Modelagem Termodinâmica de uma Microturbina a Gás em Sistema Gas to Wire com Regenerador

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo numérico para simular o desempenho de um sistema Gas to Wire (GtW) baseado em uma microturbina a gás operando em ciclo Brayton com regenerador. O estudo considera a variação da carga elétrica e a composição do combustível, com foco na influência do dióxido de carbono, contaminante comum em reservas brasileiras de gás natural. A modelagem termodinâmica e foi implementada no software Engineering Equation Solver (EES), utilizando dados reais da microturbina Capstone C30 e misturas representativas da Bacia de Santos. A análise evidenciou que a redução de carga compromete a eficiência do sistema e intensifica as irreversibilidades, enquanto o aumento da concentração de CO2 reduz o poder calorífico do combustível, eleva o consumo e impacta negativamente o desempenho global. Foram avaliados parâmetros como eficiência térmica, heat rate, razão ar/combustível, e número de Wobbe, permitindo uma caracterização detalhada do comportamento da microturbina em diferentes cenários operacionais. Os resultados indicam que o modelo é capaz de reproduzir com boa coerência o funcionamento do sistema e pode ser utilizado como ferramenta para o estudo e dimensionamento de aplicações GtW, especialmente em regiões offshore, contribuindo para o melhor aproveitamento do gás natural e para o avanço de soluções energéticas mais eficientes e sustentáveis.