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Estudo de incorporação de H2 no gás natural e seu impacto em equipamento motriz
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| 29.33 MB | Adobe PDF |
Authors
Abstract(s)
A utilização de hidrogénio tem desempenhado um papel fulcral na transição energética que visa alcançar um futuro mais sustentável. Neste sentido, foi concebido um estudo experimental que permite aferir o impacte técnico, ambiental e económico da incorporação deste combustível no gás natural. Os ensaios experimentais foram conduzidos numa unidade demonstrativa GUNT ET 792, caracterizada por operar segundo um ciclo a gás com configuração twin-shaft. O equipamento, originalmente apto para a queima de propano, foi adaptado para admitir gás natural e misturas de gás natural com hidrogénio em frações volúmicas de 5%, 10% e 20%. Os testes efetuados permitiram, em primeiro lugar, garantir a viabilidade da utilização destas misturas na ótica da segurança. Por outro lado, do ponto de vista qualitativo, foi possível avaliar as principais diferenças da utilização destes gases combustíveis a nível das temperaturas e pressões que caracterizam os principais pontos do ciclo a gás, pressão de injeção, razões ar-combustível, excesso de ar, potência produzida, eficiência global do ciclo e emissões de NOX. Indiretamente foi possível estimar uma redução de emissões de CO2, que pode alcançar os 9,49% através da utilização da mistura com 20% de hidrogénio, com um impacto a nível do custo de operação, que variará entre os 15,85% e os 53,94%.
Abstract The usage of hydrogen has played a crucial role in the energy transition aimed at achieving a more sustainable future. Regarding this, an experimental study was conceived to assess the technical, environmental and economic impact of incorporating this fuel into natural gas. The experimental tests were conducted on a GUNT ET 792 demonstration unit, characterized by operating on a gas cycle in a twin-shaft configuration. The equipment, originally designed for burning propane, was adapted to accommodate natural gas and mixtures of natural gas with hydrogen in volumetric fractions of 5%, 10% and 20%. The conducted tests, in the first place, ensured the viability of using these mixtures from a safety perspective. On the other hand, from a qualitive standpoint, it was possible to evaluate the main differences in the use of these fuel gases in terms of the temperatures and pressures that characterize the main points of the gas cycle, fuel injection pressures, air-fuel ratios, excess air, power output, overall cycle efficiencies, and NOX emissions. Indirectly, it was possible to estimate a reduction in CO2 emissions that could reach 9.49% through the 20% hydrogen mixture, with an economic impact on operational costs ranging between 15.85% and 53.94%.
Abstract The usage of hydrogen has played a crucial role in the energy transition aimed at achieving a more sustainable future. Regarding this, an experimental study was conceived to assess the technical, environmental and economic impact of incorporating this fuel into natural gas. The experimental tests were conducted on a GUNT ET 792 demonstration unit, characterized by operating on a gas cycle in a twin-shaft configuration. The equipment, originally designed for burning propane, was adapted to accommodate natural gas and mixtures of natural gas with hydrogen in volumetric fractions of 5%, 10% and 20%. The conducted tests, in the first place, ensured the viability of using these mixtures from a safety perspective. On the other hand, from a qualitive standpoint, it was possible to evaluate the main differences in the use of these fuel gases in terms of the temperatures and pressures that characterize the main points of the gas cycle, fuel injection pressures, air-fuel ratios, excess air, power output, overall cycle efficiencies, and NOX emissions. Indirectly, it was possible to estimate a reduction in CO2 emissions that could reach 9.49% through the 20% hydrogen mixture, with an economic impact on operational costs ranging between 15.85% and 53.94%.
Description
Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Área de Especialização de Energia, Refrigeração e Climatização
Keywords
Hidrogénio Ciclo a gás Turbina a gás Transição energética Hydrogen Gas cycle Gas turbine Energy transition
Citation
VALENTE, Ruben Miguel Canelas – Estudo de incorporação de H2 no gás natural e seu impacto em equipamento motriz. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. 2024. Dissertação de Mestrado.