Sistemas De Acumulação E Células A Combustível

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Curso Superior de Engenharia Elétrica

Disciplina: Geração de Energia Elétrica A

Professor: Roberto Tomedi Sacco

Atividade 4 – Sistemas de Acumulação e

Células a Combustível

Ediane Sá Brito dos Reis

Pelotas, 2014

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO 3

2. SISTEMAS DE ACUMULAÇÃO 3

2.1. TERMO ACUMULAÇÃO....................................................................................3

2.2. BANCO DE BATERIAS............ .........................................................................6

2.3. HIDRELÉTRICA DE ARMAZENAMENTO BOMBEADO.................................9

2.4. ARMAZENAMENTO DE ENERGIA DE AR COMPRIMIDO...........................10

2.5. ARMAZENAMENTO DE ENERGIA MAGNÉTICA SUPERCONDUTORA......11

2.6. FLYWHEEL – FES...........................................................................................11

2.7. ARMAZENAMENTO DE ENERGIA EM CAPACITORES..............................12

3. CÉLULAS A COMBUSTÍVEL 13

3.1. CÉLULA A COMBUSTÍVEL DE ÁCIDO FOSFÓRICO....................................14

3.2. CÉLULA A COMBUSTÍVEL DE MEMBRANA DE TROCA DE PRÓTONS.....15

3.3. CÉLULA A COMBUSTÍVEL DE CARBONO FUNDIDO...................................15

3.4. CÉLULA A COMBUSTÍVEL DE ÓXIDO SÓLIDO............................................16

4. MATRIZ ENERGÉTICA .......17

5. CONCLUSÃO .......17

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 18

1. Introdução

Este trabalho tem por objeto apresentar algumas das tecnologias de Energia renovável, tais como: Sistemas de acumulação e células a combustível. Expondo como funcionam e suas contribuições para o fornecimento de energia, tanto a nível nacional, como a nível mundial.

2. Sistemas de Acumulação

A necessidade do uso dessa tecnologia deu-se ao fato do aumento do custo de energia durante o horário de pico de consumo e da necessidade de racionalização de seu uso.

2.1. Termo Acumulação

Esta forma de geração de Energia já é relativamente antiga, pois vem sendo estudada desde a década de 30, porém ela era pouco utilizada neste período. Somente na década de 70 é que esta tecnologia foi mais empregada.

A termo acumulação (de frio ou calor) tem como finalidade básica, a transferência de cargas elétricas que são indesejáveis em determinados momentos, e que podem ser manuseadas com relativa facilidade e conveniência nos horários de ociosidade do sistema elétrico [1].

Através dela consegue-se eliminar a dependência direta entre a produção e o consumo, ou entre a oferta e a demanda do efeito frigorífico gerado, tornando possível, por exemplo, operar sistemas de condicionamento de ar de forma mais eficiente [3].

O custo dessa tecnologia permite, também, operar o sistema a uma carga constante, o que aumenta a sua eficiência devido à operação com carga constante nas horas noturnas, onde a temperatura de condensação é mais baixa [2].

A forma mais comum de empregar a termo acumulação é através de tanques de água gelada, gelo ou outra substância que muda de fase, os sais eutéticos. Estes métodos diferenciam-se pela quantidade de energia armazenada por unidade de volume e as temperaturas em que armazenas o “frio”.

A termo acumulação de água gelada é em princípio bastante simples, porém alguns cuidados são indispensáveis para o correto dimensionamento, evitando assim um sistema de capacidade insuficiente ou aspectos econômicos indesejáveis.

Um dos fatores importantes é o diferencial de temperatura da água gelada. Na indústria do ar condicionado é usado normalmente o diferencial de 5,5 °C. Porém esse valor não é aconselhável para a termo acumulação, pois o volume do tanque de água gelada é inversamente proporcional ao diferencial de temperatura de água gelada [1].

Nos tanques de armazenamento de água gelada, onde a água normalmente fica armazenada a temperaturas entre 4°C e 6°C, o acúmulo de água gelada utiliza o calor sensível da água para armazenar frio e o volume de armazenagem depende da diferença de temperatura entre a água fornecida pelo armazenamento e a água de retorno, sendo a diferença de temperatura de 11°C praticamente a máxima obtida, apesar de existirem sistemas instalados com diferenças de 17°C. O volume mínimo de água gelada é de aproximadamente 0,086m³/kWh para 11°C [3].

Para as condições citadas os seguintes aspectos devem ser observados:

- As temperaturas de água gelada de suprimento e retorno devem ser estabelecidas de forma a não impossibilitar a operação adequada dos chillers e das serpentinas de água gelada. Valores usuais são 15,5°C e 4,5°C.

- Unidades resfriadoras de água (chillers ou centrífugas) deverão ser cuidadosamente selecionadas para estas condições.

- A seleção adequada do número de circuitos das serpentinas de água gelada passa a ser questão vital de operação. O uso de serpentinas usualmente circuitadas para diferenciais convencionais de 5,5 °C tende a reduzir drasticamente a transferência de calor pela baixa velocidade de água nos tubos [1].

Os tanques de armazenamento de fluidos podem ser:

- De concreto, que oferecem baixo custo de material e se caracterizam por ser pouco condutores de energia térmica;

- Aço carbono, que apesar de possuírem alto custo de aquisição e terem a necessidade de serem isolados, são mais