TECNOLOGIA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA: PROJETOS GASEIFAMAZ E GASEIBRAS
1
1ºº SeminSemináário rio Sobre a UtilizaSobre a Utilizaçção de Energias ão de Energias Renov
Renovááveis para Eletrificaveis para Eletrificaçção Rural do Norte e ão Rural do Norte e Nordeste do Brasil
Nordeste do Brasil
Eng. Sandra M.
Eng. Sandra M. ApolinarioApolinario
Centro Nacional de Referência em Biomassa
Centro Nacional de Referência em Biomassa –– CENBIOCENBIO Bras
•
Justificativas:• Suprir a demanda por energia elétrica em comunidades isoladas na região norte do país, de maneira sustentável (a partir de resíduos agrícolas da comunidade);
• Oferecer uma alternativa aos combustíveis fósseis, utilizando a tecnologia de gaseificação de biomassa;
• Aproveitar os motores de combustão interna existentes na região.
OBJETIVOS - JUSTIFICATIVAS DO
PROJETO GASEIFAMAZ
OBJETIVOS - JUSTIFICATIVAS DO
PROJETO GASEIFAMAZ
• Objetivos:
• Testar e comparar as tecnologias de gaseificação de biomassa existentes no Brasil e no exterior;
• Fornecer uma alternativa à geração de energia elétrica com óleo diesel para comunidades isoladas da região amazônica;
• Capacitar recursos humanos nas áreas de operação, manutenção e construção de gaseificadores de biomassa;
• Desenvolver um sistema de fácil operação e manutenção possível de ser instalado em comunidades isoladas na Amazônia, para fornecimento de energia elétrica a partir de biomassa localmente disponível.
EQUIPE EXECUTORA
• CENBIO – Centro Nacional de Referência em Biomassa
- USP (executor);
• BUN – Biomass Users Network do Brasil (proponente); • IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas
(contratado);
• UFAM – Universidade Federal do Amazonas
(contratado);
• INCRA – Instituto Nacional de Colonização e Reforma
Agrária (parceiro);
• CEAM – Companhia Energética do Amazonas
(parceiro);
• FINEP – Financiadora de Estudos e Projetos
(financiador);
METAS DO PROJETO
• Missão técnica à Índia(testes no sistema de 20 kW);
METAS DO PROJETO
• Instalação dos
gaseificadores no IPT e posteriormente na
Universidade do Amazonas; • Testes de longa duração no
IPT para avaliar a qualidade do gás produzido,
aperfeiçoar o sistema de
limpeza e testar a operação do geradores;
• Capacitar a comunidade na O&M, com o apoio da CEAM.
Sistema de gaseificação
instalado no IPT para testes
Sistema de gaseificação
instalado no IPT para testes
Sistema de gaseificação
instalado no IPT para testes
Sistema de gaseificação
instalado no IPT para testes
Funcionamento do Gaseificador
(Downdraft)
Biomassa Cinzas Ar (60 %) Ar (40 %) Gás sujo Preaquecimento da biomassa Lavagem primária do gás Lavagem secundária do gás Gás para motor Gás para flare Fonte: Ushima, 2003T1 e P1 T2 T3 e P2 T4 e P4 PAM1 PAM2 Ponto de coleta de gás Placa de orifício
Instrumentação Instalada
Principais Resultados dos Testes
no IPT
(com cavaco de Eucalypto)
PCS (MJ/Nm³)
5,7
Potência Térmica (kW)
67,1
Potência Elétrica (kWe)
20
Vazão de Alimentação (kg/h)
~18
Vazão de Descara de Cinzas (kg/h)
1,3
Influência da biomassa no
desempenho do gaseificador
• Pode-se afirmar que quanto:
• Menor for a umidade da biomassa alimentada; • Maior a sua uniformidade dimensional;
• Maiores forem os cuidados com a limpeza de gases (vazão adequada de água de lavagem, troca freqüente do filtro manga do motor);
maior será a eficiência do sistema e menor a freqüência de manutenção do motor e do
METAS DO PROJETO
•
Desenvolvimento
de
um
sistema
de
tratamento da água residual, adaptado às
normas ambientais brasileiras utilizando:
• Carvão semi-ativado, retirado do sistema de gaseificação;
• Caixa d’água; • Areia;
Aspecto das “cinzas” retiradas
do leito do gaseificador
Filtro da água em fase de
montagem
METAS DO PROJETO
• Capacitação e treinamento de operadores das comunidades;
• Instalação dos sistemas nas comunidades;
• Operação dos sistemas nas comunidades e paralelamente, testes de longa duração.
Principais Resultados
• Rendimento energético a frio – 72% (literatura 79%); • Rendimento do motor operando com gás (75% de
substituição) – 35%;
• Rendimento do conjunto gaseificador / motor – 20%; • Considerando a potência consumida nos
equipamentos elétricos periféricos (bombas de água, refrigerador e ventilador do secador) – a potência líquida gerada cai de 20 para 14 kWe e o rendimento energético do conjunto, levando em consideração o consumo de biomassa e diesel, cai para 14%.
Operação do Sistema
• É relativamente simples, exigindo a presença de no máximo dois operadores (um técnico e um operacional, um deles com experiência na operação e manutenção de motor diesel).
Segurança
• O sistema pode ser considerado seguro, principalmente quanto a riscos de explosão, por ser de topo aberto à atmosfera e por contar com selos de água distribuídos ao longo do sistema de lavagem de gases. Qualquer elevação brusca de pressão no interior do gaseificador é prontamente aliviada através do topo do gaseificador e dos selos d’água.
