Avaliação das oportunidades de optimização energética e ambiental associada ao processo de regaseificação do gás natural em centrais termoeléctricas

Abstract

TThis dissertation aims to analyze the opportunities for energetical and environmental optimization of the liquefied natural gas regasification process taking into considering the conditions presented at the Vitória thermoelectric power plant on the Madeira island. The proposals analyzed during this dissertation were: dry ice production by reverse sublimation, cooling the exhaust gases of the internal combustion engines; the generation of electricity through the implementation and a direct expansion cycle, in which the natural gas is compressed in the liquid state, vaporized by an external thermal energy flow and expanded in the gaseous state; the production of electricity through the installation of an organic Rankine cycle in which the regasification process of the liquefied natural gas will be the cold source of the cycle and the exhaust gases of the internal combustion engine, the hot source; increasing the production of electricity by cooling the intake air of a gas turbine, commercial ice production and blast use using cryogenic energy in liquefied natural gas.After analyzing all the proposals, it is concluded that both the dry ice production proposal and the proposed increase in electricity production with the reduction of temperature to the gas turbine should not be considered. On the one hand, the proposal of ice production in this initial analysis did not obtain the best results, capturing only 4% of the emitted 〖CO〗_2, on the other hand it presents several technological difficulties. In the case of the gas turbine since this is used in a timely manner its optimization will not bring as many benefits as the other proposals.Proposals for electricity production with the implementation of a direct expansion cycle or an organic Rankine cycle are feasible and have good economic potential. Even so, the production of ice is the proposal that presents less technological difficulties and is the proposal that presents greater economic potential.

Esta dissertação tem como objetivo realizar uma análise das oportunidades de otimização energética e ambiental do processo de regaseificação do gás natural liquefeito tendo em consideração as condições particulares apresentadas na central termoelétrica da Vitória na ilha da Madeira. As propostas analisadas no decorrer desta dissertação foram: a proposta de produção de gelo seco por sublimação inversa, arrefecendo os gases de exaustão dos motores de combustão interna; a produção de eletricidade através da implementação e um ciclo de expansão direta, em que o gás natural é comprimido no estado líquido, vaporizado por ação de um fluxo de energia térmica exterior e expandido no estado gasoso; a produção de eletricidade com a instalação de um ciclo orgânico de Rankine em que o processo de regaseificação do gás natural liquefeito será a fonte fria do ciclo e os gases de exaustão do motor de combustão interna, a fonte quente; o aumento da produção de eletricidade com o arrefecimento do ar de admissão de uma turbina a gás, e a produção de gelo para fins comerciais e utilização em lota, com recurso à energia criogénica no gás natural liquefeito.Após realizada a análise de todas as propostas conclui-se que tanto a proposta da produção de gelo seco como a proposta de aumento de produção de eletricidade com a redução de temperatura à entada da turbina a gás não deverão ser consideradas. Por um lado, a proposta da produção de gelo nesta análise inicial não obteve os melhores resultados, captando apenas 4% do 〖CO〗_2 emitido, por outro lado encerra diversas dificuldades tecnológicas. No caso da turbina a gás uma vez que esta é utilizada pontualmente a sua otimização não trará tantos benefícios como as restantes propostas.As propostas de produção de eletricidade com a implementação de um ciclo de expansão direta ou de um ciclo orgânico de Rankine são exequíveis e apresentam um bom potencial económico. Ainda assim, a produção de gelo é a proposta que apresenta menores dificuldades tecnológicas e é a proposta que apresenta um maior potencial económico.