“ARRANJO TÉCNICO E COMERCIAL PARA GERAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA CONECTADA À REDE A PARTIR DO BIOGÁS
ORIUNDO DE DEJETOS DE SUÍNOS NO MUNICÍPIO DE
ITAPIRANGA EM SANTA CATARINA”
PROJETO P&D ESTRATÉGICO (CHAMADA N 014-2012 – ANEEL)
Projeto Biogás Itapiranga P14
ExecutorasExecutoras
Executoras – 6 Entidades
UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina – Florianópolis – SCCoordenação Técnica
FPTI - Fundação Parque Tecnológico Itaipu - Foz do Iguaçu- PR
Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – Concórdia - SC
UFSM – Universidade Feral de Santa Maria – Santa Maria - RS
Instituto de Tecnologia Aplicada e Inovação – Foz do Iguaçu- PR
Fundação Centros de Referência em Tecnologia – Florianópolis - SCFundação Centros de Referência em Tecnologia – Florianópolis - SC
Serão interligados 13 biodigestores a uma MCT com capacidade para gerar de 300 a 400 kWe
Executora: Fundação Parque Tecnológico Itaipu – FPTI
Descritivo do ProjetoTRANSPORTE, ARMAZENAMENTO E FILTRAGEM DO BIOGÁS PARA O ARRANJO TÉCNICO E COMERCIAL PARA A GERAÇÃO DE ENERGIA
É R CA CO C ADA À R D A PAR R DO B OGÁS OR DO D D OS D S Í OS O CÍP O D AP RA GA SCELÉTRICA CONECTADA À REDE A PARTIR DO BIOGÁS ORIUNDO DE DEJETOS DE SUÍNOS NO MUNICÍPIO DE ITAPIRANGA-SC
Sistema de TransporteG d tGasoduto
Prospecção e arranjo do sistema; Prospecção e arranjo do sistema;
Projetos básico e executivo;
Acompanhamento das obras;
Aperfeiçoamentos das tecnologias;
Instalação gasodutoCondomínio Ajuricaba
Aperfeiçoamentos das tecnologias;
Monitoramento da operação.
4Fundação Parque Tecnológico Itaipu – FPTI
Executora: Fundação Parque Tecnológico Itaipu – FPTI
Descritivo do ProjetoTRANSPORTE, ARMAZENAMENTO E FILTRAGEM DO BIOGÁS PARA O ARRANJO TÉCNICO E COMERCIAL PARA A GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA CONECTADA À REDE A PARTIR DO BIOGÁS ORIUNDO DE DEJETOS DE SUÍNOS NO MUNICÍPIO DE ITAPIRANGA SCELÉTRICA CONECTADA À REDE A PARTIR DO BIOGÁS ORIUNDO DE DEJETOS DE SUÍNOS NO MUNICÍPIO DE ITAPIRANGA-SC
Microcentral Prospecção e arranjo do sistema;
Termoelétrica Projetos básico e executivo;
Acompanhamento das obras;
Sistemas de Filtrageme Armazenamento
p ;
Aperfeiçoamentos das tecnologias;
Monitoramento da operação.
5Fundação Parque Tecnológico Itaipu – FPTIPulmão de armazenamento
FiltroGranja Colombari
INSTITUTO DE TECNOLOGIA APLICADA E INOVAÇÃO
Monitoramento RemotoRemoto
Fonte: ITAI (2015)
Fonte: ITAI (2015)
Universidade Federal de Santa Maria - UFSM
• Pesquisa e análise da legislação nacional e internacional a respeito da micro eminigeração distribuídas de energia de forma a identificar cenários para estudos del j t t tá l l ã di t ib íd ibilid dplanejamento sustentável que envolva geração distribuída e possibilidades
associadas às redes inteligentes;
• Estudo do impacto da geração de energia elétrica a biogás sobre a características• Estudo do impacto da geração de energia elétrica a biogás sobre a característicasoperacionais do sistema elétrico de distribuição considerando as funcionalidades dasredes inteligentes (smart grid), como suporte à tomada de decisão para aplicaçãootimizada dos recursos disponíveis;otimizada dos recursos disponíveis;
• Desenvolvimento de metodologia inovadora para prospecção de regimesoperacionais da geração distribuída de energia elétrica a biogás.operacionais da geração distribuída de energia elétrica a biogás.
Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – Concórdia - SC
Caracterização de substratos e biomassa: caracterização química e física dos substratos utilizados na alimentação dos biodigestores e estimação do potencial teórico de produção de biogás e/ou metano para cada resíduo/substrato.
Biodigestão e pós-tratamento: Levantamento dos parâmetros críticos do processo para a implantação de melhorias nos bi di i d i fi iê i ãbiodigestores visando o incremento na eficiência na geração de biogás.
