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Isabel Cabrit a, Luís Silva, Isabel Paula M arques

Sant ino Di Berardino & Francisco Gírio

Laboratório Nacional de Energia e Geologia, I.P. Unidade de Bioenergia

Alfragide, 2 Julho 2015 Com o apoio do

Workshop de Apresentação do Estudo Alfragide, 2 de julho 2015

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Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

ÍNDICE do Estudo: “Avaliação do Potencial e Impacto do Biometano em Portugal” (em publicação) ISBN 978-989-675-037-4

SITUAÇÃO ATUAL E POTENCIAL NACIONAL PRODUÇÃO DE BIOGÁS E INSTALAÇÕES FONTES DE BIOMASSA PARA A PRODUÇÃO DE GÁS COMBUSTÍVEL TECNOLOGIAS INSTALADAS TRATAMENTO, ARMAZENAMENTO E UTILIZAÇÃO DO BIOGÁS LOGÍSTICA DE MOBILIZAÇÃO DA BIOMASSA E DO BIOGÁS POTENCIAL TECNOLÓGICO LEVANTAMENTOS E ESTUDOS DE CASO NA EUROPA INSTALAÇÕES DE PRODUÇÃO DE BIOMETANO NA EUROPA MEDIDAS ADOTADAS PARA INTRODUÇÃO DE BIOMETANO EM DIFERENTES PÁISES EXEMPLOS DE SISTEMAS IMPLEMENTADOS


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ÍNDICE do Estudo (Cont.) ROADMAP NACIONAL MATRIZ DO POTENCIAL DE INTRODUÇÃO DE BIOGÁS EM PORTUGAL ANÁLISE COMPARATIVA DO USO DO BIOMETANO PARA VÁRIOS FINS NO CONTEXTO NACIONAL ASPETOS ECONÓMICOSA PARA A VIABILIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIOMETANO ANÁLISE SWOT TIPOLOGIA DE PROJETOS INOVADORES PLANEAMENTO DE AÇÕES INDICADORES PARA TOMADA DE DECISÃO E ASPETOS DE LEGISLAÇÃO E REGULAMENTAÇÃO ENQUADRAMENTO LEGISLATIVO EUROPEU E NACIONAL DO BIOMETANO REGULAMENTAÇÃO EUROPEIA DO BIOMETANO ASPETOS TÉCNICOS A TER EM CONTA NA ELABORAÇÃO DE LEGISLAÇÃO NACIONAL PARA O BIOMETANO COMBUSTÍVEIS CARBURANTES: ASPETOS RELEVANTES PARA A PROMOÇÃO DO GN/BIOMETANO PARA USO VEICULAR BARREIRAS LEGAIS E RECOMENDAÇÕES FINAIS ORIENTADORAS NA DEFINIÇÃO DE POLÍTICAS


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Potencial do Biometano em Portugal

Via

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ão

Metano

Hidrogénio

Monóxido de Carbono

Dióxido de Carbono

Outros Gases

Produção Biológica

Produção Termoquímica


A natureza da matéria-prima não só tem influência na definição do processo mais adequado para a desconstrução da matéria orgânica alimentada, mas também cada processo vai influenciar a composição do gás e o respetivo rendimento.


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Biometano na Europa mais de 250 instalações 13.000 instalações de

produção de biogás

Fonte: Green Gas Grids (2013); WP 2 /D2.3. Edição de Setembro. www.greengasgrids.eu

109 Nm3/ano

Figura retirada de “Green Gas Grids project: Biomethane Roadmap for Europe” (2014). Biomethane Workshop. 11 de Março. Bruxelas. Bélgica.

http://www.greengasgrids.eu/


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A produção de biogás em Portugal até ao presente provém fundamentalmente de ATERROS (34) e ETAR’s (23) e da digestão de RSU’s (8) e é aplicado na produção de eletricidade.


Fontes de Informação: DGEG e REN


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Fonte: Relatório da REN de Dados Técnicos sobre Gás Natural de 2012



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Potencial do Biometano em Portugal Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

A produção de biometano deve ser competitiva em termos económicos, comparativamente nomeadamente com o GN e deve apresentar-se com uma vantagem económica em relação à cogeração.

Custos Variáveis (Utilidades) Custos O&M Custos de Capital

250 500 1000 2000 3000

Caudal de Alimentação de Biogás (Nm3/h)

Cu

sto

s R

elat

ivo

s

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Custos de investimento dependem da tecnologia usada para purificação e valorização de biogás e da infraestrutura de ligação para sua distribuição ou uso final.

Fonte: Comunicação NREL/PR-5600-49629..