Desempenho dos Motores
• Observou-se a deposição de alcatrão ao longo do sistema de admissão de ar e gases no motor nacional (MWM) e no indiano, o que exigirá uma manutenção periódica mais intensiva do motor do que na operação com 100% diesel. Estima-se que os serviços de limpeza dos dutos de admissão de ar e gases, válvulas de admissão e bicos injetores devam ser feitos a intervalos regulares de aproximadamente 500 horas (a MWM recomenda a manutenção em motores diesel a cada 1.000 horas).
Custo de Geração para 24h de
Operação
Dados:
Valor do Equipamento: 100.000,00 R$
Custo do Combustível (diesel) 1,4 R$ / litro Consumo específico do motor 5,4 litros / hora Potência líquida gerada 16 kW
Consumo especifico do motor operando com gás (70% de
substituição)
1,62 litros / hora
Fator de Capacidade 0,8
Meses de operação 12
Horas de operação 24 horas / dia Depreciação do equipamento 5 anos
Dias 30 dias / mês
Salário mínimo 260 R$ / mês
Profissional autônomo (20% de
Custo de Geração para 24h
de Operação
Energia Gerada: 110.592,00 kWh ano
Custo de Operação:
Custo do combustível: 2,27 R$ / hora 0,14 R$ / kW
Custo do Operador (2
funcionários por turno): 1.872,00 R$ / mês 22.464,00
R$ / ano 0,20
R$ / kW
Custo de Geração para 24h
de Operação
Custo de Manutenção (5% do
valor do equipamento): 5.000,00 R$ / ano
0,045 R$ / kW Depreciação: 20.000,00 R$ /ano 0,18 R$ /kW CUSTO DE GERAÇÃO (Operação + Manutenção + Equipamento): 0,57 R$ / kW 571 R$ / MW CUSTO DE O&M: 0,39 R$ / kW 390 R$ / MW
Custo de Geração para 8h de
Operação
Dados:
Valor do Equipamento: 100.000,00 R$
Custo do Combustível (diesel) 1,4 R$ / litro
Consumo específico do motor 5,4 litros / hora
Potência líquida gerada 16 kW
Consumo especifico do motor operando com gás (70% de
substituição) 1,62 litros / hora
Fator de Capacidade 0,8
Meses de operação 12
Horas de operação 8 horas / dia
Depreciação do equipamento 10 anos
Dias 30 dias / mês
Salário mínimo 260 R$ / mês
Profissional autônomo (20% de
Custo de Geração para 8h de
Operação
Energia Gerada: 36.864,00 kWh ano
Custo de Operação:
Custo do combustível: 2,27 R$ / hora 0,14 R$ / kW
Custo do Operador (2
funcionários por turno): 624,00 R$ / mês 7.488,00
R$ / ano 0,20
R$ / kW
Custo de Geração para 8h de
Operação
Custo de Manutenção (5% do
valor do equipamento): 5.000,00 R$ / ano
0,14 R$ / kW Depreciação: 10.000,00 R$ /ano 0,27 R$ / kW CUSTO DE GERAÇÃO (Operação + Manutenção + Equipamento): 0,75 R$ / kW 752 R$ / MW CUSTO DE O&M: 0,48 R$ / kW 481 R$ / MW
Assentamento Aquidabam
• 700 pessoas - cerca de180 famílias;
• Possuem uma área
plantada de cupuaçu de 100 hectares;
• Diariamente,
consomem cerca de 300 litros de óleo diesel para geração de energia
elétrica;
• Atualmente, o cupuaçu é vendido in natura
Assentamento Aquidabam
Cupuaçu
Source: www.amazonlink.com.br
O sistema de gaseificação
será alimentado com as
cascas
de
cupuaçu
(resíduo proveniente da
extração
da
polpa
do
fruto).
Abrigo do sistema de gaseificação construído pelos moradores de Aquidabam
Projeto GASEIBRAS – Aprovado
pelo CNPq
Objetivos:
• Desenvolver um sistema de gaseificação de biomassa in natura, com tecnologia totalmente nacional.
• Verificar a viabilidade destes sistemas, na geração de energia elétrica, em comunidades isoladas;
• Qualificar mão-de-obra local na operação e manutenção destes sistemas;
• Identificar empresas para fabricação destes equipamentos no Brasil;
• Criar modelo de sustentabilidade para cobrir custos de O&M.
Comunidade Timbó – Projeto
GASEIBRAS
Escola em Timbó – possui 8 computadores que não funcionam por falta de energia elétrica
Perspectivas
A implantação do sistema de gaseificação no assentamento Aquidabam propiciará a implantação de uma agroindústria local para a extração e venda da polpa de cupuaçu (produto com maior valor agregado), por meio do fornecimento de energia elétrica gerada a partir das cascas de cupuaçu (resíduo do processo).Benefícios Ambientais
• Redução do consumo de combustíveis fósseis (diesel) em até 80% - principais responsáveis pelo efeito estufa;
• Produção de energia renovável e limpa, que utiliza a biomassa disponível nas comunidades isoladas para geração de energia elétrica.
• Após os testes no sistema de gaseificação importado do IISc foram detectados alguns problemas operacionais que demandam desenvolvimento;
• O CENBIO e o IPT estudam a melhoria de alguns componentes do sistema como:
• Descarga de cinzas; • Trocador de calor;
• Sistema de limpeza de gases, entre outros.
Conclusões
Conclusões
• Estas e outras melhorias serão implementas no sistema desenvolvido para o projeto GASEIBRAS;
• Ao final deste projeto teremos um sistema de gaseificação desenvolvido com tecnologia totalmente nacional, de fácil operação e manutenção, adaptado à realidade das comunidades isoladas brasileiras.
