INSTRUES PARA PUBLICAO NOS ANAIS DO CONEM 2006 (Times New Roman, negrito, tamanho 14)
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
ESCOLA POLITCNICA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA INDUSTRIALCURSO DE ENGENHARIA DE PRODUO
COGERAO EM MOTORES DE COMBUSTO INTERNADiego de Paiva Braga [email protected] Souza Ferreira [email protected] Natlia Schincariol [email protected] Ciuffo Carneiro [email protected]
Raphael Arago Geraldelli [email protected]
Empresa 08TRABALHO DE TERMODINAMICA APLICADAUniversidade Federal do Rio de Janeiro. Departamento de Engenharia Industrial - Ilha do Fundo,
CT sala G-204, Rio de Janeiro, RJ, Brasil 21941-972 Department of Industrial Engineering, Federal University of Rio de Janeiro
Ilha do Fundo, CT G-204 Rio de Janeiro, RJ, Brazil. Postal Code 21941-972.
Telefax 55-21- 2562-8383; Telephone: 55-21-2562-8388Orientador: Prof. Silvio Carlos Anibal de Almeida
Rio de Janeiro
Dezembro, 2007SUMRIO
1. RESUMO.................................................................................................................................52. INTRODUO......................................................................................................................5
3. SISTEMAS DE COGERAO............................................................................................7
4. O CICLO DE OTTO OU CICLO PADRO AR................................................................8
5. SOFTWARE HOMER.........................................................................................................10
5.1. Introduo......................................................................................................................10
5.2. Como Usar o Programa................................................................................................11
6. ESTUDO DE CASO.............................................................................................................136.1. Contextualizao............................................................................................................136.2. Equipamento..................................................................................................................14
7. SIMULAO.......................................................................................................................177.1. Inputs dos Dados............................................................................................................187.2. Resultados......................................................................................................................217.2.1. Gs Natural.........................................................................................................217.2.2. Diesel....................................................................................................................268. CONCLUSO.......................................................................................................................319. BIBLIOGRAFIA..................................................................................................................32APNDICE 1..............................................................................................................................33APNDICE 2..............................................................................................................................41NDICE DE TABELAS
Tabela 1: Demanda constante de 500 kW para o supermercado..................................................17Tabela 2: Demanda varivel de mdia 1150 kW..........................................................................18Tabela 3: Custos por componente do sistema...............................................................................22Tabela 4: Produo eltrica anual.................................................................................................23Tabela 5: Especificaes da operao do gerador 1.....................................................................24Tabela 6: Especificaes funcionamento......................................................................................25Tabela 7: Emisses para o sistema de Gs Natural.......................................................................26Tabela 8: Produo de Energia Eltrica Anual/Mensal com Geradores Diesel e Grid..............28Tabela 9: Relatrio de custos........................................................................................................28Tabela 10: Funcionamento Gerador Diesel 1.............................................................................29Tabela 11: Funcionamento Gerador Diesel 2.............................................................................29Tabela 12: Emisses dos Geradores Diesel...............................................................................30NDICE DE FIGURAS
Figura 1: Preos por litro de combustveis...........................................................................................6Figura 2: Poder Calorfico dos Combustveis......................................................................................6Figura 3: Balano Energtico de um Sistema Convencional...............................................................7Figura 4: Balano Energtico de um Sistema de Cogerao................................................................7Figura 5: Tempos de um motor de combusto interna com ignio por centelha. ..............................8Figura 6: Diagramas do Ciclo de Otto..................................................................................................9Figura 7: Tela inicial do Homer.........................................................................................................10Figura 8: Variveis no Homer............................................................................................................10Figura 9: Gama de elementos do Homer............................................................................................11Figura 10: Inputs do Homer...............................................................................................................12Figura 11: Resultado da Simulao do Homer...................................................................................12Figura 12: Grficos no Homer............................................................................................................13Figura 13: Viso externa do gerador Waukesha 550 kW...................................................................14Figura 14: Viso interna do gerador Waukesha 1200 kW..................................................................15Figura 15: Especificaes do Gerador 550kw....................................................................................15Figura 16: Especificaes do Gerador 1200kw..................................................................................16Figura 17: Emisses Gerador 550kw.................................................................................................16Figura 18: Emisses Gerador 1200kw...............................................................................................17Figura 19: O Sistema..........................................................................................................................18Figura 20: Demanda Diria................................................................................................................18Figura 21: Configurao do Grid.......................................................................................................19Figura 22: Tela do HOMER com os resultados para o modelo com gs natural...............................21Figura 23: Tela HOMER Cash Flow para o modelo com gs natural................................................22Figura 24: Custos Anuais dos Equipamentos.....................................................................................23Figura 25: Produo mdia mensal de energia...................................................................................24Figura 26: Demanda de funcionamento por hora...............................................................................24Figura 27: Figura utilizao do gerador 2 por hora............................................................................25Figura 28: Resultados simulao diesel.............................................................................................26Figura 29: Cash flow da simulao com diesel..................................................................................271. RESUMO
O trabalho se foca em um supermercado hipottico, com demanda de energia eltrica varivel ao longo do dia e tem como base o trabalho de Danieli R. 2002. feita uma anlise das fontes alternativas para a produo de energia eltrica e estuda-se a opo mais eficiente. A demanda de energia advm de comparaes feitas com a demanda de um supermercado real localizado no Rio de Janeiro, que est presente em um trabalho feito por Mrcio Azevedo Guimares. Tem-se como objetivo dimensionar um sistema de cogerao para diminuir os custos com energia do estabelecimento.Para tal objetivo utiliza-se o software HOMER , fazendo simulaes com finalidade de atingir o melhor resultado possvel, j que um software de otimizao e ser melhor explicado mais frente.Palavras-chave: cogerao, otimizao, homer, energia eltrica, gs natural.ABSTRACT
This work is about an hypothetic supermarket, whose electric load is variable along the day and is supported by a previous one from Danieli R., 2002. What will be done as it proceeds is an analysis of alternative sources for electric power generation and which of them best fits in terms of efficiency. The load used comes from comparisons made with a real supermarket located in Rio de Janeiro, presented by Mrcio Azevedo Guimares in his cogeneration work.The main objective is to dimension a cogeneration system which is capable of reducing the establishment power costs. So, a software called HOMER, will be used to simulate some possibilities and reach the best results possible, as it is an optimization software and will be better explained later.Keywords: cogeneration, optimization, homer, electric load, natural gas.2. INTRODUO Mesmo com a suficincia na produo de petrleo, por razes econmicas e escassez de recursos, o Brasil necessita trilhar caminhos com a finalidade de racionalizar e minimizar o seu consumo de petrleo e procurar sua substituio por fontes alternativas adequadas. Tem-se estimulado a procura e utilizao de fontes alternativas de energia, destacando-se a opo pelo gs natural, por suas excelentes caractersticas, podendo ser considerado como um energtico de grande importncia para o pas no presente momento.
A aceitao geral do uso desse combustvel pode ser atribuda a comprovada melhoria no rendimento dos equipamentos, em relao a outros energticos, e a sensvel reduo dos custos operacionais ( menor despesa com manuteno ), proporcionando ainda baixa emisso de componentes poluidores nos gases de combusto. Isto vlido principalmente para o uso trmico deste combustvel.
