Projecto de uma unidade híbrida de energia solar/gás natural

Abstract

O projecto consiste na instalação de um sistema de 95 painéis solares, de tubos de vácuo, representando um custo de instalação razoável. O rendimento, a produtividade e a fracção solar previstos são apreciáveis e foram dimensionados de modo a optimizar o projecto do sistema. Devido à imprecisão do custo interno do gás natural, este é estimado entre 0,039 €/kWh e 0,05 €/kWh, com um período de retorno do investimento do projecto entre 15 e 20 anos. A instalação do solar térmico vai evitar o consumo de 19920 m3 de gás natural e o envio para a atmosfera de 50 toneladas equivalentes de CO2 por ano, durante um tempo de vida do sistema de 20 anos. A rede de transporte de gás natural é explorada em muito alta pressão, devendo esta ser reduzida para o escalão das redes de distribuição, em instalações designadas por GRMS. A expansão do gás natural, devido à diferença de pressões entre as duas redes, produz uma diminuição da temperatura do gás, devido ao efeito de Joule-Thompson.. O presente projecto visa complementar o sistema existente de aquecimento através de uma caldeira de queima a gás por um sistema de painéis solares, que funcionará em alternativa durante o período diário. Numa matriz de SWOT analisam-se as ameaças que as alterações climáticas colocam e as oportunidades criadas pela energia solar.

A SHW (solar heating water) evacuated tube system of approximately 95 collectors, with reasonable installation cost, efficiency, productivity and adequate solar fraction are all in-line with optimal system designs. Because of inaccuracy of the natural gas internal cost, energy rates are estimated between 0,039 € /kWh and 0,05 € /kWh, simple payback is within 15-20 years. Over a 20-year lifetime of a 95-panel system, 19920 m3 of natural gas and 50 tonnes of CO2 equivalent gas emissions per year can be displaced. Natural gas transmission networks operate at very high pressure, which must be reduced at utility letdown stations to accommodate the distribution network. When natural gas expands due to pressure differential between the two above mentioned networks, gas temperature is reduced according to Joule-Thompson thermodynamic effect. Due to this natural gas cooling, the stations are equipped with water-gas pre-heaters to heat the gas before delivery at the outlet points. Preheating feedwater is currently heated in a natural gas boiler so that the required natural gas temperature and pressure specifications are reached as well as the safe natural gas use in the distribution network. This project shall complement the water heating system with a stand-by alternative SHW system during daily sunny hours. Threats posed by climate change cenarios and opportunities created by solar energy are highlighted using a SWOT analysis.