Análise de viabilidade de alternativas para transição energética e descarbonização em uma fábrica de chocolates
| bibo.pageEnd | 123 | |
| dc.contributor.advisor-co1 | Morawski, Alexandre Persuhn | |
| dc.contributor.advisor-co1ID | https://orcid.org/0000-0002-1158-3083 | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0116066750864705 | |
| dc.contributor.advisor1 | Santos, José Joaquim Conceição Soares | |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/0000-0003-3695-2014 | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6666040476009642 | |
| dc.contributor.author | Gonçalves, Audrey Novelli | |
| dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0009-0001-9339-5931 | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/6569904978189814 | |
| dc.contributor.referee1 | Faria, Pedro Rosseto de | |
| dc.contributor.referee1ID | https://orcid.org/0000-0002-6150-3248 | |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5236112337927566 | |
| dc.contributor.referee2 | Barone, Marcelo Aiolfi | |
| dc.contributor.referee2ID | https://orcid.org/0000-0001-9290-0062 | |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/7099654064340324 | |
| dc.contributor.referee3 | Ramos, Rogério | |
| dc.contributor.referee3ID | https://orcid.org/0000-0003-4493-2435 | |
| dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/2975022316691139 | |
| dc.date.accessioned | 2024-06-17T13:21:10Z | |
| dc.date.available | 2024-06-17T13:21:10Z | |
| dc.date.issued | 2024-04-29 | |
| dc.description.abstract | Decarbonization 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.resumo | A 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.sponsorship | Agência de fomento | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.uri | https://dspace5.ufes.br/handle/10/17343 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Mestrado em Engenharia Mecânica | |
| dc.publisher.department | Centro Tecnológico | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | Descarbonização | |
| dc.subject | transição energética | |
| dc.subject | ORC-HP | |
| dc.subject | ORC-VCR | |
| dc.subject | viabilidade econômica | |
| dc.subject | análise ambiental | |
| dc.subject.br-rjbn | subject.br-rjbn | |
| dc.subject.cnpq | Área(s) do conhecimento do documento (Tabela CNPq) | |
| dc.title | Análise de viabilidade de alternativas para transição energética e descarbonização em uma fábrica de chocolates | |
| dc.title.alternative | title.alternative | |
| dc.type | masterThesis | |
| foaf.mbox | email@ufes.br |
