CHiP50 SISTEMA DE MICROGERAÇÃO BASEADO EM BIOMASSA.

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1 CHiP50 SISTEMA DE MICROGERAÇÃO BASEADO EM BIOMASSA

2 sua necessidade energética: nossa paixão por 40 anos. Nós acreditamos em oferecer para as futuras gerações, um mundo melhor. Acreditamos na energia limpa e no fato de que os consumidores devem possuir a opção de produzir a energia que eles utilizam. Por 40 anos temos operado em um Mercado muito competitivo e que evolui rapidamente. Dia após dia nós enfrentamos as mudanças contínuas e melhoramos nossa expertise, construindo nosso próprio sucesso enquanto superamos nossas dificuldades. Localizada na cidade de Pádua Itália, esta é a história da ESPE. Fundada em 1974, a ESPE tem registrado crescimento constante desde sua criação. A empresa iniciou suas operações no setor de plantas de geração de energia elétrica e, então expandiu para a área de energias renováveis, sistemas tecnológicos e automação. ESPE possui a liderança como Integrador de Sistemas de Energia na região do Veneto e está entre os cinco maiores da Itália. Oferecemos soluções turnkey green os mercados residenciais, comerciais e industriais bem como para o setor público. ESPE projeta e constrói sistemas de energia de alto desempenho e que sejam eco sustentáveis: biomassa, micro cogeração, mini eólico, fotovoltaico, hidroelétrico, e sistemas de alta eficiência energética.

3 O que é Biomassa? Biomassa consiste de qualquer material biológico de origem animal ou vegetal na forma não fóssil, do qual e energia pode ser obtida. A União Europeia considera a aplicação da energia de biomassa da madeira um dos sistemas mais efetivos na redução emissão de gases de efeito estufa. De fato a combustão da madeira libera a mesma quantidade de CO 2 que uma árvore absorve da atmosfera durante o curso de seu crescimento. O balanço de massa com relação ao CO 2 se mantém constante. Além do mais, se a madeira não for usada e deixada em toras, a mesma quantidade de CO 2 será liberada para a atmosfera. Portanto é razoável e prudente explorar a energia derivada do resíduo de madeira. Ciclo biológico da madeira wood used as fuel Ciclo biológico. A madeira é neutra na produção de CO 2. Devido a fotossíntese, a mesma quantidade de CO 2 que uma árvore absorve da atmosfera durante o curso de seu crescimento, é liberada no processo de combustão. O balanço de massa de CO 2 se mantém constante. Se a madeira não for usada e deixada como resíduo, a mesma quantidade de CO 2 será liberada para a atmosfera. Combustível Poder Calorífico Poder Calorífico valor médio valor médio Unidade MJ kwh Óleo muito leve MJ/l (42,5 MJ/kg) 10 kwh/l (11,80 kwh/kg) Óleo leve MJ/l (41,5 MJ/kg) kwh/l (11,50 kwh/kg) Metano* MJ/m kwh/m 3 GLP** MJ/l (46,30 MJ/kg) 6.82 kwh/l (12,87 kwh/kg) Carvão MJ/kg 7.67 kwh/kg Coque 40/ MJ/kg 8.20 kwh/kg Lenhite (briquettes) MJ/kg 5.60 kwh/kg 1 eletrico kwh 3.60 MJ 1 kwh 1 kg madeira (M = 20%) MJ/kg 4.00 kwh/kg Combustíve Qtde. Poder Caloríf Densid. Energia* unidade M% kg MJ/kg MJ kwh Litros oleo Aparas Madeira Faia 1 msr ,505 1, Madeira Faia 1 msr ,987 1, Pinheiro 1 msr , Pinheiro 1 msr , Pellets madeira1 msr ,115 3, *1 kg = 5.8 l (20 C, 216 BAR) ** 1 m 3 GPL = 4 l = 2 kg 1 kg óleo 3 kg madeira 1 l óleo aprox. 2.5 kg madeira Wood chips A biomassa utilizada pelo co gerador ESPE CHiP 50 é de chips de madeira virgem, i.e. chips de madeira. Estes chips de madeira são geralmente obtidos localmente de: resíduos de processos de serrarias (indústria da madeira); Produção florestal e manutenção de florestas (gerenciamento e reflorestamento). Os chips oriundos dos resíduos florestais geralmente possuem um conteúdo de umidade numa faixa de 40 a 60% e, portanto requerem como segue: a. Otimização do processo de coleta de maneira a melhorar o processo final de secagem natural; b. armazenagem adequada que possibilita a aeração adequada, prevenindo a fermentação que faz com que a madeira se deteriore e tenha seu poder calorífico reduzido. O valor do poder calorífico inferior varia de 12 a 18 MJ/Kg em função do conteúdo de umidade e do tipo de madeira. Principais características dos chips de madeira A norma Europeia CEN/TS 14961:2005 define uma normativa específica que deve ser consultada quando da necessidade de se elaborar contratos de fornecimento. Há a necessidade de declaração de qualidade do biocombustível utilizado. As características de qualidade ótima dos chips de madeira para serem utilizados no gerador CHiP50 são como segue: Máximo conteúdo de umidade: M = 10% Tipo de madeira (composição e PCI): Poder calorífico Inferior (PCI): 18 MJ/Kg. Tamanho da partícula: P50 (Fração principal 3.15mm < P < 50mm, min. 80%; fração fina < 1mm, max 5%; fração espessa > 50mm, max 1%). Biomassa de madeira não contaminada (1.1.1, 1.1.2, 1.1.3, 1.1.4, 1.1.6, , , ) ESPECIFICAÇÕES INFORMATIVAS Classe comercial CHIPS MADEIRA Tamanho Partícula Fração principal > 80% (massa) Fração fina<5% Fração espessa<1% P mm P 16mm < 1 mm > 45 mm, < 85 mm P mm P 45mm < 1 mm > 63 mm P mm P 63mm < 1 mm > 100 mm P mm P 100mm < 1 mm > 200 mm Conteúdo de umidade (M) M20 20%seco M30 30% armazenagem externa e para silo M40 40% não sazonal e não adequado para silo M55 55% M65 65% Conteúdo de cinzas (% matéria seca) A % A % A % A % A %

