Isabel Cabrit a, Luís Silva, Isabel Paula M arques Sant ino Di Berardino & Francisco Gírio

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I sabel Cabrit a, Luís Silva, I sabel Paula M arques Sant ino Di Berardino & Francisco Gírio

Laboratório Nacional de Energia e Geologia, I.P. Alfragide, 2 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

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Workshop de Apresentação do Estudo

Com o apoio do

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

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

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Potencial do Biometano em Portugal

V ias d e Co n ve rsão Metano Hidrogénio Monóxido de Carbono Dióxido de Carbono Outros Gases Produção Biológica Produção Termoquímica

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

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

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Com o apoio do

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

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

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Com o apoio do

Potencial do Biometano em Portugal

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.

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

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Potencial do Biometano em Portugal

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

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Com o apoio do

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)

Cus to s R elat iv o 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.

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Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

Capacidade da instalação 250 Nm3_/h _{1000 Nm}3_/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

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Com o apoio do

Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

Custos de Operação €/MWh_t €/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:

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Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

 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

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Com o apoio do

Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

 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

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Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

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Com o apoio do

Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

 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.

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Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

 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

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Com o apoio do

Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

 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,

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Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

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

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Com o apoio do

Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

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”.

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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

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Com o apoio do

Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

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

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Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

 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)

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Com o apoio do

Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

• 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.)

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Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

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

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Com o apoio do

Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

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

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Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

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

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Com o apoio do

Potencial do Biometano em Portugal

Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

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

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