Modelagem, simulação e otimização de sistemas complexos com células de combustível

Abstract

Resumo: Durante um longo período de tempo, entre a revolução industrial e os meados do século XX, em termos tecnológicos e energéticos a civilização humana evoluiu baseado em sistemas (econômico, energético, industrial) relativamente simples. A partir dos anos 50, os avanços tecnológicos foram tão significativos que deixaram esses sistemas num nível de complexidade sem precedente até então. Esta dissertação apresenta uma metodologia completa de planejamento energético e de análise termoeconômica de plantas industriais (planilha de levantamentos de dados, modelagem da estrutura física para conversão em estrutura produtiva, definição da valoração econômica), junto com o desenvolvimento da ferramenta computacional (ANEX) para otimização de sistemas energéticos complexos. No trabalho são apresentados resultados da avaliação da viabilidade técnica e econômica de co-geração ou trigeração com células de combustíveis e uma análise exergética e termoeconômica de sistemas agro-industriais com co-geração ou trigeração com células de combustíveis. As soluções apresentadas indicam ao consumidor final as melhores opções econômicas e técnicas para a compra e o uso de várias formas de energia e fornecem para as companhias de energia as melhores soluções de geração e venda.

Abstract: For a long time, throughout the industrial revolution until the middle of the XX century, the humankind evolved in terms of technology and energy supply, based on relatively simple systems. Starting from the fifties, technological progress became so significant that left those systems in a level of an unprecedented complexity. This dissertation presents a complete methodology of energy planning and of thermoeconomic analysis for industrial plants (data sheets, conversion of the physical structure into a productive structure, definition of the economical value), and a software (ANEX) for optimization of complex energy systems. Results of the technical and economical evaluation of cogeneration or trigeneration (conversion is of a single fuel source into three useful energy products: electricity, steam or hot water, and chilled water) with fuels cells and of the exergetic and termoeconomic analysis of agriculture-industrial systems with fuels cells are also presented. Solutions indicate to the final consumer the best economical and technical options for the purchase and the use of energy and they supply for the energy companies better solutions for generation and sale.