Descarbonización de una industria por integración energética e integración energías renovables

Abstract

Este proyecto surge ante la concienciación y necesidad de tomar medidas y actuar contra el cambio climático provocado por las grandes emisiones de gases de efecto invernadero en nuestro planeta. En España, dichas medidas quedan recogidas en el Plan Nacional Integrado de Energía (PNIEC). Tras estudiar la situación de los diferentes sectores de la economía española, se pone el foco de actuación en el sector industrial, responsable del 20% de las emisiones totales. El trabajo se centra concretamente en el sector del refino, uno de los mayores emisores de GEI(gases de efecto invernadero) dentro de la industria. Por ello, se estudia el refino del crudo a través del esquema de una planta, incluyendo información de los principales equipos y/o procesos que lo conforman, identificando los principales consumos energéticos, tanto los térmicos como eléctricos, estimando así la demanda de energía de nuestra refinería. A continuación, analizamos diferentes alternativas que podríamos implementar en nuestra planta para reducir las emisiones, eligiendo finalmente como solución una planta híbrida cilindro-parabólica y fotovoltaica con la que sustituiremos parte de los consumos cubiertos tradicionalmente con combustibles fósiles. Esta planta híbrida la simularemos en dos softwares diferentes muy usados en el ámbito ingenieril; la planta de concentración cilindroparabólica para cubrir la demanda térmica la modelaremos mediante System Advisor Model (SAM) y el campo fotovoltaico se realiza a través de PVsyst. Expondremos las principales variables que se han elegido, las que hemos parametrizado para optimizar la producción y los resultados obtenidos. Como análisis de sensibilidad, se plantea el estudio de la misma planta híbrida en una localización alternativa con mayor recurso solar durante todo el año. Con este fin, se mantiene todas las variables y parámetros seleccionados anteriormente en nuestra simulación. El resultado nos arroja un claro aumento de la producción y, correspondientemente, de la demanda cubierta en la refinería. Finalmente, valoraremos la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero tras la implementación de nuestra solución híbrida, así como el ahorro anual en los costes de emisión. Ésto revela claramente que la solución consigue un enorme beneficio tanto medioambiental como económico.

This project arises from the awareness and need to take measures and combat the climate change caused by the large emissions of greenhouse gases on our planet. In Spain, these measures are included in Plan Nacional Integrado de Energía (PNIEC). After studying the situation of the different sectors of the Spanish economy, we focus on the industrial sector, responsible for 20% of total emissions. The study focuses specifically on the refining sector, one of the largest emitters of greenhouse gases of the industry. For this reason, crude oil refining is studied through a plant diagram, including information on the main equipment and/or processes that comprise it, identifying the main energy consumption, both thermal and electrical, estimating the energy demand of our refinery. Next, we analyze different alternatives that we could implement in our plant to reduce emissions, finally choosing a hybrid parabolic trough and photovoltaic plant as a solution. This way, we will replace part of the consumption traditionally covered by fossil fuels. We will simulate this hybrid plant in two different softwares widely used in the engineering field; the parabolic trough concentration plant to cover the thermal demand will be modeled using the System Advisor Model (SAM) and the photovoltaic field is simulated using PVsyst. We will expose the main variables that have been chosen, which we have parameterized to optimize production and the results obtained. As a sensitivity analysis, we consider the study of the same hybrid plant in an alternative location with greater solar irradiance during the year. For this purpose, all previously selected variables and parameters are kept in our simulation. The result gives us a clear increase in production and the demand covered in the refinery. Finally, we will estimate the reduction in greenhouse gas emissions after the implementation of our hybrid solution, as well as the annual savings in emission costs. This clearly reveals that the solution achieves a huge environmental and economic benefit.