Processamento da Energia de Biocombustíveis

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1 Processamento da Energia de Biocombustíveis Professor: Marcello Mezaroba Dr. Junho de 2016

2 Sumário I. Biomassa II. Cogeração de energia a partir de biocombustíveis III. Tecnologias para Cogeração de energia IV. Equipamentos para Cogeração de energia V. Otimização da eficiência dos geradores

3 Biomassa Biomassa: É uma forma indireta de energia solar na qual, a radiação é convertida em energia química, através da fotossíntese. Tipos: - Biomassa Sólida; - Biocombustíveis Gasosos; - Biocombustíveis Líquidos. Biomassa pode ser convertida principalmente em três tipos de produto: Eletricidade / Energia térmica Combustível para o transporte Matéria prima química

4 Tipos de Biomassa Biomassa Sólida: Tem como fonte de origem os produtos e resíduos da agricultura (incluindo substâncias vegetais e animais), os produtos e resíduos florestais e das indústrias conexas e a fração biodegradável dosresíduos industriais e urbanos.

5 Tipos de Biomassa

6 Tipos de Biomassa Biocombustíveis Gasosos: Biogás - Têm origem nos efluentes agropecuários, da agroindústria e urbanos (lodos das estações de tratamento dos efluentes domésticos) e ainda nos aterros de RSU (Resíduos Sólidos Urbanos). - Resultado da degradação anaeróbia da matéria orgânica contida nos resíduos anteriormente referidos e é constituído por uma mistura de metano (CH4) em percentagens que variam entre os 50% e os 70% sendo o restante essencialmente dióxido de carbono (CO2) e sulfeto de hidrogênio (H2S).

7 Tipos de Biomassa

8 Tipos de Biomassa

9 Tipos de Biomassa Biocombustíveis Líquidos: Existe uma série de biocombustíveis líquidos com potencial de utilização, todos com origem em culturas energéticas : Biodiesel: obtido a partir de óleos vegetais; Etanol: produzido a partir da fermentação de hidratos de carbono (açúcar, amido, celulose); Óleos in natura.

10 Tipos de Biomassa

11 Cogeração de energia a partir de biocombustíveis Cogeração significa a produção simultânea e seqüencial de duas ou mais utilidades - calor de processo e potência mecânica e (ou) elétrica, a partir da energia disponibilizada por um ou mais combustíveis, visando viabilizar economicamente a auto produção de energia.

12 Tecnologias para Cogeração de energia Ciclo termodinâmico de Rankine Caldeira + Turbina a vapor - Biocombustíveis sólidos, líquidos e gasosos. - Geração térmica e elétrica (gerador)

13 Tecnologias para Cogeração de energia Turbina ou motor a combustão + caldeira de recuperação Biocombustíveis líquidos e gasosos. - Geração térmica e elétrica (gerador) Combustível

14 Tecnologias para Cogeração de energia Turbina + caldeira de recuperação + turbina a vapor Biocombustíveis gasosos. - Maior geração elétrica e menor disponibilidade de energia térmica. Combustível

15 Tecnologias para Cogeração de energia Motor a combustão + caldeira de recuperação + sistema de absorção Biocombustíveis líquidos e gasosos. - Geração elétrica, calor e frio. Combustível

16 Tecnologias para Cogeração de energia Turbina + soprador Biocombustíveis gasosos. - Geração elétrica e vento aquecido. Combustível

17 Equipamentos para Cogeração de energia Turbinas a gás: A turbina a gás é uma máquina térmica que utiliza o ar como fluido motriz para transformar a energia química em energia mecânica, a qual é utilizada no acionamento de compressores, bombas e geradores no processo de conversão em eletricidade.

18 Equipamentos para Cogeração de energia Turbina

19 Equipamentos para Cogeração de energia Motor de combustão interna: É uma maquina térmica que transforma energia proveniente de uma reação química em energia mecânica. O processo de conversão se da através de ciclos termodinâmicos que envolvem expansão, compressão e mudança de temperatura de gases.

20 Equipamentos para Cogeração de energia Motor a combustão

21 Equipamentos para Cogeração de energia Caldeira de Recuperação de Calor: Caldeira é um trocador de calor complexo que produz vapor a partir de energia térmica fornecida a água pelo combustível. Quando o combustível é resíduo de processo a caldeira é denominada caldeira de recuperação.

22 Equipamentos para Cogeração de energia Caldeira de Recuperação de Calor

23 Equipamentos para Cogeração de energia Os sistemas de refrigeração por absorção de vapores são ciclos de refrigeração operados a calor, onde um fluido secundário ou absorvente na fase líquida é responsável por absorver o fluido primário ou refrigerante, na forma de vapor.

24 Equipamentos para Cogeração de energia Chiller de absorção

25 Otimização da eficiência dos geradores Gerador de indução com rotor bobinado + Conversor B2B

26 Otimização da eficiência dos geradores Gerador Síncrono de Imãs Permanentes + Conversor B2B

27 Otimização da eficiência dos geradores Gerador Síncrono de Imãs Permanentes + Conversor B2B Sistema com velocidade fixa trabalha sobre a linha p f (ω o ); Sistema com velocidade variável trabalho sobre a linha p v (ω o ); A linha p vm (ω o ) indica a máxima potência disponível; S fc1 região de máxima eficiência (mínimo consumo de combustível; S fc2 região de trabalho com velocidade variável; Quanto mais próximo se trabalhar de S fc1, melhor é a eficiência do motor. Com velocidade fixa, o motor geralmente trabalha entre P 6 e P 7 ;

28 Referências 1. Newton Paterman Brasil, Apostila de Cogeração, Notas de aula de Cogeração do Curso de Engenharia de Equipamentos, Guia Prático do Biogás - Geração e Utilização, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR), R. PeÑa, R. CÁrdenas, J. Proboste, J. Clare and G. Asher, "Wind Diesel Generation Using Doubly Fed Induction Machines," in IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 23, no. 1, pp , March W. Koczara and N. Al Khayat, "Variable speed integrated generator VSIG as a modern controlled and decoupled generation system of electrical power," Power Electronics and Applications, 2005 European Conference on, Dresden, 2005, pp. 10 pp.-p G. Iwanski and W. Koczara, "Power management in an autonomous adjustable speed large power diesel gensets," Power Electronics and Motion Control Conference, EPE-PEMC th, Poznan, 2008, pp