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Capacidade da instalação 250 Nm3/h 1000 Nm3/h Custo do Investimento em purificação 0,5-0,8 M€ 1,5 – 1,8 M€

Custo de exploração de purificação 13-17 €/MWh 7-13 €/MWh Custo de investimento em motor

gerador 0,5-0,6 M€ 1,4-2,0 M€

Custo de exploração na cogeração 8,5-18 €/mWh 8,5-15€/mWh

O custo da produção de biometano depende da tecnologia da dimensão

Fonte: Ryszard Wnuk [et. al.]( (2014). “Roadmap for Biomethane Market Development in Poland”. www.kape.gov.pl

Produção de biometano a partir de biogás


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Custos de Operação €/MWht €/Nm3

Mín. Máx. Mín. Máx.

Custo de produção do biogás 50 60 0,55 0,66

Custo de produção

de biometano 14 23 0,154 0,253

Custo total de biometano c/ injeção na rede (instalação com tempo de vida de 20 anos) 46€/MWh

Fonte: BIOMETHANE Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (2014) (FNR) www.fnr.de

Referência para metodologia de cálculo: Anna Paturska [et. al.](2015). “Economic Assessment of Biomethane Supply System based on Natural Gas Infrastructure”. CONECT 2014. https://ortus.rtu.lv/science/en/publications/19114/fulltext.pdf

https://ortus.rtu.lv/science/en/publications/19114/fulltext.pdf




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Mecanismos para promoção da cooperação entre a produção das matérias-primas e produtores de biogás

Legislação específica às condições de entrega das matérias-primas para produção de biometano

Certificação de entidades/qualificação de pessoal para a conversão de veículos, no caso da utilização como combustível veicular

Oferta tecnológica para produção de biogás, gás de síntese e biometano Competitividade económica relativamente a outras opções (GN e cogeração do biogás)

Fraquezas = Desafios


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Enquadramento legislativo promotor do tratamento de resíduos orgânicos Objetivos nacionais para promoção da introdução do biometano Isenção de taxas de energia e de CO2

Tecnologias de combustão de GN/biometano estabelecidas, incluindo veículos Desenvolvimentos em curso e existência de projetos nacionais para produção

de gás combustível a partir de biomassa

Oportunidades


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65 instalações no total


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Conversão de instalação existente de produção de biogás, em parte ou na totalidade do potencial, aumentando eventualmente a produção com a adição de outros substratos 1 – Aterro com excesso de biogás ou sem motores geradores

2 – Digestor de RSU´s 3 – Digestor da agropecuária ou de lamas que possa ser adaptado para acolher uma maior quantidade de resíduos 4 – Digestor industrial Dimensão a partir de 50 m3/h de biogás (25 L/h de biometano).

OPÇÃO 1 Com dados técnicos e económicos conhecidos.

Solução de mais fácil implementação a curto prazo quer como combustível veicular (GNV), quer para autoconsumo ou diretamente fornecido a clientes finais/postos de abastecimento público.


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Produção centralizada de biometano a partir de instalações de biogás de localização geograficamente próxima. Atualmente, as unidades de produção de biogás poderão não estar suficientemente

próximas para justificar esta opção no curto prazo.

OPÇÃO 2

Transporte de biogás por via rodoviária

Rede de gasoductos para escoamento do biogás das unidades produtoras à “central” de produção de biometano


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Produção centralizada de biometano, implementando uma logística nacional de recolha das matérias-primas Esta solução só pode ser implementada a médio ou longo prazo Requer o acordo entre diversas entidades, nomeadamente os produtores dos resíduos,

a entidade responsável para a produção de biogás, os utilizadores de energia e o produtor de biogás e ainda os agricultores locais

OPÇÃO 3

Um exemplo desta solução é o projeto “Agropti gas” da Suécia , que demorou 15 anos a ser implementado. Hoje em dia poderá ser mais rápido, visto haver diversos exemplos internacionais bem sucedidos, proporcionando informação relevante para a implementação em Portugal.


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TIPOLOGIA DE PROJETOS OPÇÃO 1 Produção descentralizada de biometano

Escala mínima superior a 50 m3/h

OPÇÃO 3 Produção centralizada de biometano

OPÇÃO 2 Produção descentralizada de biogás/gás de síntese e centralizada de biometano

Alternativas de distribuição Injeção na rede de GN Canalização para clientes finais Redes locais de gasoductos

(> 250 m3/h)


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35 % até 31 de Dezembro de 2016 (50 % para novas instalações 1/1/2011)

50 % a partir de 1 de Janeiro de 2017

60 % a partir de 1 de Janeiro de 2018

Redução das emissões de GEE (biocombustíveis e biolíquidos):

DL 117/2010 de 25 de Outubro transpõe os Artº 17º - 19º e os Anexos III e V da

Directiva 2009/28/CE, estabelecendo metas de incorporação obrigatória de biocombustíveis e critérios de sustentabilidade.

