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Título: Estudo técnico/económico da instalação de uma central de cogeração numa serração de madeira
Autor: Gonçalves, Nuno Miguel Bilreiro
Orientador: Soares, Constantino Vital
Palavras-chave: Cogeração
NMP
Turbina a vapor
Sistema ORC
Avaliação económica
Biomassa
Cogeneration
PWN
Steam turbine
ORC system
Economic evaluation
Biomass
Data de Defesa: Dez-2011
Citação: Gonçalves, Nuno Miguel Bilreiro - Estudo técnico/económico da instalação de uma central de cogeração numa serração de madeira. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2011. Dissertação de mestrado.
Resumo: O pinheiro tem um papel importante na ecologia e economia nacional. O Pinheiro sofre de uma praga severa, denominada por doença da murchidão dos pinheiros, causada pelo nemátodo da madeira do pinheiro (NMP). Apresenta-se como um verme microscópico, invertebrado, medindo menos de 1,5 mm de comprimento. O contágio entre árvores deve-se a vectores biologicamente conhecidos por longicórneo e capricórnio do pinheiro. Os produtores de madeira de pinho são desta forma obrigados a efectuar tratamentos térmicos (HT), de eliminação do NMP e dos seus vectores para que a exportação da madeira serrada cumpra com a norma NP 4487. De modo a manter a competitividade internacional das empresas nacionais, o impacto dos custos do HT deve ser minimizado. O objectivo desta dissertação é efectuar o estudo técnico-económico da implementação de um sistema de cogeração capaz produzir calor para efectuar o tratamento ao NMP e simultaneamente energia eléctrica para vender à rede pública. As receitas da venda de energia eléctrica poderão contribuir para a minimização dos custos do HT. Tendo em conta que os resíduos das serrações de madeira podem ser usados como combustível consideraram-se para avaliação duas tecnologias de cogeração, um sistema de turbina a vapor clássico (ciclo Rankine) e um sistema Organic Rankine Cycle (ORC), permitindo ambas a queima dos resíduos das serrações de madeira. No que diz respeito à avaliação económica, foi desenvolvido um simulador de tecnologia/modalidade de remuneração que efectua cálculos consoante as necessidades térmicas de cada produtor, a potência eléctrica a instalar e indicadores económicos, VAL, TIR e PAYBACK da instalação do sistema de cogeração. O simulador desenvolvido aplica a nova legislação que enquadra o sistema jurídico e remuneratório da cogeração (DL 23/2010), na qual se consideram duas modalidades, geral e especial. A metodologia desenvolvida foi aplicada num caso real de uma serração de madeira e os principais resultados mostram que as soluções apresentadas, turbina a vapor e sistema ORC, não apresentam viabilidade económica. Através da análise de sensibilidade, conclui-se que um dos factores que mais influência a viabilidade económica do projecto é o tempo de funcionamento reduzido. Sendo uma das soluções apresentada a criação de uma central de cogeração para vários produtores de madeira. Uma possível solução para o problema do reduzido tempo de utilização seria o fornecimento do serviço de tratamentos térmicos a outros produtores de paletes de madeira que não possuem estufa própria.
The pine tree has an important role in the national ecology and economy. The pine tree suffers from a severe plague, called by the pine tree wilt disease, caused by the pine wood nematode (PWN). It’s presented as a microscopic worm, invertebrate, measuring less than 1.5 mm in length. The contagious between trees is due to biological vectors known as longicorne and capricorn of pine. The producers of pine wood are in this way obliged to carry out heat treatment (HT), for removing the PWN and its vectors to the export of sawn timber according with the standard NP 4487. In order to maintain the international competitiveness of national firms, the cost of HT should be minimized. This paper objective is to do the technical and economic study for the implementation of a cogeneration system able to produce heat to make PWN treatment and simultaneously produce electricity to sell to the public grid. The profits from electricity sale could contribute to minimizing the costs of HT. Considering that the wood waste from sawmills can be used as fuel, were considered for evaluation two cogeneration technologies, steam turbine system (Rankine cycle) and Organic Rankine Cycle (ORC), both allowing the burning of wood waste from sawmills. Regarding the economic evaluation, was developed a technology/tariff simulator that computer, according to heating requirements at each producer, the electrical power to install and the economic indicators, NPV, IRR and PAYBACK time. The developedsimulator applies the new cogeneration tariff (DL 23/2010), which considers two different modes, general and special. The procedure was applied to a real case and the main results show that the bath solutions considered, steam turbine and ORC system are not economically viable. However thesensitivity analysis, demonstrated that increasing the operation time it is possible turn the investment viable. As one of the solutions being presented is the creation of a cogeneration plant for several producers of wood. As such, one of the solutions is to use the investment to provide heat treatments to the wood producers installed in the nearby.
Peer review: yes
URI: http://hdl.handle.net/10400.21/1234
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