A proposta de utilizao do gs natural como combustvel em centrais de cogerao, apresenta como vantagem a alta eficincia desse processo de gerao combinada de energia eltrica e calor, at 85% , associada as vantagens inerentes ao uso do gs natural. Isto ocorre em virtude da gerao de energia eltrica, ou mecnica, ser efetuada a partir de um equipamento localizado em um stio industrial ou comercial capaz de aproveitar a parcela de energia trmica rejeitada durante o funcionamento do gerador.Veremos nos grficos abaixo as reais vantagens em termos de custo do gs natural:
Figura 1: Preos por litro de combustveis. Valores em dlar da taxa de cambio de 1,8019 de 19/12/07, fonte: http://www.bcb.gov.br/htms/infecon/taxas/taxas.htm preciso estudar, tambm, o poder calorfico dos combustveis para entender suas diferenas e qualidades:
Figura 2: Poder Calorfico dos Combustveis
importante entender que h combustveis com diferentes medidas, portanto se faz uma aproximao para os mesmos parmetros, onde todos os dados so tirados dos rgos responsveis por cada combustvel.3. SISTEMAS DE COGERAODesigna-se por cogerao a produo simultnea de energia trmica e energia mecnica a partir de um nico combustvel, sendo esta ltima habitualmente convertida em energia eltrica atravs de um alternador.
Os sistemas de cogerao mais utilizados so as turbinas a gs, turbina a vapor, motor alternativo e clula de combustvel, situando-se as principais diferenas entre eles nos rendimentos eltricos e trmicos obtidos. No entanto, todos eles tm em comum um aproveitamento til da energia primria superior a 80%, sendo, por isso, a cogerao considerada uma referncia nas medidas de eficincia energtica.
Figura 3: Balano Energtico de um Sistema Convencional, fonte: http://www.eficiencia-energetica.com/html/cogeracao/cogeracao.htmNesta figura mostra-se a enorme perda ocorrida em um sistema convencional, o que no acontece na cogerao, tendo uma perda muito pequena.
Figura 4: Balano Energtico de um Sistema de Cogerao, fonte: http://www.eficiencia-energetica.com/html/cogeracao/cogeracao.htmO enfoque dado aos sistemas de co-gerao justifica-se pelo fato de que estes sistemas so utilizados com o objetivo de melhorar o rendimento trmico de uma planta, buscando a conseqente reduo de custos com energia. Como a implementao de um sistema de cogerao implica em pesados investimentos, este necessita de uma profunda anlise de custos onde a viabilidade econmica ficar comprometida caso no seja feita com base em projees reais. Portanto, muito importante que os sistemas trmicos de co-gerao aplicados a indstrias que apresentam demandas variveis ao longo do dia sejam simulados com modelos de motores devidamente modificados, onde os resultados sero mais fiis realidade.
A necessidade de reduzir emisses de CO2 incentivou nos ltimos anos a adeso deste processo eficiente. Hoje, na Holanda e Finlndia, a cogerao j representa mais de 40% da potncia instalada.Nos ltimos anos, o novo modelo de setor eltrico propiciou a produo eltrica local tornando-a mais eficiente e de baixo custo e levando ao aperfeioamento da tecnologia da co-gerao, inclusive ao nvel da micro-gerao (inferior a 150 KW).O cumprimento dos objetivos nacionais, quanto reduo de emisses, consagrados no Plano Nacional de Alteraes Climticas (PNAC) aprovado pelo Governo em 2004, estabelecem que a potncia adicional em cogerao, a instalar at ao ano 2010, dever ser de aproximadamente 800 MW, mantendo-se operacionais todas as instalaes que se encontram j licenciadas.4. O CICLO DE OTTO OU CICLO PADRO AR
O ciclo padro de Otto um ciclo ideal que se aproxima do motor de combusto interna de ignio por centelha. Segundo Shapiro et al, 1988, o ciclo padro um ciclo ideal que assume que o calor transferido instantaneamente enquanto o pisto est no ponto morto superior. A anlise do ciclo de Otto como um ciclo padro de ar operando segundo um ciclo fechado necessita algumas aproximaes [Van Wylen et al, 1995], so elas:a) o fluido de trabalho uma massa fixa de ar tomado como um gs perfeito;b) o processo de combusto substitudo por um processo de transferncia de calor de uma fonte externa
c) o ciclo completado pela transferncia de calor ao meio envolvente;d) o calor especfico do ar constante.e) todos os processos internos so reversveis;Na figura abaixo esto representados os tempos de um motor de combusto interna real, com as respectivas posies e movimentos do pisto. Nota-se que neste motor o ciclo aberto, pois ocorre um fluxo de massa quando as vlvulas abrem durante a admisso e a exausto.
Figura 5: Tempos de um motor de combusto interna com ignio por centelha.
O ciclo de Otto est mostrado nos diagramas P-v e T-s da figura 2.2 abaixo. O processo 1-2 uma compresso isentrpica adiabtica quando o pisto se move do ponto morto inferior para o ponto morto superior, ou seja o trabalho realizado pelo pisto ("W12 ). No processo 2-3 ocorre a transferncia de calor a volume constante ("Q23), quando ocorre a ignio da mistura ar-combustvel com conseqente combusto instantnea. O processo 3-4 uma expanso isentrpica adiabtica, correspondente ao trabalho (W34) produzido pelos produtos da combusto, o ciclo se fecha no processo 4-1, onde ocorre a rejeio de calor do ar (Q41) enquanto o pisto est no ponto morto inferior.
Sendo o ciclo padro de Otto composto de processos reversveis fechados, as reas no diagrama T-s e P-v da figura 2.2.1 podem ser tomadas como calor e trabalho respectivamente. No diagrama T-s a rea 2-3-a-b-2 representa o calor fornecido por unidade de massa, a rea 1-4-a-b-1 o calor rejeitado por unidade de massa. No diagrama P-v a rea 1-2-a-b-1 representa o trabalho por unidade de massa durante o processo de compresso, a rea 3-4-b-a-3 o trabalho por unidade de massa durante o processo de expanso. A rea fechada em cada diagrama pode ser interpretada como trabalho liberado ou calor fornecido.
Figura 6: Diagramas do Ciclo de OttoNo diagrama P-v da figura acima, verifica-se o ciclo foi tomado como de entropia constante, no diagrama T-s o ciclo foi tomado como de volume constante, e, nos processos 1-2 e 3-4, existe trabalho sem transferncia de calor. J nos processos 2-3 e 4-1 acontece o contrrio, no existe trabalho, somente transferncia de calor. As expresses para essa transferncia de energia podem ser obtidas pela reduo das equaes do balano de energia, considerando que as variaes da energia cintica e potencial so desprezveis.5. SOFTWARE HOMER
5.1. Introduo
HOMER um programa de computador que facilita a avaliao do Projeto, otimizando este definio adotada no trabalho CASE BRASIL.Para o projeto de energia de um local, importante tomar vrias decises sobre a configurao do sistema utilizado. O HOMER faz interaes entre as opes do sistema, fazendo uma avaliao econmica e tcnica que permite uma otimizao da utilizao de energia.
Figura 7: Tela inicial do Homer, fonte: os autoresO HOMER possui entidades pr-determinadas que representam as vrias maneiras possveis de obter ou de consumir energia. Possui ainda entidades que representam os insumos e subprodutos de cada gerador de energia. Em outras palavras os combustveis e as emisses tambm so considerados no programa.
Figura 8: Variveis no Homer, fonte: os autores5.2. Como Usar o ProgramaPrimeiramente deve-se escolher quais os elementos que compem o sistema. Deve-se definir tanto os geradores quanto os consumidores de energia. Para tal h selees pr-determinadas no software.
Figura 9: Gama de elementos do Homer, fonte: os autoresAps a seleo dos componentes necessrio dimension-los. So essenciais dados de custos e consumo. Sem estes no possvel para o HOMER dimensionar o sistema. Deve ser feito em separado para cada componente. importante acrescentar informaes sobre vida til dos equipamentos, custos dos combustveis e ainda multas por emisses. Outro dado importante a demanda por cada hora do dia para cada gerador. Este dado essencial para a posterior simulao do HOMER. Com os dados da demanda o programa ir apresentar as horas em que se deve manter o gerador potencia mxima e mnima.
Figura 10: Inputs do Homer, fonte: os autoresAps todos os inputs, o software calcula os sistemas ideais e traa curva de sensibilidade. Para tal, o HOMER considera o potencial gerador e o consumo de energia para cada uma das 8760 horas que compem um ano.
Figura 11: Resultado da Simulao do Homer, fonte: os autoresPode-se ainda analisar mais a fundo cada simulao gerada pelo programa clicando duas vezes sobre a mesma. Pode-se ento receber informaes como a previso pra o fluxo de dinheiro e quais as hora do dia onde deve-se usar a carga mxima e a mnima dos geradores.
O software ainda imprime relatrios e gera grficos para cada simulao:
Figura 12: Grficos no Homer, fonte: os autores6. ESTUDO DE CASO6.1. ContextualizaoComo j dito antes, o trabalho se foca em um supermercado. Constatou-se que o supermercado possui duas demandas bem delineadas. H uma demanda varivel para as horas em que o estabelecimento permanece aberto e uma demanda constante de energia em qualquer hora do dia. Para as horas de servio constatou-se que o supermercado demanda uma potncia mdia de 1150 kW. O horrio de funcionamento do supermercado, de 7:00 s 22:00, representa uma carga anual de aproximadamente 5660 h/ano. Entretanto h ainda a demanda constante de 550 kW para todos os dias do ano (8760 h/ano) que deve ser considerada separadamente no sistema.
Atualmente o sistema recebe toda a energia da rede eltrica (grid). O sistema dimensionado neste trabalho busca reduzir a energia retirada da rede eltrica com a adio de geradores movidos a gs natural. Utilizaremos geradores separados para a demanda constante e a varivel e testaremos essa configurao no Homer. importante observar que o sistema considerado ainda utiliza energia da rede eltrica em paralelo energia dos geradores.
6.2. Equipamento
Duas simulaes sero realizadas no HOMER, uma com os dois geradores a gs natural e outra com dois geradores a diesel. Os resultados sero comparados para definir a melhor configurao.
Para os geradores a gs, foi escolhida a marca Waukesha pela grande credibilidade da marca no mercado. Foi definido o modelo VGF36GSID de 550 kW para a demanda constante de 500 kW e o modelo VHP9500GSI de 1200 kW para a demanda varivel de 1150 kW.
Figura 13: Viso externa do gerador Waukesha 550 kW, fonte: http://www.utilitywarehouse.com/vnd/waukpix.htm
Pela foto possvel perceber as dimenses do gerador. O gerador de 1200 kW, apesar de possuir um motor maior, ocupa o mesmo espao fsico, pois ambos encontram-se em containers. Devido ao tamanho, os geradores sero instalados fora do supermercado, mais precisamente no estacionamento.
Figura 14: Viso interna do gerador Waukesha 1200 kW, fonte: http://www.utilitywarehouse.com/vnd/waukpix.htmNo site da empresa Waukesha foi possvel conseguir as especificaes dos geradores. Abaixo esto apresentadas as especificaes para o gerador VGF36GSID.
Figura 15: Especificaes do Gerador 550kwE as especificaes para o gerador de 1200 kW:
Figura 16: Especificaes do Gerador 1200kwOs dados relevantes para o HOMER so principalmente a dimenso do gerador (kW) e os custos de compra e de reposio. Estes dados foram conseguidos no site da Waukesha. Descobriu-se que o gerador do modelo VGF36GSID custa US$ 154000,00 e custa US$ 110000,00 para repor. O gerador de 1200 kW do modelo VHP9500GSI custa US$ 336000,00 e US$ 240000,00 para repor.
Para a simulao com geradores a diesel os modelos escolhidos foram da srie Cummis QSK23. No site da empresa foram encontradas as especificaes dos geradores de 550 kW e de 1200 kW. As especificaes do gerador 550 kW esto descritas abaixo, bem como suas emisses:
Figura 17: Emisses Gerador 550kwAs especificaes do gerador 1200 kW e seus gases de escape esto descritos abaixo:
Figura 18: Emisses Gerador 1200kw7. SIMULAOEsta parte trata do input dos dados no programa e das concluses tiradas a partir da melhor simulao do HOMER para cada caso. A diferena entre os dois sistemas comparados foi somente o combustvel, j que para os dois foi utilizada a mesma demanda tirada do trabalho de Mrcio Azevedo Guimares:
Tabela 1: Demanda constante de 500 kW para o supermercado
Por outro lado, h ainda a demanda mdia varivel de 1150 kW para as horas em que o supermercado permanece aberto.
Tabela 2: Demanda varivel de mdia 1150 kW
7.1. Inputs dos dadosPrimeiramente foi feita a construo do sistema utilizando o gs natural derivado de petrleo. No HOMER foi criado um sistema com dois geradores para as duas demandas separadas que por sua vez alimentam uma carga com corrente alternada.
Figura 19: O Sistema, fonte: os autoresOs dados de preo dos combustveis (tanto diesel quanto gs natural) foram retirados do site da ANP (Associao Nacional do Petrleo). Os preos dos geradores foram tirados do site da empresa Dressler Waukesha, bem como as informaes sobre custo de reposio e vida til dos equipamentos.
Figura 20: Demanda Diria, fonte: os autoresOs dados referentes ao consumo por hora foram adquiridos no trabalho de Mrcio Azevedo Guimares. Pode-se observar pelo grfico, que o horrio de pico do supermercado de fato entre as 19:00 e as 22:00. Observa-se tambm um mximo regional entre as 7:00 e as 10:00, porm somente noite configura-se horrio de pico do supermercado, como mostra a figura abaixo, retirada do HOMER, referente energia proveniente da rede eltrica.
