A situação actual da indústria cimenteira obriga a uma descarbonização precipitada, para a qual estão a ser desenvolvidas soluções como a utilização de combustíveis alternativos, a captura de CO2 ou melhorias na eficiência energética das fábricas. Este estudo centra-se na eficiência energética, especificamente na utilização do calor residual dos gases de escape de um forno de cimento para a produção de energia elétrica com ciclo Rankine orgânico (ORC). Fazer cogeração com ciclo de cauda que aproveita o calor dos gases quentes do forno que são expelidos pela chaminé.
Um ORC é escolhido devido à sua boa adaptação a fontes de calor a baixa temperatura, e a eletricidade que gera será consumida pela própria fábrica de cimento. Graças a isto, pode ser gerada energia elétrica que pode ser utilizada no local e assim reduzir o consumo da rede, o que implica menos gastos com a compra de energia elétrica e uma redução das emissões de âmbito 2, uma vez que a energia produzida é limpa de carbono em geral. Com esta tecnologia, pode ser alcançada uma fonte de energia barata, fiável e livre de emissões. Para isso, modela-se o ORC, calcula-se quanta procura é capaz de cobrir, avalia-se a viabilidade económica da instalação, obtendo-se o custo normalizado da eletricidade e os benefícios que proporciona, e analisa-se a sua pegada de carbono.
- Partindo da fonte de calor a 190◦C, a produção elétrica permite cobrir no máximo até 25% da procura elétrica anual da fábrica com funcionamento ininterrupto do forno durante todo o ano. A energia é produzida a um LCOE competitivo em comparação com os custos atuais de eletricidade. O retorno do investimento do projeto é atrativo e poderá proporcionar benefícios até 40 milhões de euros ao longo da vida do projeto. Graças ao ORC, consegue-se uma poupança de 1% das emissões anuais da fábrica.
- Se a fonte de calor utilizada for superior (330◦), a potência do ORC aumenta, a rentabilidade do projeto aumenta e mais emissões são reduzidas e permite cobrir até 70% da procura elétrica anual da fábrica. Contudo, esta opção de projeto tem dois pontos fracos: a logística, que se tornaria mais complexa, e a concorrência com outros usos do combustível, neste caso a biomassa, por exemplo, para a fabricação do próprio cimento e não para a geração de eletricidade .
Os resultados obtidos podem ser visualizados no documento anexo.
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