O sistema de biogás vem ganhado espaço na matriz energética brasileira desde dos anos 2000. Após incentivos do governo e dos movimentos de geração de fontes renováveis, iniciou uma larga pesquisa no assunto. Ano após ano, o sistema vem sendo aprimorado e ganhado novas tecnologias, o que tem viabilizado a solução para geração de energia elétrica a partir do biogás. Atualmente, segundo dados da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica – ABRIL/2020), estão homologados em modalidade de Geração Distribuída (REN 482/2012) com fonte de biogás de resíduo animal, sólidos urbanos, florestal e agroindustrial, 190 empreendimentos que somam 38,17MW de potência. O panorama em Minas Gerais na concessionária CEMIG-D, chega a 32% desse valor com 98 empreendimentos somando potência de 12,33MW, sendo em média 125kW instalado.

Todos os projetos tem um componente em comum, o digestor anaeróbico. O processo de produção do biogás inicia na decomposição que ocorre dentro do digestor, sendo ele um dos elementos fundamentais para garantir a qualidade e eficiência na geração de energia. Existem diversos modelos de digestores, com tecnologias e processos diferentes, mas todos tem o mesmo principio, gerar gás metano (CH4). Por ser um processo biológico, o controle de qualidade e padrões químicos do composto, são essenciais para aproveitar ao máximo a produção do biogás com concentrações de metano. Os dejetos orgânicos, possuem características diferentes em sua composição química e física, sendo que alguns dejetos possuem maior poder de geração de metano.

Abaixo está uma tabela retirada da EMBRAPA da geração de biogás com alguns dejetos animais [Tabela 1]. É importante salientar, esses valores variam conforme diferentes literaturas e devem ser avaliados de acordo com a alimentação, manejo e ambiente.

Os valores da tabela, podem apresentar divergências com outras literaturas pelo método de definição adotado, além de que a geração de biogás tem variação com outros fatores como temperatura, alimentação dos animais, modelo de criação e outros.

O processo de geração de biogás, inicia na coleta do dejeto e introdução no digestor. A metéria orgânica fica retida por um período de tempo até iniciar o processo de decomposição. O biogás gerado, é armazenado no gasômetro ou na parte superior da geomembrana do digestor e sua composição é formada principalmente por metano CH4, dióxido de carbono CO2, gás sulfídrico H2S, entre outros gases. O H2S tem causado grandes problemas em motores-geradores, por ser um gás altamente corrosivo em contato com metal, reduzido a vida útil dos equipamentos. Graças aos avanços tecnológicos, as plantas de biogás são equipadas com filtros de lavagem do gás que elimina a maior parte do H2S, garantido uma segurança dos equipamentos. O biogás filtrado é então canalizado até o motor-gerador que são equipamentos específicos para esse combustível, e transformam a energia da combustão em energia elétrica. O digestor é alimentado diariamente com dejetos e na outra ponta são eliminados o subproduto já decomposto chamado de biofertilizante, um adubo rico em NPK que pode ser utilizado para fertirrigação de cultivo, e tem um valor econômico agregado no projeto.

Afim de exemplificar, descrevemos um modelo de cálculo e avaliação de projeto para geração de energia elétrica com biogás utilizando matéria orgânica animal.

FAZENDA MODELO 

Resíduo produzido: Bovinocultura

Modelo de criação: Confinamento

Quantidade de animais: 800 cabeças

Temperatura média do local: 25°C

Concessionária local: CEMIG-D

Conforme tabela 1 da EMBRAPA, vamos considerar para o cálculo básico, o valor de 0,038m³ de biogás para cada 1,0kg de esterco e que cada cabeça de gado produz 12,0kg de resíduo por dia.

 800 cabeças x 12kg/dia x 0,038m³/kg = 364m³/dia de biogás = 15,0m³/hora

Definida a quantidade média de biogás por dia, vamos calcular o volume do digestor para 30 dias que é o tempo médio de retenção dos resíduos:

800 cabeças x 12kg = 12 litros = 9.600L/dia ou 9,6m³/dia x 30 dias = 288m³

Por segurança e prevendo um aumento futuro no plantel, o biodigestor terá um volume de 300m³ e uma lagoa de biofertilizante com 200m³.

A geração de energia  irá depender do modelo de motor-gerador escolhido e do perfil de consumo do cliente. Nesse caso o sistema será ligado em paralelo com a rede elétrica na modalidade geração junto a carga, conforme resolução 482/2012 da ANEEL. A operação sera preferencial no horário de ponta (HP – 17:00 as 20:00 horas CEMIG-D) da concessionária, pois é a hora de maior consumo dessa fazenda e o posto tarifário mais alto.

A escolha do modelo de gerador é um ponto importante e sempre dê preferência em equipamentos específicos para biogás, pois esse combustível possui algumas particularidades químicas que motores-gerador Diesel não foram preparados para trabalhar.

Gerador com potência 45kW com consumo de 32m³/hora de biogás. A potência do gerador assim como tensão, devem ser compatíveis com a instalação elétrica do local. Conforme perfil de consumo da fazenda e volume de gás consumido pelo gerador, o sistema vai operar 11 horas (consumo 32m³/hora ÷ produção diária 364m³/dia) por dia, das 16:00hs até 3:00hs da manhã, para reduzir o consumo no horário de ponta e ter uma economia maior na fatura.

Geração mensal de energia = 45kW x 11 horas x 30 dias = 14.850kWh/mês

HORÁRIO PONTO (HP) = 4.050kWh/mês

HORÁRIO FORA DE PONTA (HFF) = 10.800kWh/mês

ANÁLISE FINANCEIRA

O sistema apresenta boa viabilidade econômica devido ao retorno do investimento em 3 anos. Mas é importante lembrar, a análise acima não considera os custos de Operação e Manutenção do sistema. O biofertilizante também deve ser considerado como receita pelo seu valor agregado a fertirrigação. Para lembrar, os cálculos e valores, são básicos e simplificados para facilitar o entendimento. Para um análise real de projeto, devem ser envolvidos profissionais qualificados e com experiencia na atividade.

Dúvidas ou orçamento, entre em contato com a Fcamp em: www.fcamp.com.br ou em nossas redes sociais!

Categories:

Tags:

No responses yet

Deixe um comentário