4 Sistemas ESPE de microgeração baseado em biomassa A energia é de fundamental importância em termos de custo, benefícios e oportunidades de investimentos nos setores de agricultura, residencial, industrial e comercial, bem como para a administração pública. É fato que a utilização e combustíveis fósseis está se tornando uma solução de alto custo, especialmente em áreas com altos níveis de consumo de energia (térmica e elétrica). Esta é a razão pela qual em 2010 a ESPE decidiu desenvolver um módulo gerador de energia de alta eficiência em ciclo combinado (CHP combined heat and power ) utilizando chips de madeira virgem. A pesquisa realizada nos anos que se passaram resultou no CHiP50, um sistema de micro geração de alto desempenho que produz Syngas (gás de síntese) a partir da biomassa de madeira. A precisão do projeto e escolha de materiais são somente dois dos pontos fortes do cogerador ESPE CHiP50, o qual, devido a ampla experiência da ESPE atinge o rendimento total de produção de energia sendo o mais eficiente do mercado. Especificamente, a combinação do combustível de gás de síntese (Syngas) resultante de 49 Kg de biomassa de chips de madeira com o conteúdo máximo de umidade em 10%, tamanho P50 e poder calorífico inferior de 18 MJ/Kg permite o cliente potencialmente a gerar em uma hora: 49 kwe energia elétrica bruta (30%) 110 kwt energia térmica bruta (60%) 20 kw perdas de processo (10%). A solução modular da ESPE com 50 kwe e 110 kwt por unidade fornece até 7500 horas de energia elétrica e térmica por ano com uma produtividade elétrica líquida de MWhe e uma produtividade térmica líquida de 750 MWht Os chips de madeira são a fonte de biomassa renovável utilizada. Este recurso é facilmente encontrado no mundo. O micro gerador ESPE CHiP50 é também adequado para a configuração de trigeração (calor, energia, resfriamento CHPC), o qual fornece rendimento de conversão máximo Isto significa que se o cliente instala um sistema de microgeração ESPE, ele pode cobrir as necessidades de energia sua empresa sendo total ou parcial, realizando um investimento inteligente e com desenvolvimento sustentável. São quarenta anos de experiência, especialização profunda e profissionalismo no setor de energia, o que significa que a ESPE pode fornecer soluções de alto desempenho extremamente confiáveis, que inclui instalação, supervisão e serviços de manutenção. Segmentos e aplicações: Agricultura: fazendas, silvicultura, indústria da madeira, produção leiteira, processamento de produtos agrícolas. Industrial: distribuição de chips de madeira, plataformas de produção logística, indústria de alimentos, papel e celulose, cerâmicas, químicas, metal mecânica, têxteis. Pequenos negócios: shopping centers, hotéis, piscinas, distritos e áreas urbanas. Administração Pública: municipalidades, casas de repouso, hospitais, escolas, centros de recreação. Distritos Industriais. Desempenho e Confiabilidade: O ponto principal dos sistemas de microgeração a Biomassa 100% ENTRADA ENERGIA = 170 kw (49 kg/h chips, max. 10% umidade) 10% perdas 20 kw 60% energia térmica 102 kwt 30% energia elétrica 49 kwe

