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[Atlas de Bioenergia para o Brasil e perspectivas para outras regiões]

Javier Farago Escobar M Sc.Pesquisador do CENBIODoutorando em Energia

http://www.aneel.gov.br/biblioteca/EdicaoLivros2003biomassa.cfm

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• Panorama do Potencial de Biomassa no Brasil, publicado em 2002

• Informar a respeito da disponibilidade de biomassa no país e sua viabilidade no uso para geração de energia.

• A publicação teve uma repercussão muito positiva, consultado por usuários especializados e leigos.

• Os resultados foram focados nos óleos vegetais, resíduos da cana-de-açúcar, florestais e agrícolas. (Ampliação)

• Analisados de acordo com as mesorregiões brasileiras no contexto das 5 grandes regiões do país. – IBGE.

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Atlas de Bioenergia do Brasil

Levantamento dos potenciais das fontes de biomassa no Brasil

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• Além das estimativas de potencial das biomassas (2002), foram adicionados os potenciais de geração de energia a partir do biogás proveniente:

-Resíduos sólidos urbanos; -Resíduos do tratamento de efluentes líquidos urbanos nos municípios brasileiros;-Resíduos do tratamento de efluentes provenientes da criação de suínos.

• Cenários potenciais para a cana-de-açúcar, considerando-se 10 e 126kWh/ton de cana moída, foram atualizados no cenário atual, com eficiências de 30, 60 e 120kWh/ton de cana moída.

• No potencial de geração de energia a partir de resíduos florestais foram consideradas duas tecnologias com eficiências de 15% e 30%, ao invés de apenas 15% considerado no trabalho anterior.

• Os resíduos agrícolas, que anteriormente foram apresentados separadamente, aqui são apresentados em conjunto e representam o potencial total de uso das cascas de arroz, amendoim e coco da baía, configurando assim cenários mais atraentes técnica e economicamente.

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• Atlas: metodologia + Mapas = poder de replicação

• Tabelas com cálculo dos potenciais

• Potencial teórico (dados IBGE)

• Pólos de produção através do mapa

• Atlas é um guia inicial para investimento

• Estimulo para novas pesquisas sobre o uso energético da biomassa no país.

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QUANTIDADE DE RESÍDUO

FATOR DE CONVERSÃO ENERGÉTICA

MAPA MUNICIPAL DIGITAL DO BRASIL

MAPA TEMÁTICOMAPA TEMÁTICO

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• A eficiência de conversão adotada para os resíduos foi de 15%, de baixo rendimento termodinâmico.

• Considerando, operação em 95% das horas anuais, o que resulta em 8.322 horas de operação/ano.

• Poder Calorífico Inferior (PCI) da casca é de 3.384,09 kcal/kg

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• O rendimento da cultura é de, aproximadamente, 5 toneladas de óleo para cada hectare colhido.

• Considerando, operação em 95% das horas anuais, o que resulta em 8.322 horas de operação/ano.

• O fator de conversão energética para o dendê, segundo Coelho, Paletta e Freitas (2000), é de 0,78 MWh por tonelada de óleo

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• 3 cenários para geração de energia a partir dos resíduos: - 30 kWh/t de cana;- 60 kWh/t de cana;-120kWh/t de cana.

• Considera-se que o sistema opere somente durante a safra com os resíduos gerados (abril a novembro) em 5.563 horas de operação por ano.

• operação em 95% das horas anuais, o que resulta em 8.322 horas de operação/ano.

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• Resíduos de serrarias (50%) • Sistema convencional de turbina a vapor (ciclo Rankine) com dois rendimentos:

15% (pequeno porte) e 30% (médio porte).• O PCI do resíduo é de 2.000 kcal/kg.• Operação em 95% das horas anuais, o que resulta em 8.322 horas de

operação/ano.

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• Cenário 1 – Para os potenciais > 200 kW e < que 1 MW, foi considerada a utilização de equipamentos com eficiência (n) = 15%.