Figura 21: Configurao do Grid, fonte: os autoresAtualmente a LightRio, segundo o site pesquisado, cobra $0,247/kWh para estabelecimentos no residenciais que consomem mdia acima de 300kW. Segundo as anlises feitas no Homer chegamos concluso que o COE($/kWh) do sistema bastante sensvel ao custo de energia cobrado,visto que 68% da energia consumida no modelo otimizado que ser visto mais frente, ainda vem do Grid (tanto para o diesel quanto para o gs natural). Dessa forma pode-se concluir que a ocorrncia de quaisquer reajustes nesse custo, que possam ser estabelecidos pelo governo, influenciaro muito na anlise de caso e do estudo a ser feito. Tomando como exemplo qualquer valor arbitrrio maior do que o supracitado, pode-se ento ver o aumento do COE calculado pelo Homer, o que, dependendo da anlise em curso, pode comprometer a escolha de um certo modelo, independente do combustvel usado pelos geradores.Abaixo encontram-se as informaes dos dois geradores baseadas na demanda e em visitas ao site da Waukesha:AC Generator: Generator 1 Natural Gas
Size (kW)Capital ($)Replacement ($)O&M ($/hr)
550.000154,000110,0000.150
1,200.000336,000240,0000.150
Sizes to consider:0, 550, 1,200 kW
Lifetime:5,000 hrs
Min. load ratio:30%
Heat recovery ratio:0%
Fuel used:Natural gs
Fuel curve intercept:0.08 L/hr/kW
Fuel curve slope:0.25 L/hr/kW
AC Generator: Generator 2 Natural Gas
Size (kW)Capital ($)Replacement ($)O&M ($/hr)
550.000154,000110,0000.150
1,200.000336,000240,0000.150
Sizes to consider:0, 550, 1,200 kW
Lifetime:5,000 hrs
Min. load ratio:30%
Heat recovery ratio:0%
Fuel used:Natural gs
Fuel curve intercept:0.08 L/hr/kW
Fuel curve slope:0.25 L/hr/kW
A seguir encontram-se as informaes referentes ao combustvel gs natural retiradas do site da ANP:
Fuel: Natural gas
Price:$ 0.73/m3
Lower heating value:45.0 MJ/kg
Density:0.790 kg/m3
Carbon content:67.0%
Sulfur content:0.330%
Em visitas ao site da ANEEL as informaes sobre a energia eltrica retirada da rede. Grid
RatePower PriceSellback RateDemand RateApplicable
$/kWh$/kWh$/kW/mo.
Pico0.2470.050Jan-Dec All week 18:00-22:00
fora de pico0.0670.050Jan-Dec All week 00:00-18:00, 22:00-24:00
7.2. Resultados
7.2.1. Gs Natural
Aps a insero dos dados, verificou-se que o software calculou trs configuraes possveis para este sistema. Para a escolha da melhor opo levou-se em conte o custo por kilowatt-hora consumido (COE) e o fluxo de recursos (Cash Flow).
Figura 22: Tela do HOMER com os resultados para o modelo com gs natural, fonte: os autores.
A simulao com melhor valor para custo por kilowatt-hora (COE) aquela que mostra dois geradores com 550 kW cada. Durante o input dos dados foi pedido para o HOMER considerar os tamanhos de 550 kW e 1200 kW em cada um dos geradores. Na melhor configurao foram apresentados os dois geradores operando cs 550 kW.Coincidentemente a mesma configurao que apresenta o melhor fluxo do dinheiro (Cash Flow).
Figura 23: Tela HOMER Cash Flow para o modelo com gs natural, fonte: os autores.Essa foi ento a configurao escolhida.
A partir de agora sero apresentados os dados tirados do relatrio HTML do HOMER. importante ressaltar que o relatrio no ser apresentado por completo no corpo do texto, mas sim os dados mais relevantes para as concluses deste trabalho.
Primeiramente os custos em detalhes para cada componente do sistema:
Tabela 3: Custos por componente do sistema, fonte: C:\Users\Marcos\AppData\Local\Temp\gas.htm
Cost breakdown
ComponentInitial CapitalAnnualized CapitalAnnualized ReplacementAnnual O&MAnnual FuelTotal Annualized
($)($/yr)($/yr)($/yr)($/yr)($/yr)
Generator 1154,00012,047107,435746516,451636,679
Generator 2154,00012,04761,193440299,506373,185
Grid000686,0930686,093
Totals308,00024,094168,628687,279815,9571,695,958
Ao observar a tabela nota-se que a rede eltrica (grid) constitui custo zero na maior parte dos quesitos analisados. No h custo inicial, ou de combustvel ou de reposio. Porm pelo custo total anual dos equipamentos pode-se observar que este muito mais dispendioso do que os geradores do sistema. Isto se deve ao valor elevado de O&M para a rede eltrica. O grfico a seguir compara em detalhes os custos totais anuais, em dlar, dos equipamentos.
Figura 24: Custos Anuais dos Equipamentos, fonte: os autoresO grid ainda fornece a maior parte da energia utilizada neste sistema como mostra a tabela abaixo.
Tabela 4: Produo eltrica anual. Fonte: C:\Users\Marcos\AppData\Local\Temp\gas.htm
Annual electric energy production
ComponentProductionFraction
(kWh/yr)
Generator 11,954,27120%
Generator 21,125,09711%
Grid purchases6,734,42069%
Total9,813,788100%
fato que o supermercado economiza com a adio de geradores. H uma diminuio significativa na demanda de energia da rede eltrica. No modelo antigo, 100% da energia eram retirados da rede eltrica, com um custo abusivo. No novo modelo, 31% da energia vm mais barato dos geradores.
Analisando o grfico abaixo de produo de energia ms a ms possvel observar a parcela ocupada pelos geradores.
Figura 25: Produo mdia mensal de energia, fonte: C:\Users\Marcos\AppData\Local\Temp\gas.htmPelo HOMER possvel ainda saber em que horas do dia os geradores devem ser ligados na potncia mxima ou na mnima para otimizar o sistema. Abaixo esto analisados os geradores em separado.
A anlise comea com o Generator 1 Natural Gas. Abaixo est a tabela referente aos detalhes da operao do gerador.
Tabela 5: Especificaes da operao do gerador 1, fonte: C:\Users\Marcos\AppData\Local\Temp\gas.htm
VariableValueUnits
Hours of operation:4,975hr/yr
Number of starts:655starts/yr
Operational life:1.01yr
Average electrical output:393kW
Minimum electrical output:0.00kW
Maximum electrical output:550kW
Annual fuel consumption:707,467m3/yr
Specific fuel consumption:0.362m3/kWh
Average electrical efficiency:28.0%
Na figura abaixo se pode observar em detalhes o comportamento timo do gerador por hora em cada poca do ano.
Figura 26: Demanda de funcionamento por hora, fonte: C:\Users\Marcos\AppData\Local\Temp\gas.htm
O mais importante a ser observado nesta figura o funcionamento forado durante o horrio de pico do supermercado de 19:00 as 22:00. Esta condio entra em conflito com o funcionamento mnimo nas horas em que o supermercado permanece fechado.
A simulao do HOMER para o gerador 2, porm, apresenta grandes diferenas. Suas especificaes esto demonstradas abaixo.
Tabela 6 : Especificaes funcionamento, fonte: C:\Users\Marcos\AppData\Local\Temp\gas.htm
Generator 2 Natural Gas
VariableValueUnits
Hours of operation:2,932hr/yr
Number of starts:983starts/yr
Operational life:1.71yr
Average electrical output:384kW
Minimum electrical output:0.00kW
Maximum electrical output:550kW
Annual fuel consumption:410,282m3/yr
Specific fuel consumption:0.365m3/kWh
Average electrical efficiency:27.8%
Figura 27: Figura utilizao do gerador 2 por hora, fonte: C:\Users\Marcos\AppData\Local\Temp\gas.htm
V-se que o gerador 2 presta suporte ao gerador 1. Sua carga significativamente menor e trabalha muito menos forado. Este fato explica a diferena nos preos de reposio e manuteno apresentados anteriormente na tabela de custos dos equipamentos, j que, o gerador 1 apresenta mais risco de defeitos e menor vida til.