5 CHiP50 FOLHA TECNICA Cogerador* Tecnologia Motor Caracteristicas Combustível Altura Ciclo otto combustão interna com alternador tri fásico direto Resfriado a água Syngas de chips de madeira 1500 mm Gasificador Tipo de gaseificador Downdraft Profundidade 1000 mm Peso 2500 kg Capacidade de Largura 2300 mm potência chips M10 49 kg/h Motor Capacidade cm produção Syngas Fluxo médio de kg/s Numero cilindros n 6 PCI médio Syngas Rotação 1500 g/min (se PCI chips = 18 MJ / kg) 3.5:4 MJ/kg Potência Elétrica Bruta 49 kwe Eficiência media de Numero de fases 4 com ignição a vela gaseificação >75% Tensão de operação 415 V Produção de cinzas max 5% by weight of the chips input Saída 75 A Remoção de cinzas Automatic cos PHI 0.98 Alimentação de chips Automatic Ruído 90 db Temp. Potência Térmica Bruta 110 kwt Operação 1100 C O cogerador é adequado para fornecimento ne rede de energia em conformidade com a CEI021. Todos os dados se referem ás máquinas fornecidas na configuração padrão. * Todos os dados se referem aos chips com as seguintes características: Tamanho máximo partícula de chips: P 50 fração principal 3.15mm < P < 50mm, min 80%; fração fina < 1mm, max 5%; fração espessa > 50 mm, max 1%. Altura Largura da base Comprimento 3180 mm 1214 mm 5800 mm TRANSPORTE DE CHIPS DE MADEIRA P 50 ÚMIDOS E PENEIRADOS Max. conteúdo umidade = 45% Calor recuperado da secagem de chips ~ 20 kwht TRANSPORTE DE CHIPS PENEIRADOS E SECOS Cont. umidade max 10% Emissões para a atmosfera CHiP50 ARMAZENAGEM DE CHIPS DE MADEIRA PENEIRADOS E ÚMIDOS Ps=250 kg/msr Tamanho = P50 Cont. Umidade max 45% PCIV min = 18 MJ/kg WCD050 ESPE SECADOR ALTO DESEMPENHO ESPE CHiP50 GASIFICADOR Consumo médio de Chips: 49 kg/h SYNGAS COGERADOR DE COMBUSTÃO INTERNA 49 kwhe 90 kwht kwhe Para a rede de energia elétrica EQUIPAMENTOS DE SEGURANÇA Cinzas max 5% em peso kwht Para uso do processo térmico ou aquecimento de distritos kwht CHiP50 é equipado com software próprio para controle remoto e local do processo.

