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TECNOLOGIAS PARA O APROVEITAMENTO ENERGTECNOLOGIAS PARA O APROVEITAMENTO ENERGTICO DO TICO DO BIOGBIOGSS
Eng. Jim MichelsenEng. Jim MichelsenDirector de Director de ProjetosProjetos
SCS EngineersSCS Engineers
Belo Horizonte, MG, Brasil
15 de abril de 2010
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Sumrio
Aproveitamento do biogs Viso geral
Uso Direto BTU mdio
Uso Direto BTU alto
Gerao de Eletricidade
Cogerao de Energia
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Por Que Utilizar O Biogs?
Fonte local de combustvel A captura e utilizao do biogs so
relativamente simples Fonte renovvel de energia Fornecimento constante - 24 horas por dia, 7
dias por semana Tecnologias confiveis para a utilizao do
biogs Recurso energtico que, se no aproveitado,
seria desperdiado Ajuda a reduzir emisses de poluentes para a
atmosfera
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Benefcios de um Projeto de Aproveitamento de Biogs
Destri o metano e outros compostosorgnicos contdos no LFG
Substitui o uso de recursos no-renovveis Benefcios potenciais para o aterro:
Fonte adicional de renda Desenvolvimento econmico local
Benefcios potenciais para o usurio final: Custos reduzidos de combustvel Ganho atravs do uso de fontes renovveis de
energia Apoia estratgia de ser uma empresa verde
e/ou sustentvel
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Benefcios de um Projeto de Aproveitamento de Biogs
Cada megawatt de energia gerada ou a utilizao direta mdia de 615 m3/h equivalente a: Um plantio anual de 4.900 hectares de rvores Eliminao anual das emisses de CO2 de 9.000
automveis Preveno anual do uso de 99.000 barris de
petrleo Preveno anual do uso de 200 vages de carvo Fornecimento de eletricidade a 650 casas por ano
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O Biogs j foi utilizado naproduo de
Flores e tomates Cermica e vidro Carros e caminhes Farmacuticos Tijolos e concreto Ao Suco de laranja e maa Biodiesel, ethanol e GNL Bens de consumo e
embalagens Fibra de vidro, nylon e papel Brim
Eletrnicos Qumicos Chocolate Secagem do lodo
proveniente de esgoto sanitrio
Produtos base de soja
Tapete Calor infravermelho Energia verde Economia de custos Aumento da
sustentabilidade
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Quem utiliza o Biogs?
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Tipos de Projetos
Energia Eltrica
Uso Direto - BTU Alto
Aterro Sanitrio
Uso Direto - BTU Mdio
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Opes de Utilizao de Biogs
Combustvel com BTU mdio. O biogs bruto oucom pouco tratamento tem uso comercial, institucional e industrial para o abastecimento de aquecedores de gua, fornos, secadoresde agregados e geradores convencionais de eletricadade. Essebiogs contm, tipicamente, 50% de metano.
Evaporao do Chorume. O biogs utilizado como combustvelna evaporao do chorume, reduzindo os custos do tratamento.
Combustvel com BTU alto. O biogs purificado a nveis de 90 a 99 por cento de metano, atravs da remoo do dixido de carbono. Uso final como gs natural ou gs natural comprimido.
Energia Eltrica. O biogs utilizado como combustvel de motores de combusto interna e de turbinas. A energia produzida injetada no grid.
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Utilizao do Biogs
Uso Direto:Combustvel com BTU Mdio
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Utilizao Direta do Biogs
Calderas Aplicaes
trmicas direta Forno
Aplicaesinovadoras Estufas Aquecedores
Infravermelhos Fornos de cermica Evaporao do chorume
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Utilizao Direta do Biogs
Mais de 100 projetos nos E.U.A. Comprimento do gasoduto varia de 0,6 a 15 km
< 5 km tem maior viabilidade O biogs utilizado por um usurio fora do aterro
sanitrio Canalizao do biogs para um usurio prximo
para uso em caldera, forno ou algum outroprocesso
Excelente possibilidade, se um usurio final se encontra nas proximidades
Pode tirar vantagem do preo de distribuio do GN
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Aterro de Jardim Gramacho, Rio de Janeiro EmDesenvolvimento
Transporte do biogs purificado do Aterro Metropolitano de Jardim Gramacho at a Refinaria de Duque de Caxias
Substituir parte do uso de gs natural por 20 anos
6 km de dutos subterrneos Aproximadamente 200 mil m/dia
de biogs Incio da operao prevista: 2011 Parte do dinheiro ser depositado em fundo social de
auxlio a 3 mil catadores e seus familiares, alm da recuperao de manguezais.
Fonte: Google Earth
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Estufas
Utilizam tanto a energia eltricaquanto o calor
O dixido de carbonopode ser utilizadopara melhorar o crescimento das plantas
6 projetos em estufasesto em operaonos E.U.A.
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Evaporao do Chorume
Utiliza o biogs no tratamento do chorume
Tecnologiacomercialmentedisponvel
Unidades operando emdiversas partes do mundo (e.g. CTR Nova Iguau, Rio de Janeiro)
20 unidades operandonos E.U.A.
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Utilizao do Biogs
Uso Direto:Combustvel com BTU Alto
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Processamento do Biogspara Combustvel de BTU Alto
Tecnologia Primero passo: remoo do dixido de carbono O biogs purificado de 50% para 90%- 99% de
metano
Vantagens Injeo do produto tratado em
gasoduto Metano pode ser usado como
matria-prima Reduo do uso de combustveis
fsseis
Desvantagens Deve cumprir com os padres rgidos referentes a
gasodutos Tecnologia cara Economicamente vivel somente em grande escala
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Combustvel com BTU Alto Montauk Energy - Valley & Monroeville, PA
Inicio das operaes em2006
Converso do biogspara combustvel com BTU alto, qualidade do gasoduto (duas plantas) Tecnologia de membranas
Biogs injetado em: Gasoduto de baixa presso
para distribuio local Gasoduto de alta presso
para distribuio nacional
Fotos: cortesia da Montauk Energy
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Biogs como CombustvelVehicular
Automveis e equipamentos utilizadosem aterros sanitriosabastecidos por gsNatural Vehicular (GNV)
nibus abastecidos porGNV
Metanol para biodiesel
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Utilizao do Biogs
Gerao de Energia Eltrica
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Gerao de Energia Eltrica
Tipo de projeto mais comum nosE.U.A Nos E.U.A, existe um total de
aproximadamente 1100 MW de capacidade em mais de 250 projetos
Venda de Eletricidade para Injeo na rede Cooperativas de indstrias qualificadas Usurios situados prximos ao aterro Auto generao ou medio lquida
Tamanho mdio de um projeto: 4 MW (500 kW - 50 MW)
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Gerao de Energia Eltrica
Motores de Combusto Interna
Turbinas
Microturbinas
Novas tecnologias Clula combustvel
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Motor de Combusto Interna
Capacidade: 350 kW - 3 MW
Vantagens Tecnologia comprovada e
confivel
Eficiente
Disponibilidade alta > 92%
No requer pr-tratamentodo biogs
Desvantagens
Maiores custos de O&M
Maiores emisses de NOx e CO
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Turbinas: gs, Vapor e CicloCombinado
Capacidade: 1- 6 MW Vantagens
Resistente a corroso Custo baixo de O&M Tamanho pequeno Emisses mais baixas de
NOx Desvantagens
Ineficiente com cargaparcial
Carga parasitria altadevido s exigncias daalta compresso do gs
Requer pr-tratamentodo biogs
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Microturbinas
Capacidade: 30-200 kW Vantagens
Emisses baixas Capacidade de utilizar
combustveis diversos Leve/tamanho pequeno Custos baixos de manuteo
Desvantagens Ineficiente
Custo alto de investimento $/kW
Pode requer pr-tratamentodo combustvel
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Gerao de Eletricidade, AterroBandeirantes, SP
Inaugurada em 2003, a primeira usina no Brasil
Uma das maiores usinas de energiaa partir de biogs do mundo
12.000 m3/hr de biogs Capacidade: 24 motores, 22 MW
suficiente para abastecer uma cidade de 400 mil habitantes
Fornece energia s unidadesadministrativas e comercias do Unibanco e 20 mil famlias agora tem energia confivel
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Gerao de Eletricidade, AterroSo Joo, SP
Inaugurada em 2008 Capacidade: 20 MW
suficiente para abastecer uma cidade de 400 mil habitantes
12.000 18.000 m3/hr de biogs
16 motores Metade dos crditos
certificados pela ONU pertece Prefeitura e metade empresa Biogs
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Utilizao do Biogs
Cogerao
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Cogerao
Indstrias Grandes
Aplicaes em Microturbinas
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Cogerao Vantagens
Maior eficincia de recuperao energtica atravs darecuperao do calor residual - at 80%
Sistemas especializados em cogerao esto disponveis
Flexvel gua quente ou gerao de vapor a partir do calor recuperado
Desvantagens Maiores custos de capital para os sistemas de
recuperao
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15 km de dutos 4 turbinas a gs adaptadas
para queimar biogs 4,8 MW = 25% da demanda
de energia da planta 72 MMBtu/hr = 80% da
demanda trmica da planta(gua quente, aquecimento, refrigerao)
A BMW economiza pelomenos $1 milho/ano
CogeraoBMW South Carolina
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Utilizao do Biogs
Custo
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Custo (2008)
Combustvel com BTU Alto (fluxo de biogs = 1662 m3/hr)Componente Custo Custo dos equipamentos instalados (compressor, separadores e secadores de gs)
(x/2000)0.63 * R$15.120.000; x = ft3/min R$9.633.600
Custo do gasoduto (5 km de exteno) R$594.000 / milha R$1,782,000Custo Total de Investimento R$ 11.415.600Custo anual de operao e manuteno do compressor e dos separadores e secadores de gs (excluindo energia)
0,40 * x/1000;x = ft3 R$180.441