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

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1 Isabel Cabrit a, Luís Silva, Isabel Paula M arques Sant ino Di Berardino & Francisco Gírio Laboratório Nacional de Energia e Geologia, I.P. Unidade de Bioenergia Alfragide, 2 Julho 2015

2 Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal ÍNDICE do Estudo: Avaliação do Potencial e Impacto do Biometano em Portugal (em publicação) ISBN 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 MEDIDAS ADOTADAS PARA INTRODUÇÃO DE BIOMETANO EM DIFERENTES PÁISES EXEMPLOS DE SISTEMAS IMPLEMENTADOS

3 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 BARREIRAS LEGAIS E RECOMENDAÇÕES FINAIS ORIENTADORAS NA DEFINIÇÃO DE POLÍTICAS

4 Vias de Conversão 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 processo vai influenciar a composição do gás e o respetivo rendimento. Produção Biológica Produção Termoquímica Metano Hidrogénio Monóxido de Carbono Dióxido de Carbono Outros Gases

5 Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal Biometano na Europa mais de 250 instalações instalações de produção de biogás Fonte: Green Gas Grids (2013); WP 2 /D2.3. Edição de Setembro Nm 3 /ano Figura retirada de Green Gas Grids project: Biomethane Roadmap for Europe (2014). Biomethane Workshop. 11 de Março. Bruxelas. Bélgica.

6 Desafios e Oportunidades para o Biometano em Portugal

7 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. Fontes de Informação: DGEG e REN

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

9 Custos Relativos 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 Custos de investimento dependem da tecnologia usada para purificação e valorização de biogás e da infraestrutura de ligação para sua distribuição ou uso final. 100% 80% 60% 40% 20% 0% Fonte: Comunicação NREL/PR Caudal de Alimentação de Biogás (Nm 3 /h)

10 O custo da produção de biometano depende da tecnologia da dimensão Produção de biometano a partir de biogás Capacidade da instalação 250 Nm 3 /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 /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 Fonte: Ryszard Wnuk [et. al.]( (2014). Roadmap for Biomethane Market Development in Poland.

11 Fonte: BIOMETHANE Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (2014) (FNR) Custos de Operação /MWh t /Nm 3 Mín. Máx. Mín. Máx. Custo de produção do biogás ,55 0,66 Custo de produção de biometano ,154 0,253 Custo total de biometano c/ injeção na rede (instalação com tempo de vida de 20 anos) 46 /MWh Referência para metodologia de cálculo: Anna Paturska [et. al.](2015). Economic Assessment of Biomethane Supply System based on Natural Gas Infrastructure. CONECT

12 Fraquezas = Desafios Mecanismos para promoção da cooperação entre a produção das matériasprimas 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 (GN e cogeração do biogás)

13 Oportunidades Enquadramento legislativo promotor do tratamento de resíduos orgânicos Objetivos nacionais para promoção da introdução do biometano Isenção de taxas de energia e de CO 2 Tecnologias de combustão de GN/biometano estabelecidas, incluindo veículos Desenvolvimentos em curso e existência de projetos nacionais para produção de gás combustível a partir de biomassa

14 65 instalações no total

15 OPÇÃO 1 Com dados técnicos e económicos conhecidos. 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 m 3 /h de biogás (25 L/h de biometano). Solução de mais fácil implementação a curto prazo quer como combustível veicular (GNV), quer para autoconsumo ou diretamente fornecido a clientes finais/postos de abastecimento público.

16 OPÇÃO 2 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. Transporte de biogás por via rodoviária Rede de gasoductos para escoamento do biogás das unidades produtoras à central de produção de biometano

17 OPÇÃO 3 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 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, proporcionando informação relevante para a implementação em Portugal.

18 TIPOLOGIA DE PROJETOS OPÇÃO 1 Produção descentralizada de biometano Escala mínima superior a 50 m 3 /h OPÇÃO 2 Produção descentralizada de biogás/gás de síntese e centralizada de biometano OPÇÃO 3 Produção centralizada de biometano (> 250 m 3 /h) Alternativas de distribuição Injeção na rede de GN Canalização para clientes finais Redes locais de gasoductos

19 Diretiva 2009/28/CE 35 % até 31 de Dezembro de 2016 (50 % para novas instalações 1/1/2011) 50 % a partir de 1 de Janeiro de % a partir de 1 de Janeiro de 2018 BIOMETANO: UM BIOCOMBUSTÍVEL SUSTENTÁVEL! 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. Redução das emissões de GEE (biocombustíveis e biolíquidos): 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.

20 Desafios e Potencial Oportunidades do Biometano para o Biometano na EUROPA 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 Em 2010 o CEN foi mandatado pela CE (M/475) para desenvolver normas europeias ou especificações técnicas para o biometano a ser injetado na rede de gás natural e para uso veicular

21 Características Técnicas de injeção na rede de GN pren Situação 1 Situação 1 Valorização e injeção Situação 2 Situação 2 valorização e uso final Situação 3 Situação 3 Produção local e uso final

22 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 pren Enxofre (e.g. problemas de toxicidade e corrosão de equipamentos) Siloxanos (e.g. SiO 2 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)

23 Parâmetros em consideração da TC 408 (cont.) pren 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)

24 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 qualificação de pessoal e a certificação de entidades em matéria de conversão e testes aplicáveis ao setor veicular

25 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 Integração das medidas de promoção do biometano numa visão estratégica integrada de redução global das emissões de gases com efeito de estufa para o setor transportador no seu todo (rodoviário ligeiros, pesados de mercadorias de curta e longa distância, marítimo e aviação)

26 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 numa maior produção em biometano (>250 m 3 /h)

27 PROPOSTA DE ROTEIRO NACIONAL 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 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 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

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