Viabilidade de reestruturação de uma unidade de produção de energia térmica com recurso a sistemas solares térmicos

Abstract

Este estudo foi realizado no âmbito do trabalho de projecto do curso de mestrado em Energia e Ambiente. A ideia deste projecto surge através do primeiro contacto com o meio empresarial, quando ingressei num programa de estágio profissional na empresa SEGMA - Serviços de Engenharia, Gestão e Manutenção, Lda, empresa do Grupo EDA - Electricidade dos Açores, SA. Já inserido e com o cargo de engenheiro estagiário fui destacado para acompanhar uma auditoria energética a uma fábrica de lacticínios - FROMAGERIES BEL, S.A, localizada em Ribeira Grande, São Miguel, Açores. O plano da auditoria energética foi adjudicado e executado em parceria por duas entidades competentes e reconhecidas para o efeito. As entidades envolvidas foram o instituto ISQ - Instituto de Soldadura e Qualidade e a SEGMA. A ideia do projecto - “Viabilidade de Reestruturação de uma Unidade de Produção de Energia Térmica com Recurso a Sistemas Solares Térmicos”, surge como a possibilidade de reunir um plano de racionalização energética, promovendo os objectivos de redução de custos energéticos bem como a mitigação de efluentes gasosos nefastos ao ambiente. O projecto desenvolvido analisa a viabilidade de implementação de um sistema solar térmico acoplado ao sistema de produção vapor no sector industrial de lacticínios. Ao longo do trabalho serão descritas de forma explícita as características do Grupo Gerador de Vapor, serão apresentados os seus principais componentes, a sua produção, o seu consumo de combustível e as suas fontes de poluição. A concepção do projecto consiste em pré-aquecer a água da rede de alimentação de três caldeiras até à temperatura de 80 ºC através de sistemas solares térmicos. A água já pré-aquecida é acumulada e pode ser utilizada em diferentes processos. Para o dimensionamento do campo colector solar utilizou-se como programa de cálculo o SOLTERM, do Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG). Como complemento, o dimensionamento também foi feito numa folha de cálculo no programa EXCEL. Para além do programa referido, utilizaram-se outras ferramentas que se revelaram extremamente úteis no estudo e dimensionamento do campo colector solar, como é Google SketchUp que nos dá importante informação ao nível das características geográficas do local e níveis de sombreamentos sobre a instalação.O dimensionamento do campo colector solar realizado no SOLTERM aponta para resultados satisfatórios. Através da análise energética verificou-se uma fracção solar de 64,8 %, valor razoável para este tipo sistemas. O presente projecto demonstra que o investimento em energia solar tem viabilidade económicofinanceira, quer a empresa utilize fundos próprios, quer recorra a empréstimo bancário para o seu financiamento, originando um bom retorno para a empresa do capital investido; ABSTRACT:This research project was conducted within the final project of the master course in Energy and Environment. The project idea emerged through my first contact with professional activities. I joined a professional internship program in the company SEGMA - Serviços de Engenharia, Gestão e Manutenção, Lda, a company of Group EDA - Electricidade dos Açores, SA. As an engineer intern I was assigned to monitor an energy audit on a dairy - FROMAGERIES BEL, SA, located in Ribeira Grande, São Miguel, Açores. The energy audit was carried out by two entities with recognized competence: SEGMA and ISQ. Apart from SEGMA, the other entity involved was ISQ Institute - Instituto de Soldadura e Qualidade. The project idea - "Feasibility of Using Solar Thermal Systems in an Existing Steam Production Facility" came up when addressing the rational energy consumption measures, with the objectives of reducing energy costs and pollutants. In this project the possibility of integrating a solar thermal system in a steam production facility in the dairy industry is analysed. Throughout the work, the characteristics of the Steam Generation facilities, its main components, production, fuel consumption and sources of pollution are presented. The project considers solar energy to preheat water coming from the supply system to 80 ºC, before entering the three boilers used to produce steam. The preheated water is stored and can be used in different processes. For the sizing of the solar collector field SOLTERM of the Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG) was used. Additionally, the design was also done in a EXCEL spreadsheet. However other tools have proved extremely useful in the study and design of the solar collector field, as it is the use of Google SketchUp that gives important information about the geographic characteristics of the location and levels of shading on the installation. The sizing of collector field held in SOLTERM pointed to satisfactory results. Trough energy analysis there has been a solar fraction of 64,8 %, which is reasonable for this type of system. This project demonstrates that investment in solar energy has economic and financial viability, whether the company uses its own funds, or resort to bank loans for financing, producing a good return for the company's invested capital.