Projecto de um ciclo de Rankine Orgânico para a produção de 1 MW de electricidade

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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

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

Julho de 2010

ankine Orgânico para a Produção

, Lda

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iii 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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v 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.

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vii 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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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

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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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xi 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.3 – Rendimentos eléctricos globais da instalação [CRV(500 ºC) + CRO], e respectivos ganhos percentuais face ao CRV, para uma temperatura de condensação igual a 35ºC ... 247 Anexo I.4 – Rendimentos eléctricos globais da instalação [CRV(380 ºC) + CRO], e respectivos ganhos percentuais face ao CRV, para uma temperatura de condensação igual a 50ºC ... 255 Anexo I.5 – Rendimentos eléctricos globais da instalação [CRV(450 ºC) + CRO], e respectivos ganhos percentuais face ao CRV, para uma temperatura de condensação igual a 50ºC ... 263 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 Anexo L.4 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica para um investimento de 15 milhões de euros na Central Solar e Ciclo de Rankine a Vapor ... 317 Anexo L.5 – Resultados dos cálculos intermédios da análise económica para um investimento de 20 milhões de euros na Central Solar e Ciclo de Rankine a Vapor ... 321

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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

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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 CROREAL ... 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 CRVREAL 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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xv 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

(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 ... 91

(RELATIVAMENTE AO CRV COM 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 ... 92

(RELATIVAMENTE AO CRV COM 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 ... 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)

OBTIDOS A PARTIR DO R-245FA, PARA UMA TEMPERATURA MÁXIMA DO CRV E MÍNIMA DO CRO DE 450 E 50 ºC, RESPECTIVAMENTE ... 97 FIGURA 73–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 50 ºC, RESPECTIVAMENTE ... 97

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FIGURA 74 – 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 50 ºC, RESPECTIVAMENTE ... 97 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 ... 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 DOS CRO REAL E COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO DIRECTO, PARA TEMPERATURAS EXTREMAS DO CICLO DE 110 E 35 ºC ... 100 FIGURA 78–IRREVERSIBILIDADES RELATIVAS NO EVAPORADOR,TURBINA,CONDENSADOR E BOMBA DOS CRO REAL E COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO DIRECTO, PARA TEMPERATURAS EXTREMAS DO CICLO DE 130 E 35 ºC ... 100 FIGURA 79–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 50 ºC ... 101 FIGURA 80–IRREVERSIBILIDADES RELATIVAS NO EVAPORADOR,TURBINA,CONDENSADOR E BOMBA DOS CRO REAL E COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO DIRECTO, PARA TEMPERATURAS EXTREMAS DO CICLO DE 110 E 50 ºC ... 101 FIGURA 81–IRREVERSIBILIDADES RELATIVAS NO EVAPORADOR,TURBINA,CONDENSADOR E BOMBA DOS CRO REAL E COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO DIRECTO, PARA TEMPERATURAS 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

-INSTALAÇÕES E PARA A INSTALAÇÃO COMPLETA PARA UM INVESTIMENTO DE 15 MILHÕES DE 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 E PARA A INSTALAÇÃO COMPLETA PARA UM INVESTIMENTO DE 15 MILHÕES DE EUROS NA CENTRAL SOLAR E NO CICLO DE RANKINE A VAPOR ... 110 FIGURA 90 – EVOLUÇÃO DA AMORTIZAÇÃO/LUCRO VERIFICADO PARA CADA UMA DAS SUB

-INSTALAÇÕES E PARA A INSTALAÇÃO COMPLETA PARA UM INVESTIMENTO DE 20 MILHÕES DE EUROS NA CENTRAL SOLAR E NO CICLO DE RANKINE A VAPOR ... 110

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xvii 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 35 ºC) ... 185 FIGURA 100 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PRESSÃO PICAGEM (R-600; TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO 50 ºC) ... 186 FIGURA 101– 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 35 ºC) ... 187 FIGURA 104 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PRESSÃO PICAGEM (R-600A; TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO 50 ºC) ... 188 FIGURA 105–RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PERCENTAGEM DE PICAGEM (R-600A; TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO 50 ºC) ... 188 FIGURA 106 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PRESSÃO PICAGEM (R-601; TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO 35 ºC) ... 189 FIGURA 107– RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PERCENTAGEM DE PICAGEM (R-601; TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO 35 ºC) ... 189 FIGURA 108 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PRESSÃO PICAGEM (R-601; TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO 50 ºC) ... 190 FIGURA 109– RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PERCENTAGEM DE PICAGEM (R-601; TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO 50 ºC) ... 190 FIGURA 110 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PRESSÃO PICAGEM (R-601A; TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO 35 ºC) ... 191 FIGURA 111–RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PERCENTAGEM DE PICAGEM (R-601A; TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO 35 ºC) ... 191 FIGURA 112 – RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PRESSÃO PICAGEM (R-601A; TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO 50 ºC) ... 192 FIGURA 113–RENDIMENTO ELÉCTRICO VS PERCENTAGEM DE PICAGEM (R-601A; TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO 50 ºC) ... 192

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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 [CRVREAL (380 ºC) + CRO

REAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC... 233 FIGURA 119–GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRVREAL (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 [CRVREAL (380 ºC)+CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 234 FIGURA 121–GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRVREAL (380 ºC)+ CRO

COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRVREAL (380 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 234 FIGURA 122 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (380 ºC)+CROREAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 235 FIGURA 123 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (380 ºC)+CROREAL] 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)+CROREAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 237 FIGURA 127 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (380 ºC)+CROREAL] 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 35 ºC ... 238 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 CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 238 FIGURA 130 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRVREAL (450 ºC) + CRO

REAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV REAL (450 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 241 FIGURA 132–RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRVREAL (450 ºC)+CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 242

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xix DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 242 FIGURA 134 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (450 ºC)+CROREAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC... 243 FIGURA 135 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (450 ºC)+ CROREAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (450 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 243 FIGURA 136 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (450 ºC)+CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 244 FIGURA 137 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (450 ºC) + CRO COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (450 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 244 FIGURA 138 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (450 ºC)+CROREAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 245 FIGURA 139 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (450 ºC)+CROREAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (450 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC... 245 FIGURA 140 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (450 ºC)+ CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 246 FIGURA 141 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (450 ºC) + CRO COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (450 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 246 FIGURA 142 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV REAL (500 ºC) + CRO

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

REAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV REAL (500 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 249 FIGURA 144–RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRVREAL (500 ºC)+CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 250 FIGURA 145–GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRVREAL (500 ºC)+CRO

COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRVREAL (500 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 250 FIGURA 146 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (500 ºC)+CROREAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC... 251 FIGURA 147 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (500 ºC)+ CROREAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (500 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 251 FIGURA 148 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (500 ºC)+CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 252 FIGURA 149 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (500 ºC) + CRO COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (500 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 252

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xx

FIGURA 150 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC)+CROREAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 253 FIGURA 151 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC)+CROREAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35ºC ... 253 FIGURA 152 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC)+CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 254 FIGURA 153 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC) + CRO COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 254 FIGURA 154 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRVREAL (380 ºC) + CRO

REAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV REAL (380 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 257 FIGURA 156–RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRVREAL (380 ºC)+CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 258 FIGURA 157–GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRVREAL (380 ºC)+ CRO

COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRVREAL (380 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 258 FIGURA 158 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (380 ºC)+CROREAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 259 FIGURA 159 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (380 ºC)+CROREAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (380 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 259 FIGURA 160 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (380 ºC)+CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 260 FIGURA 161 – 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 50 ºC... 260 FIGURA 162 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (380 ºC)+CROREAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 261 FIGURA 163 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (380 ºC)+CROREAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (380 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 261 FIGURA 164 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (380 ºC)+CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 262 FIGURA 165 – 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 CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 262 FIGURA 166 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRVREAL (450 ºC) + CRO

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xxi CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 265 FIGURA 168–RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRVREAL (450 ºC)+CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 266 FIGURA 169–GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRVREAL (450 ºC)+CRO

COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRVREAL (450 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 266 FIGURA 170 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (450 ºC)+CROREAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC... 267 FIGURA 171 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (450 ºC)+ CROREAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (450 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 267 FIGURA 172 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (450 ºC)+CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 268 FIGURA 173 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (450 ºC) + CRO COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (450 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 268 FIGURA 174 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (450 ºC)+CROREAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 269 FIGURA 175 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (450 ºC)+CROREAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (450 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC... 269 FIGURA 176 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (450 ºC)+ CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 270 FIGURA 177 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (450 ºC) + CRO COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (450 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 270 FIGURA 178 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV REAL (500 ºC) + CRO

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

REAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV REAL (500 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 273 FIGURA 180–RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRVREAL (500 ºC)+CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 274 FIGURA 181–GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRVREAL (500 ºC)+CRO

COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRVREAL (500 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 274 FIGURA 182 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (500 ºC)+CROREAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC... 275 FIGURA 183 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (500 ºC)+ CROREAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (500 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 275

