Simulação de campo solar cilíndrico-parabólico para atender demanda do ciclo de absorção e do calor de processo de uma indústria cervejeira

Abstract

A transformação energética é um tema recorrente e muito presente nas indústrias, inclusive na produção de cerveja, uma vez que um dos principais insumos energéticos é calor de processo e água para resfriamento. Para isso, propõe-se a utilização de campo de coletores solares tipo calha parabólica, para obter uma quantidade de energia térmica suficiente para alimentar um chiller de absorção, gerando frio para uma cervejaria e para alimentar um sistema de água quente utilizado como calor de processo. Foram utilizados softwares como o System Advisor Model (SAM) para projetar e dimensionar uma planta solar térmica, levando em consideração os dados meteorológicos e solarimétricos para a cidade de Recife-PE e para simular um ciclo de refrigeração por absorção, foi utilizado o Engineering Equation Solver (EES). Para simular a planta, foi determinada a demanda energética, água quente e fria, necessária para produzir 10.000 litros de cerveja. Para isso, foram necessários 0,8 MWt, dos quais 0,4 MWt foram direcionados para utilização de calor de processo, enquanto os 0,4 MWt restantes foram aplicados em um chiller de absorção, que foi capaz de gerar 281 kW de capacidade de resfriamento com um Coefficient of Performance (COP) de 0,73. Os resultados demonstram que é viável tecnicamente a utilização de energia termossolar e chiller de absorção como alternativas as energias fósseis convencionais, uma vez que a planta termossolar projetada foi capaz de gerar, de acordo com a média anual, aproximadamente 43% do estimado para produção de 10000 litros de cerveja. E, para efetuar a validação do ciclo de absorção simulado, foi utilizado a ficha técnica com dados de entrada de um chiller de absorção do modelo ΣTSH 80 da fabricante KTE - Kawasaki Thermal Engineering, a fim de utilizar parâmetros de entrada reais e observar o comportamento do programa simulado no EES, obtendo efeitos semelhantes. Além disso, a planta de concentradores operando no intervalo entre 7h e 17h foi capaz de fornecer, em média, 74% da capacidade térmica originalmente projetada, reforçando os resultados favoráveis à aplicação do sistema.