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Sobre o conceito de exergoeconomia (termoeconomia), e a contabilização de ineficiências termodinâmicas no custo total do produto de um sistema de energia


Além da consideração do desempenho técnico no projeto de um sistema térmico, o desempenho económico deve ser tido em consideração, o que pode resultar num melhor projeto final. Portanto, há uma necessidade de estimar os principais custos envolvidos no projeto, como custo de investimento de capital total (CI), custos de combustível, despesas de operação e manutenção (O&M) e custo dos produtos finais. 

Um dos fatores mais importantes para a seleção de sistemas de energia é o custo do produto final, que poderia ser, por exemplo, o custo da eletricidade numa central de produçaõ, o custo do hidrogénio num central de produção de hidrogénio ou o custo da água doce numa central de dessalinização. O custo total de um item compreende custos fixos e custos variáveis. (...) Para se ter um melhor entendimento da avaliação económica dos sistemas energéticos, é melhor vinculá-la à exergia, que é uma ferramenta potencial para determinar as perdas no sistema. Assim, a exergoeconomia pode auxiliar a atingir esse objetivo. 

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Fonte: I. Dincer, Comprehensive Energy Systems - Volume 1 - Energy Fundamentals, 2018, Elsevier


 A exergoeconomia, também chamada de termoeconomia, é da noção de que a modelação térmica por si só não é um critério universal para a modelação, avaliação e otimização de um sistema de energia, uma vez que não considera o custo associado de energia nem as trocas de exergia dentro de um sistema.

A exergoeconomia foi desenvolvida com base na noção de que a base mais racional para o custo de alocação do material e do fluxo de energia num sistema de energia são as exergias que são transferidas por meio desses fluxos. Portanto, essa metodologia é chamada de exergoeconomia, que vem de uma combinação de análises exergéticas e económicas.

Exergoeconomia é um ramo da termodinâmica aplicada que combina princípios de análise de exergia e economia de engenharia para fornecer uma ferramenta racional para analisar as interações de massa e energia entre os subsistemas de um sistema de energia. Essa terminologia foi introduzida por Tsatsaronis em 1984. Para qualquer sistema de energia, é possível definir um produto do sistema em termos de exergia. Portanto, a exergoeconomia é utilizada para estimar o custo do produto de qualquer sistema energético por unidade de exergia do produto gerado e permite minimizar o custo do produto da planta como objetivo exergoeconómico.

O objetivo de qualquer otimização exergoeconómica é minimizar o produto de um sistema de energia enquanto este produto é constante. A análise exergoeconómica pode ser realizada para todo o sistema de energia ou no nível dos subcomponentes do sistema de energia para encontrar a taxa de custo da exergia transferida dentro de todo o sistema. Além disso, a exergoeconomia incorpora os custos associados às ineficiências termodinâmicas no custo total do produto de um sistema de energia. Usando a exergoeconomia, também é possível encontrar o custo das ineficiências termodinâmicas (destruição e perda de exergia) para todo o sistema ou seus subcomponentes (no nível do componente).

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Fonte: H. Sayyaadi, Modeling, Assessment, and Optimization of Energy Systems, 2020, Academic Press


Exemplos de investigação em curso envolvendo exergoeconomia :