Remoção biológica de sulfeto na composição do biogás Avaliar em escala piloto o potencial de remoção biológica do gás corrosivo sulfeto por biofiltração do biogásg p ç g
Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – Concórdia - SC
Monitoramento da Qualidade da Água Avaliar os principais parâmetros físicos, químicos e microbiológicos relevantes para a classificação da qualidade da água da região
Diagnóstico e monitoramento solos Caracterização de níveis de fertilidade do solo e produtividadede níveis de fertilidade do solo e produtividade agrícola (georreferenciada) em propriedades que usam o biofertilizante como insumo agropecuário.
A áli d l id d t i i l dAnálise do solo, necessidade nutricional das culturas e caracteristicas dos biofertilizantes. Avaliação por software e laudo de recomendação de aplicabilidadelaudo de recomendação de aplicabilidade dos biofertilizantes.
• Aspectos de custos de geração, formação tecnológica e metrológica para geração de energia elétrica conectada à rede a partir do biogás oriundo de dejetos de suínos no g p g jmunicípio de Itapiranga em Santa Catarina.
• Resultados: Subsídios para estudo de viabilidade da usina (central), subsídios para p ( ) panálise da situação de competências para essa área e avaliação metrológica da planta que será instalada.
• Escassez de referências sobre projetos semelhantes;
• Canalização e transporte específico de biogás para direcionamento à central de geração de energia elétrica;
• Falta de informação sobre regramentos/normas/leis sobre a atividade que envolve o uso d d j t í d ã d bi á ã d i l b tó i dde dejetos suínos para produção de biogás e geração de energia. cursos e laboratórios de pesquisa.
• Custos de trocadores de calor e biodigestor de mistura completa no Brasil• Custos de trocadores de calor e biodigestor de mistura completa no Brasil.
Serão interligados 13 biodigestores a uma MCT com capacidade para gerar de 300 a 400 kWe
“Projeto Alto Uruguai: Cidadania, Energia e Meio Ambiente”Eletrosul/Eletrobras e MAB ...
Ordem Proprietário Selecionado pelo Ciclo de Volume de Câmara
de Digestão Plantel a ser
considerado no P-
Estimativa Total de produção de biogás levando em conta o
potencial aproveitável deOrdem Projeto Alto Uruguai Produção Executada ou a ser Executada (m3)
considerado no P14
potencial aproveitável de biomassa de dejetos de
suínos (N m3 de biogás.d-1)
Francisco Heberle ( Nilo1 Francisco Heberle ( Nilo Bourscheid) UPLd 420 500 matrizes 75,4
2 Mauro Bourscheid UPLd 420 450 matrizes 67,9
3 Ilton Edemar Freiberg (Valmir UCT 280 800 animais 38 03 Leismann (Terminação) 280 800 animais 38,0
4 Bruno Nicolau Bourscheid UCT (Terminação) 70 330 animais 15,7
5 Albino Bracht (e Francisco Bracht)
UCT (Terminação) 350 1000 animais 47,5) ( ç )
6 Oto João Rauscher Ciclo Completo 70 4 matrizes 17,0
7 Roque Luiz Wolfart e Teresinha Maria Wolfart UCI (Creche) 70 1600 leitões 15,3
8 Irma Luft UPL + Creche 420 300 matrizes 99,4
9 Lino Antônio Mayer UPLd 210 150 matrizes 22,6
10 Vito Aloisio Sausen UCT (T i ã ) 70 320 animais 15,2(Terminação) 15,2
11 Nilo Bourscheid UPLd 700 2100 matrizes 681,4
12 Ivo Lutf UCI (Creche) 221 5500 leitões 109,6
13 Alfredo Kaufmann UPLd 190 400 matrizes 103,0
Total 1308,0
SISTEMA DE BIODIGESTOR (MCT)
TermoparCiclone
Saídade gás
Saídade água de
resfriamento Bicos Injetores
Entradade água de
resfriamento
Combustívelpara o
queimador
Queimador
Alimentação de
Biomassa
Ar
Plenum
Leito
Isolante
Freeboard
Aquisiçãode
Dados
Coletor de
Cinzas
Biodessulfurização
MATERIAIS
A i idá l á tili d i t lt ti iAço inoxidável: será utilizado no maior reator, por ser alternativa mais
segura e durável que o Concreto Armado, gera poucos resíduos no canteiro
de obra e usa pouca mão-de-obra;
Ardósia: baixo custo, peso específico alto, satisfatórias propriedades físico-, p p , p p
mecânicas. Material presente na região central do estado de Santa Catarina
e abundante em Minas Gerais;e abundante em Minas Gerais;
Madeira: origem sustentável por ser de floresta plantada, baixo custo,
rapidez e simplicidade na construção.
Concreto Armado: será utilizado nas lajes de fundo dos reatores e dosConcreto Armado: será utilizado nas lajes de fundo dos reatores e dos
anéis da base dos reservatórios de armazenamento de biofertilizante.
