tecnologias para o aproveitamento energ Ético .tecnologias para o aproveitamento energ Ético do

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