Avaliação do potencial técnico e econômico de utilização de um sistema de aquecimenro solar de água em uma cervejaria

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo principal avaliar o potencial técnico e econômico de utilização de um sistema de aquecimento solar de água (SAS) em uma cervejaria hipotética localizada na cidade de Porto Alegre. Com a criação do polo cervejeiro gaúcho e o crescente surgimento de cervejarias artesanais na região, mostra-se necessário apresentar alternativas energéticas para a produção de cervejas. O SAS proposto é composto por coletores solares tipo placa plana, reservatório térmico, aquecimento auxiliar, bomba hidráulica, acessórios e suas interligações hidráulicas. Através do software TRNSYS são realizadas dez simulações com perfis (horários) de utilização de água quente e fontes de energia auxiliar (resistência elétrica e GLP) diferentes. Os dados meteorológicos são de um ano climático de referência e os dados econômicos são obtidos do mercado no ano de realização deste trabalho. Dentre os horários de utilização da água quente do SAS simulado (4, 7, 10, 13 e 16 horas), durante um ano, a simulação das 16 horas apresenta o maior aproveitamento solar, de 82%, e o maior ganho de energia útil é em torno de 10,4 GJ. Neste caso são necessários 2,7 GJ de energia auxiliar a gás ou 2,5 GJ de energia auxiliar elétrica. Já a simulação das 7 horas apresenta o menor aproveitamento solar, igual a 69,6% e ganho de energia útil igual a 8,8 GJ. Este horário apresenta necessidade de 4,5 GJ de energia auxiliar a gás ou 4,2 GJ de energia auxiliar elétrica. Na análise do valor presente líquido para 15 anos, todas as simulações apresentam-se como viáveis. O maior payback foi de 12,54 anos para a simulação das 7 horas, com energia auxiliar elétrica, e o menor payback foi de 7,82 anos, para a simulação das 16 horas com GLP como energia auxiliar.

The main objective of this dissertation is to evaluate the technical and economic potential of use of a solar heating system (SHS) in a brewery located in the city of Porto Alegre, Brazil. Due to the creation of the gaucho brewery center, and the constantly appearance of artisanal breweries in the region, it reveals necessary to present new energetic alternatives for beer production. The SHS is composed of flat plate collectors, thermic reservoir, auxiliary heating, hydraulic pump, accessories, and its hydraulic connections. Through the software TRNSYS ten simulations are created, changing the hot water use pattern, and the auxiliary heating source (electric resistance and liquified petroleum gas, LPH). It is used a test reference year of Porto Alegre as the meteorological data, and the economic data are taken from the regional market during the year of production of this dissertation. Among the different hot water use patterns simulated (4 am, 7 am, 10 am, 1 pm and 4 pm), during one year the 4 pm simulation presents the biggest solar profit of 82% and the biggest useful energy gain, 10.4 GJ. In this case it’s necessary 2.7 GJ of auxiliary energy LPH, or 2.5 GJ of electrical auxiliary energy. The 7 am simulation has the lowest solar profit, 69.6%, and the useful energy gain is equal to 8.8 GJ, presenting the need of 4.5 GJ of auxiliary energy LPH, or 4.2 GJ of electrical auxiliary energy. In the analysis of the net present value, during 15 years, all simulations are viable. The biggest payback is 12.54 years for the 7 am simulation using electrical auxiliary energy, and the smallest payback is 7.82 years for the 4 pm simulation using LPH as auxiliary energy.