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1. 100 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Necessidade de calor para um edificio em kW Figura 5 5 Quantidade di ria de madeira necess ria para aquecimento Gr fico www sesolutions de Dados Wamsler O gr fico seguinte possibilita uma aproxima o necessidade global anual de combust vel Kg Pellotes de madeira 25 000 Ka Madeira natural 12 500 20 000 10 000 15 000 7 500 10 000 5 000 5 000 2 500 0 0 0 5 35 40 10 15 20 25 30 Necessidade de calor para um edif cio em kW no m x a 15 C Figura 5 6 Necessidade anual de madeira para aquecimento Gr fico www sesolutions de Dados Wamsler As necessidades anuais e di rias de madeira s o crit rios importantes aquando da escolha das aplica es de lareira Se n o se escolher uma caldeira autom tica como uma central de pelletes ou caldeira de estilhas de madeira ter se de alimentar manualmente a caldeira No caso de ser escolhida uma fonte de aquecimento alimentada manualmente como a nica fonte para a casa os aspectos de obten o e armazenamento de madeira dever o ser analisados antes da instala o 5 2 Tipos de sistemas Geralmente est o dispon veis duas variantes de aquecimento de pequenas dimens es e sistemas monovalentes nos quais existe apenas um tipo de gerador de calor que necess rio para cobrir a inteira necessidade de calor do edif cio mesmo nos Invernos mais severos Por esta raz
2. DZS Boite Jem g Bioenergia manual sobre tecnologias projecto e instala o O presente volume parte integrante de uma edi o de tr s volumes t cnicos resulta do trabalho levado a cabo no mbito de um projecto parcialmente financiado pela Comiss o Europeia designadamente do programa ALTENER o qual visa promover a utiliza o das Fontes de Energia Renov veis FER no espa o Europeu O projecto em causa designado por GREENPRO decorreu entre Fevereiro de 2002 e Janeiro de 2004 e envolveu um conjunto de parceiros que representaram cinco pa ses da Uni o Europeia nomeadamente a Holanda a Alemanha a It lia o Reino Unido e Portugal Em todos estes pa ses ser o de igual forma editados os tr s mencionados volumes t cnicos nos respectivos idiomas Com o objectivo de fornecer um documento de refer ncia a todos aqueles que se interessam pela tem tica das renov veis partiu se de originais elaborados na Alemanha Posteriormente cada pa s procedeu ent o necess ria tradu o e adapta o no mbito da especificidade de cada realidade nacional Pretendeu se com o formato em causa proceder apresenta o de informa o de cariz essencialmente pr tico sem descurar no entanto a fundamenta o te rica dos aspectos mais relevantes Esperamos desta forma que a presente s rie de documentos possa ser da m xima utilidade para todos os que de algum modo pretendam contactar com as energias renov veis
3. Figura 7 5 Estrutura de um gaseificador a madeira baseado no princ pio de Joos No gaseificador de Joos o combust vel entra no reactor de g s 3 atrav s de uma tremonha de entrada 1 por meio de uma espiral transportadora 2 As part culas de p no g s produzido no reactor s o removidas por meio de um ciclone 4 e o g s transportado para a espiral de transporte para secagem indirecta por meio de um permutador de calor 5 antes de ser usado como energia 7 1 3 2 Produ o de g s a partir da madeira num gaseificador de fluxo directo de base fixa Para centrais de capacidade mais baixa at 500 kW s o usados na maioria gaseificadores de base fixa usando o princ pio de fluxo directo As zonas de gaseifica o destes sistemas est o indicados na figura em baixo Combustivel l G s Cinzas Figura 7 6 Zonas de gaseifica o num gaseificador de fluxo directo de base fixa A gua contida no combust vel primeiro vaporizada a uma temperatura entre os 100 C 200 C secagem O pr ximo passo a desgaseifica o e destila o t rmica dos conte dos principalmente em elementos de g s a temperaturas entre 300 C e 600 C na aus ncia de oxig nio pir lise 1 0 A oxida o do carbono e do hidrog nio realiza se a temperaturas geralmente acima de 600 C para cobrir as necessidades t rmicas da reac o de redu o endot rmica e para destruir os hidrocarbonetos que se formaram na zona de pir
4. NRCAN www nrcan gc ca Departamento governamental federal especializado em desenvolvimento sustent vel e uso de fontes naturais Canadian Renewable Energy Network CanREN Criada atrav s de esfor os do Natural Resources Canada NRCan informa o sobre todas as tecnologias de energia renov veis Office of Energy Efficiency OEE oee nrcan gc ca Centro de excel ncia para a efici ncia da energia e informa o sobre combust veis alternativos Financiamento National Biomass Ethanol Program NBEP Www fcc sca ca Administrado pelo Farm Credit Canada FCC em nome do Agriculture and Agri Food Canada AAFC Renewable Energy Deployment Initiative REDI www nrcan gc ca Programa de apoio para SER especificamente para sistemas de combust o de biomassa de elevada efici ncia e baixa emiss o Associa es e Organiza es Canadian Renewable Fuels Association www greenfuels org Informa es sobre etanol biodiesel etc 9 4 5 Fontes de informa o na Austr lia Governo The Australian Greenhouse Office www greenhouse gov au Informa o sobre mudan as clim ticas desenvolvimento sustent vel e SER links programas de financiamento informa o compreensiva etc Sustainable Energy Development Authority NSW Www seda nsw gov au Informa o sobre SER em NSW pol tica programas de apoio informa o de base Sustainable
5. Onde Qesp necessidade de calor espec fica tabela 5 1 A rea habit vel aquecida em m F4 factor de correc o para outras temperaturas m nimas Tabela 5 2 F2 factor de correc o para tipos de edif cios Tabela 5 3 Tabela 5 2 Factor de correc o F para a temperatura m nima Dados www wamsler hkt de tmin Fi 6 C 0 76 8 C 0 82 10 C 0 88 12 C 0 94 14 C 1 00 16 C 1 06 Tabela 5 3 Factor de correc o F para tipo de edif cio Dados www wamsler hkt de Tipo de edif cio F2 Vivenda 1 00 Vivenda com jardim 0 95 Vivenda com terra o 0 90 Edif cio com apartamentos lt 8 apartamentos 0 70 gt 8 apartamentos 0 65 Exemplo Para um edif cio residencial com seis apartamentos uma rea habit vel global de 420 m e situado numa rea com uma temperatura ambiente m nima de 16 C foi determinada uma necessidade de calor espec fica Qesp de 130 W m de rea habit vel A necessidade de aquecimento para este exemplo Q Qs x Ax F x F 130 W M x420 m x 1 06 x 0 70 40 5 kW A necessidade total de aquecimento Q para a qual dever ser projectado o output de calor do gerador de calor ascende aos 40 5 kW 5 1 2 C lculo da necessidade de aquecimento em aplica es de lareira Muitos sistemas de combust o de pequenas dimens es n o s o projectados para fornecer todo o aquecimento para os edif cios C
6. um factor importante Produzir biocombust veis e mat rias primas pode abrir caminho para a agricultura multifuncional o que cria novas fontes de sal rios e empregos nas reas rurais Assumindo que a Uni o Europeia tem uma procura sustent vel para 7 milh es de toneladas de biocombust veis 2 000 empregos seriam criados no cultivo de plantas e outros 7 000 no processamento Em geral os biocombust veis podem ser a fonte para 120 000 novos empregos a longo prazo 4 4 reas de aplica o Embora usados ocasionalmente na cogera o ou na produ o de calor os biocombust veis l quidos s o principalmente usados no sector autom vel Isto deve se parcialmente s propriedades f sicas dos biocombust veis l quidos como seja a capacidade de serem bombeados Para al m disso a elevada densidade energ tica contribuiu para provar o valor destes combust veis no sector dos transportes MIMI Metanol Culturas energ ticas E Biodiesel Buetano I Res duos de madeira w S E z n v o e E q sS E Figura 4 2 Consumo de energia espec fica na produ o de combust vel G s Natural G s Natural 00 Gr fico Dobelmann www sesolutions de Dados Ludwig Boelkow Systemtechnik Os biocombust veis s o hoje em dia uma das principais solu es para a elimina o do problema das altera es clim ticas Para al m do hidrog nio pode considerar se uma gama de l quidos bas
7. Figura 7 4 Gaseificador de res duos org nicos de frango Bladel na Holanda Com reactores de fluxo por arrastamento as reac es de gaseifica o t m lugar durante o transporte pneum tico do combust vel atrav s do reactor O combust vel deve ser primeiro mo do finamente para tornar poss vel o transporte e assegurar tempos de reac o curtos para a gaseifica o das part culas individuais N o necess rio material base adicional como no caso dos gaseificadores de base fluidizada Esta tecnologia n o teve o mesmo alcance que os gaseificadores de base fixa e fluidizada para a utiliza o da biomassa devido aos custos elevados Os gaseificadores de base fixa usando a t cnica de fluxo directo s o adequados opera o comercial com solu es descentralizadas especialmente na rea da cogera o enquanto que os gaseificadores de base fluidizada s o mais adequados para centrais de maiores dimens es As sec es seguintes apenas examinar o mais detalhadamente a t cnica da gaseifica o de fluxo directo visto que a mais avan ada em termos de efici ncia econ mica e de competitividade no mercado 7 1 3 1 Instala o t cnica de um gaseificador de fluxo directo com utiliza o de madeira Uma central de gaseifica o a madeira consiste na combina o de v rios procedimentos t cnicos A seguinte ilustra o mostra a estrutura do gaseificador baseado no princ pio de Joos Q www sesolutions de
8. Instala es el ctricas no armaz m de pelletes As instala es el ctricas n o podem estar situadas no armaz m de pelletes incluindo interruptores luzes etc s o excep o os esquemas protegidos contra explos o Sistema 5 Dep sito subterr neo exterior O sistema 5 com dep sitos subterr neo usado quando os propriet rios n o t m espa o suficiente para um armaz m de pelletes Figura 5 64 Dep sito subterr neo exterior Esquema www wagner solartechnik de Assim um tanque de armazenamento feito de bet o ou pl stico enterrado a uma dist ncia de cerca de um metro da parede da casa Tal como todos os sistemas de armazenamento de pelletes a caldeira deve ser desligada antes do enchimento De outro modo o g s da conduta e o calor de combust o podem ser aspirados para o dep sito Para encher o tanque subterr neo as mangueiras de fornecimento e exaust o s o ligadas aos dois tubos existentes O resto do processo de enchimento id ntico aos outros armaz ns de pelletes Os tanques de armazenamento de pelletes feitos de bet o s o enterrados permanentemente em solo h mido Portanto apenas podem ser usados os contentores feitos de bet o resistente gua Os produtos de bet o normal tais como os tanques convencionais ou cisternas n o preenchem muitas vezes este requisito Portanto apenas se devem usar tanques de armazenamento que tenham sido projectados como armaz ns de pelletes De outro m
9. Para sistemas de combust o estacion rios cuja nica fun o seja a produ o de calor predominam os combust veis s lidos no que diz respeito biomassa A madeira como res duo ou mat ria prima pode ser usada para gera o de calor com baixos custos de processamento de tritura o ou secagem Figura 2 25 Queimador moderno de madeira 2 x 3 2 MW Fotografia Schmid AG www holzfeuerung ch Energia mec nica A energia mec nica produzida por meio de geradores de calor e energia como as m quinas a vapor Nestas o combust vel l quido ou gasoso inflamado nos cilindros de um motor de combust o A expans o da mistura combust vel ar causada pela combust o ent o convertida em energia O calor produzido por este processo tem de ser dissipado para o ambiente atrav s de um sistema de arrefecimento A utiliza o de biodiesel na Europa por exemplo como uma mistura de etanol em Fran a e o uso de etanol puro no Brasil s o exemplos de uso de fontes de biomassa com sucesso no sector dos transportes Figura 2 26 Exemplo de Ve culos a Biodiesel Fotografia UfoP www ufop de Os leos vegetais do sarmento ou sementes de girassol e o lcool produzido da biomassa poss vel cobrir as necessidades de mobilidade da sociedade Os combust veis de biomassa s o uma alternativa t cnica equivalente s fontes de energia f ssil Energia El ctrica Os sistemas que produzem energia mec nica
10. Tremonha de forno de pelletes Fotografia www rika at Os fornos de pelletes s o principalmente usados para aquecer espa os habit veis individuais S o similares s salamandras em termos do seu uso e comportamento de aquecimento Tendo tamb m uma sa da t rmica id ntica os fornos a pelletes fornecem calor atrav s da radia o pelo vidro e permitem que o ar quente se propague atrav s de aberturas ou grelhas no forno Os fornos de pelletes s o fabricados com um limite de sa das de calor volta de 11KW Os ventiladores incorporados e o combust vel permitem que a sa da da maioria dos fornos de pelletes seja ajustada muito facilmente Por exemplo a sa da dos fornos de pelletes pode ser diminu da para cerca de 30 da sua sa da m xima sem apresentar qualquer aumento not vel nas emiss es de exaust o Uma caracter stica t cnica nica dos fornos de pelletes a igni o autom tica do combust vel Alguns fabricantes at permitem que os fog es sejam ligados por controlo remoto usando um telem vel Figura 5 18 Forno de pelletes activado por telem vel Esquema www rika at A aplica o mais pr tica dos fornos de pelletes individuais na recupera o e renova o de edif cios antigos isto em aplica es para as quais seria muito caro fornecer um aquecimento central retroajustado Na maioria dos casos h ainda uma chamin a funcionar no edif cio permitindo que se instalem fornos de pelletes s
11. constru o e opera o de um sistema de biomassa particular central de biog s unidade de combust o de biomassa fornecendo calor e ou energia ou um motor de cogera o movido a biocombust vel e uma sec o espec fica relacionada com a entrada de biomassa na central 8 1 1 Aspectos legais gerais A primeira sec o geral cobre basicamente o enquadramento geral para a alimenta o de electricidade rede el ctrica H alguns anos a alimenta o de electricidade de produtores de energia independentes para a rede el ctrica precisava de ser negociada com o respectivo operador de rede para cada nova central de energia Hoje em dia na maior parte dos pa ses desenvolvidos este aspecto geralmente regulado por esquemas especiais para a electricidade de fontes de energia renov veis ou para m quinas ou centrais de cogera o De seguida as quest es espec ficas tal como o acesso rede preferida a custos razo veis come aram a surgir Geralmente um rg o governamental designado d a necess ria autoriza o 8 1 2 Constru o e opera o de sistemas de bioenergia A instala o e opera o de sistemas de biomassa requer v rias licen as e autoriza es antes da sua constru o opera o ou fornecimento de calor ou energia Em geral o procedimento de licenciamento para sistemas de biomassa duplo dependendo das caracter sticas da central Por um lado necess rio obter uma licen a de constru o par
12. poss vel garantir a combust o ptima de ar durante todo o processo Como consequ ncia as emiss es poluentes s o minimizadas no decorrer da opera o e na fase de aquecimento cr tica Nos dias que correm necess rio cada vez mais ter sistemas de aquecimento regular nas habita es quer para aquecimento do ar ambiente ou para gua do chuveiro Essas necessidades causam grandes problemas para sistemas de aquecimento a madeira n o regulados Na pr tica este problema resolvido quer com a instala o de tanques de armazenamento bem dimensionados quer com uma alimenta o autom tica constante de combust vel novo Os tanques de armazenamento bem dimensionados podem absorver toda a produ o de calor de uma carga de combust vel e armazen lo podendo posteriormente fazer a distribui o de calor pela rede de aquecimento da casa quando necess rio Figura 2 56 Tanque moderno de armazenamento Fotografia gr fico Viessmann Werke www viessmann com O funcionamento de um tanque de armazenamento com uma caldeira a madeira pode ser explicado com a ajuda do seguinte gr fico DAADADAA AE AA Figura 2 57 Como funciona um sistema de armazenamento Gr fico Dobelmann www sesolutions de Os sistemas de armazenamento modernos indicam caldeira atrav s de um interruptor de valor limite quando necessitam de calor Isto permite que os intervalos de combust o da caldeira sejam coordenados e que o n
13. s vezes at abaixo de 90 C tornando poss vel a forma o de condensa o Por esta raz o a chamin deve ser constru da com material prova de humidade e ser muito bem isolada Isto aplica se particularmente passagem da chamin atrav s do s t o da casa Al m disso o ponto de orvalho deve tamb m ser calculado A maior parte dos fabricantes de caldeiras exigem que a chamin tenha um di metro m nimo de 16 cm As condutas permitidas para combust veis l quidos e gasosos n o podem ser usados para caldeiras de gaseifica o a madeira Se a chamin tiver uma tiragem maior do que 20 Pa deve ser usado um controlador de tiragem A conduta para a chamin deve ser curta comprimento lt 2 0m e selada A liga o chamin deve ser sempre colocada de modo a que esteja inclinada para cima gt 15 Na pr tica as inclina es de 30 a 45 na direc o do fluxo provaram ser seguras Al m disso a liga o deve ter isolamento t rmico e se poss vel executada sem quaisquer curvas A entrada para a chamin deve facilitar o fluxo e curvar para cima Quando as caldeiras gaseificadoras de madeira s o acesas pela primeira vez espera se uma certa quantidade de press o positiva Por esta raz o deve assegurar se que a conduta para a chamin seja colocada de modo a que fique completamente herm tica poss vel usar silicone resistente temperatura como um componente vedante ou alternativamente a conduta deve se
14. v 1000 x14 x 24 3 armazenamento 4 x 250 x 0 85 395 m Seria portanto necess rio manter uma reserva de aproximadamente 400 m de volume de armazenamento 6 3 3 Aplica es para redes de aquecimento locais de pequenas e m dias dimens es As redes de aquecimento locais de tamanho pequeno e m dio tamb m podem ser alimentadas por centrais de aquecimento de madeira Neste caso o calor produzido no sistema da caldeira armazenado na gua que bombada para os consumidores por meio de um sistema de tubagem de cobre a o ou pl stico com isolamento t rmico Em cada n ponto de liga o nestas redes h um permutador de calor que transfere o calor do circuito de gua de aquecimento para o circuito de gua de aquecimento interno do edif cio Para os utilizadores deste tipo de instala o a liga o a uma rede de aquecimento local alimentada a energia de madeira significa que podem beneficiar da oportunidade de um sistema de aquecimento completamente autom tico sem perder as vantagens ambientais das energias renov veis Al m disso o propriet rio de qualquer habita o aquecida desta maneira pode libertar espa o para outros prop sitos que de outro modo estaria ocupado com aquecedores ou outras formas de aquecimento e armazenamento de combust vel Nas redes de aquecimento locais o calor fornecido a cada consumidor individual registado usando contadores de calor S o contadores de gua que t m sensores
15. 4 7 3 Etanol Na maioria dos pa ses a produ o de lcool combust vel ainda representa um papel secund rio Em Fran a no Brasil e nos Estados Unidos da Am rica existem programas estatais que patrocinam o uso de Etanol Contudo s agora no contexto do aumento dos pre os de leo e no interesse recente no fornecimento de energia amiga do ambiente que o assunto tem recebido uma maior aten o O papel do etanol no mercado dos combust veis l quidos pode ser encontrado na rea dos aditivos combust veis Isto tem a ver com a efici ncia econ mica Normalmente podem ser atingidos pre os de mercado mais elevados quando vendido como um aditivo combust vel do que quando vendido como um combust vel puro Al m disso para as quantidades usadas como aditivo n o s o necess rias modifica es t cnicas nos carros Mesmo se actualmente a Europa ainda n o registou grande sucesso no uso do etanol ao n vel internacional existem j sinais consider veis de sucesso O Brasil por exemplo tem levado a cabo um programa de sucesso desde 1975 Gra as ao Programa Pr lcool 1 3 bili es de litros por ano est o a ser actualmente lan ados no mercado de combust vel Isto torna o Brasil l der dos pa ses produtores de combust vel lcool Produz 43 do seu mercado combust vel com fontes renov veis No Brasil a produ o de lcool para o mercado de combust veis l quidos baseia se unicamente na cana do a car o q
16. A ser calculado individualmente Chamin resistente humidade Sim Sistema de aquecimento pr fabricado Sim Necessidade de ar fresco 4 m volume de espa o kW Dist ncia de seguran a frente gt 0 80 m Dist ncia de seguran a nos lados gt 0 20 m Dist ncia de seguran a em cima gt 0 70m Dist ncia de seguran a no ch o Base prova de fogo Requisitos estruturais 1 Instala o Os requisitos para instala o s o semelhantes aos da instala o de salamandras Para al m disso os arm rios de cozinha por cima dos fog es de aquecimento central devem ser colocados com uma separa o m nima de 70 cm do forno para evitar danos no material do arm rio ou combust o do seu conte do Porque s o utilizados para cozinhar e assar os fog es de aquecimento central libertam quantidades vari veis de calor Para se fazer um uso ptimo deste calor em edif cios portanto aconselh vel integrar um tanque de armazenamento acumulador no sistema de aquecimento central do edif cio Mesmo se alguns fabricantes considerarem que suficiente um tanque de armazenamento de 25 litros por kW na pr tica os volumes do tanque de armazenamento devem ter uma capacidade de caldeira t rmica entre 50 e 74 litros por kW Se se incorporar um sistema solar t rmico geralmente melhor escolher um volume de armazenamento maior O tanque de armazenamento instalado entre o fluxo e os tubos de retorno do fog o de aquecimento central
17. C A partir disto foi determinado um factor E de 2 9 diagrama do factor de expans o V 2x 725 25 x 0 029 2 4 48 3 litros O volume calculado para o tanque de expans o de 48 30 litros Dever portanto ser escolhido um tanque de expans o que tenha um volume total de 50 litros 5 4 2 Chamin s essencial que as chamin s sejam correctamente dimensionadas e projectadas uma vez que isso determina o output dos sistemas de combust o pequenos A raz o desta rela o porque a tiragem natural da chamin retira os gases da caldeira ao mesmo tempo que aspira o ar fresco processo essencial para a combust o O efeito da chamin baseia se puramente na capacidade f sica de eleva o do ar quente Os sistemas com combust o de press o positiva que t m queimadores de ar for ado como caldeiras de leo e g s s o capazes de ultrapassar a perda de press o do interior da caldeira atrav s dos seus ventiladores As caldeiras com combust o sob press o como a maioria das caldeiras a madeira dependem completamente da tiragem natural da chamin para descarregar os gases da conduta e para fornecer a caldeira com ar fresco Em muitos casos isto suportado por uma ventoinha de tiragem induzida que pode melhorar a sa da de tiragem da chamin criando uma tiragem artificial Isto tamb m permite a varia o na sa da de combust o de uma caldeira de press o negativa Uma altura de conduta da chamin correct
18. Sala da caldeira com aproximadamente 20 m e 2 5 m de altura rea de acesso caldeira em toda a sua superf cie com 120 cm Conformidade com os requisitos de protec o de inc ndio Figura 6 3 Instala o de aquecimento central a madeira com caldeira dupla Fotografia Koeb amp Schaefer KG www koeb schaefer com 3 Informar residentes e vizinhos e Fornecer informa o aos residentes sobre a fun o e vantagem do sistema de aquecimento com madeira e Informar os vizinhos sobre o sistema de aquecimento planeado caldeira seleccionada e suas caracter sticas de emiss es com visita a uma instala o modelo e Informa o preliminar comunidade local e autoridades 4 Prepara o da fase operacional e Definir quem supervisionar a caldeira e a deposi o de cinzas encarregado t cnico residentes e Forma o do pessoal respons vel pelo fabricante da caldeira e Definir o destino final das cinzas e Planear a entrega de combust vel a intervalos que causem a menor perturba o poss vel aos residentes 6 3 Planeamento 6 3 1 Avalia o dos dados iniciais do projecto Os sistemas de aquecimento existentes t m outputs que variam de 100 kW a 5 MW Estas classes de actua o requerem grandes quantidades de combust vel o que significa que o armazenamento de reservas e a alimenta o autom tica das caldeiras s o factores essenciais E tamb m poss vel usar madeira como combust vel em sistemas com o
19. e Fornecimento de pe as e materiais e Pagamentos e Conclus o e teste A estrutura de comunica o dever estar claramente definida de antem o Quando e com quem ter o lugar as reuni es para discutir o progresso e poss veis dificuldades Exist ncia de um supervisor da obra para verificar se a instala o est a decorrer conforme as especifica es dos requisitos legais Finalmente deve ainda existir um procedimento para monitorizar a necessidade de trabalhos adicionais numa primeira fase da constru o 3 3 1 2 Execu o Durante a execu o os seguintes t picos dever o estar bem documentados e Especifica es da instala o constru da com eventuais diferen as para as especifica es originais e Resultados dos testes e Instru es para procedimentos de funcionamento manuten o e seguran a forma o do pessoal e Resultados do teste de comissionamento e C lculo dos custos de investimento realizados e Garantias e certificados de qualidade 3 3 1 3 Contribui o pr pria durante a constru o e supervis o poss vel que o propriet rio do projecto tenha acordado com o fornecedor prestar ajuda durante a constru o Existe a possibilidade de dar assist ncia em v rias actividades como isolar o tanque digestor misturar cimento e despejar bet o descarregar equipamento soldar ou colar pe as do tanque digestor unir canos fios etc Tamb m aconselh vel que o propriet rio do proj
20. o VD rr Combust o E Emiss es Combust vel Liga o rede Impactes renov vel Licen a de constru o ambientais Emiss es gasosas megas m Emiss es gasosas Grau de contamina o Pr tratamento necess rio Material Cinzas digerido Output Compostagem ou deposi o Figura 8 1 Quadro legal para um projecto de biomassa Na figura acima apresentada uma vis o do quadro legal e respectivos pontos de licenciamento para sistemas de combust o e centrais de digest o anaer bia Apresentam se as quatro categorias principais do licenciamento que est o relacionadas com o input biomassa o output res duos quest es gerais edif cios e liga o rede e aspectos de licenciamento para sistemas de combust o Estes ltimos tamb m se aplicam a qualquer outro sistema usando qualquer tipo de combust vel 8 3 1 Input de biomassa Geralmente a legisla o de um pa s fornece regras a partir das quais as fontes de energia s o consideradas como portadoras de energia renov vel e portanto eleg veis para as medidas de apoio nacional Tendo em vista a biomassa existem geralmente distin es posteriores definindo o tipo de biomassa incluindo a fonte de cada cadeia de biomassa e as tecnologias que permitem converter a biomassa em calor e electricidade Por vezes s o dados certos requisitos tendo em conta os pr tratamentos As raz es principais para tais defini es detalhadas residem nos d
21. 175 42 4 Exemplo 5000 toneladas de efluente de bovinicultura e 800 tonelada de desperd cio agr cola s o digeridas anualmente A capacidade t rmica sa da da unidade CCE 71 4 kWt O tubo de aquecimento necess rio tem um di metro m nimo de 26 9 mm Bomba para efluente O tipo e tamanho da bomba para o efluente depende do conte do de mat ria seca do efluente e da altura qual tem de ser bombado o ponto de entrada do digestor Exemplo Um tanque digestor de 460 m recebe tr s vezes ao dia 5 m de efluente numa hora O efluente tem um conte do de mat ria seca de 7 10 Uma bomba de palheta de 3 kW ser suficiente Misturador O tipo e tamanho do misturador depende em grande escala do conte do de mat ria seca no digestor e do tamanho do tanque digestor A sua capacidade estar na gama de 2 25 kW Exemplo Um tanque digestor de 460m cont m um efluente com um conte do de mat ria seca de 7 necess rio um misturador imerso de 7 5 kW Se o conte do de mat ria seca aumentar 10 necess rio um misturador imerso de 11 kW 3 2 3 8 Fase seguinte Com a informa o adquirida na an lise de exequibilidade a exequibilidade econ mica pode ser estimada Se a exequibilidade econ mica for positiva e se a autoridade legal emitir uma decis o positiva com base no digestor anaer bio proposto o projecto pode ser trabalhado em mais detalhes 3 2 4 Prepara
22. Actualmente est o dispon veis sistemas de aquecimento central de pelletes com uma sa da de calor de cerca de 5 50 kW As caldeiras de aquecimento de pelletes fornecem uma solu o ideal para propriet rios de habita es com preocupa es ambientais em moradias simples e multi familiares que t m uma constru o de baixa energia uma sa da de calor de 10 40 kW e uma necessidade anual de energia de cerca de 2 000 20 000 kWh Estas caldeiras a pelletes requerem at 5 000 kg de pelletes por ano 2 Fornecimento de ar fresco De modo a operar a caldeira em seguran a deve assegurar se que tenha um ptimo fornecimento de entrada e exaust o de ar Deve assegurar se que a press o negativa na sala da caldeira n o seja maior do que 4 Pa Isto conseguido fornecendo ar e aberturas de exaust o com uma sec o aberta de pelo menos 150 cm para todos os tamanhos de caldeiras de pelletes dispon veis As condutas de fornecimento e exaust o devem tanto quanto poss vel ser colocadas opostamente para alcan ar uma boa suc o t rmica As aberturas devem sempre ser cobertas com uma grelha para evitar que corpos estranhos entrem na caldeira As grelhas com uma malha de 10 mm provaram ser de confian a As chamin s modernas j t m ventila o traseira que pode substituir a abertura de exaust o 3 Gases de escape Para remover os gases da caldeira necess rio ter uma chamin que seja aprovada para combust veis
23. As actividades necess rias para operar legalmente um digestor anaer bio podem tamb m estar inclu das nestes or amentos Por outro lado parte das actividades or amentadas podem ser feitas por conta pr pria enquanto que frequentemente partes da constru o licen as e poss veis ajustes com o operador de rede s o feitas pela empresa que instala o digestor anaer bio Quando se requer um or amento deve estar bem definido o tipo de instala o pretendida e o que deve ser ou n o inclu do Esse programa de especifica es deve incluir pelo menos o seguinte e quantidade anual de efluente composi o do efluente pelo menos a frac o de mat ria seca quantidade anual de co substratos descri o f sica e composi o e infraestruturas existentes que possam ser integradas na instala o de DA sistema de armazenamento para o efluente que possa ser utilizado para armazenar o composto edif cios existentes que possam ser utilizados ou equipamento existente tais como misturadores de efluente ou bombas e caracter sticas do terreno onde o digestor ser instalado e necessidades de calor que ser o satisfeitas pelo calor da CCE por exemplo est bulos ou outros A instala o necessita de obedecer s normas aplic veis de seguran a emiss es e ru do O fornecedor deve estar familiarizado com estas normas Na base dos principais componentes de um digestor e respectivo tamanho poss vel estimar os custos de in
24. Depois desta secagem quase todos os toros de madeira cortados t m um teor de gua que adequado para a combust o 60 40 5 30 t 20 Figura 5 52 Secagem da madeira Gr fico www sesolutions de De modo a conseguir esta condi o a madeira necessita ser armazenada correctamente Devem observar se as seguintes condi es b sicas A madeira deve ser serrada e separada de modo a que esteja pronta para uso A madeira deve ficar numa base com 20 cm de altura perme vel ao ar Deve haver uma conduta de ar na vertical com 5 10 cm de largura atr s da pilha de madeira A pilha de madeira deve ser protegida contra a chuva com uma cobertura no topo N o cobrir completamente a madeira com pl stico Armazenar apenas madeira em espa os com bastante ar ou de outro modo h o risco de forma o de bolor Os toros de madeira t m uma densidade de energia relativamente baixa S o necess rios cinco metros c bicos de toros de madeira para substituir um metro c bico de leo combust vel Se se pretende calor com toros de madeira durante todo o ano importante que se armazenem pelo menos 1 5 vezes a necessidade anual de combust vel de modo a permitir que a madeira seque devidamente e se cubram os per odos frios Tal quantidade de madeira corresponde a um volume de armazenamento de pelo menos 7 5 m 5 5 2 Armazenamento de pelletes Essencialmente h tr s possibilidades diferentes para armazenar pelletes q
25. Extrac o em press o Na forma pura ou leo de nabo Europa do Norte Esterifica o com metanol combinado com diesel leo de girassol Europa do Sul convencional i leo de colza Oleo usado leo de cozinha Bioetanol A car de beterraba Fermenta o alco lica Componente na gasolina ou Cereais puro como combust vel Outras colheitas Produtos do desperd cio de plantas Madeira palha ETBE Bioetanol derivado Reac o com isobuteno Componente combinado na na presen a de um gasolina at 15 catalisador Biometanol Materiais celul sicos de lenhina Processo termoqu mico Equivalente ao metanol Frac o biodegrad vel do lixo f ssil MTBE Biometanol derivado Reac o com isobuteno Combinado como na presen a de um componente catalisador Os primeiros quatro biodies is listados nesta tabela est o dispon veis no mercado O metanol o MTBE e outros combust veis sint ticos descritos nestas linhas de ac o est o ainda na fase de experimenta o e desenvolvimento Outros leos naturais ou vegetais tamb m s o usados em muitos estudos cient ficos Estes ser o abordados de forma breve uma vez que ainda n o s o relevantes no mercado No futuro espera se que a ind stria do biocombust vel se centre muito mais nos mercados dos materiais reciclados secund rios como fonte mais barata de mat rias primas A utiliza o de res duos como fonte secund rias de mat rias primas podem surgir co
26. Os tanques de armazenamento modernos podem ser ligados a v rios aquecedores ao mesmo tempo tal como os aquecedores a lenha e instala es t rmicas solares O tanque de armazenamento pode tamb m ser usado para fornecer quer aquecimento ao espa o quer gua quente dom stica 2 Fornecimento de ar fresco Os fog es de aquecimento central dependem do ar na divis o Isto tamb m se aplica se o fog o estiver equipado com uma entrada de ar externa separada Deve haver uma propor o equilibrada entre o tamanho da divis o e o output do fog o Geralmente necess rio um volume de pelo menos 4m por kW de output de calor do fog o Complementarmente o limite de seguran a para o diferencial de press o negativa m ximo 4 Pa Por esta raz o expressamente proibido operar aparelhos que sejam capazes de criar press es negativas mais elevadas na divis o onde o forno est instalado Em particular estes aparelhos incluem sistemas de extrac o e de ventila o Devem ser usadas medidas t cnicas para assegurar que n o seja poss vel nenhuma opera o em paralelo tal como um encerramento rec proco dos circuitos do fog o e do sistema de extrac o ou assegurando se que este ltimo est ligado no modo de recircula o Alternativamente deve providenciar se uma abertura para entrada de ar larga na respectiva divis o 3 Gases de escape Para remover os gases de escape dos fog es de aquecimento central necess rio ter um
27. RIAS PRIMAS RENOV VEIS O uso de leos vegetais para combust veis de motores pode parecer insignificante hoje em dia Mas com o decorrer do tempo tais leos podem tornar se t o importantes como o petr leo e os produtos derivados do carv o alcatr o dos tempos presentes Estas foram palavras escritas por Rudolf Diesel no pref cio da sua patente de 1912 Enquanto os motores diesel e os combust veis f sseis conseguiram alcan ar um sucesso triunfante no mundo o uso de biocombust veis l quidos est hoje no in cio da sua fase de desenvolvimento apesar das vantagens para o meio ambiente O uso destes biocombust veis penetrou com maior efic cia no mercado dos transportes em resultado dos incentivos fiscais que desta forma conseguiram dar incutir nestes combust veis uma maior competitividade econ mica Os biocombust veis s o especialmente adequados para o uso em sectores nicho como seja nos equipamentos existentes em sistemas de transporte e de armazenamento de gua pot vel devido ao baixo risco de polui o das massas de gua O presente cap tulo sobre biocombust veis l quidos documenta o estado de arte da tecnologia para a produ o destes combust veis Contudo as possibilidades para uso posterior dos combust veis l quidos n o ser o esquecidas sendo objecto de discuss o nos cap tulos sobre ambiente e desenvolvimento de mercado De momento t m sido realizadas poucas experi ncias operacionais na
28. a condi o de ser sem fins lucrativos A cooperativa n o realiza ela pr pria benef cios os lucros s o distribu dos aos parceiros na associa o Para os participantes no projecto o risco de investimento e opera o partilhado o que permite um investimento em sistemas e m quinas mais eficientes 6 6 2 Contratualiza o A contratualiza o descreve os modelos nos quais as tarefas na rea do financiamento planeamento instala o manuten o e repara es para os sistemas que fazem parte dos servi os t cnicos do edif cio s o feitas em outsourcing a uma empresa externa na sua totalidade ou pelo menos em parte Um cen rio t pico de contratatualiza o envolve dura es de contrato de 10 a 20 anos Durante este tempo a empresa contratualizada tem completa responsabilidade sobre o investimento e sobre os sistemas de opera o O refinanciamento dos investimentos feitos pelo propriet rio depende da forma de contratualiza o Parcerias regionais As parcerias regionais provam muitas vezes ser um modelo particular de sucesso para o alargamento sistem tico do uso de biomassa nas regi es Estes modelos contam com as sinergias econ micas t cnicas e log sticas entre muitos parceiros regionais individuais Os parceiros em parcerias regionais podem vir dos sectores dos res duos agricultura e silvicultura e autoridades locais por meio de empresas municipais Os investidores ou associa es de investidore
29. aneta das portas deve ser retirada do interior A fechadura da porta deve ser vedada no interior de modo que seja prova de p Isto pode ser feito com fita isoladora forte Detalhe Tapete de protec o de impacto O tapete de protec o de impacto por exemplo com 1 250x1 500 mm desenhado para proteger a destrui o das pelletes quando colidem com as paredes circundantes Protege tamb m as pr prias paredes de serem danificadas O tapete de protec o de impacto consiste num material de borracha resistente abras o e ao envelhecimento com bra os de suporte para o prender ao tecto pendurado do lado oposto aos tubos de enchimento com um espa o de 20 cm entre este e a parede Sistema de enchimento Para encher o armaz m de pelletes s o necess rios dois tubos de enchimento com acopladores onde ligado um ventilador de aspira o a um dos tubos de enchimento quando descarregado o combust vel Para instalar os tubos de enchimento necess rio criar aberturas nas paredes com di metros de 125 1500mm Os tubos de PE ou PVC constru dos na parede mostraram ser seguros Os tubos e acopladores de enchimento devem ser fixados firmemente de modo que os tubos de enchimento n o se enrolem quando o fornecedor de pelletes liga a mangueira ao acoplador Ao montar o sistema de aquecimento injectada espuma PU prova de gua nos espa os entre os tubos de enchimento e as aberturas preparadas das paredes Os
30. ar de modo a ser f cil a sua adapta o e O projecto insere se numa regi o em que n o h rede de abastecimento de calor e O projecto insere se numa comunidade que tem uma pol tica de protec o ambiental activa e Numa das propriedades da empresa necess rio substituir o sistema de aquecimento e h espa o suficiente para armazenamento 3 Ser o oferecidos servi os de energia e inventariar fornecedores de servi os locais e respectivos servi os oferecidos e Verificar os fornecedores de servi os de energia regionais Est definido o abastecimento de combust vel Saber quem s o os fornecedores de combust veis de madeira Verificar as estruturas de fornecimento existentes Estar o os propriet rios de reas florestais na regi o interessados no fornecimento e o o p Factores de sucesso 1 Boa caldeira e Baixas emiss es CO lt 200 mg m part culas lt 150 mg m para a carga total e a 50 da utiliza o e Limpeza autom tica do permutador de calor e remo o autom tica de cinzas e Capacidade potencial de monitoriza o remota pelo fabricante para par metros da caldeira e Elevada fiabilidade demonstrada em projectos de refer ncia Figura 6 2 Caldeira rotativa com remo o de cinzas Fotografia Koeb amp Schaefer KG www koeb schaefer com 2 Bom planeamento e rea de armazenamento de combust vel gt 30 m Acesso vi rio adequado para entregas de madeira em grandes quantidades
31. combust o havendo risco de voltarem a ser acesas Tal como a combust o de alimenta o inferior o transportador compacta o combust vel Este efeito pode criar uma base de combust o pouco homog nea com combust o pobre Com a combust o de retorta cai frequentemente mais cinza do que com outros tipos de sistemas de combust o de pelletes de madeira Sistema de alimenta o superior Este sistema usa uma filosofia de transportador para a carga das pelletes de madeira no queimador completamente diferente Neste sistema o transporte feito por gravidade Dentro da caldeira s o carregadas as pelletes de madeira por meio de um transportador de parafuso e ent o caem atrav s de um tubo ou calha para a zona de queima Figura 5 32 Caldeira com sistema de alimenta o superior Fotografia www viessmann de Com caldeiras de pelletes usando sistemas de alimenta o superior o fogo alimentado com ar prim rio e secund rio directamente na zona de queima resultando na queima completa das pelletes e nos gases inflam veis por elas libertados Os gases de combust o resultantes s o ent o enviados para cima atrav s de permutadores de calor dentro da caldeira que transferem o calor produzido para o sistema central de aquecimento do edif cio fi Ii i Figura 5 33 Sec o de sistema de alimenta o superior Esquema www kuenzel de A cinza criada no recipiente de queima cai por meio da gravidade p