Cimentos com alta resistência a sulfatos e proteção à base de epóxi paraCimentos com alta resistência a sulfatos e proteção à base de epóxi, para
proporcionar boas condições de resistência e durabilidade;
Biodigestores metálicos na alemanha
Reservatório em ardósia, V = 50 m3
Reservatório em ardósia, V = 80 m3 Reservatório em madeira, V = 60 m3
Reservatórios metálicos, V = 200 m3
Reservatório em ardósia, V = 250 m3
Fonte: YPIOCA (2015)
F t TIMBERTANKS (2015)
Biodigestores
Fonte: TIMBERTANKS (2015)
Biodigestores de madeira construídos
na Nova Zelândia
Ardósia: ocorrência em SC e aplicações
Foram executados os seguintes ensaios: - Resistência Uniaxial;Resistência Uniaxial;- Módulo de Ruptura;- Flexão em 4 Pontos;- Absorção de Água;Absorção de Água;- Densidade Aparente;- Porosidade Aparente;- Resistência ao Impacto de Corpo Duro. p p
Reservatório metálico sobre o solo, V = 200 m3, em uma avicultura, Peritiba - SC
Maquete de um Biodigestor a ser executado com materiais alternativos (ardósia ealternativos (ardósia e madeira)
Biodigestor instalado no DBFZ (Deutsches Biomasseforschungszentrum)em Leipzig - Alemanha
Biodigestor em Madeira AutoclavadaBiodigestor em Madeira Autoclavada
Reservatório apoiado com paredes sobre anel de concreto e com revestimento interno com geomembrana.
PROJETOS (Principais Dimensões)BIODIGESTOR ‐ Produtor 11
REATOR
MATERIALVOLUME ÚTIL
(m3)DIÂMETRO EXTERNO(m) ALTURA (m) COBERTURA
Aço inox ou AçoAço inox ou Aço Vitrificado 701 14,09 4,80 sim
RESERVATÓRIO 1VOLUME ÚTIL DIÂMETRO
MATERIALVOLUME ÚTIL
(m3)DIÂMETRO EXTERNO (m) ALTURA (m) COBERTURA
Madeira 433 11,58 4,50 simRESERVATÓRIO 2RESERVATÓRIO 2
MATERIAL VOLUME (m3)DIÂMETRO EXTERNO (m) ALTURA (m) COBERTURA
Madeira 433 11,46 4,50 sim
BIODIGESTOR ‐ Produtor 12REATOR
VOLUME ÚTIL DIÂMETROMATERIAL
VOLUME ÚTIL(m3)
DIÂMETRO EXTERNO (m) ALTURA (m) COBERTURA
Ardósia 240 8,48 4,80 simRESERVATÓRIO de DIGESTATO
MATERIALVOLUME ÚTIL
(m3)DIÂMETRO EXTERNO (m) ALTURA (m) COBERTURA
Madeira 240 8,65 4,50 não
ANÁLISE ESTRUTURAL
Ações consideradas:
Permanentes: peso próprio da estrutura, das plataformas, das
coberturas (quando existirem) e dos equipamentos acoplados;coberturas (quando existirem) e dos equipamentos acoplados;
Variáveis ou acidentais: pressões dos dejetos dos suínos líquidosVariáveis ou acidentais: pressões dos dejetos dos suínos líquidos
(armazenamento e descarregamento), térmicas, agitação do substrato
te vento;
Excepcionais: impactos de veículos e explosão de gás.
As ações foram combinadas e a mais desfavorável é a que
prevalecerá para o dimensionamento.
ANÁLISE ESTRUTURAL
Pré-dimensionamento das estruturas : Teoria de Cascas e com auxílio
dos softwares MathCad e Matlab.
Classificado como tubo longo, as análises realizadas:
a) Estrutura engastada na base (com momento);
b) Estrutura rotulada na base (sem momento).
Fonte: Guimarães (1995).
ANÁLISE ESTRUTURALSimulação de túnel de vento: tanque cilíndrico de
12m de diâmetro e 6m de altura, com vento
característico de 50 m/s por meio do programa Flow
Design da AutoDesk.gAnálise do Vento:
NBR 6123 (ABNTNBR 6123 (ABNT, 1988).
R iã It iRegião: Itapiranga
Velocidade básica de 45 a 50 m/s.
Flow Design da AutoDesk.
ANÁLISE ESTRUTURAL
Modelagem por elementos finitos: para análise das estruturas o software SAP2000 v15 da CSI com elementos de cascas (shell).
SAP2000.
OBRIGADO
Contato:
FEPESE/UFSCCoordenador Técnico Geral: Marcio AndradeLaboratório de Análise Ambiental – CFH/UFSC(48) 91762496
i d d @ f [email protected]
ELETROSUL CENTRAIS ELÉTRICAS S.A.ELETROSUL CENTRAIS ELÉTRICAS S.A.Diretoria de Engenharia – DECoordenador de Projeto PeD: Dalvir Maguerroski(48) [email protected]