Análise de viabilidade de alternativas para transição energética e descarbonização em uma fábrica de chocolates

bibo.pageEnd123
dc.contributor.advisor-co1Morawski, Alexandre Persuhn
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-1158-3083
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0116066750864705
dc.contributor.advisor1Santos, José Joaquim Conceição Soares
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3695-2014
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6666040476009642
dc.contributor.authorGonçalves, Audrey Novelli
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0009-0001-9339-5931
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6569904978189814
dc.contributor.referee1Faria, Pedro Rosseto de
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-6150-3248
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5236112337927566
dc.contributor.referee2Barone, Marcelo Aiolfi
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-9290-0062
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7099654064340324
dc.contributor.referee3Ramos, Rogério
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0003-4493-2435
dc.contributor.referee3Lattes http://lattes.cnpq.br/2975022316691139
dc.date.accessioned2024-06-17T13:21:10Z
dc.date.available2024-06-17T13:21:10Z
dc.date.issued2024-04-29
dc.description.abstractDecarbonization and energy transition are fundamental to combating climate change reducing greenhouse gas emissions and promoting the use of renewable sources of energy. These actions are essential to ensure a sustainable environment and mitigate the negative impacts of human activities on the global climate. In this sense, systems combining Heat Pump (HP), Organic Rankine Cycle (ORC), and Vapor Compression Refrigeration (VCR) have been proving to be a promising alternative to solve these issues and meet energy demands in the form of electrical energy, chilled water, and hot water. This study investigates the use of ORC-HP, ORC-VCR, and HP cycles in a chocolate factory, and the purpose is to aim for the generation of cold water to complement the refrigeration system, electricity for activation, and surplus energy. In addition to that, there is the production of hot water for the manufacturing process. From the defined nominal data, modeling thermodynamics is executed, resulting in mass and energy balances. Then, the economic analysis is based on a method of parametric equations for determining the costs of each piece of equipment to obtain the total value of the initial investment in each plant modeled. With these calculations, economic viability indicators are carried out: payback (simple and discounted), net present value (NPV), and internal rate of return (IRR) to assess whether investments are viable or not. The results show that, from the modeled cycles, only the heat pump system is economically viable. With an investment of R$ 13,076,507.47, the discounted payback is 2 years and 3 months, representing an IRR with a value of 51.40% p.a. The environmental analysis represents the lowest CO2 emission per ton, as the implementation of the project implies the elimination of natural gas, reducing the emission rate to 0.6018 tons of CO2 per hour. The results also demonstrate that the implementation of the ORC-HP system is not economically viable, as the total cost is strongly influenced by natural gas, nor environmentally advantageous due to high natural gas consumption, resulting in high CO2 emissions.
dc.description.resumoA descarbonização e a transição energética são fundamentais para combater as mudanças climáticas, reduzindo as emissões de gases de efeito estufa e promovendo o uso de fontes renováveis de energia. Essas medidas são essenciais para garantir a sustentabilidade ambiental e mitigar os impactos negativos das atividades humanas no clima global. Nesse sentido, os sistemas combinando Bomba de Calor (HP), ciclo Rankine Orgânico (ORC) e Refrigeração por Compressão (VCR) vem se mostrando uma alternativa promissora para solucionar estes problemas e atender as demandas de energia, na forma de energia elétrica, água gelada e água quente. Este trabalho investiga o uso de ciclos ORC-HP, ORC-VCR e HP para as utilidades de uma fábrica de chocolate, visando a produção de água gelada para o complementar o sistema de refrigeração, energia elétrica para acionamento e venda de excedente, além da produção indispensável de água quente para o processo fabril. Partindo de dados nominais definidos, a modelagem termodinâmica é realizada englobando balanços de massa e energia. Em seguida, é feita uma análise econômica baseada em um método de equações paramétricas para a determinação dos custos de cada equipamento, obtendo-se o valor total do investimento inicial em cada planta modelada e, com isso, são realizados cálculos de indicadores de viabilidade econômica, como Payback (simples e descontado), Valor Presente Líquido (VPL) e Taxa Interna de Retorno (TIR), para avaliar se os investimentos são viáveis. Os resultados mostram que, dos sistemas modelados, apenas o sistema com bomba de calor é viável economicamente, quando o investimento inicial de R$ 13.076.507,47 leva a um Payback descontado de 2 anos e 3 meses, representado uma TIR de 51,40% a.a. Na análise ambiental, este sistema também representa a menor emissão de CO2, visto que a implementação do sistema implica na eliminação total do gás natural, reduzindo assim a taxa de emissão para 0,6018 toneladas de CO2 por hora, devido ao baixo fator de emissão da eletricidades da rede. Os resultados também demostram que a implementação do sistema ORC-HP não é viável economicamente, pois o custo total é fortemente influenciado pelo gás natural, nem ambientalmente vantajoso devido ao alto consumo de gás natural, com a consequente alta emissão de CO2.
dc.description.sponsorshipAgência de fomento
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/17343
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Mecânica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsopen access
dc.subjectDescarbonização
dc.subjecttransição energética
dc.subjectORC-HP
dc.subjectORC-VCR
dc.subjectviabilidade econômica
dc.subjectanálise ambiental
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqÁrea(s) do conhecimento do documento (Tabela CNPq)
dc.titleAnálise de viabilidade de alternativas para transição energética e descarbonização em uma fábrica de chocolates
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis
foaf.mboxemail@ufes.br

Arquivos

Pacote original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
AudreyNovelliGonçalves-2024-dissertacao.pdf
Tamanho:
4.27 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Licença do pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
1.71 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descrição: