Aula 3 Centros de Transformação e Energias Secundárias

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1 AULA Fundação 3 CENTROS Universidade DE Federal TRANSFORMAÇÃO de Mato Grosso do E Sul 1 Matriz Energética Aula 3 Centros de Transformação e Energias Secundárias Prof. Márcio Kimpara Universidade Federal de Mato Grosso do Sul FAENG / Engenharia Elétrica Campo Grande MS

2 Contexto 2 Na aula passada, estudamos a matriz energética brasileira composta por energias primárias. Contudo, nem sempre os energéticos providos da natureza em sua forma direta estão na forma adequada para uso. Surge então, o que chamamos de centro de transformação, onde a energia primária é processada (transformada), dando origem ao que chamamos de energia secundária. Nesta aula, veremos como as energias primárias, já estudadas, podem ser transformadas.

3 Centros de transformação Centros onde a energia que entra primária (e/ou secundária) se transforma em uma ou mais formas de energia secundária com suas correspondentes perdas. 3

4 Centros de transformação Tipos de Centros de Transformação O BEN trabalha com os seguintes tipos de centros de transformação: Refinarias de Petróleo, Plantas de Gás Natural, Usinas de Gaseificação, Coquerias, Destilarias, Carvoarias, Centrais Elétricas de Serviço Público, Centrais Elétricas Autoprodutoras, Ciclo de Combustível Nuclear Plantas de Biodiesel 4

5 Refinarias de Petróleo 5 O petróleo no seu estado natural é sempre uma mistura complexa de diversos tipos de hidrocarbonetos contendo também proporções menores de contaminantes (enxofre, nitrogênio, oxigênio e metais). Óleo Cru (petróleo) = Hidrocarbonetos + Contaminantes O petróleo é composto basicamente de carbono e hidrogênio. Entre os contaminantes o enxofre é aquele que apresenta o maior percentual de presença.

6 Refinarias de Petróleo 6 Os derivados do petróleo podem ser utilizados em aplicações Energéticas ou Não-energéticas: Os derivados energéticos são também chamados de combustíveis. Eles geram energia térmica ao entrar em combustão na presença do ar e de uma fonte de ignição (chama ou centelha). Uma refinaria de petróleo pode produzir os seguintes derivados energéticos ou combustíveis: a) Gás Combustível; b) Gás Liquefeito de Petróleo (GLP); c) Gasolina; d) Querosene; e) Óleo Diesel; f) Óleo Combustível; g) Coque

7 Refinarias de Petróleo 7 Além dos derivados combustíveis ou energéticos, existem outros derivados, com aplicações não-energéticas. São eles: a) Nafta e Gasóleos; b) Lubrificantes; c) Asfalto; d) Parafina; e) Solventes domésticos e industriais, como aguarrás, querosene, etc;

8 Refinarias de Petróleo 8 Destilação fracionada Processo resumido de Refino: 1) Petróleo cru (bruto) é aquecido e transportado até o destilador 2) Através da destilação fracionada, os derivados do petróleo vão sendo extraídos

9 Refinarias de Petróleo 9 Energia primária PETRÓLEO CENTRO DE TRANSFORMAÇÃO Energias secundárias GLP ÓLEO DIESEL QUEROSENE GASOLINA ÓLEO COMBUSTÍVEL PRODUTOS NÃO- ENERGÉTICOS PERDAS

10 Refinarias de Petróleo Energias Secundárias 10

11 Refinarias, UPGN s e Pólos Petroquímicos 11

12 Carvoarias 12 O carvão vegetal é produzido a partir da lenha pelo processo de carbonização ou pirólise; O Brasil é o maior produtor mundial desse insumo energético; A carbonização de lenha é praticada de forma tradicional em fornos de alvenaria com ciclos de aquecimento e resfriamento que duram até vários dias. O carvão fica em média 4 dias queimando e 4 dias resfriando dentro do forno. A temperatura máxima média de carbonização é de 500 C

13 Carvoarias 13 No setor industrial (quase 85% do consumo), o ferro-gusa, aço e ferro-ligas são os principais consumidores do carvão de lenha. O setor residencial consome cerca de 9% seguido pelo setor comercial com 1,5%, representado por pizzarias, padarias e churrascarias. Transformação de baixa eficiência, como pode ser visto no balanço a seguir...

14 Carvoarias Balanço LENHA ( ³ TEP) Energia primária CENTRO DE TRANSFORMAÇÃO CARVÃO VEGETAL ( ³ TEP) Energia secundária PERDAS ( ³ TEP)

15 Coquerias 15 O processo de coquificação consiste em submeter uma quantidade de carvões com características adequadas, à destilação em fornos com temperaturas elevadas e ausência de oxigênio, dando origem a produtos voláteis. O carvão mineral é dosado e britado até atingir a granulometria adequada para o processo de coquificação. As câmaras de combustão localizadas nas paredes do forno mantém a temperatura na ordem de 1100 a 1300 Após 16 horas o carvão é transformado em coque

16 Coquerias 16 Para o processo de coqueificação é necessário que o carvão possua propriedades coqueificantes, isto é, quando aquecido em ausência de ar ele deve amolecer, inchar, aglomerar e, finalmente, solidificar na forma de um sólido poroso e rico em carbono, chamado coque. Os carvões que formam coque são denominados carvões coqueificantes.

17 Coquerias 17 Somente cerca de 15% das reservas mundiais de carvão possuem as propriedades requeridas para a coqueificação. No Brasil, o maior consumo de carvão é justamente na produção de coque de alto-forno. Atualmente, todo o carvão para uso siderúrgico é importado, com cerca de 13 milhões de toneladas ao ano. O carvão produzido no Brasil são para geração de termoeletricidade e outras aplicações diversas.

18 Coquerias 18 O coque pode ser produzido em bateria de fornos com frente de coqueificação vertical ou horizontal. Uma bateria é constituída por vários fornos agrupados (visando economizar energia e espaço), formando uma unidade de produção. No Brasil, tradicionalmente, todas as usinas siderúrgicas produzem coque no processo Com-recuperação de Subprodutos (by-products). Portanto, permitem a coleta, para posterior tratamento, da matéria volátil liberada do carvão durante o processo de coqueificação.

19 Coquerias Balanço CARVÃO MINERAL ( ³ TEP) Energia primária CENTRO DE TRANSFORMAÇÃO PERDAS (216 10³ TEP) Energia secundária COQUE DE CARVÃO MINERAL ( ³ TEP) GÁS DE COQUERIA ( ³ TEP ALCATRÃO (225 10³ TEP)

20 Usinas sucroalcooleiras (Destilarias) 20 Em 2012 houve aumento de 6,3% na produção nacional de açúcar, com um total 38,5 milhões de toneladas, além de um acréscimo de 2,4% na fabricação de etanol, produzindo-se o montante de m³. (fonte: BEN 2013) Cerca de 59,3% deste total referem-se ao etanol hidratado: m³. No que tange à produção de etanol anidro, que é misturado à gasolina, registrou-se acréscimo de 9,7%, totalizando m³. (fonte: BEN 2013)

21 Usinas sucroalcooleiras (Destilarias) 21 Produção de Açúcar Recepção da cana Cana-de-açúcar Pesagem Descarga Lavagem Moagem Extração do Caldo Energia Elétrica Bagaço Produção de Etanol Tratamento do Caldo Hidratado Filtragem Aquecimento Adição de Cal + SO2 Fermentação Centrifugação Destilação Etanol Secagem Levedura Anidro

22 Aonde se produz açúcar e álcool no Brasil? 22

23 Usinas sucroalcooleiras (Destilarias) CENTRO DE TRANSFORMAÇÃO 23 CANA (Biomassa) Energia primária AÇÚCAR ETANOL ENERGIA ELÉTRICA Energias secundária PERDAS

24 Plantas de Biodiesel 24 Em 2012 o montante de B100 produzido no país atingiu m³ (fonte: BEN 2013) A principal matéria-prima foi o óleo de soja (69,6%), seguido do sebo bovino (14,7%). (fonte: BEN 2013) Entre as matérias-primas utilizadas para a produção do biodiesel estão os óleos vegetais oriundos de algodão, amendoim, dendê, girassol, milho, soja, mamona, bem como gorduras animais e até resíduos gordurosos de fritura e esgoto sanitário.

25 Produção do Biodiesel 25 Segundo a definição do Programa Brasileiro de Biocombustíveis, o biodiesel é o combustível formado pela mistura, em diferentes proporções, de éster (nome técnico para um tipo de gordura) de óleos vegetais com o óleo diesel convencional derivado de petróleo. Para que seja obtido o biodiesel vegetal, é preciso separá-lo do óleo vegetal por meio de reações químicas, dadas através de dois processos: Transesterificação Craqueamento

26 Produção do Biodiesel 26 Transesterificação - reação de um óleo vegetal com um álcool (metanol ou etanol - o álcool comum, usado nos automóveis, feito a partir da cana-de-açúcar), na presença de um catalisador (substância que acelera o processo químico), que produz biodiesel e, como subproduto, a glicerina (produto usado nos sabonetes). Craqueamento térmico/catalítico - processo que provoca a quebra molecular por aquecimento a altas temperaturas - ou seja, faz com que a substância se "dissolva", ou "desmanche")

27 Usinas de Gaseificação 27 O termo gaseificação é usado para descrever as reações termoquímicas de um combustível sólido (carvão, biomassa) na presença ar ou oxigênio (O2) e vapor d água (H2Ovap), com a finalidade de formar gases que podem ser usados como fonte de energia térmica e elétrica, para síntese de produtos químicos e para a produção de combustíveis líquidos. Os principais componentes da mistura gasosa produzida pela gaseificação são o hidrogênio (H2) e monóxido de carbono (CO). Com o uso de oxigênio e vapor d água, o gás produto, com a ausência de NOx, é chamado de gás de síntese (syngas). Quando o gás produzido, através da gaseificação, é um gás de síntese (syngas), este também pode ser utilizado para a produção de combustíveis líquidos.

28 Usinas de Gaseificação O processo de gaseificação acontece da seguinte forma: o material sólido (carvão, biomassa, etc) é colocado num gaseificador, que tem condições de pressão e oxigenação controladas. Eles são aquecidos a uma temperatura de 800º C a 1.200º C, com um terço do oxigênio que seria necessário para a sua combustão. A pressão é de 10 a 30 atmosferas. O processo dá origem a um gás rico em monóxido de carbono e hidrogênio, que precisa passar por equipamentos e produtos químicos para que sejam retiradas impurezas. Depois disso, o gás é colocado em um reator de síntese, que transforma o gás em combustíveis líquidos e outros produtos. Gaseificação do carvão 28

29 Usinas de Gaseificação 29 Segundo o BEN 2013, o Brasil não utilizou este tipo de centro de transformação em 2012.

30 Plantas de GN 30 O processamento de gás natural começa na boca do poço e inclui todos os processos necessários para a purificação de gás natural bruto. A composição do gás natural explorado varia significativamente dependendo de cada poço e é constituído por hidrocarbonetos gasosos, líquidos de gás natural, hidrocarbonetos líquidos e por uma certa quantidade de água e de outros gases. As etapas do processo de purificação de separação do gás natural vão desde o tratamento do gás azedo, a desidratação, a captura dos líquidos de gás natural, até a compressão final na rede de gasodutos.

31 Plantas de GN 31 O Gás Natural é inodoro, incolor, atóxico e mais leve que o ar. É uma mescla de hidrocarbonetos leves. Gás Natural Associado: O Gás Natural associado se encontra dissolvido em óleo. Se mostra como uma cobertura de gás. Este gás antes da distribuição deve ser separado do óleo. O processo de distribuição do gás natural acontece após a passagem por uma unidade de processamento em que há retirada de impurezas como: água, outros gases, areia e outros componentes condensáveis. Gás Natural Não-Associado: O Gás Natural não-associado se encontra livre de óleo ou com uma pequena quantidade. Este tipo de gás é mais fácil pra comercialização já que não é necessário a separação do óleo.

32 UPGN Unidade de Processamento de Gás Natural 32 GÁS PROCESSADO UPGN UPGN Unidade de Processamento de Gás Natural Separar componentes em produtos com especificação definida e controlada; Plantas de processamento de gás natural, ou fracionadoras, são usadas para purificar as matérias-primas de gás natural produzido a partir da extração de campos de gás subterrâneos ou na superfície dos líquidos produzidos a partir de poços de petróleo. Uma planta em pleno funcionamento vai entregar aos gasodutos gás natural na qualidade com que pode ser usado como combustível pelos consumidores residenciais, comerciais e industriais.

33 UPGN Unidade de Processamento de Gás Natural 33

34 Plantas de GN 34 Unidade de Processamento de Gás Natural (UPGN) Instalação industrial que objetiva realizar a separação das frações pesadas (propano e mais pesados) existentes no gás natural, do metano e do etano, gerando GLP e gasolina natural

35 Ciclo do combustível Nuclear 35 Exploração Bahia Mina Caetité Urânio no seu estado natural: formações rochosas Beneficiamento Rio de Janeiro Resende Transformado em pó O pó é agrupado em pastilhas Enriquecimento (centrifuga)

36 Ciclo do combustível Nuclear 36

37 Ciclo do combustível Nuclear 37 Urânio enriquecido A diferença está na concentração de urânio U-235, que ocorre quando o produto é enriquecido. O urânio pouco enriquecido, com 2% a 4% de U-235, é suficiente para mover usinas nucleares. Esse mesmo nível de enriquecimento de urânio, entre 2% e 4%, também é usado para mover porta-aviões e submarinos que usam reatores nucleares.

38 Ciclo do combustível Nuclear 38 Enriquecimento de Urânio O processo físico de ultracentrifugação separa os isótopos urânio 235 e 238, aumentando a concentração do isótopo físsil urânio 235 de 0,7%, como encontrado na natureza, para cerca de 4%. A ultracentrífuga a gás (no caso UF6) é um cilindro vertical fino que gira a uma velocidade extremamente alta dentro de uma carcaça com vácuo. Um campo de força ultracentrífuga gerado dentro do cilindro em rotação (rotor) separa os diferentes isótopos ao longo da direção radial. No método de ultracentrifugação, o gás hexafluoreto de urânio (UF6) é introduzido em cilindros que giram com velocidade angular extremamente alta, fazendo com que o isótopo U-238, sendo mais pesado, e por atuação das forças centrífugas, se concentre nas proximidades da parede do cilindro, enquanto o isótopo (U-235) tende a se concentrar nas proximidades do eixo do cilindro. Como o ganho obtido em cada centrífuga é pequeno, é preciso repetir a operação inúmeras vezes, em ligações em série e em paralelo, chamadas cascatas, para se obter a quantidade e o teor de enriquecimento (concentração de aproximadamente 4%) desejados.

39 Centrais Elétricas e Autoprodutoras 39 Energia Primária Diversas Centro de Transformação Usina Nuclear Hidrelétrica Central Solar Parques Eólicos Termelétricas Maremotriz Biodigestores Energia Secundária Energia Elétrica Perdas

40 Usina Nuclear 40 A energia nuclear provém da fissão nuclear do urânio. Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto ENERGIA NUCLEAR ENERGIA TÉRMICA ENERGIA MECÂNICA ENERGIA ELÉTRICA

41 Reação em cadeia 41

42 Usina Nuclear 42 O processo de geração de energia elétrica a partir da energia nuclear, então, pode ser esquematizado em três passos: 1 - No reator: transformação da energia nuclear em energia térmica, através da reação nuclear em cadeia 2 - Na turbina: transformação da energia térmica em energia mecânica, através da ação do vapor d água aquecido 3 - No gerador: transformação da energia mecânica em energia elétrica

43 Usina Nuclear 43 Reatores de água pressurizada (PWR) Mais comuns

44 Usina Nuclear 44 Nestes tipos de geradores, a energia criada pela fissão dos átomos é usada para ferver água. O vapor move as turbinas da usina, gerando eletricidade

45 Resumo 45 Biomassa Caldeira Turbina Gerador Rede Elétrica Consumidor

46 Hidrelétricas 46 Energia Hídrica É a energia cinética do movimento ou queda da água. A energia cinética é obtida da energia potencial conseguida através da construção de barragens. ENERGIA HIDRÍCA ENERGIA MECÂNICA ENERGIA ELÉTRICA

47 Usina Hidrelétrica 47

48 Usina Hidrelétrica 48

49 Hidrelétricas 49

50 Hidrelétricas 50 Usina Hidrelétrica de Itaipu, a maior do mundo em geração de energia. É responsável pela geração de 95% da energia elétrica consumida no Paraguai e 24% de toda a demanda do mercado brasileiro.

51 Pequenas Centrais Hidrelétricas 51 Tem o mesmo princípio de funcionamento de uma hidrelétrica de grande porte De acordo com a resolução da ANEEL, são consideradas PCH aquelas que: - Tem potência entre 1 e 30MW - Área inundada de no máximo 3km quadrados

52 Resumo 52

53 Energia Fotovoltaica 53 Energia obtida através da conversão direta da luz solar em eletricidade que se da através do efeito fotovoltaico, sendo que a célula ou placa fotovoltaica é a unidade fundamental do processo de conversão. ENERGIA LUMINOSA ENERGIA ELÉTRICA

54 Energia Fotovoltaica A conversão da energia solar em energia elétrica é obtida utilizando-se material semicondutor como elemento transformador, conhecido como célula fotovoltaica ou célula solar. As células fotovoltaicas são feitas a partir de um material semicondutor, tal como o silício (Si) que ocupa quase absolutamente o ranking dos materiais mais utilizados. 54 Células Fotovoltaicas

55 Efeito Fotovoltaico 55 Material extrínseco - Um material semicondutor que tenha sido submetido a um processo de dopagem por impurezas e chamado de material extrínseco. Esses materiais são chamados de: tipo N e tipo P.

56 Efeito Fotovoltaico 56

57 Transformação 57 CONEXÃO EM SÉRIE CONEXÃO EM PARALELO

58 Sistema Fotovoltaico 58 COMPONENTES BÁSICOS DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO: PAINEL FOTOVOLTAICO BANCO DE BATERIAS CONTROLADOR DE CARGAS INVERSOR Unidade de Controle Conversor Usuário Painel Fotovoltaico Armazenamento

59 Configurações Sistema Fotovoltaico SISTEMAS ISOLADOS SISTEMAS HÍBRIDOS SISTEMAS INTERLIGADOS À REDE SISTEMAS RESIDENCIAIS 59

60 Sistema Fotovoltaico 60 Sistema Isolado

61 Sistemas Isolados 61 Estação de bombeamento de água Estação científica Arquipélago São Pedro e São Paulo

62 Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede 62 As instalações com ligação à rede são por norma maiores em tamanho que as instalações sem ligação à rede e NÃO incluem baterias. Este tipo de instalação é favorável em ramificações terminais da rede de distribuição elétrica, melhorando a qualidade do serviço e garantindo prestações mínimas em caso de falha da rede convencional.

63 Sistemas Conectados à Rede 63 Central Fotovoltaica Neurather See (Alemanha)

64 * Sistema de Aquecimento Solar 64 Além da produção de energia elétrica, outro exemplo de utilização da energia solar são os sistemas de aquecimento da água. ENERGIA SOLAR ENERGIA TÉRMICA TERMOSSIFÃO OU CIRCULAÇÃO NATURAL BOMBEADO OU CIRCULAÇÃO FORÇADA

65 Resumo 65 ENERGIA SOLAR 12vcc/220ca Sol Gerador Fotovoltaico Acumulador Inversor Consumidor

66 Energia Eólica 66 Energia eólica é a energia cinética contida nas massas de ar em movimento (vento). Seu aproveitamento ocorre por meio da conversão da energia cinética de translação em energia cinética de rotação, com o emprego de turbinas eólicas, também denominadas aerogeradores, para a geração de eletricidade. ENERGIA CINÉTICA DOS VENTOS ENERGIA MECÂNICA ENERGIA ELÉTRICA

67 Principais Componentes de um Sistema Eólico OS PRINCIPAIS COMPONENTES DE UM SISTEMA EÓLICO SÃO: 67 ROTOR(pás e cubo): É O COMPONENTE DESTINADO A CAPTAR A ENERGIA CINÉTICA DOS VENTOS E ONVERTÊ-LA EM ENERGIA MECÂNICA NO EIXO. TRANSMISSOR: É O MECANISMO QUE TRANSMITE A ENERGIA MECÂNICA DO EIXO DO ROTOR AO EIXO DO CONVERSOR. FAZ PARTE DA CAIXA MULTIPLICADORA. MULTIPLICADOR: ELEVA A VELOCIDADE ANGULAR OBTIDA NO ROTOR A UMA VELOCIDADE COMPATIVEL COM A NOMINAL NO GERADOR. COMPOSTA POR EIXOS, MANCAIS, ENGRENAGENS E ACOPLAMENTOS. CONVERSOR(gerador): É O COMPONENTE QUE TEM A FINALIDADE DE CONVERTER A ENERGIA MECÂNICA DO EIXO EM ENERGIA ELÉTRICA.

68 Tipos de Rotor 68 Eixo Vertical Eixo Horizontal

69 Sistema Eólico Isolado 69 AEROGERADOR CONTROLADOR DE CARGAS; BATERIAS INVERSOR

70 Sistema Eólico Conectado à Rede 70

71 Resumo 71

72 Energia Maremotriz 72 A energia maremotriz é uma forma de produção de energia proveniente da movimentação das águas dos oceanos, por meio da utilização da energia contida no movimento de massas de água devido às marés. Portanto o sistema maremotriz aproveita o movimento regular de fluxo do nível do mar (elevação e abaixamento). Dois tipos de energia maremotriz podem ser obtidas: Energia cinética das correntes devido às marés; Energia potencial pela diferença de altura entre as marés alta e baixa. ENERGIA CINÉTICA DAS ÁGUAS ENERGIA MECÂNICA ENERGIA ELÉTRICA

73 Energia Maremotriz 73 O aproveitamento da energia potencial funciona de forma semelhante a uma hidrelétrica: uma barragem é construída, formando-se um reservatório junto ao mar; quando a maré enche, a água entra e fica armazenada no reservatório, e, quando baixa, a água sai, movimentando uma turbina diretamente ligada a um sistema de conversão, gerando assim eletricidade. O aproveitamento da energia cinética (movimento sobe e desce) pode ser utilizado para mover pistões e fazer o bombeamento de água que ao passar pela turbina, moverá o gerador produzindo energia elétrica.

74 Energia das Marés ou Maremotriz no Brasil 74

75 Energia das Marés ou Maremotriz no Brasil 75

76 Energia das Marés ou Maremotriz no Brasil 76

77 Termelétricas 77 Seu funcionamento baseia-se na queima de gás ou na vaporização da água, em uma caldeira, através da queima de um combustível que pode ser: gás natural, carvão mineral, óleo diesel, entre outros. Este vapor d água ou este gás faz com que uma turbina gire, esta por sua vez, está acoplada a um gerador que gera energia elétrica através da energia mecânica da rotação do eixo da turbina, enquanto isso o vapor d água é resfriado e volta para a caldeira. COMBUSTÍVEL ENERGIA ENERGIA ENERGIA TÉRMICA MECÂNICA ELÉTRICA QUEIMA TURBINA GERADOR

78 Termelétricas Ciclo de Brayton 78 No ciclo Brayton, que é o ciclo de funcionamento de uma turbina a gás. Combustíveis: óleo diesel, gás natural, gasolina, querosene

79 Termelétricas Ciclo de Rankine O ciclo de Brayton NÃO pode ser usado quando o calor é proveniente da queima de combustíveis sólido ou residuais. O vapor de água é uma alternativa: o combustível é queimado e um recuperador de calor produz vapor que, por sua vez pode ser usado como trabalho. 79 Ciclo de Rankine, é o ciclo de funcionamento de uma turbina a vapor. Combustíveis: Carvão, lenha, lixo, biomassa, briquete, cavaco, etc..

80 Resumo 80 Biomassa Caldeira Turbina Gerador Rede Elétrica Consumidor

81 Biodigestores 81 Biodigestores são centrais de processamento de matéria orgânica, que aceleram sua decomposição em um sistema fechado sem a presença de oxigênio (anaeróbio) obtendo resíduos líquidos, que dependendo do processamento podem ser usados como biofertilizantes, e biogás que em motores adequados, podem sofrer combustão para a geração de térmica e energia elétrica. Matéria Orgânica Lixo orgânico Esterco de animais Restos da agricultura... Decomposição Produtos: Gases Biofertilizantes

82 Biodigestores 82

83 Biodigestores 83 O que é biodigestão anaeróbia? Processo de degradação mediado por microrganismos na ausência de oxigênio transformando compostos orgânicos complexos em substâncias simples como metano e dióxido de carbono. A transformação da matéria orgânica em diversas substâncias químicas, no decurso da fermentação anaeróbia, processa-se através de uma cadeia de degradações sucessivas, devido a diferentes tipos de bactérias.

84 Processo 84

85 Características Construtivas 85 Os biodigestores podem ser contínuos ou de batelada: Contínuos: os dejetos são inseridos no sistema em intervalos de tempo curtos e regulares; Batelada: O resíduo é inserido com intervalo de tempo prolongado, de uma só vez (lote) e é mantido fechado durante o processo.

86 Modelos de Biodigestores - Indiano 86 O modelo indiano possui pressão de operação constante, ou seja, à medida que o volume de gás produzido não é consumido de imediato, o gasômetro tende a deslocar-se verticalmente, aumentando o volume deste, portanto, mantendo a pressão no interior deste constante.

87 Modelos de Biodigestores - Indiano MODELO INDIANO 87 a)vantagens: O digestor do modelo indiano é construído enterrado no solo e, como a temperatura do solo é pouco variável, o processo de fermentação que ocorre em seu interior tem a vantagem de sofrer pouca variação de temperatura. Ocupa pouco espaço do terreno (em relação ao da marinha), porque sua maior extensão é vertical. b)desvantagens: Quando a cúpula for de metal, ela está sujeita ao problema de corrosão. Temos aqui o custo da cúpula, que o modelo chinês não tem e o da marinha é mais baixo. O sistema de comunicação entre a caixa de carga e o digestor, sendo feito através de tubos, pode ocorrer entupimentos. Sua construção é limitada para áreas de lençol freático alto, ou seja, não é um modelo indicado para terrenos superficiais, pois nestes casos pode ocorrer infiltração.

88 Modelos de Biodigestores - Chinês 88 O modelo chinês é formado por uma câmara cilíndrica em alvenaria (tijolo) para a fermentação, com teto abobado, impermeável, destinado ao armazenamento do biogás. Os modelos Chinês e Indiano, apresentam desempenho semelhante

89 Modelos de Biodigestores - Chinês MODELO CHINÊS 89 a)vantagens: Este modelo tem um custo mais barato em relação aos outros, pois a cúpula é feita alvenaria. O biodigestor chinês é o que ocupa menos espaço na superfície do solo. Como é construído completamente enterrado no solo (tanto o digestor, como o gasômetro), sofre muito pouca variação de temperatura. b)desvantagens: O sistema de comunicação entre a caixa de carga e o digestor sendo feito através de tubos, está sujeito a entupimentos. Tem limitação ao tipo de solo. Sua construção em solos superficiais não é indicada. Não é um biodigestor próprio para acúmulo de gás, devido a sua construção de cúpula fixa (a área de reserva de gás é menor). É um modelo mais indicado na produção de biofertilizante.