6 Espe CHiP50: esquema operacional O cogerador ESPE CHiP 50 utiliza chips de madeira virgem para a gaseificação. O gás de síntese produzido (syngas) é queimado na unidade de micro geração. Esta unidade permite a produção simultânea e combinada de energia elétrica e térmica em um sistema único integrado que pode ser adicionado ou substituir boilers de aquecimento e satisfazer completamente ou parcialmente as necessidades de energia elétrica. Especificamente, o CHiP50 utiliza o syngas como combustível em um cogerador equipado com um motor de ciclo Otto (CHP Combined Heat and Power ). Com este Sistema a exploração da biomassa para energia é maximizada possibilitando uma eficiência total que pode atingir 90% (elétrica + térmica). A tecnologia de gaseificação utilizada no CHiP50 é chamada de downdraft (DG) ou co current porque os chips de madeira e o fluxo de ar de gaseificação descendente estão em contracorrente. O Sistema de leito fixo down draft produz um gás de síntese mais limpo (menos óleo de pirólise ou ALCATRÃO). O alcatrão pode de fato comprometer a confiabilidade do motor de combustão interna. Etapas do processo de gaseificação: 1. Biomassa é secada pelo calor produzido no reator; 2. A biomassa é pirolisada e produz o gás de síntese, alcatrão e char; 3. Parte dos produtos da pirólise e biomassa queimam com o ar para o fornecimento do calor solicitado; 4. Os gases produzidos reagem com o char residual para produzir CO e H 2 adicionais; Os benefícios do gaseificador de leito fixo de contracorrente incluem a configuração essencial, versatilidade de biomassa, bom nível de limpeza do gás de síntese produzido, especialmente se comprados com hidrocarbonetos pesados como as cetonas, etc. As altas temperaturas do gaseificador na realidade separa os hidrocarbonetos pesados através do cracking térmico. A energia térmica do gás de síntese depende do PCI dos chips de madeira utilizados. Em média este valor está em aproximadamente em 4.5 MJ/ m³ considerando um chip de madeira com PCI de pelo menos 18MJ/Kg. Um conversor catalítico limpa os gases de exaustão do cogerador e um trocador de calor os refrigera antes que eles sejam liberados (limpos e frios) para a atmosfera. O processo de gaseificação para a produção de energia possui certas vantagens sobre a combustão direta, tais como melhoria no rendimento global energético e menores níveis de emissões. O gás de síntese produzido pelo processo de gaseificação em altas temperaturas é isento de elementos como cloro, enxofre e potássio que podem danificar o motor durante o processo de combustão interna. 5. O char e as cinzas residuais caem para a grade inferior. Reações termoquímicas típicas no processo de gaseificação Composição típica do syngas (dados de teste no laboratório ESPE com 8% de umidade): Oxidation zone: Reduction zone: C + O 2 CO 2 C + CO 2 2 CO (reação BOUDOUARD) CO: Vol. % CnHm: Vol. % C + ½ O 2 CO C + H 2 O CO + H 2 (Reação Hidrogênio H 2 : Vol. % CO 2 : 8 12 Vol. % H 2 + ½ O 2 H 2 O C + 2 H 2 CH 4 (Reação Metano) CH 4 : 1 4 Vol. % N 2 : Rest 53.5 Vol. %

7 Unidade de cogeração Gaseificador com cabine Unidade de gaseificação Painel de controle Painel sinóptico do cogerador Painel sinóptico do gaseificador

8 ESPE SRL Via Dell Artigianato, Grantorto (PD) Infoline espe@espe.it COM_BRG_CH_UK_(250)_(01/2014) A reprodução parcial ou total por qualquer meio é proibida. A companhia se reserva o direito de fazer qualquer modificação. sintesicomunicazione