,0 11234696 25181554 0,14 0,32

14,0 11234696 27982804 0,13 0,32

15,0 11234696 30784054 0,12 0,32

16,0 11234696 33585304 0,11 0,32

17,0 11234696 36386554 0,11 0,32

18,0 11234696 39187804 0,10 0,32

19,0 11234696 41989054 0,09 0,32

20,0 11234696 44790304 0,09 0,32

317


319

Tabela 64 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica da Central Solar e CRV e do CRO para

um investimento de 15 milhões de euros na Central Solar e CRV


8 ��./��. �� 8 ��./��. ��

[-] [€] [€/kWh] [-] [€] [€/kWh]

0,0 -15000000 - 0,0 -1234696 -

1,0 -12759000 1,81 1,0 -674446 0,60

2,0 -10518000 0,90 2,0 -114196 0,30

2,2 -10061216 0,82 2,2 0 0,27

3,0 -8277000 0,60 3,0 446054 0,20

4,0 -6036000 0,45 4,0 1006304 0,15

5,0 -3795000 0,36 5,0 1566554 0,12

6,0 -1554000 0,30 6,0 2126804 0,10

6,7 0 0,27 6,7 2515304 0,09

7,0 687000 0,26 7,0 2687054 0,09

8,0 2928000 0,23 8,0 3247304 0,07

9,0 5169000 0,20 9,0 3807554 0,07

10,0 7410000 0,18 10,0 4367804 0,06

11,0 9651000 0,16 11,0 4928054 0,05

12,0 11892000 0,15 12,0 5488304 0,05

13,0 14133000 0,14 13,0 6048554 0,05

14,0 16374000 0,13 14,0 6608804 0,04

15,0 18615000 0,12 15,0 7169054 0,04

16,0 20856000 0,11 16,0 7729304 0,04

17,0 23097000 0,11 17,0 8289554 0,04

18,0 25338000 0,10 18,0 8849804 0,03

19,0 27579000 0,10 19,0 9410054 0,03

20,0 29820000 0,09 20,0 9970304 0,03

320

Tabela 65 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica da instalação completa para um

investimento de 15 milhões de euros na Central Solar e CRV


8 � !"#�. ��./��. �� =

[-] [€] [€] [€/kWh] [€/kWh]

0,0 16234696 -16234696 - -

1,0 16234696 -13433446 2,40 0,32

2,0 16234696 -10632196 1,20 0,32

2,2 16234696 -10061216 1,09 0,32

3,0 16234696 -7830946 0,80 0,32

4,0 16234696 -5029696 0,60 0,32

5,0 16234696 -2228446 0,48 0,32

6,0 16234696 572804 0,40 0,32

6,7 16234696 2515304 0,36 0,32

7,0 16234696 3374054 0,34 0,32

8,0 16234696 6175304 0,30 0,32

9,0 16234696 8976554 0,27 0,32

10,0 16234696 11777804 0,24 0,32

11,0 16234696 14579054 0,22 0,32

12,0 16234696 17380304 0,20 0,32

13,0 16234696 20181554 0,18 0,32

14,0 16234696 22982804 0,17 0,32

15,0 16234696 25784054 0,16 0,32

16,0 16234696 28585304 0,15 0,32

17,0 16234696 31386554 0,14 0,32

18,0 16234696 34187804 0,13 0,32

19,0 16234696 36989054 0,13 0,32

20,0 16234696 39790304 0,12 0,32

321


323

Tabela 66 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica da Central Solar e CRV e do CRO para um investimento de 20 milhões de euros na Central Solar e CRV


8 ��./��. �� 8 ��./��. ��

[-] [€] [€/kWh] [-] [€] [€/kWh]

0,0 -20000000 - 0,0 -1234696 -

1,0 -17759000 2,41 1,0 -674446 0,60

2,0 -15518000 1,20 2,0 -114196 0,30

2,2 -15061216 1,09 2,2 0 0,27

3,0 -13277000 0,80 3,0 446054 0,20

4,0 -11036000 0,60 4,0 1006304 0,15

5,0 -8795000 0,48 5,0 1566554 0,12

6,0 -6554000 0,40 6,0 2126804 0,10

7,0 -4313000 0,34 7,0 2687054 0,09

8,0 -2072000 0,30 8,0 3247304 0,07

8,9 0 0,27 8,9 3765304 0,07

9,0 169000 0,27 9,0 3807554 0,07

10,0 2410000 0,24 10,0 4367804 0,06

11,0 4651000 0,22 11,0 4928054 0,05

12,0 6892000 0,20 12,0 5488304 0,05

13,0 9133000 0,19 13,0 6048554 0,05

14,0 11374000 0,17 14,0 6608804 0,04

15,0 13615000 0,16 15,0 7169054 0,04

16,0 15856000 0,15 16,0 7729304 0,04

17,0 18097000 0,14 17,0 8289554 0,04

18,0 20338000 0,13 18,0 8849804 0,03

19,0 22579000 0,13 19,0 9410054 0,03

20,0 24820000 0,12 20,0 9970304 0,03

324

Tabela 67 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica da instalação completa para um investimento de 20 milhões de euros na Central Solar e CRV


8 � !"#�. ��./��. �� =

[-] [€] [€] [€/kWh] [€/kWh]

0,0 21234696 -21234696 - -

1,0 21234696 -18433446 3,00 0,32

2,0 21234696 -15632196 1,50 0,32

2,2 21234696 -15061216 1,36 0,32

3,0 21234696 -12830946 1,00 0,32

4,0 21234696 -10029696 0,75 0,32

5,0 21234696 -7228446 0,60 0,32

6,0 21234696 -4427196 0,50 0,32

7,0 21234696 -1625946 0,43 0,32

8,0 21234696 1175304 0,38 0,32

8,9 21234696 3765304 0,34 0,32

9,0 21234696 3976554 0,33 0,32

10,0 21234696 6777804 0,30 0,32

11,0 21234696 9579054 0,27 0,32

12,0 21234696 12380304 0,25 0,32

13,0 21234696 15181554 0,23 0,32

14,0 21234696 17982804 0,21 0,32

15,0 21234696 20784054 0,20 0,32

16,0 21234696 23585304 0,19 0,32

17,0 21234696 26386554 0,18 0,32

18,0 21234696 29187804 0,17 0,32

19,0 21234696 31989054 0,16 0,32

20,0 21234696 34790304 0,15 0,32

Projecto de um Ciclo de R ankine Orgânico para a Produção ...€¦ · com o Ciclo de Rankine a...

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