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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/50426
Type: | Dissertação |
Title: | Dimensionamento e simulação de um sistema híbrido eólico-fotovoltaico para o acionamento de uma planta de dessalinização por osmose reversa |
Authors: | Ribeiro, Shakil Bonnet Jossub |
Advisor: | Carvalho, Paulo Cesar Marques de |
Keywords: | Engenharia elétrica;Dessalinização da água;Reverse osmosis desalination;Hybrid systems |
Issue Date: | 2020 |
Citation: | RIBEIRO, S. B. J. Dimensionamento e simulação de um sistema híbrido eólico-fotovoltaico para o acionamento de uma planta de dessalinização por osmose reversa. 2020. 112 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | A presente dissertação apresenta o dimensionamento e simulação de um Sistema Híbrido (SH) Eólico - Fotovoltaico (EO-FV) para acionar uma planta de dessalinização por Osmose Reversa (OR) com carga de 200 W e 2 kW programada para funcionar no período de 8 horas por dia. O desempenho do SH é analisado sob dados climáticos (irradiação solar e velocidade do vento) típicos de Petrolina e Parnaíba durante o período de um ano, representando o interior e litoral do Nordeste brasileiro respectivamente. O objetivo do trabalho é demonstrar uma metodologia de dimensionamento técnico – financeiro para uma planta de OR acionada por SH para dessalinização de água salobra com a melhor relação custo/benefício no preço final do m3 de água potável produzido. O software HOMER é utilizado no dimensionamento técnico – financeiro do SH e os resultados são utilizados para otimizar a planta de OR, tendo em vista o custo mínimo por metro cúbico (R$/m3) de água potável produzida. Numa segunda etapa, o software WAVE é utilizado para simular a planta de OR, sendo as características principais o tipo de água, sendo esta de poço (salobra) com salinidade de 1.500 mg/L e uso da membrana ECO PRO-440i adequada para a pressão e vazão ideal da planta. A planta de OR de 200 W apresenta uma estrutura de 1 vaso de pressão com 1 membrana, com um consumo de 9,79 kWh/m3 de água com salinidade de 377,7 mg/L. De modo a suprir essa demanda Petrolina e Parnaíba apresentam um SH EO-FV com Custo de Energia (COE) de R$ 3,74 e 3,63 por kWh, resultando em um Custo específico de Produção (CEP) de R$ 33,95 e 32,96 por m3 respectivamente. Para carga de 2 kW apresenta a planta de OR apresenta uma configuração com dois estágios, uma estrutura de 1 vaso de pressão com 1 membrana por estágio, com um consumo de 6,02 kWh/m3 de água com salinidade de 163,2 mg/L. Para abastecer a segunda carga Petrolina e Parnaíba apresenta um SH EO-FV com COE de R$ 0,82 e 0,81 por kWh, resultando em um CEP de R$ 5,33 e 5,27 por m3 respectivamente. Concluindo que a configuração com melhor relação custo/beneficio é a planta de OR de 2 kW de Parnaíba, situação na qual fornece uma produção diária de água potável de 93,12 m3 , abastecendo 6200 pessoas diariamente, apresentando um custo específico competitivo de R$ 5,27/m3 (R$ 0,105/20L), inferior inclusive aos custos de obtenção do insumo por outros meios, tais como a água mineral comercializada a R$ 187,50/m3 (R$ 3,75/20L) e a água tratada de carros-pipa, vendida a R$ 35,00/m3 (R$ 0,70/20L), em média. |
Abstract: | This dissertation presents the sizing and simulation of a Wind - Photovoltaic (W-PV) Hybrid System (HS) to drive a Reverse Osmosis (RO) desalination plant (DP) programmed to operate in the period of 8 hours per day. The HS performance is analyzed under climatic data (solar irradiation and wind speed) typical of Petrolina and Parnaíba over a period of one year, represen- ting the Brazilian interior and coast respectively. The objective of the work is to demonstrate a methodology of technical - financial dimensioning for an RO plant powered by HS for brackish water desalination with a better cost / benefit ratio in the final price of m3 of drinking water produced. The HOMER software is used in the HS financial - technical dimensioning and the results are used to optimize the RO plant, considering the minimum cost per cubic meter (R$/m3 ) of produced potable water. In a second step, the WAVE software is used to simulate the RO plant, the main characteristics being the type of water, this being a well (brackish) with salinity of 1,500 mg/L and use of the ECO PRO-440i membrane suitable for ideal plant pressure and flow. The 200 W RO plant has a structure of 1 pressure vessel with 1 membrane, with a consumption of 9.79 kWh/m3 of water with 377.7 mg/L of salinity, to supply this load Petrolina and Parnaíba present an HS W-PV with Energy Cost (COE) of R$ 3.74 and 3.63 per kWh, resulting in a Specific Production Cost (SPC) of R$ 33.95 and 32.96 per m3 respectively. For 2 kW load the Ro plant features a two-stage configuration, a structure of 1 pressure vessel with 1 membrane per stage, with a consumption of 6.02 kWh/m3 of water with 163,2 mg/L of salinity. To supply the second cargo Petrolina and Parnaíba has an HS W-PV with COE of R$ 0.82 and 0.81 per kWh, resulting in a CEP of R$ 5.33 and 5.27 per m3 respectively. Concluding that despite the approximate results, the configuration that brings the best cost / benefit ratio is the 2 kW RO plant in Parnaíba, a situation in which it provides a daily production of drinking water of 93.12 m3, presenting a specific competitive cost of R$ 5.27/m3 (R$ 0.105/20L), even lower than the costs of obtaining the input by other means, such as mineral water sold at R$ 187.50/m3 (R$3.75/20L) and water treated by tankers, sold at R$ 35.00/m3 (R$ 0.70/20L), on average. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/50426 |
Appears in Collections: | DEEL - Dissertações defendidas na UFC |
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