PRH-08 Eficiência Energética, Descarbonização e Combustíveis Alternativos em Engenharia Mecânica.

Resumo

O incentivo ao uso de combustíveis alternativos (incluindo biodiesel, etanol, hidrogênio e biomassa) e de tecnologias para geração termelétrica sustentável têm sido promovidos tanto em nível nacional quanto internacional. Este incentivo possibilita a redução da dependência dos combustíveis fósseis e diminuição das possíveis causas do aquecimento global, além de aproveitar melhor o calor residual de máquinas térmicas convencionais e promover a descarbonização de processos de geração de energia térmica. A Engenharia Mecânica da UFRJ tem desempenhado um papel importante em pesquisas relacionadas à aplicação de biomassa/biocombustíveis em motores, incluindo o uso de hidrogênio verde, além de estudos de otimização de ciclos de potência, incluindo turbinas a gás e ciclos combinados. De maneira geral, o uso de biocombustíveis/biomassa em motores apresenta os seguintes benefícios:·  Redução da dependência de óleo diesel importado, contribuindo positivamente para o equilíbrio da balança comercial do país;·  Diminuição das emissões de CO2, principal responsável pelo aquecimento global, graças ao processo de fotossíntese das plantações de biomassa, que absorvem cerca de 70% dessas emissões geradas pelos motores;·  Melhora na qualidade das emissões de gases como monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HC), partículas e dióxido de enxofre (SO2);·  Aumento da lubricidade do combustível, o que prolonga a vida útil dos componentes dos motores.Com relação ao uso de hidrogênio, ressaltam-se ainda as seguintes vantagens:·  Alto poder calorífico inferior;·  Produtos de combustão isentos de HC, CO, CO2, SO2;·  Possibilidade de produção via fontes renováveis (solar, eólica etc.), podendo servir como um fluido armazenador de energia de fontes alternativas suscetíveis a variações cíclicas/estocásticas.Além disso, destaca-se a importância do desenvolvimento e aplicação de metodologias voltadas à análise e otimização de sistemas térmicos e energéticos complexos. Estas são iniciativas cruciais no cenário atual, dado o crescimento da relevância desses sistemas na transição da matriz energética brasileira. Entre as vantagens dessas metodologias, incluem-se:·  Utilização mais eficiente e criteriosa dos recursos naturais disponíveis, além de um direcionamento estratégico dos investimentos em pesquisa e desenvolvimento;·  Controle mais efetivo das emissões de poluentes provenientes de equipamentos que utilizam combustíveis fósseis e/ou biocombustíveis, especialmente considerando as novas regulamentações ambientais nacionais e internacionais;·  Utilização do calor residual de máquinas térmicas (motores e turbinas) para processos secundários, como geração de hidrogênio e dessalinização de água.Assim, tal programa busca atender a crescente demanda por conhecimento nas áreas de biocombustíveis e eficiência energética já existente na EM/UFRJ, alinhando-se à necessidade global de melhor aproveitamento das fontes de energia fósseis e da ampliação do uso de biocombustíveis. O programa visa otimizar os equipamentos existentes e minimizar os impactos ambientais decorrentes de seu uso.A Engenharia Mecânica da UFRJ conduziu, no tema de biocombustíveis, o PRH37 no período de 2010 até 2018, e o PRH 08.1 no período de 2019 até 2024, com excelentes resultados técnicos e premiações importantes.  As ênfases propostas nesta nova versão incluem as existentes nas versões anteriores (Biocombustíveis e Eficiência Energética), e alargam a abrangência para Hidrogênio; Tecnologias para a geração termelétrica sustentável; e Geração de energia elétrica a partir de biomassa. Tais temas vêm sendo motivo de pesquisa recente na Engenharia Mecânica da UFRJ e já vinham sendo abordados nas versões anteriores deste PRH, ainda de forma tangencial. (AU)