Outro ponto importante na anlise dos dados do gs natural so as emisses. No cabe mostrar em detalhes os resultados referentes rede eltrica. Deseja-se comparar um sistema a gs natural a um sistema a diesel e como est mostrado na tabelas tanto o sistema a diesel quanto o a gs natural utilizam aproximadamente 69% da energia da rede eltrica. Pelas caractersticas do gs natural, pode-se constatar que o uso do GNV, o combustvel ecolgico, propicia importante ao na reduo dos nveis de poluio atmosfrica, uma vez que a sua combusto tende a ser mais completa, liberando apenas dixido de carbono (CO2) e gua (H2O). Acrescente-se a isto o fato de que por ser um combustvel gasoso, possui um sistema de abastecimento e alimentao do motor isolado da atmosfera, reduzindo bastante as perdas por manipulao para abastecimento e estocagem (principalmente a evaporao dos combustveis lquidos que naturalmente ocorrem pelos respiros dos tanques de combustvel).
No ambiente urbano, o uso adequado deste combustvel, se comparado com os combustveis tradicionais, podem reduzir as emisses de monxido de carbono (CO) em 76%, de xidos de nitrognio (NOx) em 84%, e de hidrocarbonetos pesados (CnHm) em 88%, praticamente eliminando as emisses de benzeno e formaldedos, que so cancergenos. Utilizando esses dados para a formulao dos inputs de dados chegamos seguinte tabela de Emisses simulada pelo Homer com os geradores movidos gs natural:Tabela 7 : Emisses para o sistema de Gs Natural, fonte: C:\Users\Marcos\AppData\Local\Temp\gas.htm
Emissions
PollutantEmissions (kg/yr)
Carbon dioxide6,397,481
Carbon monoxide14,942
Unburned hydocarbons1,824
Particulate matter0.000101
Sulfur dioxide24,210
Nitrogen oxides22,044
7.2.2 DieselOs inputs dos dados na simulao com combustvel diesel, so semelhantes queles da simulao com gs natural. A demanda a mesma, tambm h dois geradores dimensionados no mesmo tamanho. As diferenas de input so os custos dos geradores, tanto de manuteno quanto de reposio, o preo do combustvel e os dados referentes s emisses.
O preo do combustvel, tal qual o preo do gs natural, foi retirado do site da ANP. O preo dos geradores foi conseguido pelo site do fabricante Cummins. Estes foram os dados relevantes para o incio da simulao com diesel.
Aps a simulao o HOMER gerou trs configuraes possveis. Mais uma vez a primeira foi escolhida seguindo os critrios de cash flow e dlares por kilowatt-hora.
Figura 28: Resultados simulao diesel, fonte: os autores
Nota-se que o melhor resultado no quesito COE tambm mostra dois geradores com 550 kW, tal qual a simulao com gs natural e tambm possui o melhor resultado em cash flow. O cash flow est demonstrado abaixo.
Figura 29: Cash flow da simulao com diesel, fonte: os autores.O prximo passo gerar o relatrio de resultados para a simulao escolhida. Este ser comentado a seguir:Tabela 8: Produo de Energia Eltrica Anual/Mensal com Geradores Diesel e Grid, fonte: os autoresAnnual electric energy production
ComponentProductionFraction
(kWh/yr)
Generator 11,905,53819%
Generator 21,025,45910%
Grid purchases6,882,79070%
Total9,813,786100%
V-se que na simulao com diesel a porcentagem de energia utilizada da rede quase a mesma. Para efeito prtico, s sero assinaladas aqui as partes do relatrio que divergem daquele da simulao com gs natural.
Os custos com equipamento constituem um ponto importante como mostra o relatrio do HOMER.
Tabela 9: Relatrio de custos, fonte: os autores
Cost breakdown
ComponentInitial CapitalAnnualized CapitalAnnualized ReplacementAnnual O&MAnnual FuelTotal Annualized
($)($/yr)($/yr)($/yr)($/yr)($/yr)
Generator 191,6677,17164,909746709,189782,015
Generator 291,6677,17136,970440393,080437,661
Grid000722,7410722,741
Totals183,33414,342101,879723,9271,102,2691,942,416
Os custos com a rede eltrica so os mesmos nas duas simulaes. Os geradores a diesel so mais baratos, tanto para compra quanto para reposio. O custo total , ento, menor neste caso. No entanto o combustvel em si mais caro que o gs, j que custa 1,02$/l.
A operao dos geradores a diesel semelhante a dos geradores a gs natural como est mostrado a seguir:
Tabela 10: Funcionamento Gerador Diesel 1, fonte: os autoresGenerator 1
VariableValueUnits
Hours of operation:4,975hr/yr
Number of starts:655starts/yr
Operational life:1.01yr
Average electrical output:383kW
Minimum electrical output:0.00kW
Maximum electrical output:550kW
Annual fuel consumption:695,284L/yr
Specific fuel consumption:0.365L/kWh
Average electrical efficiency:27.9%
Tabela 11: Funcionamento Gerador Diesel 2, fonte: os autoresGenerator 2
VariableValueUnits
Hours of operation:2,932hr/yr
Number of starts:983starts/yr
Operational life:1.71yr
Average electrical output:350kW
Minimum electrical output:0.00kW
Maximum electrical output:550kW
Annual fuel consumption:385,373L/yr
Specific fuel consumption:0.376L/kWh
Average electrical efficiency:27.0%
Outro importante ponto que difere da simulao com gs natural so as emisses. Para facilitar o clculo das emisses ano a ano, os ndices PROCONVE esto convertidos em ndices para a frota diesel do ano de 1997, com o uso do consumo especfico mdio (195 g/kWh) e admitindo a densidade do leo igual a 852g/l, j que o input de emisses do Homer est em g/l. Vale ressaltar que o advento de novas tecnologias vem reduzindo o ndice de emisses de cada componente ano a ano. As emisses do combustvel, primeira vista podem parecer aspecto suprfluo, mas no mundo hodierno, onde vivemos em meio produes em larga escala, importante que se preserve o meio ambiente com o fim de garantir uma biosfera mais saudvel. Um escapamento Diesel, por exemplo, contm uma mistura de muitos poluidores, incluindo monxido de carbono, dixido de carbono, xidos de nitrognio, xidos de enxofre, benzeno, hidrocarbonetos aromticos policclicos, pms bem como poluentes txicos ao ar, tais como benzeno, 1-3 butadieno e formaldedos. As partculas presentes nas emisses diesel contm contaminantes carcinognicos e biologicamente ativos, o que est relacionado bem intimamente com inmeros problemas de sade, incluindo problemas respiratrios crnicos, disfunes pulmonares, alteraes no sistema imunolgico e cncer de pulmo. Dito isso, e, considerando o fato de que veculos motorizados e fontes estacionrias como geradores diesel so os responsveis pela grande parte de emisses diesel na atmosfera, parece bvio que interessante regulamentar tais emisses.Tabela 12: Emisses dos Geradores Diesel, fonte: os autoresEmissions
PollutantEmissions (kg/yr)
Carbon dioxide7,067,185
Carbon monoxide60,193
Unburned hydocarbons14,697
Particulate matter0.000173
Sulfur dioxide24,476
Nitrogen oxides87,895
Pode-se ver por esta tabela as diferenas entre as emisses do diesel e do gs natural. Por ser um combustvel mais limpo, o gs natural apresenta muito menos emisses. Em todas as linhas da tabela o diesel supera o gs natural em quantidades significativas, chegando a emitir quase 5 vezes mais monxido de carbono (altamente txico, responsvel por diminuir a capacidade de carregar oxignio das clulas) e a superar em 10% as emisses de CO2 do gs natural, que quando tratamos de uma ordem de grandeza de milhes de quilos para esse ltmo, quantidade muito significativa.8. CONCLUSO
Depois de expostos todos os fatos, preos e propriedades dos combustveis em questo no presente trabalho, pode-se enfim fazer o confronto direto entre o gs natural e o diesel afim de concluir qual dos dois enquadra-se melhor para alimentar os geradores do supermercado. Enquadra-se melhor aqui adquire sentido denotativo de custo/benefcio, ou seja, de eficincia ; que foi o objetivo principal citado na introduo do trabalho.O que se pode observar com inputs praticamente idnticos para ambos os casos so diferenas entre os combustveis que parecem ser princpio pequenas, mas que se analisadas durante um perodo anual comeam a adquirir propores vultosas. As simulaes feitas no Homer ao longo da pesquisa nos geraram para ambos os combustveis, um sistema de alimentao com 2 geradores de 550Kw e o auxlio do Grid (1000Kw). Os geradores gs natural simulados com a demanda especificada ficaram com custo COE ($/Kwh) de 0,173 ; considerando que o preo do gs natural no Rio de Janeiro est em mdia 0,73$/m3. J os geradores diesel tiveram custo COE de 0,198$/Kwh considerando o preo do diesel 1,02$/l.Essa diferena no parece to absurda quando trata-se de pequenas quantidades. No entanto, quando so consideradas as 8760h que o ano possui os geradores gs natural superam por demais o custo/benefcio dos diesel. Vale ressaltar que foi considerado um tempo de vida igual para ambos os tipos de gerador.
