© Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – 2006. Curso Análise de Projeto de Energia Limpa Foto cedida por: Bioenerginovator Calor a partir da Biomassa

© Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – 2006.

Curso Análise de Projeto de Energia LimpaCurso Análise de Projeto de Energia Limpa

Foto cedida por: Bioenerginovator

Calor a partir da BiomassaCalor a partir da BiomassaAnálise de ProjetoAnálise de Projeto

Planta Aquecimento Distrital por Biomassa, Suécia


ObjetivosObjetivos

• Revisar conceitos básicosRevisar conceitos básicosdo Sistemas de Calor a partir da do Sistemas de Calor a partir da BiomassaBiomassa

• Ilustrar considerações a respeito da Ilustrar considerações a respeito da Análise de Calor a partir da Biomassa Análise de Calor a partir da Biomassa

• Introduzir o Modelo RETScreenIntroduzir o Modelo RETScreen®® de Projeto de de Projeto de Calor a partir da BiomassaCalor a partir da Biomassa


• Aquecimento paraAquecimento para Edificios

Comunidades

Processos Industriais

…porém também…

Criação de empregos

Utilização para materiais residuais

Uma oportunidade para utilizar aquecimento distrital e recuperação de calor residual

O que fornece um sistema de O que fornece um sistema de calor a partir da Biomassa?calor a partir da Biomassa?

Foto cedida por : Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing- und Entwicklungs-Netzwork

Planta de Aquecimento Distrital, Calor oriundo de semente de girasol, Alemanha


Descrição do Sistema de Calor Descrição do Sistema de Calor a partir da Biomassaa partir da Biomassa

• Planta de AquecimentoPlanta de Aquecimento Sistema de recuperação de calor

residual

Sistema de combustão à Biomassa para carga de base

Systema de aquecimento para carga de Pico

Sistema redundante opcional

• Sistema Distribuição de CalorSistema Distribuição de Calor Fornecimento de água quente,

retorno de água fria

Para edificios individuais ou aquecimento distrital

• Operação de fornecimento de combustívelOperação de fornecimento de combustível Recepção, armazenagem e transporte de combustíveis

Automatismo típico para transfêrencia do combustível do tanque diário para a combustão

Foto cedida por : Bioenergia Suomessa

Pequeno pacote de resíduo de madeira em Bales, Finlandia


Descrição do Sistema de Calor Descrição do Sistema de Calor a partir da Biomassa(Cont.)a partir da Biomassa(Cont.)

Diagrama: Guia do Comprador de Pequenos Sistemas Comerciais de Combustão de Biomassa NRCan

Transporte de combustível Biomassa (alimentador)

Armazenamento de combustível Biomassa (alimentador)

Recepção de combustível Biomassa (alimentador)

Fornecimento de água quente

Sistema de exaustão e chaminé

Remoção e armazenamento de cinzas

Caldeira de apoio e pico

Transferência

Câmara de combustão

Coletor de

partículas

Trocador de calor


Sistemas de Carga de Base vs. Sistemas de Carga de Base vs. de Picode Pico

Os sistemas de Biomassa podem ser dimensionados por:Os sistemas de Biomassa podem ser dimensionados por:

• Carga de PicoCarga de Pico Uso de bio-combustível maximizado e de combustível

fóssil minimizado

Sistemas maiores e mais caros

Operação em carga parcial reduz eficiência caso carga variável

• Carga de BaseCarga de Base Opera próximo a capacidade de projeto, portanto

eficiência alta

Investimento muito menor

Sistema convencional requerido para carga de pico

Gráfico de Projeto do SistemaRCR Biomassa Pico

Carga

(Potência)

Demanda

(Energia)

Gráfico de Projeto do SistemaRCR Biomassa Pico

Carga

(Potência)

Demanda

(Energia)


Sistemas de Aquecimento Sistemas de Aquecimento DistritalDistrital

• Calor de uma planta central pode ser distribuído para outros Calor de uma planta central pode ser distribuído para outros edifícios próximos para aquecimento de água para calefação e edifícios próximos para aquecimento de água para calefação e serviçoserviço Tubos de aço isolados são enterrados entre 0,6 e 0,8 m no solo

• Vantagens comparativas a cada edifício tendo sua própria Vantagens comparativas a cada edifício tendo sua própria

planta:planta: Maior Eficiência Menores emissões Segurança Conforto Conveniência Operacional

• Altos custos iniciaisAltos custos iniciais

• Requer mais atenção do Requer mais atenção do que plantas de que plantas de combustível fóssilcombustível fóssil Foto cedida por : SweHeatFoto cedida por : SweHeat

Planta Aquecimento DistritalRede Água p/ aquec. Distrital


• Combustíveis Biomassa (alimentadores) Combustíveis Biomassa (alimentadores) incluemincluem

Madeiras & resíduos (cavaco, serragem, peletes, pedaços)

Resíduos agrícolas (palha, chaff, cascas, estercos e urina animais)

Cementes Energéticas (choupos híbridos, grama alteradas, salgueiros)

Resíduo Sólido Municipal (RSM)

• Considerações importantes sobre Considerações importantes sobre estocagemestocagem

Poder calorífico e teor de umidade

Confiabilidade, segurança e estabilidade de preços

Condições de Transporte e Armazenamento

Combustíveis BiomassaCombustíveis Biomassa

Foto cedida por : Warren Gretz/ NREL Pix

Foto cedida por : ECOMatters Inc

Madeira para Combustão por Biomassa

Casca de castanha para Combustão


• Se cultivados de maneira Se cultivados de maneira sustentável:sustentável:

Produção líquida de gases de efeito estufa Zero

• Baixo teor de enxofre reduz chuva Baixo teor de enxofre reduz chuva

ácidaácida

• Emissões de poluidores locais do arEmissões de poluidores locais do ar

Particulados (grãos)

Poluição gasosa

Traços carcinogênicos

Pode estar sujeito à regulação

Atributos Ambientais dos Atributos Ambientais dos Combustíveis BiomassaCombustíveis Biomassa

Foto cedida por : Warren Gretz/NREL Pix

Foto cedida por : Bioenerginovator

Bagaço

Cavaco de madeira


Exemplos de Custos de Exemplos de Custos de Sistemas de Calor a partir da Sistemas de Calor a partir da BiomassaBiomassa

• Para um sistema dePara um sistema de150 kW para aquecer 150 kW para aquecer edificio de 800 medificio de 800 m22::

1.700 $1.700 $18.000 $18.000 $Combustível Combustível anualanual

8.000 $8.000 $1.000 $1.000 $O&M anualO&M anual

80.000 $80.000 $21.000 $21.000 $Custo inicialCusto inicial

CavacoÓleo

6,706,7040$/tonne40$/tonneCavaco árvoreCavaco árvore

1,701,7010$/tonne10$/tonneResíduo moinhoResíduo moinho5,805,800,20$/m0,20$/m33GasGas

8,508,500,30$/L0,30$/LÓleoÓleo combustívelcombustível

15,6015,600,40$/L0,40$/LPropanoPropano

22,5022,500,08$/kWh0,08$/kWhEletricidadeEletricidade

Custo do calor($/GJ)

Preço

• Altos custos Altos custos iniciais, iniciais, potencialmente potencialmente baixo custo de baixo custo de combustível:combustível:


Projeto de Calor a partir da Projeto de Calor a partir da Biomassa ConsideraçõesBiomassa Considerações

• Disponibilidade, qualidade e preço do suprimento de Disponibilidade, qualidade e preço do suprimento de Biomassa contra o de combustível fóssilBiomassa contra o de combustível fóssil

Futuro uso não energético da biomassa (p.ex., celulose)

Contratos de longo prazo

• Área disponível para recepção, armazenamento de Área disponível para recepção, armazenamento de combustível e grande caldeiracombustível e grande caldeira

• Necessidade de operadores dedicados e confiáveisNecessidade de operadores dedicados e confiáveis

Compra de combustível e manuseio da retirada de cinzas

• Regulamento ambiental da qualidade do ar e despejo de Regulamento ambiental da qualidade do ar e despejo de cinzascinzas

• Considerações de seguros e de segurançaConsiderações de seguros e de segurança


Exemplos: Áustria, Alemanha e EslovêniaExemplos: Áustria, Alemanha e Eslovênia

Sistemas de Energia Sistemas de Energia ComunitáriosComunitários

• Conjuntos de edifícios Conjuntos de edifícios incluindo escolas, hospitais incluindo escolas, hospitais e condomínios residenciaise condomínios residenciais

Foto cedida por : Ken Sheinkopf/ Solstice CREST

Foto cedida por : Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing-und

Entwicklungs-Netzwerk

Manuseio Alimentador Automático

Caldeira à LenhaAD Convertido de Comb. Fóssil p/ Biomassa, Slovenia


Exemplo: CanadáExemplo: Canadá

Edifícios Comerciais e InstitucionaisEdifícios Comerciais e Institucionais

• Prédios individuais podem prover seu Prédios individuais podem prover seu aquecimento a partir da Biomassaaquecimento a partir da Biomassa Institucionais: escolas, hospitais, edifícios municipais

Comerciais: lojas, estacionamentos, etc.

Foto cedida por : ECOMatters Inc.

Pequeno Sist. Aquec. Comercial por Biomassa, CanadaFoto cedida por : Grove Wood Heat


Exemplos: Brasil e EUAExemplos: Brasil e EUA

Aquecimento de ProcessoAquecimento de Processo

• Freqüentemente encontrado onde a biomassa é Freqüentemente encontrado onde a biomassa é produzida e há necessidade de aquecimentoproduzida e há necessidade de aquecimento Serrarias, usinas de açúcar e alcool, fábricas de móveis e

sistemas de secagem para processos agrícolas

Foto cedida por : Ken Sheinkopf/ Solstice CRESTFoto cedida por : Ralph Overend/ NREL PixFoto cedida por : Warren Gretz/ NREL Pix

Interior de Câmara de CombustãoBagaço para Aquec. de Processo em Moinho, Brazil

Cana de Açúcar para Aquec. de Processo, Hawaii


RETScreenRETScreen®® Modelo de Projeto Modelo de Projeto de Calor a partir da Biomassade Calor a partir da Biomassa

• Análise mundial da produção de energia, Análise mundial da produção de energia, custo do ciclo de vida e redução custo do ciclo de vida e redução de emissões dos gases de de emissões dos gases de efeito estufa efeito estufa Edificios individuais até grandes

condominios com aquecimento distrital Recuperação de calor residual

de pico e de apoio da Biomassa Dimensionamento e custo da rede de

distribuição de calor distrital

• Atualmente não incluidos:Atualmente não incluidos: Aquecimento distrital de grande escala

(> 2,5 MW) Usar alternativamente o modelo de

Co-geração


RETScreenRETScreen®® Cálculo da Cálculo da Energia de Calor a partir da Energia de Calor a partir da BiomassaBiomassa

Ver e-Manual

Análise de Projeto de Energia Limpa: RETScreen® Engenharia e Casos

Capítulo de Análise de Projeto de Calor a partir da Biomassa

Calcular equiv. Graus-dias para aquecimento de

água quente domiciliar

Calcular curvas duração da carga e de energia e equiv. horas plena carga

Calcular demanda total de energia

Determinar Mix de energia

Calcular necessidade de combustível

Calcular pico da carga de

aquecimento

Determinar dimensão das linhas da rede


Exemplo Validação do RETScreenExemplo Validação do RETScreen®® Modelo de Projeto de Calor a partir da Modelo de Projeto de Calor a partir da BiomassaBiomassa

• Calculo da duração Calculo da duração da curva de cargada curva de carga

Comparado com o modelo Sueco DD-IL para 4 cidades da Europa e América do Norte

• Dimensionamento Dimensionamento da tubulação da da tubulação da rede de aquecimeto rede de aquecimeto distritaldistrital

Comparado com o programa R22 da ABB – Bons resultados

• Poder calorífico da MadeiraPoder calorífico da Madeira

Comparando com 87 amostras de casca de árvore do Leste do Canadá RETScreen® estima o residuo de madeira em 5% da amostra colhida

Curva duração da carga para Uppsala, Suécia

0

20

40

60

80

100

0 2.000 4.000 6.000 8.000Número de HorasP

orc

en

tag

em

da C

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ico

RETScreenDD-IL


ConclusõesConclusões

• O custo do aquecimento por Biomassa pode ser O custo do aquecimento por Biomassa pode ser bem menor do que o custo convencional para bem menor do que o custo convencional para aquecimento, mesmo considerando um maior aquecimento, mesmo considerando um maior investimento inicial do sistema de biomassainvestimento inicial do sistema de biomassa

• RETScreenRETScreen®® calcula as curvas de duração da calcula as curvas de duração da carga, biomassa necessária e capacidade de pico carga, biomassa necessária e capacidade de pico da planta, além do diâmetro dos tubos da rede de da planta, além do diâmetro dos tubos da rede de aquecimento distrital, utilizando entradas de aquecimento distrital, utilizando entradas de dados mínimasdados mínimas

• RETScreenRETScreen®® proporciona grande economia de proporciona grande economia de custo do estudo preliminarcusto do estudo preliminar


Perguntas?Perguntas?

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Limpa

www.retscreen.netwww.retscreen.netPara informações adicionais consultar a página Web do RETScreen

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