32. de longe menos homog neas do que as pelletes devido ao seu modo de produ o Como resultado aumenta o risco de bloqueios dos sistemas transportadores e tremonhas Por esta raz o as caldeiras de estilhas s o mais robustas e maiores do que as caldeiras de pelletes Portanto t m uma capacidade m nima de combust o de 35 kW Dependendo do projecto os sistemas de aquecimento de estilhas de madeira s o tamb m produzidos como centrais de larga escala que podem produzir uma sa da de calor de diversos megawatts Esta sec o contudo apenas considerar as caldeiras de estilhas com pequenos limites de sa da Figura 5 37 Caldeira de estilhas com sistema autom tico de extrac o do dep sito Fotografia www hargassner at As l minas salientes do rotor da espiral revolvente s o usadas para destruir a estrutura das estilhas de madeira evitando assim que o sistema de extrac o fique bloqueado A placa de press o fixada caixa do transportador liberta a press o da estrutura do gr o no dep sito Isto evita a cria o de estrutura nas estilhas de madeira e portanto evita que o transportador de parafuso funcione no vazio Na figura pode ser visto um colector de cinzas com uma tampa vermelha frente da caldeira na qual a cinza do processo de combust o recolhida Tal como as caldeiras de pelletes o combust vel incendiado usando um queimador Figura 5 38 Transporte de estilhas para a zona de combust o Esquem
33. e Inspec o de todos os tubos de fornecimento e drenagem para a passagem do efluente e dos co substratos e Inspec o dos n veis no tanque digestor e no tanque de armazenamento final e Inspec o do armazenamento de biog s e Registo do rendimento do biog s e horas de funcionamento da unidade de CCE Outros aspectos relevantes que dever o ficar registados s o o consumo de biog s pela unidade de CCE produ o de electricidade temperatura da digest o entrada de co substrato actividades de manuten o desempenhadas e incidentes especiais Estas actividades ter o a dura o de cerca de 30 minutos por dia Se os co substratos forem introduzidos manualmente no digestor ser necess rio mais algum tempo Actividades semanais e Verifica o dos n veis nos reservat rios que cont m a gua da condensa o Esvaziar se necess rio e Testar os misturadores e Verifica o visual da unidade CCE e toda a sua tubagem e Verifica o do funcionamento da v lvula de press o Actividades semestrais Inspec o de todos os parafusos e tampas Purga da central de aquecimento Inspec o de todo o equipamento el ctrico Inspec o da protec o de press o Inspec o de todo o equipamento de seguran a Actividades anuais e Inspec o do subsistema da instala o que cont m biog s para evitar estragos fugas e corros o e Teste ao extintor de fogo e Verifica o de todos os l quidos quanto
34. este vasto potencial n o pode ser usado directamente para energia visto que est disseminado sobre toda a massa terrestre Apenas uma parte deste potencial est dispon vel para utiliza o O potencial t cnico est estimado em cerca de 150 Hexajoule 1600 1400 1 200 1000 PJia 8 IRES IE Figura 2 5 Potencial t cnico de biomassa na Europa A frac o do potencial t cnico da biomassa vi vel economicamente depende das respectivas condi es de mercado Assim o valor econ mico local do g s e do petr leo bem como os instrumentos pol ticos de suporte subs dios receitas etc complementam as vantagens ambientais e sociais da bioenergia No entanto com o aumento dos pre os para as fontes de energia f ssil o potencial t cnico para projectos de bioenergia aumenta tamb m 2 4 O mercado A biomassa contribui significativamente para o fornecimento de energia sustent vel num determinado n mero de pa ses europeus ao Pia 150 so THBWm HEEamwaz Figura 2 6 A utiliza o de bioenergia na Europa Na Uni o Europeia mais de 2200 Petajoule de energia por ano armazenados na forma de biomassa est o a ser produzidos Destes cerca de 1700 Petajoule s o usados directamente para gerar calor enquanto que os restantes 500 Petajoule s o usados para gerar electricidade Complementarmente a Uni o Europeia colocou como objectivo para o ano 2010 e para o sector da e
35. lise O g s de madeira actualmente produzido a temperaturas de cerca de 500 C por meio de uma redu o dos produtos de oxida o CO e H20 do carbono A base para este efeito o equil brio Boudouard da reac o de carbono e outras reac es de equil brio como os equil brios de g s de gua e metano que s o fortemente influenciados pela temperatura e press o Tabela 7 1 Reac es de redu o dos produtos de oxida o Reac o Boudouard C CO o CO 162 2 KJ mol Reac o do Hidrog nio C H 0 amp CO H2 119 0 KJ mol Reac o do Metano C 2H lt CH Durante o processo de gaseifica o produzido um g s que consiste numa mistura de gases combust veis H2 CO CH4 e n o combust veis CO2 N2 A composi o m dia mostrada no gr fico seguinte CHA 5 N2 80 coz 10 Figura 7 7 Composi o m dia de g s de madeira com ar como meio de gaseifica o A composi o do g s bruto depende das caracter sticas combust veis tamanho dos peda os teor de mistura e composi o qu mica do agente de gaseifica o da temperatura de gaseifica o e da press o no reactor 7 2 Utiliza o como energia 7 2 1 Aplica es da gaseifica o A gaseifica o da biomassa uma tecnologia muito promissora especialmente para a produ o de energia A electricidade fornecida tem um elevado grau de efici ncia Al m disso podem esperar se emiss es mais bai
36. o usado para este aquecimento transferido para o digestor atrav s de linhas de aquecimento normalizadas Existem tr s tipos de aquecimento de substrato dependendo do tipo de digestor Em digestores horizontais o aquecimento est integrado no dispositivo de agita o O aquecimento dos digestores verticais de bet o geralmente instalado como aquecimento de parede com a tubagem de aquecimento instalada no interior da parede Neste caso h muitas vantagens na utiliza o da tubagem em a o in x comparativamente de PVC devido excelente conductividade t rmica e baixa tend ncia para forma o de incrusta es Os digestores de metal em contraste com os de bet o podem ser equipados com revestimento exterior de aquecimento Pode ser usado tamb m aquecimento do pavimento contudo o seu uso levanta alguns problemas uma vez que a camada de sedimentos no fundo do digestor funciona quase como isolamento reduzindo as caracter sticas de conductividade t rmica Figura 3 13 Sistema de aquecimento do digestor Fotografia PlanET GmbH www planet biogas com As centrais de biog s com tanques de saneamento nos quais parte do substrato aquecido at 70 C podem quase sempre dispensar o aquecimento do digestor usando um permutador de calor com contador de caudal para aquecer o vapor principal do substrato trocando calor com o substrato higienizado Neste caso o isolamento do digestor deve ser um pouco mais espesso
37. o Ainda assim o menor rendimento compensado pelo teor relativamente alto de mat ria seca do seu estrume As vacas leiteiras produzem cerca de 27 toneladas de efluente por animal por ano No entanto dependendo do sistema de pastoreio de uma grande explora o espec fica parte desta quantidade produzida enquanto as vacas pastam Os porcos f meas produzem cerca de 5 5 toneladas de estrume por animal por ano os porcos machos cerca de 1 2 O estrume dos porcos f meas possui um menor teor de mat ria seca do que o estrume dos porcos machos e como tal um menor rendimento de biog s por tonelada Co substratos A adi o de co substratos ao efluente co digest o uma forma economicamente atractiva para aumentar a produ o de biog s Os co substratos t m geralmente um rendimento de biog s por tonelada h mida substancialmente mais alto comparado com o efluente agro pecu rio e podem ser adquiridos de v rias fontes Na maioria das explora es agr colas existem v rios tipos de desperd cios Para al m disso poss vel cultivar biomassa para utilizar na digest o anaer bia chamadas colheitas para fins energ ticos Na maioria dos casos os co substratos s o origin rios de fontes externas por exemplo res duos da ind stria processadora de alimentos Figura 3 7 Tr s co substratos diferentes Fotografias PlanET GmbH www planet biogas com Quando os co substratos s o adicionados dever o ser
38. o O restante escapa atrav s da chamin sem ser usado Figura 5 10 Lareira aberta Fotografia www kaminkassette de As lareiras abertas s o usadas principalmente por quest es est ticas e n o para fins de aquecimento Por esta raz o devem apenas ser usadas ocasionalmente por exemplo durante o per odo de transi o para o per odo de aquecimento Especifica es t cnicas para lareiras abertas Tabela 5 6 Especifica es t cnicas para lareiras abertas Dados www sesolutions de Aplica o prim ria Efeito visual na sala conforto Local de instala o Espa o habit vel rea de aquecimento Espa o habit vel limitada Emiss o de calor atrav s de radia o Sim Emiss o de calor atrav s de propaga o N o Emiss o de calor atrav s de permutador de calor N o Tipo de combust o Dependente do ar ambiente C mara de combust o Aberta Gama de sa da calor 1 3 kW Efici ncia lt 20 C Combust vel utiliz vel Toros de madeira briquetes de madeira Processo de igni o Manual Temperatura de combust o Aprox 180 C Uso conjunto da chamin com outros sistemas N o Di metro necess rio para a chamin A ser calculado individualmente Chamin resistente humidade Sim Sistema de aquecimento pr fabricado N o Necessidade de ar fresco 0 036 m h por cm de abertura Dist ncia de seguran a frente gt 1
39. o tais geradores de calor devem ser projectados para suprir as necessidades m ximas de calor calculadas para o edif cio e sistemas bivalentes nos quais as necessidades de calor do edif cio s o cobertas por dois ou mais tipos diferentes de geradores de calor tais como geradores de pelletes com pain is solares Os sistemas de aquecimento bivalentes s o diferenciados em dois tipos 1 Sistemas alternativos bivalentes 2 Sistemas bivalentes paralelos Os sistemas bivalentes alternativos geralmente s o constru dos por forma a que um dos geradores de calor seja projectado como um sistema monovalente que pode fornecer a carga de calor completa enquanto que o segundo sistema geralmente projectado com um output mais baixo Ambos os sistemas s o operados alternativamente de modo que o sistema com o output mais baixo fornece o edif cio em per odos mais quentes e o sistema maior fornece o calor nos per odos mais frios Os sistemas bivalentes paralelos s o operados numa base em que ambos os sistemas cobrem a necessidade de calor de acordo com as suas possibilidades individuais Se os sistemas paralelos bivalentes funcionarem eficientemente necess rio que haja um tanque de armazenamento controlado electronicamente 5 3 Escolha de sistemas de combust o de pequenas dimens es para aquecimento de edif cios Existem numerosas alternativas para fornecer os edif cios com aquecimento a partir da madeira poss vel desenvolver n
40. o usados em muitas aplica es Isto justifica se pela sua utilidade para cobrir picos de calor de curta dura o Com o seu volume de armazenamento de calor evita se o funcionamento da caldeira em picos de carga e aumenta se o tempo de funcionamento cont nuo da unidade de CCE Na pr tica o dimensionamento do permutador de calor para aquecer a gua do tanque de armazenamento deve condizer com a sa da t rmica da unidade de CCE e n o com a sa da total do sistema de aquecimento 2 19 2 1 Motores de combust o Uma varia o t cnica no uso de fontes biocombust veis l quidas e gasosas para a gera o combinada de calor e energia s o os motores de combust o Estas unidades existem em dois grupos tecnol gicos diferentes de acordo com o tipo de combust o combust o interna ou externa Os motores de combust o interna incluem motores de igni o motores de g s diesel e motores diesel de injec o piloto Um exemplo de um motor de combust o externa o motor Stirling A tabela seguinte resume as caracter sticas t cnicas dos v rios sistemas de motores Tabela 2 8 Dados t cnicos para m quinas de combust o Tabela Dobelmann www sesolutions de Motor de Motor de g s Motor de Motor Stirling igni o a g s diesel injec o diesel Localiza o da combust o Interna Interna Interna Externa Efici ncia 22 27 gt 35 28 35 lt 30 Tempo de vida Baixo Alto M dio Experim
41. rmicas absor o de calor representadas com uma seta azul e reac es exot rmicas liberta o de calor representadas com uma seta vermelha Figura 2 53 Chamas de um fogo a lenha Fotografia colec o criativa www sesolutions de As diferentes cores das chamas num fogo com madeira s o o resultado de v rios processos de combust o As chamas amarelas ocorrem com a p s combust o de part culas de carbono tal como a fuligem As chamas azuis ocorrem quando a madeira pirolisada em mon xido de carbono Ambas as volatiliza es e a fase seguinte de combust o s o fortemente dependentes da superf cie de reac o dispon vel Quando uma pe a de madeira grande queimada a combust o acontece num processo cont nuo no qual as mudan as termoqu micas se movem de fora para dentro do material O diagrama abaixo apresenta uma sec o em corte de uma pe a de madeira a arder caracterizada esquematicamente G s de madeira Madeira n o alterada Fendas na superf cie Carv o vegetal Decomposi o t rmica Figura 2 54 Sec o de um cepo a arder Gr fico Dobelmann www sesolutions de Neste exemplo visualizam se claramente as v rias etapas de processo de secagem gaseifica o e combust o atrav s da madeira A superf cie de reac o dispon vel tem um papel importante na velocidade dos processos Ao reduzir o tamanho dos combust veis aumenta se a superf cie espec fica para que as reac e