Se a diferena entre os dois j grande aps um ano, depois de 25, que quando o projeto comea a se pagar, os geradores gs natural tero economizado muito mais que os diesel.
Por fim, um ltimo aspecto a ser considerado por sua relevncia na comparao entre os dois tipos de combustvel, so as emisses de cada um. Como os endereos encontrados na bibliografia do trabalho informam, o gs natural polui de maneira geral muito menos que o diesel. Basta comparar as tabelas 7 e 13 para dimensionar e quantificar o abismo entre os dois.
Conclui-se ento que alm de melhor custo/benefcio para o caso estudado o gs natural um combustvel mais limpo que o diesel, o que se mostra extremamente importante em tempos em que se comea a dar o devido valor ao meio ambiente por ser um grande fornecedor de qualidade de vida bem como de combustveis naturais ao homem. Alm de ser menos poluente que a gasolina e o diesel, mais barato e garante maior durabilidade ao motor. Sem contar que enquanto o diesel se caracteriza pela elevada emisso de material particulado (fumaa preta ou fuligem) e de dixidos de nitrognio, altamente poluentes, o gs natural se caracteriza por possuir esses elementos emitidos em muito menor proporo. Assim acaba prevenindo tambm a aplicao de possveis multas por exceder o limite aceitvel dessas emisses.9. BIBLIOGRAFIA
http://www.biodieselbrasil.com.br/clip2005/junho/clipping205bb-290606.html http://www.anp.gov.br/preco/prc/Resumo_Por_Municipio_Index.asp http://www.nipeunicamp.org.br/agrener2006/palestras/Dia%2006-06-2006/sess4/NEST.ppt#256,1,Gerao de Eletricidade a partir da Gaseificao de Biomassa Uma anlise tcnico-econmica http://www.bcb.gov.br/htms/infecon/taxas/taxas.htm http://www.bombeirosemergencia.com.br/glp.htm http://www.wikipedia.org http://www.utilitywarehouse.com http://www.eficiencia-energetica.com http://www.bcb.gov.br/htms/infecon/taxas/taxas.htm http://www.aneel.gov.br/ http://portal.gasnatural.com http://ind.ufrj.br http://www.intgas.int.gov.br http://ecen.com/matriz/eee25/veiculp5.htm http://www.msha.gov/REGS/FEDREG/FINAL/2006finl/06-4494.pdf http://ww2.doh.wa.gov/HWS/doc/EH/EH_AQ.doc#TN2 http://www.its.ucdavis.edu/publications/2003/UCD-ITS-RR-03-30.pdf http://www.gasnet.com.br/novo_artigos.asp?cod=1079 http://www.gasnet.com.br/novo_artigos.asp?cod=610 http://www.lightrio.com.br/web/institucional/atendimento/informacoes/tarifas/tetarifas.asp?mid=868794297227722772287226APNDICE 1
(Input e System Reports para o Gs Natural)
HOMER Input Summary
File name:HomerGsN[1]...hmr
File version:2.5 beta
Author:
AC Load: Primary Load 1
Data source:Synthetic
Daily noise:15%
Hourly noise:20%
Scaled annual average:28,741 kWh/d
Scaled peak load:4,984 kW
Load factor:0.240
AC Generator: Generator 1
Size (kW)Capital ($)Replacement ($)O&M ($/hr)
550.000154,000110,0000.150
1,200.000336,000240,0000.150
Sizes to consider:0, 550, 1,200 kW
Lifetime:5,000 hrs
Min. load ratio:30%
Heat recovery ratio:0%
Fuel used:Natural gas
Fuel curve intercept:0.08 L/hr/kW
Fuel curve slope:0.25 L/hr/kW
AC Generator: Generator 2
Size (kW)Capital ($)Replacement ($)O&M ($/hr)
550.000154,000110,0000.150
1,200.000336,000240,0000.150
Sizes to consider:0, 550, 1,200 kW
Lifetime:5,000 hrs
Min. load ratio:30%
Heat recovery ratio:0%
Fuel used:Natural gas
Fuel curve intercept:0.08 L/hr/kW
Fuel curve slope:0.25 L/hr/kW
Fuel: Natural gas
Price:$ 0.73/m3
Lower heating value:45.0 MJ/kg
Density:0.790 kg/m3
Carbon content:67.0%
Sulfur content:0.330%
Grid
RatePower PriceSellback RateDemand RateApplicable
$/kWh$/kWh$/kW/mo.
