Avaliação da recuperação da energia de bordo, sua armazenagem e utilização em navios da Marinha Portuguesa

O crescente consumo de combustíveis como gasóleo e gasolina, cria cada vez mais dependência nos combustíveis fósseis. As atividades da Marinha dependem muito deste recurso, sendo por isso importante utilizar a sua energia como um recurso escasso, mas com grande impacto económico e ambiental durante as diversas missões. Existe então a necessidade de encontrar fontes de energia alternativa ou aproveitar os recursos ainda disponíveis. O presente trabalho avalia o potencial de aproveitamento da energia térmica contida nos gases de evacuação do NRP Viana do Castelo da Marinha Portuguesa. Para tal foi criado um modelo teórico de aproveitamento da energia calorífica libertada pelos motores diesel, através de um ciclo orgânico de Rankine (ORC). Foi necessário o estudo termodinâmico deste ciclo para os fluidos orgânicos escolhidos, nomeadamente o R134a e do R245fa. A simulação do comportamento da instalação propulsora sob diversos regimes permitiu determinar a disponibilidade de calor rejeitado pela instalação a diversos regimes de máquinas, para ser recuperado pelo sistema proposto. A utilização conjunta do ORC com um chiller de absorção de brometo de lítio, para aproveitar o calor residual permite o aumento do intervalo de temperaturas entre o condensador e evaporador, permitindo que no processo global se obtenha um acréscimo do rendimento do ciclo. A energia obtida é posteriormente armazenada em baterias de brometo de lítio, pelas vantagens apresentadas ao comparar com diversos métodos de armazenamento. Considerando um sistema que é constituído por permutadores de calor de placas soldadas e um chiller de absorção foi feito a análise da energia recuperada obtendo-se um rendimento teórico máximo de cerca de 20%, utilizando o R245fa. A energia prevista recuperada numa missão de um dia é equivalente a metade das necessidades do navio durante o tempo a navegar, produzida nos geradores. The increasing consumption of fuels such as gasoil and gasoline creates an increasing dependence on fossil fuels. The Navy's activities rely heavily on this resource, and it is therefore important to use its energy as a scarce resource, but with great economic and environmental impact during the various missions. There is then a need to find alternative energy sources or reuse the resources still available. The present work evaluates the potential of the use of the thermal energy contained in the evacuation gases of the NRP Viana do Castelo of Marinha Portuguesa. For this, a theoretical model of reuse of the heat energy released by the diesel engines was created through an Organic Rankine cycle (ORC). A thermodynamic study of this cycle was required for the chosen organic fluids, namely R134a and R245fa. The simulation of the behavior of the propulsion plant under different regimes allowed to determine the availability of heat rejected by the installation to different engine regimes, to be recovered by the proposed system. The combined use of the ORC with a lithium bromide absorption chiller to take advantage of the residual heat allows the temperature range between the condenser and the evaporator to increase, allowing the overall process to increase the cycle efficiency. The energy obtained is subsequently stored in lithium bromide batteries, for the advantages presented when compared with several storage methods. Considering a system consisting of welded plate heat exchangers and an absorption chiller, the recovered energy was analyzed to give a theoretical maximum yield of about 20% using R245fa. The expected energy recovered on a one-day mission is equivalent to half of the ship's needs during the sailing time, produced in the generators.