90 Modelos de Biodigestores Canadense 90 É um modelo tipo horizontal, tem a largura maior que a profundidade, sua área de exposição ao sol favorece a maior a produção de biogás. Sua cúpula é de plástico maleável, tipo PVC, que infla com a produção de gás, como um balão. Pode ser construído enterrado ou sob a superfície. Esse modelo vem ganhando maior espaço em virtude dos menores custos e facilidade de implantação.

91 Modelos de Biodigestores Canadense MODELO DA MARINHA, CANADENSE OU FLUXO TUBULAR 91 a)vantagens : A sua área sujeita à exposição solar é maior, porque sua cúpula em relação aos outros modelos é maior, facilitando com isto uma maior produção de gás nos dias quentes. Sua construção não exige restrições a tipo de solo, pois além de não exigir solos profundos porque é um modelo de tipo horizontal (sua maior extensão é horizontal), seu digestor tanto pode ser construído enterrado, como também sobre a superfície do solo. A comunicação da caixa de carga para o digestor, feita de alvenaria, é mais larga, evitando com isso entupimento e facilitando a manutenção. A limpeza do digestor é mais fácil porque a cúpula sendo de lona de PVC é mais fácil de ser retirada. b)desvantagens : Neste modelo, como no indiano, temos o custo da cúpula.

92 Modelos de Biodigestores - Batelada 92 O modelo batelada é um sistema bastante simples e de pequena exigência operacional. Sua instalação poderá ser apenas um tanque anaeróbio, ou vários tanques em série. Esse tipo de biodigestor é abastecido de uma única vez, portanto não é um biodigestor contínuo, mantendo-se em fermentação por um período conveniente, sendo o material descarregado posteriormente após o término do período efetivo de produção de biogás.

93 Biodigestores 93

94 Geotérmica 94 Energia corresponde ao calor concentrado no núcleo terrestre. Apenas uma pequena camada de nosso Planeta, a crosta terrestre, que tem uma espessura de cerca de 60 quilômetros (o raio médio da Terra é de cerca de 6 mil quilômetros) é sólida. Todo o interior é composto do que chamamos magma, uma mistura de elementos num estado pastoso, como a lava dos vulcões, e em altíssima temperatura. Em muitos lugares, essas altas temperaturas ocorrem em profundidades relativamente pequenas, ou chegam a aflorar na superfície.

95 Geotérmica Modelo conceitual padrão de um sistema HDR com 3 poços interligados em profundidade através de técnicas de fraturamento hidraúlico, sendo um central para injeção de água e dois para extração de vapor que é utilizado na geração de energia elétrica na superfície. São perfurados poços em rochas quentes e fraturando a rocha para permitir o fluxo de um fluido(água) entre os poços. A água flui por caminhos permeáveis, absorvendo calor, e deixa o reservatório através dos poços de produção. Na superfície, o fluido passa pela usina onde a energia térmica é convertida em eletricidade 95

96 Geração Geotérmica 96

97 Geotérmica no Brasil 97 No interior de Goiás, temos, em Caldas Novas, um rio com águas a cerca de 60 graus. Poços perfurados em pequenas profundidades também fornecem água aquecida para a maioria dos hotéis em Caldas Novas. Injetando-se água em profundidades um pouco maiores naquela região, pode-se retira-la na forma de vapor em alta pressão, e utiliza-lo para movimentar turbinas e gerar energia elétrica. Isso já é feito em muitos países onde essa forma de energia é mais abundante, como na Islândia.