pico0.2470.050Jan-Dec All week 18:00-22:00
fora de pico0.0670.050Jan-Dec All week 00:00-18:00, 22:00-24:00
CO2 emissions factor:632 g/kWh
CO emissions factor:0 g/kWh
UHC emissions factor:0 g/kWh
PM emissions factor:0 g/kWh
SO2 emissions factor:2.74 g/kWh
NOx emissions factor:1.34 g/kWh
Interconnection cost:$ 0
Standby charge:$ 0/yr
Purchase capacity:1,000 kW
Sale capacity:1,000 kW
Economics
Annual real interest rate:6%
Project lifetime:25 yr
Capacity shortage penalty:$ 0/kWh
System fixed capital cost:$ 0
System fixed O&M cost:$ 0/yr
Generator control
Check load following:No
Check cycle charging:Yes
Setpoint state of charge:80%
Allow systems with multiple generators:Yes
Allow multiple generators to operate simultaneously:Yes
Allow systems with generator capacity less than peak load:Yes
Emissions
Carbon dioxide penalty:$ 0/t
Carbon monoxide penalty:$ 0/t
Unburned hydrocarbons penalty:$ 0/t
Particulate matter penalty:$ 0/t
Sulfur dioxide penalty:$ 0/t
Nitrogen oxides penalty:$ 0/t
Constraints
Maximum annual capacity shortage:20%
Minimum renewable fraction:0%
Operating reserve as percentage of hourly load:10%
Operating reserve as percentage of peak load:0%
Operating reserve as percentage of solar power output:25%
Operating reserve as percentage of wind power output:50%
System Report - HomerGsN[1]...hmr
System architecture
Generator 1:550kW
Generator 2:550kW
Grid:1,000kW
Cost summary
Total net present cost:21,680,030$
Levelized cost of energy:0.173$/kWh
Cost breakdown
ComponentInitial CapitalAnnualized CapitalAnnualized ReplacementAnnual O&MAnnual FuelTotal Annualized
($)($/yr)($/yr)($/yr)($/yr)($/yr)
Generator 1154,00012,047107,435746516,451636,679
Generator 2154,00012,04761,193440299,506373,185
Grid000686,0930686,093
Totals308,00024,094168,628687,279815,9571,695,958
Annual electric energy production
ComponentProductionFraction
(kWh/yr)
Generator 11,954,27120%
Generator 21,125,09711%
Grid purchases6,734,42069%
Total9,813,788100%
Annual electric energy consumption
LoadConsumptionFraction
(kWh/yr)
AC primary load9,813,788100%
Total9,813,788100%
VariableValueUnits
Renewable fraction:0.000
Excess electricity:0kWh/yr
Unmet load:676,679kWh/yr
Capacity shortage:1,001,373kWh/yr
Generator 1
VariableValueUnits
Hours of operation:4,975hr/yr
Number of starts:655starts/yr
Operational life:1.01yr
Average electrical output:393kW
Minimum electrical output:0.00kW
Maximum electrical output:550kW
Annual fuel consumption:707,467m3/yr
Specific fuel consumption:0.362m3/kWh
Average electrical efficiency:28.0%
Generator 2
VariableValueUnits
Hours of operation:2,932hr/yr
Number of starts:983starts/yr
Operational life:1.71yr
Average electrical output:384kW
Minimum electrical output:0.00kW
Maximum electrical output:550kW
Annual fuel consumption:410,282m3/yr
Specific fuel consumption:0.365m3/kWh
Average electrical efficiency:27.8%
Grid
Rate: pico
MonthEnergy PurchasedEnergy SoldNet PurchasesPeak DemandEnergy ChargeDemand Charge
(kWh)(kWh)(kWh)(kW)($)($)
Jan110,5980110,5981,00027,3180
Feb98,245098,2451,00024,2660
Mar114,5870114,5871,00028,3030
Apr107,4870107,4871,00026,5490
May109,3740109,3741,00027,0150
Jun105,6510105,6511,00026,0960
Jul112,2270112,2271,00027,7200
Aug114,1540114,1541,00028,1960
Sep105,8510105,8511,00026,1450
Oct108,0860108,0861,00026,6970
Nov108,2250108,2251,00026,7320
Dec110,4430110,4431,00027,2800
Annual1,304,92901,304,9291,000322,3170
Rate: fora de pico
MonthEnergy PurchasedEnergy SoldNet PurchasesPeak DemandEnergy ChargeDemand Charge
(kWh)(kWh)(kWh)(kW)($)($)
Jan457,0910457,0911,00030,6250
Feb406,0080406,0081,00027,2030
Mar467,8480467,8481,00031,3460
Apr449,6140449,6141,00030,1240
May452,0270452,0271,00030,2860
Jun453,4630453,4631,00030,3820
Jul458,0560458,0561,00030,6900
Aug472,1690472,1691,00031,6350
Sep450,5050450,5051,00030,1840
Oct462,7700462,7701,00031,0060
Nov438,6830438,6831,00029,3920
Dec461,2580461,2581,00030,9040
Annual5,429,49205,429,4921,000363,7760
Rate: All
MonthEnergy PurchasedEnergy SoldNet PurchasesPeak DemandEnergy ChargeDemand Charge
(kWh)(kWh)(kWh)(kW)($)($)
Jan567,6890567,6891,00057,9430
Feb504,2530504,2531,00051,4690
Mar582,4350582,4351,00059,6490
Apr557,1010557,1011,00056,6730
May561,4010561,4011,00057,3010
Jun559,1140559,1141,00056,4780
Jul570,2830570,2831,00058,4100
Aug586,3230586,3231,00059,8310
Sep556,3560556,3561,00056,3290
Oct570,8560570,8561,00057,7030
Nov546,9080546,9081,00056,1230
Dec571,7020571,7021,00058,1840
Annual6,734,42006,734,4201,000686,0930
Emissions
PollutantEmissions (kg/yr)
Carbon dioxide6,397,481
Carbon monoxide14,942
Unburned hydocarbons1,824
Particulate matter0.000101
Sulfur dioxide24,210
Nitrogen oxides22,044
APNDICE 2
(Input e System Reports para o Diesel)
HOMER Input Summary
File name:HomerDiesel_EMPRESA8.hmr
File version:2.5 beta
Author:
AC Load: Primary Load 1
Data source:Synthetic
Daily noise:15%
Hourly noise:20%
Scaled annual average:28,741 kWh/d
Scaled peak load:4,984 kW
Load factor:0.240
AC Generator: Generator 1
Size (kW)Capital ($)Replacement ($)O&M ($/hr)
550.00091,66766,4580.150
1,200.000200,001144,9990.150
Sizes to consider:0, 550, 1,200 kW
Lifetime:5,000 hrs
Min. load ratio:30%
Heat recovery ratio:0%
Fuel used:Diesel
Fuel curve intercept:0.08 L/hr/kW
Fuel curve slope:0.25 L/hr/kW
AC Generator: Generator 2
Size (kW)Capital ($)Replacement ($)O&M ($/hr)
550.00091,66766,4580.150
1,200.000200,000145,0000.150
Sizes to consider:0, 550, 1,200 kW
Lifetime:5,000 hrs
Min. load ratio:30%
Heat recovery ratio:0%
Fuel used:Diesel
Fuel curve intercept:0.08 L/hr/kW
Fuel curve slope:0.25 L/hr/kW
Fuel: Diesel
Price:$ 1.02/L
Lower heating value:43.2 MJ/kg
Density:820 kg/m3
Carbon content:88.0%
Sulfur content:0.330%
Grid
RatePower PriceSellback RateDemand RateApplicable
$/kWh$/kWh$/kW/mo.
