CONCENTRATED SOLAR THERMAL DIRECT STEAM GENERATION FOR SUGAR CANE SPARE

Resumo

CONCENTRATED SOLAR THERMAL DIRECT STEAM GENERATION FOR SUGAR CANE SPARE

RENAN DE SOUZA CARVALHO¹, JOSÉ ROBERTO SIMÕES MOREIRA², CELSO EDUARDO LINS DE OLIVEIRA³

¹Instituto de Energia e Ambiente (IEE), Universidade de São Paulo (USP). Av. Prof. Luciano Gualberto, 1289, Butantã, 05508-010, São Paulo/SP, Brasil. E-mail: renan2.scarvalho@gmail.com

²Departamento de Engenharia Mecânica, Escola Politécnica, Universidade de São Paulo (USP). Av. Prof. Mello Moraes, 2231, Butantã, 05508-900, São Paulo, São Paulo, Brasil. E-mail: jrsimoes@usp.br

³Departamento de Engenharia de Biossistemas, Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA), Universidade de São Paulo (USP). Av. Duque de Caxias Norte, 225, Campus Pirassununga, 13635-900, Pirassununga, São Paulo, Brasil. E-mail: celsooli@usp.br

ABSTRACT: Brazil has a high dependence over oil for energy and heat, and hydropower plants for electricity generation. However, sugar cane bagasse has been increasing its participation over the Brazilian matrix. Nevertheless, its harvest is seasonal. Thus, spare bagasse to be used in complementary periods is a crucial point for a higher flexibility in electricity generation. In this scenario, a central receiver plant was designs to directly generate steam. A solar field layout was obtained through SolarPILOT to partially supply the heat demand of a sugar cane bagasse plant located in Pirassununga, SP, Brazil. Three days within the harvest were arbitrarily chosen for a numerical simulation to calculate the spare of bagasse (April 16^th, July 16^th, and October 16^th, 2017), as well as the entire harvest. In the best-case scenario, October 16^th, a total spare of 11.1 tons of bagasse was achieved, which represented 0.57% of the total amount of bagasse in a day, whereas in November the spare resulted in 0.50% of the total demand.

Keywords: Concentrated solar thermal, sugar cane bagasse, direct steam generation, SolarPILOT, numerical simulation.

GERAÇÃO DIRETA DE VAPOR COM CONCENTRAÇÃO SOLAR TÉRMICA PARA REDUÇÃO DO CONSUMO DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR

RESUMO: O Brasil possui atualmente uma grande dependência de petróleo para geração de energia e calor, bem com usinas hidroelétricas para geração de eletricidade. Entretanto, o bagaço de cana-de-açúcar vem apresentando uma crescente participação na matriz nacional. Todavia, sua colheita é sazonal. Destarte, poupar bagaço para que ele seja utilizado em períodos complementares é um ponto crucial para uma maior flexibilização na geração de eletricidade por parte das usinas. Neste cenário, uma usina solar com receptor central foi dimensionada para geração direta de vapor. Seu layout foi obtido através do software SolarPILOT, visando suprir parcialmente a demanda de calor de uma usina de cana-de-açúcar localizada em Pirassununga, São Paulo, Brasil. Foram escolhidos três dias arbitrariamente para a simulação do bagaço poupado, sendo eles 16 de abril, 16 de julho, e 16 de outubro de 2017, como também todo o período colheita. Um total de 11,1 toneladas de bagaço poupado foi encontrado o melhor cenário, 16 de outubro, o que representa 0,57% da demanda diária de bagaço da usina, enquanto na análise mensal, novembro apresentou-se com o melhor resultado, atingindo 0,50% da demanda mensal. A biomassa total poupada estenderia a geração por somente mais um dia.

Palavras-chave: concentração solar térmica, bagaço de cana-de-açúcar, geração direta de vapor, SolarPILOT, simulação numérica.