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xxii

FIGURA 184 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (500 ºC)+CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 276 FIGURA 185 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (500 ºC) + CRO COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES (500 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC... 276 FIGURA 186 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC)+CROREAL] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 277 FIGURA 187 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC)+CROREAL] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC) PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 277 FIGURA 188 – RENDIMENTOS ELÉCTRICOS GLOBAIS DA INSTALAÇÃO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC)+CRO COM REGENERAÇÃO] PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 278 FIGURA 189 – GANHOS PERCENTUAIS DO RENDIMENTO ELÉCTRICO DO [CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA (500 ºC) + CRO COM REGENERAÇÃO] FACE AO RENDIMENTO DO CRV COM 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

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xxiii 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 CRVREAL 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 CRVREAL 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

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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 CRVSIMPLES 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 CRVSIMPLES PARA UMA TEMPERATURA MÁXIMA DO CICLO DE 450 ºC... 133 TABELA 30 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DO CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES PARA UMA TEMPERATURA MÁXIMA DO CICLO DE 450 ºC ... 134 TABELA 31 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA PARA UMA TEMPERATURA MÁXIMA DO CICLO DE 450 ºC ... 135 TABELA 32–RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DO CRVSIMPLES PARA UMA TEMPERATURA MÁXIMA DO CICLO DE 500 ºC... 139 TABELA 33 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DO CRV COM REGENERAÇÃO SIMPLES PARA UMA TEMPERATURA MÁXIMA DO CICLO DE 500 ºC ... 140 TABELA 34 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DO CRV COM REGENERAÇÃO DUPLA PARA UMA 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

(25)

xxv 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 CROREAL PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 179 TABELA 43–VALORES DE PRESSÃO MÁXIMA ATINGIDOS PELOS FLUIDOS ORGÂNICOS NO CROREAL PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC ... 180 TABELA 44 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DOS 6 MELHORES FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR SEGUNDO UM CROREAL 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 CROREAL PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC(HIPÓTESE 2) ... 199 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) ... 203 TABELA 47 – 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 2) ... 205 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) ... 209 TABELA 49 – 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 2) ... 211 TABELA 50 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DOS 6 MELHORES FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR SEGUNDO UM CROREAL PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC(HIPÓTESE 1) ... 215 TABELA 51 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DOS 6 MELHORES FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR SEGUNDO UM CROREAL PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC(HIPÓTESE 2) ... 217 TABELA 52 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DOS 6 MELHORES FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR SEGUNDO UM CRO COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO INDIRECTO PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC(HIPÓTESE 1) ... 221 TABELA 53 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DOS 6 MELHORES FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR SEGUNDO UM CRO COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO INDIRECTO PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC(HIPÓTESE 2) ... 223 TABELA 54 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DOS 6 MELHORES FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR SEGUNDO UM CRO COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO DIRECTO PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC(HIPÓTESE 1) ... 227 TABELA 55 – RESULTADOS DA SIMULAÇÃO DOS 6 MELHORES FLUIDOS ORGÂNICOS A OPERAR SEGUNDO UM CRO COM REGENERAÇÃO POR CONTACTO DIRECTO PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 50 ºC(HIPÓTESE 2) ... 229 TABELA 56–RENDIMENTO EXERGÉTICO E IRREVERSIBILIDADES DE CADA UM DOS EQUIPAMENTOS DO CROREAL PARA UMA TEMPERATURA DE CONDENSAÇÃO DE 35 ºC ... 281

(26)

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 CROREAL 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 SOLAR E CRV E DO CRO PARA UM INVESTIMENTO DE 15 MILHÕES DE EUROS NA CENTRAL SOLAR E CRV ... 319 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 ... 320 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 ... 323 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 ... 324

(27)

xxvii

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]

ℎá;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]

(28)

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 ;36 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 ;36 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]

(29)

xxix

@.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 QC [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 ;36 Caudal volúmico de Gás Natural [m3/s]

E_{7. 3&.} Potência mecânica produzida na turbina [kW]

E67. Potência eléctrica [kW]

E7. &%& Potência mecânica de accionamento da bomba [kW]

E7. &%& ( Potência mecânica de accionamento da bomba 1 [kW]

E7. &%& ) Potência mecânica de accionamento da bomba 2 [kW]

E7. &%& 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]

(30)

xxx

H% Rendimento de Carnot [%]

H67. Rendimento eléctrico da instalação [%]

H/é7% Rendimento exergético da instalação [%]

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

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

H/*% Rendimento térmico do regenerador [%]

Hé7% Rendimento térmico da instalação [%]

(31)

xxxi 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

(32)

xxxii

Temp Temperatura

tep Toneladas Equivalentes de Petróleo V.C. Volume de controlo

(33)

1

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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2

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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3 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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