TECNOLOGIA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA: PROJETOS GASEIFAMAZ E GASEIBRAS

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1 TECNOLOGIA DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA: PROJETOS GASEIFAMAZ E GASEIBRAS 1º Seminário Sobre a Utilização de Energias Renováveis veis para Eletrificação Rural do Norte e Nordeste do Brasil Eng. Sandra M. Apolinario Centro Nacional de Referência em Biomassa CENBIO Brasília, 09 de Dezembro de 2004

2 OBJETIVOS - JUSTIFICATIVAS DO PROJETO GASEIFAMAZ 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.

3 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.

4 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); IEI International Energy Initiative (co-financiador).

5 METAS DO PROJETO Missão técnica à Índia (testes no sistema de 20 kw); Motor Diesel Sistema de Gaseificação de 20 kw

6 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.

7 Sistema de gaseificação instalado no IPT para testes

8 Sistema de gaseificação instalado no IPT para testes

9 Sistema de gaseificação instalado no IPT para testes

10 Sistema de gaseificação instalado no IPT para testes

11 Funcionamento do Gaseificador (Downdraft) Ar (60 %) Biomassa Preaquecimento da biomassa Lavagem primária do gás Ar (40 %) Lavagem secundária do gás Gás sujo Gás para flare Cinzas Fonte: Ushima, 2003 Gás para motor

12 Instrumentação Instalada T2 PAM1 T1 e P1 T3 e P2 T4 e P4 Ponto de coleta de gás Placa de orifício PAM2

13 Fotos de ensaios de gaseificação

14 Fotos de ensaios de gaseificação

15 Fotos de ensaios de gaseificação

16 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

17 Outras Biomassas Testadas

18 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 gaseificador.

19 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; Tela de mosqueteiro.

20 Aspecto das cinzas retiradas do leito do gaseificador

21 Filtro da água em fase de montagem

22 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.

23 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%.

24 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).

25 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.

26 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 horas).

27 Desempenho dos Motores

28 Custo de Geração para 24h de Operação Dados: Valor do Equipamento: ,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 1,62 litros / hora operando com gás (70% de substituição) 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 encargos) 312 R$ / mês

29 Custo de Geração para 24h de Operação Energia Gerada: ,00 kwh ano Custo de Operação: Custo do combustível: Custo do Operador (2 funcionários por turno): Custo total de operação: 2,27 R$ / hora 0,14 R$ / kw 1.872,00 R$ / mês ,00 R$ / ano 0,20 R$ / kw 0,34 R$ / kw

30 Custo de Geração para 24h de Operação Custo de Manutenção (5% do valor do equipamento): Depreciação: CUSTO DE GERAÇÃO (Operação + Manutenção + Equipamento): CUSTO DE O&M: 5.000,00 R$ / ano 0,045 R$ / kw ,00 R$ /ano 0,18 R$ /kw 0,57 R$ / kw 571 R$ / MW 0,39 R$ / kw 390 R$ / MW

31 Custo de Geração para 8h de Dados: Operação Valor do Equipamento: ,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 encargos) 312 R$ / mês

32 Custo de Geração para 8h de Operação Energia Gerada: ,00 kwh ano Custo de Operação: Custo do combustível: Custo do Operador (2 funcionários por turno): Custo total de operação: 2,27 R$ / hora 0,14 R$ / kw 624,00 R$ / mês 7.488,00 R$ / ano 0,20 R$ / kw 0,34 R$ / kw

33 Custo de Geração para 8h de Operação Custo de Manutenção (5% do valor do equipamento): Depreciação: CUSTO DE GERAÇÃO (Operação + Manutenção + Equipamento): CUSTO DE O&M: 5.000,00 R$ / ano 0,14 R$ / kw ,00 R$ /ano 0,27 R$ / kw 0,75 R$ / kw 752 R$ / MW 0,48 R$ / kw 481 R$ / MW

34 Assentamento Aquidabam 700 pessoas - cerca de 180 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 (baixo valor agregado).

35 Assentamento Aquidabam O sistema de gaseificação será alimentado com as cascas de cupuaçu (resíduo proveniente da extração da polpa do fruto). Cupuaçu Source:

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39 Abrigo do sistema de gaseificação construído pelos moradores de Aquidabam

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42 Objetivos: Projeto GASEIBRAS Aprovado pelo CNPq 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.

43 Comunidade Timbó Projeto GASEIBRAS Escola em Timbó possui 8 computadores que não funcionam por falta de energia elétrica

44 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).

45 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.

46 Conclusões 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.

47 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.

48 Prêmio O projeto GASEIFAMAZ foi o vencedor do I Prêmio Professor Samuel Benchimol, na categoria ambiental.

49 CENBIO Centro Nacional de Referência em Biomassa OBRIGADA! Sandra M. Apolinario Fone: (11) /