SIMULAÇÃO DE UM CICLO RANKINE ORGÂNICO ACIONADO POR ENERGIA SOLAR

Esta simulação considera um ciclo Rankine que utiliza um fluido de trabalho orgânico, com a particularidade que a fonte de energia de entrada ao sistema será solar. Esta energia renovável que provem do potencial do Sol é aproveitada com a utilização de coletores concentradores lineares parabólicos. Estes dois circuitos: do ciclo Rankine orgânico e do conjunto de coletores interatuam termicamente mediante um trocador de calor chamado de gerador de vapor. Adicionalmente, existe um sistema de armazenamento térmico que permite acumular parte da energia solar coletada para ser utilizada em períodos sem radiação solar ou com níveis baixos da mesma. A primeira parte deste trabalho mostra os aspectos teóricos introdutórios e as considerações para trabalhar com um ciclo Rankine de tipo orgânico, o tipo de coletores escolhido e a utilização de armazenamento térmico. O segundo capítulo mostra o modelo matemático apropriado para simular um sistema de geração de potência de baixa capacidade (50 kW) e os componentes de cada circuito: ciclo (bomba, expansor, condensador, recuperador, gerador de vapor), coletores (cobertura, refletor, absorvedor, etc.) e armazenamento (tanques, etc.). A simulação foi desenvolvida no software EES. O terceiro analisa os parâmetros do modelo, seus possíveis valores físicos, a sensibilidade da sua variação e sua seleção adequada com o objetivo de efetuar uma simulação bastante similar à realidade e as incertezas presentes. No capítulo final se apresentam os resultados em base as condições de desenho consideradas.This simulation considers a Rankine cycle that works with an organic fluid, but has the particularity of using solar power as the font of input energy. This renewable energy that comes from the sun’s potential is taken with the use of parabolic trough collectors. These two circuits: that of the organic Rankine cycle (ORC) and the other of collector’s ensemble interact termically in a heat exchanger called as vapor generator. Adicionally there’s a thermal storage system that allows accumulating part of the collected solar energy to be used for periods of time when there’s no solar radiation or with very low levels of it. The first part of this work shows the introductory theoretical aspects and the considerations to work with an organic Rankine cycle (ORC), the type of chosen collector and the use of heat storage. The second chapter shows the appropriate mathematic model to simulate a system of power generation of low capacity (50 kW) and the components of each circuit: ORC (pump, expander, condenser, recuperator, vapor generator), collectors (glass cover, reflector mirror, absorber tube, etc.) and thermal storage (storage tanks, etc.). The simulation was developed using EES software. The third chapter analyzes the parameters of the model, specially its values and possible variations to approach the simulation to the reality. In the final chapter, some results are presented based on some considered design conditions