• Cenário 2 – Para os potenciais > que 1 MW, foi considerada a utilização de equipamentos com eficiência (n) = 30%

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• Geração de metano (em m3) corresponde à quantidade de metano gerada contida no biogás resultante da decomposição do esterco gerado diariamente nas propriedades criadoras de suíno. (Cetesb)

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• Eficiência de 50% para os biodigestores anaeróbios. (IBGE)

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• Baseado na metodologia recomendada pelo Intergovernmental Panel on Climate Change – IPCC, Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: Reference Manual and Workbook

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MOTORES DIESEL

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MICROTURBINAS A GÁS

• ETE San Diego - San Elijo Joint Powers Authority

– 3 turbinas de 30 kW (demanda de até 550 kW – pico)

– Biogás = 2.150 m3/dia– Esgoto = 140 l/s– Custo total =US$ 240.000 (2.666

US$/kW)– Doações = US$ 105.000:

• Califórnia Energy Comission = US$ 25.000

• Public Utility Comission = US$ 80.000

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• Dados Técnicos (2005):

– Quantidade de Esgoto Tratado = 7,0 m3/s– Produção Média de Biogás = 24.000 m3/dia– Demanda energética da ETE = 9 MW– Consumo de Energia Elétrica = 5.584 MWh/mês (2005)– Projeto FINEP - Testes comparativos das tecnologias

– adaptações dos sistemas de limpeza do gás– levantamento dos dados técnicos– levantamento de custos operacionais e de manutenção

– Equipamentos instalados (projeto)• Microturbina: 30 kW• Motor ciclo Otto: 30 kW

MONTAGEM DA PLANTA PILOTO NA ESTAÇÃO DE BARUERI

MICROTURBINA CAPSTONE (30 kW)

Estação de Tratamento de Esgoto Ouro Verde da SANEPAR

Foz do Iguaçu – Paraná / Brasil

Planta Piloto

Capacidade de produção de energia: 1.350 kWh/mês

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GERAGERAÇÇÃO DE ENERGIA ELÃO DE ENERGIA ELÉÉTRICA A PARTIR DO TRICA A PARTIR DO BIOGBIOGÁÁS PROVENIENTE DO TRATAMENTO DE S PROVENIENTE DO TRATAMENTO DE

ESGOTO DO CONJUNTO RESIDENCIAL DA USP ESGOTO DO CONJUNTO RESIDENCIAL DA USP

PROJETO PUREFA PROJETO PUREFA –– PROGRAMA DE USO RACIONAL PROGRAMA DE USO RACIONAL DE ENERGIA E FONTES ALTERNATIVASDE ENERGIA E FONTES ALTERNATIVAS

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• Dados Técnicos:

– Quantidade de Esgoto Tratado = 3,0 m3/h– Volume Útil do Biodigestor = 25 m3

– Tempo de Retenção Hidráulica (TRH) = 8 h– Produção Média de Biogás = 4 m3/dia

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Fotos CENBIO, 2011

Granja Columbari – Foz do Iguaçu – Paraná30 kW instalados – Contrato com a COPEL

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Fazenda Ponte Alta – Itararé / SP

-Geração de energia elétrica (200 kW) – utilização nas granjas (iluminação, ventilação, bombas, etc)

- Geração de energia elétrica (100 kW) para a fábrica de ração

- Aquecimento de ambiente, aquecimento do chão da maternidade, secagem de grãos

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Potência instalada: 20 MW - Suficiente para abastecer uma cidade com 400.000hab

Aterro encerrado em Outubro de 2007

Previsão de geração de biogás: + 15anos após o encerramento das atividades

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MICROTURBINAS A GÁS

• Burnbanks Landfill (Burbanks Department of Water and Power) – 10 turbinas de 30 kW = 300

kW (gás de aterro)– Venda de energia para a rede– US$ 550.000 – US$

1.800/kW– US$ 250.000 doado pela

California Energy Comission

Foto CENBIO 2001

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Configuração básica300 C

Configuração mais eficiente

480 C

Potenciais

< 200 KW

Tecnologia

> 200 KW< 1 MW

> 1 MW

Gaseificação

Turbina Vapor n=15%

Turbina Vapor n=30%

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