energias não renovaveis

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Trabalho 2
 Dada uma termoelétrica de 45 MW, com fator de capacidade de 40%, que utiliza gás natural como combustível e opera com o ciclo Rankine, com eficiência do ciclo de 30%, calcular: 
a) O volume de gás natural para a geração de energia anual; 
b) A energia elétrica gerada anualmente; 
c) O custo total anual (capital + operação + manutenção + transmissão); 
d) O benefício anual líquido (BAL), taxa interna de retorno (TIR), Tempo de Retorno (TR) e Valor Presente Líquido (VPL); 
e) As emissões anuais de gases do efeito estufa. 
Dados: Custo com investimento (caldeira, TV, bomba, condensador, etc) = R$ 3.500 R$/kW; 
Preço do combustível = 0,40 R$/m³
 Custo com manutenção = 3% do investimento; 
Custo com transmissão = 13.000 R$/ano; Vida útil = 20 anos; 
Taxa de juros = 12% a.a.; 
Preço de venda da energia contratada = 350 R$/MWh; 
Fator de emissão de GEE do GN = 0,00024 kgCO2/kcal;
 PCI do GN = 40.000 kJ/m³.
V = Pot * FC * t / PCI * ƞ
V = 157.680 MWh/ano / ((40.000/ 3600) * 0,3)
V = 47.304.000 m³/ano
Ee = P.FC.t
Ee = (45 MW * 0,4 * 8.760 h/ano)
Ee = 157.680 MWh/ano
Cc = I . FRC
Cc = (45 MW * 1.000 * 3.500 R$/KW) * ((((1+0,12 a.a)^20 anos)*(0,12 a.a)) / (((1+0,12 a.a)^20 anos) -1))
Cc = 21.085.908 R$/ano
Co = Pc . V
Co = (( 0,40 R$/m³) * 1.000) * (157.680 MWh/ano * 1.000)
Co = 18.921.600 R$/ano
CM = Taxa . I
CM = (45 MW * 1.000 * 3.500 R$/KW * 0,03) 
CM = 4.725.000 R$/ano
Ctr = Cte
Ctr = 13.000 R$/ano
CT = Cc + CO + CM + Ctr
CT = 21.085.908 R$/ano + 18.921.600 R$/ano + 4.725.000 R$/ano + 13.000 R$/ano
CT = 44.745.508 R$/ano
BAL = BA - CT 
BA = Ee * Preço de venda 
BA = 157.680 MWh/ano * 350 R$/MWh 
BA = 55.188.000 R$/ano
BAL = BA - CT
BAL = 55.188.000 R$/ano - 44.745.508 R$/ano
BAL = 10.442.492 R$/ano
Cálculo realizado no Excel:
TIR 19% a.a
TR 8,1 anos
VPL R$ 69.642.506
Emissões = EP. Ft de emissão 
E = ((40.000 KJ/m³ / 4,18) * (3.500 R$/KW * 0,00024 kgCO2/kcal)) 
E = 108.640.765,6 kgCO2
Esboce os ciclos Rankine, Brayton e Combinado para geração termoelétrica e, comente como podem-se melhorar a eficiência do ciclo Rankine.
Ciclo Brayton
Ciclo combinado 
 Ciclo rankini= É possível melhorar a eficiência destas plantas através do aumento da pressão e temperatura do vapor, as chamadas plantas supercríticas. 
8) 
a) Dados: Pt = 304,2 kW
m = 1 kg/s
h3 = 2.804,2 kJ/kg
Pt = m * (h3 – h4) 
304,2 kW = 1 kg/s * (2.804,2 kJ/kg – h4) 
h4 = 2.500 kJ/kg
h4 = (hvs.x) + (hls.(1-x))
2.500 kJ/kg = (2.700 kJ/kg * x) + (500 kJ/kg * (1-x))
x = 90,91%
b) P1 = P4 = 1 bar = 100 kPa,
P3 = P2 = 30 bar = 3.000 kPa 
v = 0,001061 m³/kg
 
Wb = v*(P2 – P1) 
Wb = 0,001061 m³/kg * (3.000 kPa - 100 kPa)
Wb = 3,08 kJ/kg 
Wb = 3,08 kJ/kg * 1 kg/s 
Wb = 3,08 kW
c) Dados: h4 = 2.500 kJ/kg 
h1 = 504,7 kJ/kg
Qs = (h4 – h1)
Qs = (2.500 kJ/kg - 504,7 kJ/kg)
Qs = 1.995,3 kJ/kg 
Qs = 1.995,3 kJ/kg * 1 kg/s 
Qs = 1.995,3 kW
d) Dados: WT = 304,2 kW
Wb = 3,08 kW
Wb = h2 – h1
3,08 kW = h2 – 504,7 kJ/kg
h2 = 507,8 kJ/kg
 
Q = (h3 - h2)
Q = (2.804,2 kJ/kg - 507,8 kJ/kg)
Q = 2.190,9 kJ/kg * 1 kg/s 
Q = 2.190,9 kW
N = (WT - Wb)/Q
N = (304,2 kW - 3,08 kW) / 2190,9 kW
N = 0,14
N = 14 %