Pico0.2470.050Jan-Dec All week 18:00-22:00
Fora de Pico0.0670.050Jan-Dec All week 00:00-18:00, 22:00-24:00
CO2 emissions factor:632 g/kWh
CO emissions factor:0 g/kWh
UHC emissions factor:0 g/kWh
PM emissions factor:0 g/kWh
SO2 emissions factor:2.74 g/kWh
NOx emissions factor:1.34 g/kWh
Interconnection cost:$ 0
Standby charge:$ 0/yr
Purchase capacity:1,000 kW
Sale capacity:1,000 kW
Economics
Annual real interest rate:6%
Project lifetime:25 yr
Capacity shortage penalty:$ 0/kWh
System fixed capital cost:$ 0
System fixed O&M cost:$ 0/yr
Generator control
Check load following:No
Check cycle charging:Yes
Setpoint state of charge:80%
Allow systems with multiple generators:Yes
Allow multiple generators to operate simultaneously:Yes
Allow systems with generator capacity less than peak load:Yes
Emissions
Carbon dioxide penalty:$ 0/t
Carbon monoxide penalty:$ 0/t
Unburned hydrocarbons penalty:$ 0/t
Particulate matter penalty:$ 0/t
Sulfur dioxide penalty:$ 0/t
Nitrogen oxides penalty:$ 0/t
Constraints
Maximum annual capacity shortage:20%
Minimum renewable fraction:0%
Operating reserve as percentage of hourly load:10%
Operating reserve as percentage of peak load:0%
Operating reserve as percentage of solar power output:25%
Operating reserve as percentage of wind power output:50%
System Report - HomerDiesel_EMPRESA8.hmr
System architecture
Generator 1:550kW
Generator 2:550kW
Grid:1,000kW
Cost summary
Total net present cost:24,830,602$
Levelized cost of energy:0.198$/kWh
Cost breakdown
ComponentInitial CapitalAnnualized CapitalAnnualized ReplacementAnnual O&MAnnual FuelTotal Annualized
($)($/yr)($/yr)($/yr)($/yr)($/yr)
Generator 191,6677,17164,909746709,189782,015
Generator 291,6677,17136,970440393,080437,661
Grid000722,7410722,741
Totals183,33414,342101,879723,9271,102,2691,942,416
Annual electric energy production
ComponentProductionFraction
(kWh/yr)
Generator 11,905,53819%
Generator 21,025,45910%
Grid purchases6,882,79070%
Total9,813,786100%
Annual electric energy consumption
LoadConsumptionFraction
(kWh/yr)
AC primary load9,813,788100%
Total9,813,788100%
VariableValueUnits
Renewable fraction:0.000
Excess electricity:0kWh/yr
Unmet load:676,679kWh/yr
Capacity shortage:1,001,373kWh/yr
Generator 1
VariableValueUnits
Hours of operation:4,975hr/yr
Number of starts:655starts/yr
Operational life:1.01yr
Average electrical output:383kW
Minimum electrical output:0.00kW
Maximum electrical output:550kW
Annual fuel consumption:695,284L/yr
Specific fuel consumption:0.365L/kWh
Average electrical efficiency:27.9%
Generator 2
VariableValueUnits
Hours of operation:2,932hr/yr
Number of starts:983starts/yr
Operational life:1.71yr
Average electrical output:350kW
Minimum electrical output:0.00kW
Maximum electrical output:550kW
Annual fuel consumption:385,373L/yr
Specific fuel consumption:0.376L/kWh
Average electrical efficiency:27.0%
Grid
Rate: Pico
MonthEnergy PurchasedEnergy SoldNet PurchasesPeak DemandEnergy ChargeDemand Charge
(kWh)(kWh)(kWh)(kW)($)($)
Jan122,6590122,6591,00030,2970
Feb111,6170111,6171,00027,5700
Mar123,2450123,2451,00030,4410
Apr119,8460119,8461,00029,6020
May123,5870123,5871,00030,5260
Jun119,1040119,1041,00029,4190
Jul123,2710123,2711,00030,4480
Aug123,5040123,5041,00030,5060
Sep119,5340119,5341,00029,5250
Oct123,7250123,7251,00030,5600
Nov119,3600119,3601,00029,4820
Dec123,8450123,8451,00030,5900
Annual1,453,29801,453,2981,000358,9650
Rate: Fora de Pico
MonthEnergy PurchasedEnergy SoldNet PurchasesPeak DemandEnergy ChargeDemand Charge
(kWh)(kWh)(kWh)(kW)($)($)
Jan457,0910457,0911,00030,6250
Feb406,0080406,0081,00027,2030
Mar467,8480467,8481,00031,3460
Apr449,6140449,6141,00030,1240
May452,0270452,0271,00030,2860
Jun453,4630453,4631,00030,3820
Jul458,0560458,0561,00030,6900
Aug472,1690472,1691,00031,6350
Sep450,5050450,5051,00030,1840
Oct462,7700462,7701,00031,0060
Nov438,6830438,6831,00029,3920
Dec461,2580461,2581,00030,9040
Annual5,429,49205,429,4921,000363,7760
Rate: All
MonthEnergy PurchasedEnergy SoldNet PurchasesPeak DemandEnergy ChargeDemand Charge
(kWh)(kWh)(kWh)(kW)($)($)
Jan579,7500579,7501,00060,9220
Feb517,6250517,6251,00054,7720
Mar591,0920591,0921,00061,7870
Apr569,4600569,4601,00059,7260
May575,6150575,6151,00060,8120
Jun572,5670572,5671,00059,8010
Jul581,3270581,3271,00061,1380
Aug595,6740595,6741,00062,1410
Sep570,0390570,0391,00059,7090
Oct586,4950586,4951,00061,5660
Nov558,0420558,0421,00058,8740
Dec585,1040585,1041,00061,4940
Annual6,882,79006,882,7901,000722,7410
Emissions
PollutantEmissions (kg/yr)
Carbon dioxide7,067,185
Carbon monoxide60,193
Unburned hydocarbons14,697
Particulate matter0.000173
Sulfur dioxide24,476
Nitrogen oxides87,895
_1260290992.xlsGrf1
0.727
0.811
0.75
1
0.0013
1.383
0.894
Combustvel
US$
Preos dos Combustveis
Plan1
CombustvelPreo por litro (US$)Preo por litro (R$)
Biodiesel de soja0.7271.31
Biodiesel de mamona0.8111.46
Biodiesel de girassol0.751.35
Diesel11.8
Gs Natural0.00130.001316
Gasolina1.3832.49
lcool0.8941.61
GLP17.06130.71
DataTaxa de CompraTaxa de Venda
12/19/071.80111.8019
1kg de GLP corresponde a cerca de :
4 Kg de lenha seca1,8 Kg de coque1,3 litro de leo diesel
3 Kg de bagao de cana1,4 litro de gasolina3 m3 de gs de rua
2 Kg de carvo de lenha1,4 litro de querosene14 KW/h
Poder Calorfico do GLP em Relao a Outros Combustveis
QUANTIDADECOMBUSTVELPODER CALORFICO
1KgGLP11.500 kcal
1kgleo diesel10.200 kcal
1kgcarvo5.000 kcal
1kwenergia eltrica860 kcal
1mnfta4.200 kcal
1mgs natural9.400 kcal
lcool6,500
kggasolina11,200
gasolina11200
GLP11,500
leo diesel10,200
carvo5,000
gs natural4,600
lcool anidro7,090
lcool hidratado6,650
Plan3
Plan3
0.727
0.811
0.75
1
0.0013
1.383
0.894
Combustvel
US$
Preos dos Combustveis
Plan2
Plan2
11200
11500
10200
5000
4600
7090
6650
Combustvel
kcal/kg
Poder Calorfico