17.ago ametista 15.30_418_chesf

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  1. 1. AVALIAÇÃO DO PROJETO PILOTO DE RECUPERAÇÃO DO BIOGÁS NO ATERRO DA MURIBECA/PE Universidade Federal de Pernambuco Grupo de Resíduos Sólidos - GRS Dsc. Eng. Civil - Felipe Jucá Maciel
  2. 2. INTRODUÇÃO - OBJETIVO GERAL DA PESQUISA: - ESPECÍFICOS: Avaliar o potencial de biogás e energia em um aterro experimental com cerca de 37.000 t de RSU. a) Caracterização física e química dos resíduos; b) Comportamento geoambiental da célula (biodegradabilidade); c) Avaliação de emissões fugitivas de CH 4 pela cobertura; d) Definição parâmetros técnicos e econômicos do projeto de aproveitamento do biogás ;
  3. 3. INTRODUÇÃO - JUSTIFICATIVAS DA PESQUISA: <ul><li>Situação da destinação final dos RSU no Brasil ainda é crítica: </li></ul><ul><li>64% dos resíduos dispostos em 4.000 lixões (IBGE); </li></ul><ul><li>b) Cenário de vários municípios de pequeno-médio porte – escala do aterro experimental; </li></ul><ul><li>c) Emissões de gases em aterros de RSU é um problema de poluição local e global (efeito estufa) e pode gerar receitas (MDL) para o município; </li></ul><ul><li>d) Previsão da geração de biogás ainda é imprecisa para as condições do Brasil (clima, resíduo, operação) – falhas técnicas em projetos existentes. </li></ul><ul><li>e) Aproveitamento energético do biogás é incipiente no Brasil – fonte renovável de energia e disponibilidade de energia; </li></ul>
  4. 4. - Contexto mundial: <ul><li>Histórico Brasil: </li></ul><ul><li>Década 70 (ex. Comlurb) – uso veicular. Posteriormente (2000), Proinfa e MDL surgiram novos projetos (7 plantas). Em operação escala comercial: Bandeirantes (20 MW), São João (25MW) e </li></ul><ul><li>Nova Iguaçu/RJ (12 MW) </li></ul><ul><li>EUA (2007) = 425 projetos. Califórnia possui 74 plantas; </li></ul><ul><li>Alemanha (1995) = 112 unidades; </li></ul><ul><li>GBR (1993) = 55 instalações; </li></ul><ul><li> </li></ul>INTRODUÇÃO
  5. 5. <ul><li>PROJETOS MDL NO BRASIL (2011): </li></ul><ul><li>Atualmente, 26 projetos de redução de emissões no MCT dos quais apenas 7 envolvem geração de energia; </li></ul><ul><li>2004: Nova Iguaçu/RJ (12MW), Vega/BA (40MW) e Cariacica/ES (11 MW); </li></ul><ul><li>2005: Mauá/SP (10 MW), Bandeirantes/SP (22 MW) e São João (20 MW); </li></ul><ul><li>2006: Manaus/AM (18 MW) </li></ul><ul><li>2007 a 2011: ------ </li></ul><ul><li>Monitoramento dos projetos (IPCC): </li></ul>INTRODUÇÃO
  6. 6. MATERIAIS E MÉTODOS - Localização da Célula Experimental
  7. 7. MATERIAIS E MÉTODOS - Layout da Célula Experimental Área base = 85 m x 70 m; Altura máx. = 9,0 m; Drenos vert. = 5 und PVC + brita; Cobertura = 40-90 cm argila; Rede de coleta = 300 m PEAD; Enchimento = Abr/07 a Jan/08 )
  8. 8. MATERIAIS E MÉTODOS
  9. 9. MATERIAIS E MÉTODOS
  10. 10. - Usina Piloto da Muribeca MATERIAIS E MÉTODOS <ul><li>Gerador assíncrono (trigás) = 20 kVA potência instalada, motor GM corsa 1.8, trifásico, 380 volts; </li></ul><ul><li>Compressor radial 4 cv = vazão máxima de 252 m 3 /h; </li></ul><ul><li>Filtro de biogás = remoção de H 2 S; </li></ul><ul><li>Sistema trocador de calor; </li></ul><ul><li>Medidor volumétrico de gás; </li></ul>