42. semi abertos com pavimento n o pr tico separar o efluente do composto Nesse caso necess rio um armazenamento externo Pode tratar se de um armazenamento j existente como um silo ou um reservat rio ou um novo armazenamento O tamanho deste armazenamento pode ser calculado como se segue Tamanho do armazenamento m Entrada anual de substrato m ano x tempo de armazenamento requerido em meses 12 tamanho do digestor em m Exemplo 5000 m de efluente de bovinicultura e 1000 m de desperd cio agr cola s o anualmente digeridos com um tempo de reten o de 28 dias E necess rio um tempo de armazenamento de 2 meses O tamanho do armazenamento p s digest o 5000 1000 x 2 12 461 539 m Produ o de biog s A produ o de biog s determinada pelo conte do de mat ria seca MS pela frac o org nica da mat ria seca FO MS e pela produ o de biog s por kg de frac o org nica Pode ser usada a seguinte f rmula para o c lculo da produ o de biog s Produ o de biog s m ano Efluentem ton ano x MSm x FO MSm x m de biog s por kg FOm x 1000 Co substratocs x MScs x FOs MSss X m de biog s por kg de FOss x 1000 Exemplo 5000 m de efluente de bovinicultura e 1000 m de desperd cio agr cola s o digeridos anualmente O efluente com densidade de 1 ton m tem um MS de 10 um FO MS de 80 e uma produ o de biog s de 0 25m kg de OS O desperd cio
43. xido de carbono CO e Redu o das emiss es de metano CH provenientes do armazenamento dos efluentes agro pecu rios e Melhoria da qualidade do res duo org nico enquanto fertilizante Nos ltimos anos foram constru das por todo o mundo centenas de instala es de biog s desde digestores de dimens o dom stica principalmente nos pa ses desenvolvidos a digestores centralizados de larga escala integrados em centrais de tratamento de efluentes agro pecu rios 3 1 Descri o e componentes do sistema Regra geral o princ pio de opera o de todos os digestores anaer bios o mesmo Os efluentes agro pecu rios e outros tipos de biomassa co substratos s o introduzidos num grande recipiente selado e sem ar no seu interior Neste ambiente desprovido de oxig nio as bact rias produzem biog s Na maior parte dos digestores os efluentes s o aquecidos para acelerar o processo O biog s produzido pode ser utilizado para gerar calor e ou electricidade Esta ltima op o denominada combina o de calor e energia CCE ou cogera o a mais comum A electricidade gerada por um motor a g s pode ser destinada n o apenas para injec o na rede el ctrica mas tamb m para consumo pr prio O calor parcialmente utilizado no digestor e podendo o restante ser usado por exemplo para aquecer est bulos ou resid ncias ou na produ o de guas quentes sanit rias A digest o anaer bia pode ser aplicada a v r
44. 00 m Dist ncia de seguran a nos lados gt 0 30 m Dist ncia de seguran a em cima gt 0 70m Dist ncia de seguran a no ch o Base prova de fogo Requisitos estruturais As lareiras abertas requerem uma chamin pr pria e entrada de ar fresco N o devem ser operadas outras aplica es de lareiras em divis es com lareiras abertas Estas divis es n o devem estar equipadas com sistemas de extrac o Isto evita um poss vel refluxo de fumo nas reas habit veis que podem levar ao envenenamento das pessoas Em contraste com todas as outras aplica es de lareiras as lareiras abertas t m uma c mara de combust o aberta para a divis o A parte de tr s e as paredes do lado das lareiras abertas s o fabricadas ou em alvenaria de barro refract rio pr fabricado ou s o constru das usando componentes pr fabricados Se se pretende que a lareira seja usada para aquecimento do espa o durante o per odo de transi o a abertura do calor necess rio pode ser pr calculada Volume da divis o em m x 30 abertura necess ria da lareira em cm Exemplo Uma divis o com 100 m 40 m de espa o com uma altura de 2 50 m requer uma lareira de 3 000 cm Isto corresponde a uma abertura de lareira de 50 x 60 cm Ao mesmo tempo a abertura da lareira deve ter uma propor o equilibrada ao volume do espa o habit vel A abertura m xima de lareira permitida pode ser calculada usand
45. 2 Fornecimento de ar fresco As salamandras s o aplica es de lareira que dependem do ar existente na divis o Isto tamb m se aplica se estiverem equipadas com uma entrada de ar externa separada Deve haver uma propor o equilibrada entre o tamanho da divis o e a sa da do c mara de combust o Geralmente um volume de espa o de pelo menos 4 m necess rio por kW de sa da de calor Este valor n o deve ser reduzido por quest es de seguran a O fornecimento de ar geralmente produzido usando um ventilador silencioso de velocidade vari vel O ar sugado por meio de um tubo de entrada central e se for usada uma entrada de ar externa permite operar independentemente do ar da divis o O diagrama seguinte ilustra a circula o de ar dentro de uma salamandra Figura 5 15 Circula o de ar dentro de uma salamandra Esquema www hase de O ar da sala entra por meio de uma conduta de ar fresco e separado em componentes do ar prim rio e secund rio O ar prim rio passa atrav s da grelha das cinzas na base da c mara e oxida o combust vel enquanto este liberta calor O ar secund rio separado necess rio para uma queima ptima dos gases produzidos alimentado por cima e depois de ser utilizado na combust o sai como g s de escape atrav s da chamin Com algumas salamandras o g s quente da conduta passa atrav s de um permutador de calor que permite ao calor produzido ser transferido para outras divis
46. 40 C mesmo quando a caldeira est a funcionar Tamb m n o permitido armazenar materiais combust veis fluidos ou gases neste compartimento Como consequ ncia n o deve ser armazenado mais do que um dia de carga de madeira A dist ncia m nima da caldeira parede geralmente de 50 cm contudo a porta frontal da caldeira deve estar pelo menos a 80 cm da parede pr xima A caldeira deve ter um espa o de pelo menos 1 m at ao local de armazenamento do carga di ria de madeira A cinza produzida aquando do funcionamento da caldeira deve ser armazenada em contentores n o combust veis com tampas Uma divis o com 20 m requer extintores contendo um m nimo de 6 kg de p Os extintores com 12 kg de p s o necess rios para divis es com uma rea entre 20 e 50 m aconselh vel instalar um tanque de armazenamento para caldeiras de gaseifica o de madeira de modo a cobrir as flutua es di rias na necessidade de calor O tanque de armazenamento deve tamb m ser capaz de absorver o calor resultante de uma caldeira carregada para assegurar o uso ptimo de combust vel Mesmo que alguns fabricantes considerem suficiente um tanque de armazenamento de 25 litros por kW na pr tica o volume do tanque de armazenamento deve ter entre 50 e 74 litros por kW da capacidade t rmica da caldeira Se for incorporado um sistema t rmico solar deve ser escolhido um volume de armazenamento maior As efici ncias ptimas da caldeira s o
47. 45 5 4 1 Tanques de expans o 5 45 5 4 2 Chamin s 5 47 5 4 3 Conduta da chamin 5 49 5 5 Armazenamento 5 49 5 5 1 Armaz ns para toros de madeira 5 49 5 5 2 Armazenamento de pelletes 5 5 3 Possibilidades de armazenamento para estilhas de madeira 6 CALDEIRAS 6 1 Implementa o de um projecto de aproveitamento energ tico da madeira 6 2 Condi es b sicas para projectos de aproveitamento energ tico da madeira 6 2 1 Lista de verifica o para projectos a n vel local e p blico 6 2 2 Lista de verifica o para projectos privados 6 3 Planeamento 6 3 1 Avalia o dos dados iniciais do projecto 6 3 2 Aplica es em edif cios municipais e edif cios habitacionais 6 3 3 Aplica es para redes de aquecimento locais de pequenas e m dias dimens es 6 3 4 Tipos de sistemas de combust o 6 4 Avalia o da efici ncia econ mica 6 5 Fornecimento de combust vel 6 6 Estrutura organizacional 6 6 1 Estruturas opcionais de propriedade 7 GASEIFICA O 7 1 Princ pios fundamentais 7 1 1 Gaseifica o 71 2 Combust vel 71 3 Estado da tecnologia 7 2 Utiliza o como energia 7 2 1 Aplica es da gaseifica o 7 2 2 Poss veis utiliza es da energia do g s produzido a partir da madeira 7 2 3 Combina o de calor e energia numa unidade de cogera o 7 3 Emiss es e sub produtos 8 ENQUADRAMENTO LEGAL PARA SISTEMAS DE BIOENERGIA 8 1 Introdu o 8 1 1 Aspectos legais gerais 8 1 2 Constru o e opera o de sistemas de bioenergi
48. As estilhas de madeira s o removidas horizontalmente e caem atrav s de um tubo inclinado para outro transportador Este transporta ent o as estilhas de madeira para a caldeira para combust o Figura 5 67 Dep sitos de estilhas de madeira convencionais sem acesso veicular Esquema www hargassner at 3 Dep sito de estilhas de madeira com secagem preliminar Com um dep sito de estilhas de madeira com secagem preliminar as estilhas de madeira frescas s o armazenadas no tecto quente da sala da caldeira de modo a que possam ser completamente secas Uma vez completo este processo as estilhas de madeira s o empurradas manualmente ou por uma m quina sobre uma balaustrada donde caem para o espa o do dep sito Daqui um transportador transfere as para a caldeira EE Figura 5 68 Dep sito de estilhas de madeira com secagem preliminar Esquema www hargassner at 4 Dep sitos de estilhas de madeira com transportadores de parafuso de alimenta o Em alguns casos as divis es da caldeira e dep sitos est o localizados por baixo dos edif cios tornando imposs vel que os ve culos descarreguem as estilhas de madeira para l Assim transportadores de parafuso podem ser usados para transferir as estilhas de madeira de um dep sito de armazenamento para o dep sito principal Estes transportadores s o instalados e t m di metros de pelo menos 30 cm Figura 5 69 Dep sitos de estilhas de madeira com transportadores de par
49. Caldeiras de aquecimento central com pelletes Tal como os fornos de pelletes j descritos existem tamb m caldeiras alimentadas por pelletes de madeira padronizadas que s o colocadas numa zona central dos edif cios Como com as caldeiras de gaseifica o de madeira estas s o tamb m instaladas em divis es separadas Oferecem uma alternativa completa ao aquecimento com combust veis f sseis em todas as reas de aquecimento incluindo aquecimento de espa os e fornecimento de gua quente Tecnicamente h tr s maneiras diferentes de carregar as caldeiras de pelletes de madeira alimenta o inferior sistema de retorta e sistema de alimenta o superior O sistema usado depende do fabricante da caldeira Os meios de funcionamento e as vantagens e desvantagens individuais s o descritas na sec o seguinte Sistema de alimenta o inferior Uma caldeira de pelletes com carga de alimenta o inferior consiste num sistema de accionamento com motores el ctricos e sistemas de controlo exteriores caldeira e um componente de queima dentro da caldeira Figura 5 27 Estrutura de funcionamento de uma caldeira com pelletes com sistema de alimenta o inferior Fotografia www paradigma de Modo de funcionamento As pelletes de madeira s o carregadas por meio de um transportador em parafuso para a rea de combust o O ar prim rio retirado atrav s de uma grelha de a o em forma de anel na forma de um disco de trav o de
50. Canad Fontes de informa o na Austr lia Fontes de informa o na Escandin via Fontes de informa o noutros paises de l ngua inglesa Fontes de informa o ao n vel da UE Outras fontes de informa o sobre biomassa 1 INTRODU O Portugal um pa s sem reservas de combust veis f sseis senso comum que o recurso bioenergia energia obtida a partir da biomassa constitui uma alternativa poss vel embora parcial aquisi o de combust veis f sseis e como tal poder estabelecer se como vari vel determinante na solu o de muitos dos problemas energ tico ambientais econ micos e mesmo sociais que est o vulgarmente associados ao consumo do carv o petr leo ou g s natutral De facto o uso de biomassa como fonte alternativa energia prim ria de origem f ssil pode permitir uma melhoria da qualidade de vida particularmente em Pa ses sem reservas daqueles combust veis como Portugal atrav s da diminui o da sua depend ncia economico energ tica do exterior e da redu o dos impactos negativos resultantes da queima de carv o petr leo g s natutral ou derivados A imagem da situa o energ tica nacional revela um sub aproveitamento das energias end genas Uma das fontes end genas de extrema import ncia o potencial energ tico da biomassa uma vez que o valor anual nacional identificado da convers o de biomassa em energia ronda os 100 PJ ano pretendendo se um crescimento de c de 15 a
51. Environment Authority of Victoria WWww seav vic gov au Informa o sobre SER em Victioria pol tica programas de apoio informa o de base Greenhouse Office of Victoria Www greenhouse vic gov au Informa o sobre a estrat gia de Redu o de Gases Estufa de Victoria Energy SA Sustainable and renewable energy www sustainable energy sa gov au h ome home htm Informa o sobre SER em SA pol tica programas de apoio informa o de Base Western Australian Government Office of Energy WWW energy wa gov au Informa o sobre SER na Austr lia Ocidental pol tica programas de apoio informa o de base Governo cont Department of Infrastructure Energy and Resources State Government of Tasmania www dier tas gov au Informa o sobre SER na Tasmania pol tica programas de apoio informa o de base Department of Business Industry and Resource Development of Northern Territory Wwww dme nt gov au Informa o sobre SER nos Territ rios do Norte pol tica programas de apoio informa o de base Sustainable Energy Development Office of Western Australia Www sedo energy wa gov au Informa o sobre SER na Austr lia Ocidental pol tica programas de apoio informa o de base Financiamento Renewable Energy Rebate Program www dme nt gov au Apoio para Sistemas de Fornecimento de Energia a reas remotas RAPS
52. Esta observa o que num primeiro relance pode parecer um pouco trivial torna se significativa quando se considera que a log stica para pessoas e mercadorias est no centro dos sistemas econ micos Faltas de fornecimento nesta rea como por exemplo em resultado de desenvolvimentos pol ticos afectam directamente os ciclos econ micos Mesmo pequenas mudan as nos pre os dos combust veis t m consequ ncias no desenvolvimento da economia global A depend ncia da economia em rela o aos combust veis f sseis a quest o mais f cil de compreender no mercado do combust vel Os combust veis alternativos s o mais escassos neste sector do que noutras reas de utiliza o de energia O aumento da globaliza o do mundo do neg cio anda de m o dada com o aumento no transporte de mercadorias e pessoas sendo por outro lado um facto aceite de que os recursos energ ticos f sseis s o finitos Portanto n o se poder continuar a usar estas fontes de energia para sempre Para al m disso a mecaniza o cont nua dos pa ses desenvolvidos e em desenvolvimento t m levado a um aumento muito significativo na procura de combust veis f sseis Como o seu fornecimento n o pode ser sustentado colocam se problemas econ micos a longo prazo Estes factores e as situa es muitas vezes inst veis resultantes das condi es pol ticas e econ micas prec rias nos pa ses produtores de petr leo est o a for ar muitas na es industrial
53. Exemplo 2 Em 2003 os Estados Unidos estabeleceram um programa para a biomassa para reduzir a depend ncia do petr leo estrangeiro com dois grandes objectivos a longo prazo i desenvolver combust veis l quidos ii e criar uma ind stria de biomassa dom stica Isto conseguir se removendo as barreiras da efici ncia econ mica e da viabilidade ambiental 9 2 2 Medidas legislativas Analisando as medidas legislativas que apoiam a produ o de energia renov vel a primeira medida para a electricidade verde dar lhe prefer ncia no acesso rede de electricidade a pre os razo veis Uma Directiva Europeia criou uma funda o tendo em vista assegurar este importante factor exigindo encargos transparentes e razo veis para o acesso rede Contudo diversos estados membros da UE j contemplavam na sua legisla o esta solu o Comparando os instrumentos de apoio legal para a electricidade verde podem distinguir se basicamente tr s i legisla o sobre venda rede el ctrica ii vantagens competitivas iii e sistemas por quotas A legisla o sobre venda rede oferece receitas fixas para cada kilowatt hora de electricidade verde Um grande n mero de pa ses membros da UE tem legisla o deste tipo em curso como s o os casos da Alemanha da Dinamarca e de Espanha os quais t m apresentado um sucesso particularmente elevado com este tipo de medida legislativa Exemplo Na Alemanha a Lei sobre a
54. Portuguesa de Cogera o COGEN Portugal Www cogenportugal com Tem por objectivo promover a utiliza o eficiente atrav s da energia da cogera o sendo esta entendida como produ o combinada do calor e da electricidade com utiliza o efectiva das duas formas de energia I amp D e outras fontes de informa o Departamento de Energias Renov veis do INETI Www ineti pt As actividades desenvolvem se em variados campos desde os biocombust veis ao tratamento e valoriza o de res duos e efluentes e utiliza o das potencialidades das microalgas 9 4 2 Fontes de informa o no Reino Unido Governo Department of Trade and Industry DTI www dti gov uk A ltima informa o sobre o programa de fundos do departamento do com rcio e ind stria para energia renov vel chamadas para proposta etc tamb m fornece informa o sobre a pol tica de bioenergia Department for Environment Food and Rural Affairs DEFRA www defra gov uk ltimas informa es sobre o apoio planta o de colheitas para fins energ ticos Energy Savings Trust EST www est org uk Informa o sobre a efici ncia da energia e mudan as clim ticas programas para autoridades locais consulta a pequenas empresas UK Government Non Food Use of Crops Research Database cbaforms maff gov uk aims Lista de todos os projectos governamentais I amp D financiados sobre
55. a vapor s o unidades robustas e bem comprovadas para combust veis s lidos S o f ceis de operar e devido s velocidades lentas do mbolo e baixo uso oferecem alta efic cia As m quinas a vapor t m baixos requisitos relativamente qualidade de gua de alimenta o e podem ser usadas com efici ncia sempre que se deseje a cogera o com uma propor o de aproximadamente 10 a 15 2 19 2 2 Turbinas As turbinas podem ser divididas em quatro tipos diferentes 1 Turbinas a vapor 2 Turbinas a g s 3 Turbinas de ciclo org nico Rankine COR 4 Turbinas de ar quente De seguida apresenta se uma explica o t cnica dos conceitos envolvidos nestas turbinas Turbinas a vapor No processo de energia a vapor a gua alimentada por via de uma bomba de alimenta o para uma caldeira de vapor consistindo num vaporizador e num sobreaquecedor Aqui muda do estado l quido para o estado gasoso O volume do vapor que resulta ent o expandido atrav s de uma turbina que est acoplada a um gerador O vapor expandido e arrefecido recolhido num condensador ou torre de arrefecimento e retorna a um estado l quido Figura 2 70 Montagem de uma turbina a vapor Fotografia Siemens AG www siemens de As despesas estruturais envolvidas nas unidades necess rias para a produ o de vapor significam que por raz es econ micas o limite de energia mais baixo para este processo seja de 300 kW Turbinas a g s A
56. alcan adas quando a temperatura do sistema de aquecimento central est entre 70 e 85 C A temperatura no sistema de aquecimento central deve ser de pelo menos 60 C de outro modo a maior parte dos sistemas de controlo n o pode ser operada adequadamente 2 Fornecimento de ar fresco Para que a caldeira funcione de modo seguro dever assegurar se que tem um fornecimento ptimo de ar e de exaust o Aqui deve tamb m assegurar se que a press o negativa na sala da caldeira n o seja maior do que 4 Pa Isto consegue se fornecendo aberturas com uma sec o livre de pelo menos 300 cm para todos os tamanhos de caldeira at 50 kW As caldeiras com maior sa da requerem uma rea de fornecimento de 2 5 cm para al m dos 300 em por cada kW adicional As condutas de admiss o e exaust o devem tanto quanto poss vel ser colocadas de forma oposta para conseguir uma boa suc o t rmica As aberturas devem sempre estar cobertas com uma grelha para evitar a entrada de corpos estranhos As grelhas com uma malha de 10mm provaram ser seguras As chamin s modernas j t m ventila o traseira que pode substituir a abertura de exaust o 3 Gases de escape Para remover os gases de escape da caldeira necess rio ter uma chamin que seja aprovada para combust veis s lidos de aquecimento Esta deve ter uma resist ncia fuligem de 1200 C Deve notar se tamb m que as temperaturas da conduta na chamin podem descer abaixo de 160 C e
57. atrav s do material de tecido e as pelletes s o libertadas no silo Figura 5 55 Transfer ncia de pelletes para o silo de armazenamento Fotografia www paradigma de Logo que o silo de pelletes esteja cheio tem de se esperar que o ar acumulado se escape A caldeira de pelletes pode ent o entrar novamente em funcionamento normal As pelletes s o removidas do fundo do silo atrav s de uma abertura redonda e transportadas com o transportador de parafuso montado para a caldeira Este silos de pelletes s o fi veis e necessitam de pouca manuten o para um armazenamento pouco complicado de pelletes na divis o da caldeira Sistema 2 Silo de extrac o por v cuo O sistema 2 adequado quando n o poss vel instalar um armaz m permanente dentro do edif cio e a caldeira de pelletes e a tremonha de armazenamento devem estar em espa os separados Ge PELLETS IZUNG ty Figura 5 56 Silo de extrac o por v cuo Fotografia www oekofen at Os silos de pelletes usando extrac o de v cuo s o tecnicamente id nticos aos silos que usam extrac o por transportador de parafuso Para instalar o sistema de extrac o de v cuo fixada uma pe a de suc o ao orif cio de sa da na parte inferior do silo no lugar da flange do transportador Duas mangueiras em espiral s o fixadas a esta pe a especial de encaixe As pelletes s o retiradas usando um motor de aspira o atrav s de uma das mangueiras em espira
58. biofuels doe gov Programa dedicado ao apoio do desenvolvimento e aplica o de biocombust veis The Energy Foundation www energyfoundation org Funda o independente apoiada por v rias funda es para promover a efici ncia da energia e energia limpa v rios programas de apoio para SER Database on State incentives for RES www dsireusa org Projecto gerido pelo Interstate Renewable Energy Council IREC financiado pelo DOE informa o e medidas de apoio nos diferentes estados dos EUA Associa es e Organiza es Renewable Energy Policy Project solstice crest org bioenergy Informa o an lise de pol ticas e novidades sobre SER financiada pelo DOE EPA e v rias funda es American Bioenergy Association www biomass org Biomass Research and Development Initiative www bioproducts bioenergy gov Coordena o esfor o de I amp D no campo da biomassa gerida pelo National Biomass Coordination Office DOE amp Department of Agriculture DA Biomass Energy Research Association www bera1 org Informa o sobre bioenergia American Coalition for Ethanol www ethanol org Associa o de ind strias de etanol informa o extensa sobre etanol incluindo pre os Renewable Fuels Association RFA www ethanolrfa org Associa o comercial nacional para a ind stria de etanol nos EUA factos sobre a pol tica etanol centrais e outros National Biod
59. caldeiras atinjam uma efici ncia de mais do que 90 Ao reduzir o ventilador tamb m poss vel s caldeiras centrais de gaseifica o de madeira queimar cargas parciais at 50 da carga nominal Apesar da alta tecnologia de controlo isto baixa por m a efici ncia da caldeira sob tais circunst ncias Como tal deve ser integrado um tanque acumulador que equilibre as flutua es entre a necessidade de calor e o seu fornecimento Esta componente permite tamb m que as caldeiras centrais a toros de madeira sejam combinadas optimamente com instala es t rmicas solares Em contraste com as lareiras simples ou aquecedores de espa os em divis es as caldeiras a toros de madeira s o instaladas numa divis o separada com uma liga o ao sistema de aquecimento central Os seus meios de constru o s o portanto fundamentalmente diferentes uma vez que as caldeiras a toros s o projectadas para evitar que o calor seja emitido atrav s da superf cie da caldeira para os espa os circundantes Geralmente estas caldeiras t m um bom isolamento t rmico Especifica es t cnicas para caldeiras de gaseifica o de madeira Tabela 5 12 Especifica es t cnicas para caldeiras de gaseifica o de madeira Dados www sesolutions de Aplica o prim ria Aquecimento de espa os gua quente Local de instala o Sala de aquecimento rea de aquecimento Todo o edif
60. calor Sim Tipo de combust o Dependente do ar ambiente C mara de combust o Fechada Gama de sa da calor 4 15 kW Efici ncia lt 90 C Combust vel utiliz vel Toros de madeira briquetes de madeira Processo de igni o Manual Temperatura de combust o lt 300 C Uso conjunto da chamin com outros sistemas Sim Di metro necess rio para a chamin A ser calculado individualmente Chamin resistente humidade Sim Sistema de aquecimento pr fabricado N o Necessidade de ar fresco 4 m volume de espa o kW Dist ncia de seguran a frente gt 0 20m Dist ncia de seguran a nos lados gt 0 20 m Dist ncia de seguran a em cima gt 0 70m Dist ncia de seguran a no ch o Base prova de fogo Requisitos estruturais Em contraste com os fornos a madeira os fornos cer micos podem ser ligados a chamin s que j sejam usadas por outras aplica es de lareiras importante assegurar que o forno cer mico a tubagem de escape e a chamin se combinem em termos de funcionamento Esta tarefa deve ser efectuada por especialistas S o usados v rios tipos de material de parede para fornos cer micos Al m da cer mica tamb m poss vel usar gesso Os fornos cer micos de hoje s o considerados como objectos de decora o e devem ser projectados cuidadosamente em termos est ticos e t cnicos em edif cios novos ou antigos Para atingir um calor radiante suave e agrad vel deve assegurar se que o calor r
61. com e Smack AG www schmack biogas com 3 2 Planeamento dum projecto de digest o anaer bia 3 2 1 Passos a seguir no desenvolvimento do projecto O processo de desenvolvimento do projecto come a com uma ideia delineada a um n vel b sico para se obter uma vis o geral da exequibilidade cria o de projecto Esta ideia trabalhada em maior detalhe para se ter uma panor mica precisa da exequibilidade legal t cnica e econ mica do projecto estudo da exequibilidade Se a mesma parecer promissora s o tomadas todas as ac es necess rias para iniciar a realiza o actual da instala o prepara o do projecto Nesta altura o digestor anaer bio pode ser constru do realiza o do projecto Depois desta fase o digestor anaer bio est pronto para o comissionamento e arranque 3 2 2 Cria o do projecto O sucesso econ mico de um projecto de biog s depende devido sua complexidade de v rios aspectos que influenciam a exequibilidade t cnica e econ mica Como resultado disto importante considerar relevantes as solu es t cnicas organizacionais econ micas e financeiras nos primeiros passos de desenvolvimento dos projectos de biog s Nesta primeira fase a fase da cria o um n mero de quest es relevantes t m de ser respondidas positivamente e Que tipo de tecnologia ser utilizada A infraestrutura existente na localiza o desejada por exemplo a pr pria explora o utilizada de uma forma o
