Integração de energia solar na produção de biodiesel em Portugal

Abstract

O trabalho aborda a integração da energia solar térmica na produção de biodiesel, com o objetivo de melhorar a sua sustentabilidade. O software DWSIM foi utilizado para simular o processo de produção de biodiesel a partir de 1000 kg/h de óleo de colza (dias úteis, 9:00−18:00 h, 11 meses/ano). Desta simulação, se verifica a necessidade de uma potência nominal constante de 513 kWt para satisfazer as necessidades de calor do reboiler da torre de destilação, correspondendo a 1542 MWht/ano a uma temperatura de 208ºC. Se considerou que essa energia é parcialmente obtida recorrendo a coletores cilindro-parabólicos em dois cenários: apenas um coletor (cenário 1) e dois coletores em série (cenário 2). Se utilizou o software greenius para as simulações do sistema solar térmico com uma caldeira a gás natural localizado em Évora. No cenário 1, a fração solar anual é 37% enquanto no 2 é 55%. O aumento da percentagem das necessidades de calor de processo satisfeita a partir de energia solar do cenário 1 para o 2 é conseguido à custa de um maior desperdício de calor solar produzido (a razão de calor útil anual nos cenários 1 e 2 é, respetivamente, 77% e 59%). Quanto ao rendimento do campo solar, para o cenário 1, 34% da radiação solar é convertida em energia térmica útil, enquanto para o 2, apenas 25%. O período de retorno do sistema com um e dois coletores é, respetivamente, 4,1 e 5,1 anos, enquanto o custo nivelado de calor é, respetivamente, 0,09 €/kWh e 0,10 €/kWh (valores superiores ao da opção de utilizar apenas gás natural − 0,05 €/kWh). Pelo exposto, se conclui que a integração de um sistema solar térmico no processo de produção de biodiesel é interessante do ponto de vista energético, apresentando um custo superior ao do recurso a gás natural; - Abstract: “Integrating Solar Energy into Biodiesel Production in Portugal” The work addresses the integration of solar thermal energy into biodiesel production with the aim of improving its sustainability. The DWSIM software was used to simulate the biodiesel production process from 1000 kg/h of rapeseed oil (working days, 9:00 h−18:00 h, 11 months/year). This simulation shows that a constant nominal power of 513 kWt is needed to satisfy the heat requirements of the distillation column reboiler, corresponding to 1542 MWht/year at a temperature of 208 ºC. This energy is partially obtained using cylindrical parabolic collectors in two scenarios: only one collector (scenario 1) and two collectors in series (scenario 2). The greenius software was used for the simulation of the solar thermal system located in Évora with natural gas as backup fuel. In scenario 1, the annual solar fraction is 37% while in scenario 2 it is 55%. The increase in the percentage of process heat requirements met by solar energy from scenario 1 to 2 is achieved at the cost of greater waste of the solar heat produced (the annual useful heat ratio in scenarios 1 and 2 is 77% and 59%, respectively). As for the efficiency of the solar field, for scenario 1, 34% of the solar radiation is converted into useful thermal energy, while for scenario 2, it drops to 25%. The payback period for the system with one and two collectors is 4.1 and 5.1 years respectively, while the levelized cost of heat is 0.09 €/kWh and 0.10 €/kWh respectively (higher than the option of using a natural gas boiler to produce the process heat−0.05 €/kWh). From the above, it can be concluded that integrating a solar thermal system into the biodiesel production process is interesting from an energy point of view, but with a higher cost than using natural gas.