SIEER - Sistemas de Energia e Energias Renováveis

1. SIEER - Sistemas de Energia e Energias Renováveis Exercícios 1 hjs@isep.ipp.pt, rfb@isep.ipp.pt, rms@isep.ipp.pt

2. SIEER - Sistemas de Energia e Energias Renováveis • 1. Pretende-se conhecer o coeficiente de conversão da eletricidade para energia primária nas unidades tep/MWh, sabendo-se que a central térmica tem um rendimento de 40% e que o combustível é um hidrocarboneto refinado com um PCI de 9500 kcal/kg. Os consumos energéticos associados à sua extração, transporte e refinação representam 1000 kcal por cada kg de combustível. • 1 tep = 10 Gcal. • 2. Pretende-se conhecer o coeficiente de conversão da eletricidade para energia primária nas unidades tep/MWh, sabendo-se que a central térmica tem um rendimento de 35% e que o combustível é carvão com um PCI de 7000 kcal/kg. A eficiência de transformação da energia primária em energia final é de 85%. • Calcule a massa de carvão utilizada para produzir um MWh elétrico. Considerando o preço do carvão entre 100 a 150 €/ton, calcule o custo líquido do kWh produzido.

3. SIEER - Sistemas de Energia e Energias Renováveis • 3. Pretende-se aquecer uma habitação. Este aquecimento pode ter 2 formas diferentes: • a) Aquecimento elétrico por efeito de Joule; • b) Aquecimento central através de queima de gás natural para aquecimento de um circuito de água quente. • A caldeira apresenta um rendimento de 90%. • São fornecidos os seguintes elementos: • 0,10€/kWheléctrico, 0,60 €/m3 GN, PCI do GN = 39,5 MJ/m3, coeficientes de conversão para energia primária: 0,29 kgep/kWheléctrico, 0.91 kgep/m3de GN • Qual a posição destas 2 soluções em termos dos consumos de energia final (disponível), primária e fatura energética? • 4. Aquecem-se 200 l de água que estava a uma temperatura de 10ºC (283 ºK) com 1 kg de fuel, cujo PCI = 9500 kcal/kg (que custa cerca de 0,70 €), ou com 5 kWhque custa sensivelmente o mesmo, qual é a temperatura final atingida pela água em ambos os casos (supor os rendimentos de transformação unitários), Ecal = ηM cesp∆T.

4. SIEER - Sistemas de Energia e Energias Renováveis • 5. A energia consumida em Portugal em 2005 foi de cerca de 50 TWh. • Se fosse possível obter esta energia de uma reação nuclear com 10 % de eficiência, quantos Kg de material cindível se consumiriam? • Quantos kg de carvão de PCI=7000 kcal/kg queimados numa central térmica de rendimento 38% seriam necessários? • 6. Aceitando como exactoo panorama energético mundial em 2000 descrito a seguir, para quantos anos haverá reservas de petróleo se as necessidades de petróleo continuassem a crescer 5% ao ano?

5. SIEER - Sistemas de Energia e Energias Renováveis 7. Uma central de emergência constituída por um grupo diesel de 135 kW funciona 75 h por ano a 65% da carga. O custo da central foi de 25000 € e tem um consumo específico de 0,32 kg de gasóleo por cada kWh produzido. Quanto custa em média cada kWh, sabendo-se que o gasóleo custa 1,35 €/kg e que a amortização anual da central é feita à taxa de 8%. Determine o rendimento da central (PCIGasol = 11000 kcal/kg). 8. Um forno industrial com potência de 600 KW está ligado 24 h por dia e durante 300 dias por ano. Para aquecer o forno admitem-se duas soluções técnicas; térmica ou elétrica: a) Queimar fuelóleo que tem um poder calorifico de 9500 kcal/kg e custa 0,70 €/kg, numa fornalha com 60% de rendimento. b) Usar energia elétrica fornecida por um central em que se queima na caldeira idêntico fuelóleo. O rendimento global da central é de 60% do rendimento ideal do ciclo de Carnot correspondente às temperaturas limite do ciclo de vapor seguintes: 32ºC à saída do condensador 520ºC à saída do vapor sobreaquecido Quanto custa o combustível gasto anualmente para aquecer o forno em ambos os casos?