62. com uma camisa contendo gua e incluindo outros permutadores de calor na tubagem de g s quente que est o ligados com o sistema de aquecimento central O calor excedente que n o usado para cozinhar e assar usado para o sistema de aquecimento central ou armazenado como gua quente num tanque de armazenamento acumulador integrado no sistema Os fog es de aquecimento central atingem uma efici ncia global de aproximadamente 65 porque o calor irradiado na divis o onde est instalado o fog o usado para aquecimento e n o dever ser perdido Especifica es t cnicas para fog es de aquecimento central Tabela 5 10 Especifica es t cnicas para fog es de aquecimento central Dados www sesolutions de Aplica o prim ria Cozinhar aquecimento de espa os Local de instala o Cozinha rea de aquecimento Cozinha rea habit vel Emiss o de calor atrav s de radia o Sim Emiss o de calor atrav s de propaga o Sim Emiss o de calor atrav s de permutador de calor Sim Tipo de combust o Dependente do ar ambiente C mara de combust o Fechada Gama de sa da calor 11 27 kW Efici ncia lt 65 C Combust vel utiliz vel Toros de madeira briquetes de madeira Processo de igni o Manual autom tico Temperatura de combust o 250 320 C Uso conjunto da chamin com outros sistemas Sim Di metro necess rio para a chamin
63. de patog nicos e portanto necessitam de saneamento Na maioria dos casos o saneamento feito atrav s do aquecimento do efluente a 70 C durante uma hora pasteuriza o O processo de saneamento reduz os patog nicos para um n vel satisfat rio O saneamento ocorre num pequeno tanque separado que aquecido O saneamento do substrato fresco antes do processo de digest o denominado pr saneamento O p s saneamento feito depois do processo de digest o Germes Se existem incertezas acerca do tipo de germes no co substrato aconselh vel aplicar o saneamento deste Por exemplo a erva das margens apresenta um baixo risco na propaga o de doen as causadas por patog nicos nos animais mas por vezes poder conter um elevado n mero de germes O processo de saneamento reduz os germes para um n vel satisfat rio 3 1 3 V rios sistemas de DA O funcionamento geral de cada digestor anaer bio o mesmo Os substratos s o adicionados num recipiente selado no qual o biog s produzido atrav s de um processo de digest o O biog s armazenado num tanque de forma a assegurar um fornecimento constante unidade de CCE Existe uma grande variedade de sistemas de digest o anaer bia diferentes cada qual apresentando as suas vantagens e desvantagens Os sistemas mais comuns ser o discutidos seguidamente 3 1 3 1 Processos de digest o anaer bia De acordo com a gest o do processo dos sistemas de DA estes podem
64. de Substrato Os sistemas de armazenamento de efluentes mais utilizados s o os celeiros silos bacias e reservat rios Quando se usa um digestor aconselh vel armazenar o efluente durante o menor tempo poss vel porque o processo de digest o come a durante o armazenamento conduzindo a rendimentos menores do biog s no digestor O armazenamento de co substrato depender em larga escala das suas propriedades f sicas e qu micas Por exemplo o cereal pode ser armazenado em silos mas as gorduras requerem um tanque de armazenamento possivelmente com um aparelho de aquecimento para assegurar a manuten o do seu estado l quido Figura 3 19 Sistema de armazenamento de substrato Fotografia PlanET GmbH www planet biogas com 3 1 4 7 Sistema de alimenta o de co substrato Muitos co substratos s lidos requerem um tratamento para redu o de tamanho antes de serem inseridos no digestor O tamanho das part culas do co substrato deve ser suficientemente pequeno para ser adicionado e misturado com o efluente Este processo requer a exist ncia de um sistema de alimenta o que reduza ou moa os co substratos Os substratos podem ser inseridos directamente num tanque digestor passando por um sistema de secagem por exemplo um tanque em forma de funil Os substratos fluidos podem ser tamb m inseridos directamente no tanque de digest o atrav s do sistema de armazenamento Como alternativa pode ser usado um tanque de p
65. de contra press o h filr o de g s de malha fina n v lvula de reten o c bomba de doseamento dear i interruptor de press o dev cuo o v lvula de fecho r pido d v lvula de seguran a j medidor de gas p colector de chamas e v lvula de reten o k man metro de press o q fare queimador t colector de condensados v lvula de fecho r pido Figura 3 26 Esquema dos componentes de seguran a de um sistema de biog s Gr fico Ecofys bv www ecofys com Independentemente do equipamento de seguran a mostrado existem regras adicionais que devem ser seguidas como por exemplo a dist ncia entre o digestor o motor de CCE e os est bulos ou outros edif cios que sofram ac es de manuten o Al m disso na fase de projecto da central de biog s devem ser tomadas diversas medidas de seguran a como por exemplo e aberturas no tanque suficientemente largas para assegurar uma ventila o suficiente e v lvulas de reten o e outros interruptores de seguran a facilmente alcan veis e toda a tubagem de g s deve ser resistente corros o sendo que a tubagem de cobre n o cumpre este requisito e o alojamento do motor de CCE necessita de estar ventilado adequadamente para receber uma taxa de renova o de ar suficiente Figura 3 27 Equipamentos de seguran a flare v lvula de seguran a etc Fotografias Ecofys bv www ecofys com ARA GmbH www ara goe de PlanET GmbH www planet biogas
66. de metanol directo Mas o metanol pode tamb m ser usado como produto base para sintetizar biodiesel a partir de leos vegetais Figura 4 6 Metanol numa esta o de servi o Fotografia DaimerChrysler www daimlerchrysler de O metanol pode ser feito a partir da biomassa mas encontra se ainda na fase experimental Importante para a produ o a convers o da biomassa s lida numa forma gasosa Isto pode ser feito por meio da produ o de g s de s ntese ou usando o biog s dos aterros ou centrais de biog s A produ o de metanol um processo qu mico de custo intensivo Portanto nas condi es actuais apenas usada a biomassa de res duos como madeira velha ou res duos org nicos para produzir metanol Propriedades A estrutura qu mica do metanol CHOH O metanol tem um poder calor fico mais baixo do que os combust veis convencionais como a gasolina e o diesel H uma desvantagem decisiva do metanol puro em rela o aos combust veis convencionais Embora o metanol seja l quido tem propriedades corrosivas Portanto n o pode ser distribu do por meio da rede de distribui o existente nas esta es de abastecimento de gasolina Nas condi es ambientais e press o atmosf rica normais o metanol l quido na sua estrutura qu mica Esta estrutura compacta d aos carros a metanol com o mesmo tamanho de tanque autonomias mais elevadas do que carros movidos a g s natural ou a hidrog nio Uma vez l
67. do motor deve sofrer um processo de est rifica o Figura 4 5 Biodiesel numa bomba de gasolina Foto UfOP www ufop de O leo vegetal uma vez tratado pelo processo de est rifica o passa a ter a designa o corrente de biodiesel Neste processo as mol culas gordas s o separadas em tr s cadeias steres de cidos gordos As propriedades f sicas dos leos vegetais s o de tal modo alteradas que passam a ter uma correspond ncia com as propriedades f sicas dos combust veis convencionais Depois da esterifica o as mol culas t m uma viscosidade que similar s do gas leo normal O biodiesel pode ser produzido atrav s de leos gordos usados leos de cozinha bem como leos vegetais naturais Estas gorduras devem ser recolhidas e sofrer um tratamento de purifica o especial antes que a est rifica o possa gerar a qualidade desejada O processo de est rifica o requer lcoois recorrendo se na maior parte dos casos ao metanol Um subproduto da est rifica o a glicerina a qual depois de ser purificada poder ser usada na ind stria qu mica como material base Os processos usados para a produ o destes combust veis s o processos existentes na ind stria de bens alimentares e t m sido nos ltimos anos optimizados para o mercado de combust vel Isto torna poss vel a uniformidade e a conformidade com requisitos de qualidade exigentes dos combust veis modernos Propriedades t cnicas
68. do que o usual De modo a reduzir as perdas de calor do substrato atrav s das paredes do digestor necess rio isol lo Os materiais de isolamento comuns s o l mineral mistura de fibras minerais poliestireno expandido ou extrudido ou espuma de poliuretano Para isolar o digestor podem tamb m ser usados alguns materiais org nicos feitos de algod o l corti a ou materiais similares Geralmente usado poliuretano nas paredes laterais do digestor com uma espessura de cerca de 6 cm enquanto o poliestireno geralmente aplicado no fundo do digestor com uma espessura de cerca de 8 cm A l mineral pode ser usada para o fundo e paredes laterais de um digestor com uma espessura de cerca de 10 cm q a B q q gil A IN ii 5 a i a Figura 3 14 Isolamento t rmico do digestor Fotografia Krieg Fischer Ingenieure GmbH www kriegfischer de A selec o do material de isolamento t rmico apropriado depende do tamanho do digestor e do pre o espec fico de cada material de isolamento Os tipos de isolamento tem certas caracter sticas de conductividade t rmica que influenciam a sua espessura A defini o de um equil brio econ mico ptimo entre os custos do material de isolamento e as poupan as devidas s perdas de calor reduzidas deve ser o objectivo quando se desenha o isolamento do digestor Para proteger o isolamento contra a sujidade e as condi es atmosf ricas tamb m necess ri
69. do sistema Isto permite que tal sistema se adapte continuamente necessidade de calor variando entre uma carga fixa de 100 at uma carga parcial de 30 O controlo de combust o electr nico assegura a queima quase completa com uma elevada efici ncia de 87 90 As caldeiras modernas de estilhas de madeira s o projectadas para um funcionamento completamente autom tico Normalmente n o requerem limpeza regular da caldeira grelha ou sistemas de condutas Se contudo for dispensado um sistema de remo o autom tico de cinzas por raz es de custo a cinza acumulada deve ser removida uma vez por semana Figura 5 39 Mecanismo de limpeza autom tico Fotografia www hargassner at 5 3 11 Sistemas combinados de caldeiras Os sistemas combinados de caldeiras podem ser usados para aplica es onde est dispon vel uma larga gama de combust veis tal como estilhas de madeira toros de madeira ou serradura Estas s o similares em constru o s caldeiras de gaseifica o de madeira Para al m de um orif cio de alimenta o para troncos de madeira estes sistemas tamb m t m uma entrada lateral para estilhas de madeira A sua constru o permite lhes aceitar v rias geometrias de combust vel Pode ser queimada uma larga variedade de produtos como serradura pelletes estilhas de madeira troncos e desperd cio de madeira n o tratada E y Figura 5 40 Sistema combinado para troncos e estilhas Esquema e Fotog
70. e o leo vegetal natural apenas injectado ap s o per odo de aquecimento do motor Isto significa que deve ser instalado um sistema de dois tanques Um outro problema com esta viscosidade natural do leo vegetal que num sistema de injec o de combust vel estes leos n o podem ser facilmente pulverizados num composto inflam vel Mesmo que esta quest o n o seja muito importante para utiliza es curtas pelo contr rio se for utilizado leo vegetal sistematicamente a longo prazo pode conduzir a uma injec o desigual e portanto maior acumula o de part culas nos revestimentos do cilindro mbolos v lvulas e bocais de injec o os quais est o no seu funcionamento normal sujeitos a press o 4 8 2 Biodiesel O uso de biodiesel em motores diesel geralmente poss vel Contudo importante que o biodiesel seja aprovado pelo fabricante do motor Esta aprova o pode ser emitida se o ve culo estiver j preparado ou quando tenham sido efectuadas algumas adapta es nomeadamente a substitui o de vedantes de borracha entre outros componentes de borracha de nitrilo que estejam em contacto com o combust vel Estes componentes dever o ser substitu dos por componentes de borracha de fluorcarbono Na pr tica ao usar biodiesel para ajudar a garantir uma utiliza o sem problemas a longo prazo deve ter se em aten o ao seguinte e Seo carro passar a utilizar biodiesel ap s um longo per odo de tempo durant
71. e solar t rmico e apresenta algumas considera es sobre o seu dimensionamento e execu o 1 Caldeiras de madeira A escolha e dimensionamento das caldeiras de madeira j foram discutidos em sec es anteriores As descri es e especifica es t cnicas nesta sec o listam toda a informa o sobre sa das tipos de instala o e requisitos estruturais Um crit rio importante para um bom funcionamento da caldeira para al m de uma manuten o cuidadosa e assist ncia apropriada a protec o da caldeira contra a corros o O aparecimento da corros o nas condutas da caldeira na maioria dos casos devida condensa o dos produtos de combust o Cada vez que a caldeira ligada produz como parte do processo de oxida o gua na forma de vapor Se esta entrar em contacto com superf cies frias condensa Para al m disso se estiver presente di xido de enxofre no g s pode ocorrer a forma o de cido sulf rico H gt SO4 no condensado Isto causa muitas vezes uma corros o consider vel das paredes da caldeira ou do sistema de condutas Este problema de corros o pode ser evitado elaborando um projecto que mantenha uma temperatura de retorno suficientemente alta O fluxo de retorno da gua quente na caldeira controlado por termostato mant m a temperatura da parede da caldeira a um n vel no qual a condensa o n o pode ocorrer A tend ncia para se formar condensa o determinada pelo teor de gua do
