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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Dessalinização de água em uma planta de energia solar concentrada: modelagem e análise termodinâmica
Alternate title (s): Water desalination in a concentrated solar power plant: modeling and thermodynamic analysis
Author: Medeiros, Vítor Silva
First Advisor: Carvalho, Solidônio Rodrigues de
First member of the Committee: Santos, Daniel Dall'Onder dos
Second member of the Committee: Passos, Júlio César
Summary: Diversos países já enfrentam problemas de escassez hídrica, resultado do aumento do consumo e mudanças climáticas ao longo dos anos. Países, principalmente da região do Golfo Pérsico, recorrem à dessalinização, um processo com alto consumo de energia que extrai sal da água. Felizmente, a maioria das regiões áridas que sofrem com escassez de água estão situadas em localidades com alta irradiância solar, ou seja, apresentam potencial de energia solar. Integrar Energia Solar Concentrada (CSP) e tecnologias de dessalinização é uma maneira de produzir simultaneamente água dessalinizada e energia. Dessa forma, o objetivo deste trabalho consistiu em desenvolver um modelo para análise termodinâmica e verificação da viabilidade de sistemas de cogeração de água dessalinizada e energia. Os processos de Destilação de Múltiplos Efeitos (MED) e Compressão Térmica de Vapor (TVC) foram replicados em um modelo detalhado, que foi validado utilizando dados de plantas comerciais disponíveis na literatura. O modelo de dessalinização MED foi utilizado em conjunto com um programa computacional para simular o desempenho de sistemas CSP do tipo calha parabólica. Além disso, a compatibilidade do processo de Osmose Reversa (RO) com a tecnologia CSP também foi analisada. A cidade de Fortaleza-CE, foi escolhida como localização para o estudo de caso da viabilidade de instalação das tecnologias de energia solar concentrada e dessalinização. Os resultados dos estudos mostraram que os sistemas de dessalinização MED, MED-TVC e RO combinados com a tecnologia CSP apresentam desempenho satisfatório diante das condições meteorológicas simuladas, e a opção CSP+RO apresenta uma vantagem produtiva em relação às demais configurações.
Abstract: Several countries are already facing water shortages as a result of increased consumption and climate change over the years. Countries, mainly in the Persian Gulf region, turned to desalination, an energy-intensive process that extracts salt from water. Fortunately, most arid regions that suffer from water scarcity are located in places with high solar irradiance, in other words, they have solar energy potential. Integrating Concentrated Solar Power (CSP) and desalination technologies is a way to simultaneously produce desalinated water and energy. Thus, the objective of this work was to develop a model for thermodynamic analysis, and verification of the feasibility of desalinated water and energy cogeneration systems. A model describing the Multi-Effect Distillation (MED) process together with a Thermal Vapor Compressor (TVC) system was implemented and validated against data from commercial plants available in the literature. The MED desalination model worked in conjunction with a computer program to simulate the performance of CSP parabolic trough systems. In addition, the compatibility between Reverse Osmosis (RO) process and CSP technology was also analyzed. The city of Fortaleza-CE was used as a case study for the feasibility analysis of installing concentrated solar power and desalination technologies. The results of the studies showed that the MED, MED-TVC and RO desalination systems combined with the CSP technology present good performances under the simulated weather conditions, and the CSP+RO option presents a production advantage over the other configurations.
Keywords: CSP
CSP
MED
MED
Cogeração
Cogeneration
Dessalinização
Desalination
Simulação
Simulation
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::TRANSFERENCIA DE CALOR
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: MEDEIROS, Vítor Silva. Dessalinização de água em uma planta de energia solar concentrada: modelagem e análise termodinâmica. 2021. 116 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.499.
Document identifier: https://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.499
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/33401
Date of defense: 27-Oct-2021
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