Avaliação energética e econômica do aproveitamento de energia térmica residual utilizando ciclo Rankine Orgânico.

Este trabalho teve como objetivo a análise térmica da geração de eletricidade a partir do reaproveitamento do calor residual descartado à atmosfera, especialmente em indústrias que utilizam energia térmica em seus processos, tais como siderúrgicas, indústrias de cimento e cal, entre outras. Para isso, foi criada uma ferramenta computacional para análise técnica e financeira, desenvolvida no Microsoft Excel , acrescido do módulo gratuito CoolProp , permitindo ampla utilização no meio industrial e acadêmico. Para reaproveitamento dessa energia, foi considerado o Ciclo Rankine Orgânico (ORC). A metodologia baseou-se no estudo de teorias consolidadas de ciclos de potência, balanço de energia da 1ª Lei da Termodinâmica, fluidos de trabalho orgânicos, estimativas de custos de aquisição (MCT – Module Costing Technique ) e métodos para análise de viabilidade econômica e financeira de investimentos. Após determinação e adoção de premissas e condições de contorno, foi desenvolvido o modelo técnico e financeiro para implementação na planilha eletrônica, juntamente com a interface do usuário. Nessa interface, são preenchidos dados como regime de trabalho, vazão e temperatura dos gases de calor residual, taxa de câmbio, impostos e preço do kWh, entre outros. A partir dos cálculos realizados pela ferramenta, são exibidos os resultados ao usuário, tais como a quantidade de energia gerada, preço da eletricidade produzida, valor do investimento, custos operacionais e payback , de modo a se obter resultados preliminares quanto à viabilidade de implantação de um ORC em seu processo industrial, visando a autossuficiência em relação à concessionária de energia elétrica. Adicionalmente, foram simulados dois cenários de operação, sendo um com baixo e outro com elevado calor residual disponível. Foi possível constatar condições específicas de viabilidade econômica e financeira em regimes de trabalho superiores a 6.000 horas/ano, com temperaturas acima de 150 °C e vazões superiores a 17 m3 /s, de acordo com os valores estabelecidos para taxa de câmbio, alavancagem financeira e taxa mínima de atratividade. Por fim, foram analisadas as correlações entre os dados de entrada e os resultados obtidos, de modo a mapear as maiores influências em relação à viabilidade do projeto, especialmente a cotação do dólar, o preço do kWh pago à concessionária e o custo de capital, podendo fazer com que o investimento não seja recomendado, mesmo em cenários de operação com elevados valores de temperaturas, vazões e regimes de trabalho.