Exemplo: Anexo I do Decreto-Lei nº 117/2010, é

atribuída uma redução por defeito de GEE de 73%

para o “biogás produzido a partir de resíduos

orgânicos urbanos, como gás natural comprimido”.

Diretiva 2009/28/CE BIOMETANO: UM BIOCOMBUSTÍVEL SUSTENTÁVEL!


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Potencial do Biometano na EUROPA Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

Normalização Europeia para especificações técnicas

Uniformização das especificações do biometano com vista ao aumento da quota a nível europeu

Garantir os objetivos da diretiva RED no setor dos transportes

Elevado potencial de matérias-primas para a produção de biometano, contribuindo para os objetivos traçados no protocolo de Kyoto

Em 2010 o CEN foi mandatado pela CE (M/475) para desenvolver normas europeias ou especificações técnicas para o biometano a ser injetado na rede de gás natural e para uso veicular


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Características Técnicas de injeção na rede de GN

Situação 1 – Valorização e injeção

Situação 2 – valorização e uso final

Situação 3 – Produção local e uso final

Situação 1

Situação 2

Situação 3

prEN 16723-2


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A partir de 2010 – esforço de harmonização de parâmetros de qualidade para o biometano

Existem parâmetros considerados mais sensíveis no que respeita às características necessárias para injeção na rede ou uso veicular

Especial destaque aos seguintes parâmetros

• Enxofre (e.g. problemas de toxicidade e corrosão de equipamentos) • Siloxanos (e.g. SiO2 causa problemas de abrasão nos motores dos

veículos) • Oxigénio (e.g. problemas de corrosão e questões de segurança em

veículos a gás) • Hidrogénio (e.g. risco de formação de sulfureto de hidrogénio em

unidades de armazenamento subterrâneo)

prEN 16723-1


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• Índice de metano (parâmetro de elevada importância para uso

veicular) • Ponto de orvalho da água (e.g. importante prevenir condensação de

água nos depósitos de veículos GNC evitando a corrosão) • Ponto de orvalho de hidrocarbonetos (e.g. importante evitar a

condensação de hidrocarbonetos na mistura gasosa) • Compostos vestigiais (e.g. importante determinar o efeito sobre a

saúde humana e estabelecer critérios de salvaguarda)

Parâmetros em consideração da TC 408 (cont.) prEN 16723-1


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CONCLUSÕES e RECOMENDAÇÕES I

Conceção e implementação de mecanismos que promovam a cooperação entre produtores de resíduos e operadores de gestão de resíduos

Elaboração e implementação de legislação relativa a matérias-primas secundárias para digestão anaeróbia

Produção de suporte normativo que possibilite atividade relacionada com a qualificação de pessoal e a certificação de entidades em matéria de conversão e testes aplicáveis ao setor veicular


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CONCLUSÕES e RECOMENDAÇÕES II

Criação de mecanismos de promoção de um cluster nacional relativamente à produção de biogás, gás de síntese e biometano

Regulamentar os parâmetros de controlo da qualidade do biometano como substituto do gás natural, bem como as condições de injeção na rede de distribuição quando aplicável

Integração das medidas de promoção do biometano numa visão estratégica integrada de redução global das emissões de gases com efeito de estufa para o setor transportador no seu todo (rodoviário – ligeiros, pesados de mercadorias de curta e longa distância, marítimo e aviação)


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CONCLUSÕES e RECOMENDAÇÕES III

Na utilização do biometano como combustível veicular, recomenda-se o recurso ao auto-consumo ou a unidades autónomas de bio-GNC

Ao considerar a injeção de biometano na rede de GN, focar em redes locais de distribuição de baixa pressão numa maior produção em biometano (>250 m3/h)


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Identificação do potencial nacional em biometano Estabelecimento das especificações do biometano em Portugal Definição das condições técnicas de injeção na rede Acompanhamento dos trabalhos do CEN para a produção de normas Preparação do enquadramento para implementação de projetos Acompanhamento da harmonização na UE

Acompanhamento da implementação de projetos inovadores Avaliação do enquadramento de projeto industrial de gaseificação Enquadramento para registos nacionais de biometano Adaptação das normas Europeias para NP’s Enquadramento para Sistema de Certificação de Biometano Avaliação do impacto das medidas e quantificação

Comunicação/harmonização de registos e critérios de sustentabilidade Quantificação do uso de biometano em diferentes setores Avaliação do grau de penetração do biometano Avaliação da certificação Criação de condições para I&D em novas tecnologias

PROPOSTA DE ROTEIRO NACIONAL


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