  11. 11. MATERIAIS E MÉTODOS - BIOGÁS (velocidade, pressão, temp. e composição) Equipamentos portáteis (anemômetro, manômetro, termômetro e analisador de gás) ou fixos (manômetros e poço térmico)
  12. 12. <ul><li>Monitoramento individual por dreno e do sistema completo (saída do flare): </li></ul>MATERIAIS E MÉTODOS
  13. 13. MATERIAIS E MÉTODOS - ENERGIA (consumo gás, produção de energia, eficiência) Leituras instantâneas (carga, rotação, temperatura, etc) - Painel de Controle do Equipamento Leituras acumuladas (medidor de gás volumétrico e medidor trifásico de energia)
  14. 14. RESULTADOS E DISCUSSÕES 1) AVALIAÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIOGÁS: a) Qualidade do biogás - Não foi observado variações significativas na qualidade do gás; - Qualidade do biogás (CH 4 > 50%) favorável para recuperação energética; - Drenos 4 e 5 – qualidade inferior em função da baixa profundidade;
  15. 15. RESULTADOS E DISCUSSÕES b) Quantidade de biogás - Produção de biogás mais acelerada e intensa que o previsto na literatura internacional  influencia direta viabilidade do empreendimento; <ul><li>Indicador 1: Taxa captação do dreno por metro (até 8,5 Nm 3 /h.m); </li></ul><ul><li>(Não é função da profundidade do dreno, mas sim de condições internas do aterro e estruturais dos drenos) </li></ul><ul><li>Indicador 2: Taxa captação por tonelada resíduo (até 46,2 Nm 3 /t.ano); </li></ul><ul><li>Indicador 3: Eficiência de captação = 41% (drenagem livre) e aprox. 60% (c/ compressor - sucção); </li></ul>Dreno Prof. (m) Vazão CH 4 (Nm 3 /h) Redução (%) - vazão CH 4 t = 0 (jan/08) t = 550 dias (jul/09) t = 930 dias (ago/10) t = 1180 dias (abr/11) t= 550 dias t= 1180 dias DV-01 7,0 30,4 9,1 4,5 1,6 70,1 94,7 DV-02 7,0 22,6 7,5 4,2 2,5 66,8 88,9 DV-03 8,0 26,8 10,2 2,7 1,7 61,9 93,7 DV-04 3,0 9,8 1,4 0,7 0,2 85,7 98,0 DV-05 4,5 7,7 1,4 0,9 0,7 81,8 90,9 TOTAL ------ 97,3 29,6 13,0 6,7 73,3 93,2
  16. 16. RESULTADOS E DISCUSSÕES - Comparação com modelos literatura (EPA e IPCC) utilizando parâmetros “default” não foi satisfatória; - Velocidade de degradação 4,0 a 5,0 vezes maior que o recomendado pelos modelos;
  17. 17. RESULTADOS E DISCUSSÕES <ul><li>Objetivo: Evitar presença de H 2 O e H 2 S no gerador; </li></ul><ul><li>Tratamento primário : Temp gás = 37,0ºC e temp amb = 29,5ºC. Com trocador de calor ->redução temp 2,5ºC minimizou condensação de H 2 O; </li></ul>2) TRATAMENTO DO BIOGÁS: - Tratamento secundário : Eficiência final de até 75% de remoção de H 2 S;
  18. 18. RESULTADOS E DISCUSSÕES <ul><li>Testes iniciais identificaram dois problemas para funcionamento: </li></ul><ul><li>(I) excesso de pressão  solução: válv. reguladora </li></ul><ul><li>(II) condensação de vapor H 2 O  solução: trocador de calor; </li></ul><ul><li>Avaliação do consumo de gás e eficiência elétrica do sistema </li></ul><ul><li>Melhorias implantadas reduziram o consumo de gás e aumentaram a eficiência elétrica (3,5% p/ 35%); </li></ul><ul><li>Literatura internacional = 20% a 45%; </li></ul><ul><li>Consumo CH 4 reduziu de 50 para 5 Nm 3 /h. </li></ul>3) AVALIAÇÃO DA PRODUÇÃO DE ENERGIA:
  19. 19. RESULTADOS E DISCUSSÕES <ul><li>Melhorias implementadas no sistema: </li></ul><ul><li>(I) Válvula reguladora de entrada de ar; </li></ul><ul><li>(II) Medidor volumétrico de gás </li></ul><ul><li>(III) Válvulas de ajuste fino (controle do fluxo); </li></ul>Medidor de gás Válvula regulagem entrada de ar no motor. Válvulas regulagem biogás
  20. 20. RESULTADOS E DISCUSSÕES - Produção acumulada de energia na Usina Piloto - Produção acumulada até jul/09 – 6.500 kWh; - Considerando horas de operação (350 h), obtêm-se produção de 458kWh/dia ou 17,8kW (90% da capacidade instalada da usina);
  21. 21. RESULTADOS E DISCUSSÕES 4) VIABILIDADE FINANCEIRA DO APROVEITAMENTO: Tipo I: exclusivo com geração de energia elétrica; Tipo II: exclusivo com queima do biogás e obtenção CERs; Tipo III: energia + queima p/ CERs; - Análise: VPL e TIR a) Período 10 anos (mar/2008); b) Curva experimental da produção de biogás; c) Levantamento de despesas (adm, depreciação, investimento, O&M); d) Previsão de receitas (venda energia e CERs).
  22. 22. RESULTADOS E DISCUSSÕES Tipo I (energia): Só viável com produção otimizada de energia (TIR = 17,5%); Tipo II (queima): Preço atual de €15/tCO 2 – TIR = 45,8%. Pode chegar até TIR de 154% (€25/tCO 2 ); Tipo III (energia+queima ): - Tarifa biogás (Aneel nº335/2008) - R$0,229/kWh (TIR =17,7%) - Tarifa consumo Celpe - R$0,448/kWh (TIR = 65,9%)
  23. 23. PRINCIPAIS CONCLUSÕES <ul><li>Condições climáticas na RMR extremamente favoráveis para acelerar decomposição dos RSU; </li></ul><ul><li>Características dos RSU da Muribeca foram favor á veis para potencializar a gera ç ão de biog á s (% M.O e umidade); </li></ul><ul><li>A qualidade do biogás foi satisfatória para produzir energia desde fechamento da célula (CH 4 > 50%); </li></ul><ul><li>Velocidade de degradação de 4,0 a 5,0 vezes maior que previsto pelo EPA e IPCC; </li></ul><ul><li>A eficiência elétrica máxima do gerador foi de 35% (após várias regulagens no sistema); </li></ul><ul><li>Viabilidade financeira mais atrativa do Projeto é com queima do biogás para obtenção dos CERs (TIR máx. = 154%); </li></ul>
  24. 24. CONSIDERAÇÕES FINAIS <ul><li>Contribuiu para o desenvolvimento de novas metodologias de caracterização dos resíduos e avaliação do potencial de biogás; </li></ul><ul><li>A geração de biogás (RMR) mais acelerada e em maior quantidade que o previsto na literatura  impacto nos estudos de viabilidade; </li></ul><ul><li>A viabilidade da produção de energia deve ser analisada considerando os fatores locais de disponibilidade de energia na região (definição da tarifação); </li></ul><ul><li>A pesquisa pode ser aplicada para aterros de pequeno-médio porte, além de servir de referência para grandes aterros (∑ pequenas células). </li></ul>
  25. 25. AGRADECIMENTOS

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