Dissertação

{pt_PT=Design of a Portable Power Generation System using Compressed Air Energy Storage Concept} {} EVALUATED

{pt=A recente tendência de desenvolvimento de um sistema de produção de energia global mais sustentável levou ao aparecimento de novas configurações para produção de energia, as quais seguem as tendências actuais de redução de emissões e de escala, relativamente às formas convencionais. Entre estas, a utilização de ar comprimido como forma de armazenamento de energia tem merecido o interesse de muitos investigadores nos últimos anos. O presente trabalho pretende explicar o desenvolvimento de um sistema portátil de produção de energia, que utilizando os excessos de produção de energia nas horas de baixo consumo, bem como fontes de energia renováveis, comprime ar atmosférico para reservatórios de alta pressão. Este ar comprimido será depois utilizado para a produção de energia, por expansão numa turbina radial de pequenas dimensões. Por forma a desenhar o sistema, será obtido um modelo matemático da sua operação em primeiro lugar. Com este modelo, procurar-se-á optimizar o desempenho do sistema. Nunca esquecendo o objectivo de portabilidade, é fulcral que o sistema possa produzir tanta energia quanto possível, ao mesmo tempo que deve apresentar as menores dimensões possíveis. Foram aqui obtidas várias configurações óptimas para o sistema, com rendimentos da ordem dos 30%, e densidades energéticas de ordem dos 90 kJ/kg, valor ainda abaixo dos apresentados pelas baterias convencionais, mas com a vantagem de ter um impacto ambiental reduzido. Os custos de investimento são também reduzidos, da ordem dos 10,000€, e podem ser recuperados em poucos anos de operação, caso o sistema seja operado de forma diária., en=The recent tendency to develop a more sustainable power system has led to the development of new power generation systems, that are intended to be greener and smaller in size than the conventional ones. Among these, the use of compressed air as a form of energy storage has gained the interest of many researchers in recent years. This work intends to explain the development of a portable power generation system, that uses energy production excesses from off-peak consumption hours, as well as RES, to compress the air and store it in high-pressure tanks. The stored compressed air will later be used to expand through a small turbine, so that the desired electricity can be produced. To design this system, a simple mathematical model will be initially obtained. This model intends to provide a tool to optimize the performance of the system. Keeping in mind the objective of portability, it is important to have a system that can produce the maximum amount of energy possible, while its size is kept the smallest possible. Several optimal configurations were here obtained, with efficiencies around 30%, and a stored energetic density close to 90 kJ/kg, this one still lower than the typical value of a battery, but having the advantage of not being hazardous to the environment. The investment cost of this system is also low, roughly 10000€, which can be recovered within few years of operation, if the system is continuously used.}
{pt=Produção Descentralizada, Energias Renováveis, Armazenamento energético ar comprimido, Optimização, en=Distributed Power Generation, Renewable Energy Sources, Compressed Air Energy Storage, Multi-objective optimization}

Dezembro 5, 2018, 18:0

Orientação

ORIENTADOR

Edgar Caetano Fernandes

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Luís Rego da Cunha de Eça

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar