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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

  • 2

    Sumrio

    Aproveitamento do biogs Viso geral

    Uso Direto BTU mdio

    Uso Direto BTU alto

    Gerao de Eletricidade

    Cogerao de Energia

  • 3

    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

  • 4

    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

  • 5

    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

  • 6

    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

  • 7

    Quem utiliza o Biogs?

  • 8

    Tipos de Projetos

    Energia Eltrica

    Uso Direto - BTU Alto

    Aterro Sanitrio

    Uso Direto - BTU Mdio

  • 9

    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.

  • 10

    Utilizao do Biogs

    Uso Direto:Combustvel com BTU Mdio

  • 11

    Utilizao Direta do Biogs

    Calderas Aplicaes

    trmicas direta Forno

    Aplicaesinovadoras Estufas Aquecedores

    Infravermelhos Fornos de cermica Evaporao do chorume

  • 12

    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

  • 13

    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

  • 14

    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.

  • 15

    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.

  • 16

    Utilizao do Biogs

    Uso Direto:Combustvel com BTU Alto

  • 17

    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

  • 18

    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

  • 19

    Biogs como CombustvelVehicular

    Automveis e equipamentos utilizadosem aterros sanitriosabastecidos por gsNatural Vehicular (GNV)

    nibus abastecidos porGNV

    Metanol para biodiesel

  • 20

    Utilizao do Biogs

    Gerao de Energia Eltrica

  • 21

    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)

  • 22

    Gerao de Energia Eltrica

    Motores de Combusto Interna

    Turbinas

    Microturbinas

    Novas tecnologias Clula combustvel

  • 23

    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

  • 24

    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

  • 25

    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

  • 26

    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

  • 27

    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

  • 28

    Utilizao do Biogs

    Cogerao

  • 29

    Cogerao

    Indstrias Grandes

    Aplicaes em Microturbinas

  • 30

    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

  • 31

    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

  • 32

    Utilizao do Biogs

    Custo

  • 33

    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