Produção de energia elétrica a partir do aproveitamento do calor residual proveniente dos fornos de fusão do vidro

Abstract

O presente projeto foi desenvolvido na empresa Crisal - Cristalaria Automática, S.A. no âmbito do programa GALP XXI, cujo principal objetivo é a identificação de sistemas e comportamentos energéticos racionais, possı́veis de aplicar na indústria e edifı́cios. Com o intuito de produzir energia elétrica de forma sustentável, optou-se pela recuperação do calor residual contido nos gases de escape dos fornos de fusão do vidro, tendo-se, para tal, efetuado a modelação, simulação e otimização de um Ciclo Orgânico de Rankine. Para a modelação e simulação do ciclo recorreu-se ao software Engineering Equation Solver e para o desenvolvimento do CAD 3D dos permutadores de calor bem como dos desenhos técnicos correspondentes, utilizou-se o software Solidworks. Do estudo e análise da implementação de um Ciclo Orgânico de Rankine para produção de energia elétrica resultaram 3 618 493 kWh anuais. Com um investimento inicial de cerca de 1 563 370 A C e considerando uma vida útil para o projeto de 20 anos, é possı́vel obter o retorno do capital investido em 4 anos. Adicionalmente, e em resultado da eletricidade produzida localmente a partir do aproveitamento do calor residual gera-se uma poupançade, aproximadamente, 1 701 toneladas de CO2 por ano.

The present project was developed in the company Crisal - Cristalaria Automática, S.A. under the GALP XXI program, whose main aim is the identification of rational energy systems and behaviors, possible to apply in industry and buildings. In order to produce electric energy in a sustainable way, it was opted for the recovery of waste heat contained in the exhaust gases of the glass melting furnaces, through the modelling, simulation and optimization of an Organic Rankine Cycle. For the modeling and simulation of the cycle the Engineering Equation Solver software was used and for the development of the 3D CAD of the heat exchangers as well as the corresponding technical drawings, the Solidworks software was used. The study and analysis of the implementation of an Organic Rankine Cycle for electricity generation resulted in 3 618 493 kWh per year. With an initial investment of about 1 563 370 A C and considering a lifetime for the project of 20 years, it is possible to obtain the return of the invested capital in 4 years. Additionally, and as a result of the electricity produced locally from the use of waste heat, a saving of, approximately, 1 701 tons of CO2 per year is generated.