72. em motores de combust o ou em turbinas de combust o directa e indirecta s o acoplados a geradores el ctricos Estes convertem a energia mec nica em energia el ctrica A utiliza o de energia mec nica para produ o de energia el ctrica gera aproximadamente dois ter os de calor para um ter o de electricidade o que demostra o aumento da efici ncia econ mica da cogera o produ o simult nea de calor e electricidade em aplica es estacion rias Figura 2 27 Utiliza o de biog s produzido em aterro Fotografia Dobelmann www sesolutions de O biog s proveniente dos aterros da reciclagem de res duos agr colas ou de outros res duos org nicos pode ser utilizado em centrais estacion rias para produ o de energia 2 14 Tipos de fontes de bioenergia A bioenergia est dispon vel no mercado em todos os tipos de formas Este manual apresenta os produtos mais importantes para os tr s estados de agrega o s lido l quido gasoso nas suas formas comerciais usuais 2 14 1 Fontes de biomassa s lida A maior fonte de biomassa s lida prov m de produtos a partir da madeira Estes s o obtidos quando retirada a lenha das florestas e quando os desperd cios s o utilizados no processamento industrial de produtos de madeira Em muitos locais outros sub produtos nomeadamente a palha s o usados para produzir energia a partir da biomassa No desbaste das florestas al m dos troncos das rvores que
73. es atrav s da circula o de gua O ar corrente que est indicado no vidro dirigido verticalmente para baixo e fornece um sistema de renova o de ar para limpar o vidro automaticamente O limite de seguran a para operar salamandras numa divis o uma press o m xima negativa de 4 Pa Por esta raz o n o se devem operar aparelhos que sejam capazes de criar press es negativas mais altas na divis o onde a salamandra est instalada Em particular estes aparelhos incluem sistemas de extrac o e sistemas de ventila o Devem ser usadas medidas t cnicas para assegurar que n o seja poss vel nenhuma opera o paralela tal como um fecho rec proco dos circuitos da salamandra e do sistema de extrac o Alternativamente deve providenciar se uma abertura larga de entrada de ar na respectiva divis o 3 Gases de escape A sa da m xima da salamandra limitada pela capacidade da chamin Por esta raz o a quantidade de ar de combust o n o deve conduzir a uma press o positiva na c mara de combust o Isto significa que o efeito de suc o da chamin deve prolongar se tanto quanto a c mara de combust o Se n o for o caso ou deve ser reduzida a sa da da caldeira ou deve ser redimensionada a chamin Para extrair os gases de combust o das salamandras necess rio ter uma chamin para aquecimento a combust veis s lidos Normalmente os gases na conduta t m uma temperatura entre 150 e 200 C Contudo deve notar se
74. f sseis emiss es de CO ou isen o de imposto para a electricidade verde mas tamb m incentivos fiscais para investimentos em SER Sup e se que tais instrumentos criem um est mulo necess rio procura directa Os incentivos ao investimento s o oferecidos num n mero de estados membros da EU complementando as medidas legislativas Por exemplo na Alemanha e na Su cia as isen es fiscais para investidores privados s o oferecidas para o investimento em projectos de energia e lica Nos Pa ses Baixos um esquema de diminui o acelerada oferecido a investidores nos sistemas de energia renov vel para atrair capital para a nova capacidade SER Apenas os Pa ses Baixos e o Reino Unido oferecem uma isen o de imposto sobre o consumo ou produ o de electricidade verde A Fran a e a Alemanha oferecem isen o de impostos para o uso de biocombust veis tais como o biodiesel na Alemanha e o biodiesel e o bioetanol em Fran a Exemplo Nos Pa ses Baixos cada consumidor de electricidade tem de pagar uma certa quantia referente a uma taxa ecol gica chamada REB por cada kilowat hora que consome A quantia varia com o consumo total anual grandes consumidores gt 10000MWh a n o t m de pagar REB enquanto que pequenos consumidores lt 10MWh a s o obrigados a pagar 63 9 MWh Se o consumidor decide comprar electricidade de fontes de energia renov vel o REB reduzido para 29 MWh 9 2 4 Subs dios concess e
75. financeira Geralmente os pa ses com uma quota mais elevada de energia proveniente da biomassa t m definidos objectivos a longo prazo na sua pol tica de energia nacional e um conjunto de instrumentos de suporte ao desenvolvimento dos projectos de bioenergia O desenvolvimento tecnol gico as actividades de investiga o e desenvolvimento bem como os actividades formativas t m um papel importante no sector da bioenergia A ind stria bioenerg tica finlandesa l der do mercado mundial para sistemas de bioenergia da madeira um excelente exemplo de sucesso devido ao forte investimento efectuado pelo governo finland s 2 6 O Processo fotossint tico O processo fotossint tico permite a cria o de biomassa a partir do di xido de carbono na atmosfera gua e nutrientes e a base de toda a vida no planeta Terra A fotoss ntese assenta em dois processos chave 1 As plantas obt m energia a partir da radia o solar o que permite a sua autotrofia Por outro lado as plantas formam a base nutricional para os outros organismos tais como os humanos e os animais que sendo formas de vida heterotr ficas n o s o capazes de obter a sua energia a partir da luz solar 2 O processo fotossint tico o principal respons vel pela liberta o do oxig nio que utilizado pelos organismos heterotr ficos A forma como as plantas e os animais vivem em simbiose na Terra pode ser demonstrada atrav s da seguinte experi ncia X co o
76. ia EA Figura 2 9 Simbiose entre plantas e mam feros Se um mam fero neste caso um rato for colocado num recipiente hermeticamente fechado o animal morrer em poucos minutos por falta de oxig nio Isto acontece porque o animal respira oxig nio e expira di xido de carbono esgotando rapidamente o oxig nio dispon vel Por outro lado se estiver presente uma planta no mesmo recipiente esta absorve o di xido de carbono que o mam fero expira e com a radia o solar realiza a fotoss ntese Como desperd cio ela gera oxig nio permitindo a sobreviv ncia do rato enquanto este viver em simbiose com a planta Na Terra e na atmosfera terrestre realiza se o mesmo processo Neste caso as florestas fornecem o oxig nio que a humanidade e o reino animal precisam para viver 2 7 Funcionamento do processo de fotoss ntese O pigmento verde das folhas a clorofila a central energ tica interna das plantas Movidas pela energia solar as plantas convertem o di xido de carbono em biomassa na forma de a car e de amido Para al m da radia o solar a gua e os minerais nutrientes da planta s o necess rios neste processo sendo estes retirados do solo atrav s das ra zes O co ITR H20 Figura 2 10 Processo fotossint tico Em termos qu micos a reac o da fotoss ntese para a forma o do a car tem a seguinte f rmula 6CO 6H 0 fedastosdr C H O 60 Dependendo do tipo de pl
77. isto absorvem gua Se as pelletes estiverem em contacto com o pavimento ou paredes h midas expandem se e partem e s o portanto inutilizadas Requisitos t cnicos para armazenamento de pelletes e Olocal de armazenagem de pelletes deve manter se seco todo o ano e A humidade normal do ar tal como aquela que ocorre todo o ano em moradias normais como resultado das condi es atmosf ricas n o danifica as pelletes de madeira e Se houver risco ocasional de paredes h midas por exemplo edif cios velhos recomenda se que as paredes sejam revestidas com pain is de madeira ventilados Alternativamente h a possibilidade de armazenar pelletes em armaz ns industriais de pelletes tais como silos de trigo e Em novos edif cios nos quais a humidade est entranhada nas paredes estas devem ser secas antes de se instalar um armaz m de pelletes 5 5 2 2 Armazenamento e transporte de pelletes Armaz ns de pelletes O seguinte fluxograma permite escolher rapidamente o sistema de armazenamento de pelletes mais adequado Casa passiva ou de baixa energia Existo possibilidade de armazenar N o y Sim pelletes no edif cio Existo um armaz m de pelletes ou possibilidado de construir um Armaz m de polistos Armaz m de polietes no lado da caldeira 7 ao lado da divis o da caldeira 1 2 3 4 5 6 Silo de extrac o de Silo de extrac o de Dep sito de Dep sito de Dep sito extemo Caldeira e tromonha transport
78. leo vegetal Como o leo vegetal tem um tempo de vida armazenado de cerca de 6 meses a log stica de abastecimento deve ser projectada de tal modo que minimize os tempos de armazenamento dentro da central Em unidades de cogera o de maiores dimens es com elevado consumo de leo e um elevado uso anual poss vel a distribui o em cami o cisterna e armazenamento num tanque de combust vel externo embora se deva assegurar que os tanques n o est o contaminados com outros res duos Se existirem outros res duos podem acontecer danos irrevers veis no motor e nos sistemas de gest o de combust vel Em contraste com os combust veis f sseis como o diesel ou o leo combust vel o leo vegetal um produto natural perec vel que pode ser danificado por muitas influ ncias externas O oxig nio a luz o calor e i es met licos dos compostos do ferro ou do cobre podem conduzir a uma degrada o r pida do leo A viscosidade do leo aumenta e a probabilidade de colmata o das linhas de combust vel das bombas de injec o e bocais aumenta exponencialmente A capacidade de lubrifica o do leo do motor pode tamb m ser consideravelmente afectada por tais processos Para o armazenamento devem ter se em conta as seguintes recomenda es Temperatura de armazenamento abaixo de 10 C Aquecimento do combust vel apenas imediatamente antes da utiliza o Armazenamento em tanques opacos Assegurar a estanquicidade do su
79. lidas de biomassa Os combust veis s lidos org nicos n o s o auto inflam veis sob condi es ambientais normais Para que uma fonte s lida de biomassa queime necess rio ter lugar uma cadeia complexa de processos de convers o termoqu mica 1 Aquecimento 2 Secagem 3 Decomposi o pirol tica 4 Gaseifica o do combust vel sem gua 5 Gaseifica o do carbono s lido 6 Oxida o dos gases combust veis Os requisitos t cnicos para uma convers o total dos combust veis s lidos nesta cadeia de processo s o 1 O ar oxidante deve ser fornecido em excesso 2 O controlo do processo deve conduzir a uma mistura suficientemente boa dos gases combust veis e do ar de combust o fornecido 3 A mistura combust vel ar produzida no processo necessita de um tempo de actua o na rea de reac o 4 Todo o processo necessita de uma temperatura de combust o suficientemente elevada As caldeiras modernas de combust vel s lido s o projectadas de modo a criarem estas condi es t cnicas adequadas Essencialmente isto poss vel com a separa o espacial do fornecimento de ar e da chama entrada de ar prim ria e do fornecimento de ar zona de combust o do g s entrada de ar secund ria Assim garante se uma combust o uniforme dos combust veis e um baixo n vel de emiss es De seguida s o explicadas em detalhe as fases individuais na combust o usando combust veis s lidos Fase 1 Aqueciment
80. mercado 4 6 Custos dos biocombust veis l quidos Os combust veis renov veis podem substituir os combust veis f sseis assegurando uma contribui o sustent vel para a protec o do clima e do ambiente Contudo para penetrar no mercado estes combust veis deveriam ajustar se e ser sujeitos s mesmas condi es e realidades A n vel nacional e europeu existem algumas pol ticas fiscais e programas de apoio para compensar alguns dos custos adicionais destes combust veis nomeadamente ao n vel da redu o do imposto sobre os produtos petrol feros Contudo estes instrumentos apenas compensam uma parte do custo adicional O principal crit rio para competir com sucesso no mercado ser a obten o de baixos custos de produ o Os custos actuais dos biocombust veis l quidos cerca de 0 8 s o significativamente mais elevados do que os custos de produ o e distribui o da gasolina e do diesel Enquanto que o custo de produ o de energia el ctrica a partir de fontes regenerativas j aceit vel para utilizadores finais a diferen a dos custos entre os biocombust veis l quidos e combust veis f sseis significativamente maior 0 20 0 40 0 60 0 80 1 00 1 20 8 9 kWh Etanol Cana de ac car 7 2 Figura 4 7 Custos de biocombust vel custos de combust vel f ssil Gr fico Dobelmann www sesolutions de Dados Ludwig Boelkow Systemtechnik A efici ncia econ mica dos combust veis renov
81. o s sistemas de aquecimento central mas aplica es descentralizadas de lareiras em combina o com a energia solar e outras fontes de energia As possibilidades oferecem um output adequado para cada tipo de aplica o desejado A escolha de pequenos sistemas de combust o determinada por par metros t cnicos da ser necess rio ter um conhecimento preciso de todas as qualidades dos geradores de calor Os seguintes geradores de calor ser o descritos nas sec es seguintes Tabela 5 5 Tipos de sistemas de combust o de pequenas dimens es 1 Lareiras abertas 6 Fornos de cer mica 2 Lareiras fechadas 7 Caldeiras com toros 3 Salamandra 8 Caldeiras com pelletes 4 Fornos a pelletes 9 Caldeiras com estilhas 5 Fog es de aquecimento central 10 Caldeiras combinadas A selec o inicial dos geradores de calor baseada na necessidade de obter um output m ximo determinado pelo c lculo do calor necess rio Se se pretender usar um gerador num sistema bivalente paralelo ser poss vel usar qualquer combina o de geradores de calor centrais e descentralizados Quando se usa uma combina o de v rios geradores de calor devem ser escolhidos sistemas de combust o optimizados ao seu desempenho 5 3 1 Classifica o de sistemas de combust o de pequenas dimens es descritos de acordo com o output de calor Para al m do output t rmico a necessidade anual de calor tamb m um crit rio de selec
82. podem ser utilizadas em queimadores com ventiladores O tempo de vida til e a intensidade de manuten o dos aquecedores a biog s depende da composi o do g s depois da sua prepara o Particularmente nas caldeiras de condensa o um alto teor residual de cido sulf drico H2S pode provocar danos irrepar veis O biog s e outros gases biog nicos s o raramente usados puros na produ o de calor Muitas vezes economicamente mais vantajoso transformar em electricidade Geralmente o biog s utilizado para sistemas combinados de calor e energia 2 19 2 Gera o combinada de calor e energia A electricidade produzida a partir das fontes de biomassa normalmente produzida em cogera o Em termos de tecnologia s o utilizados motores de combust o turbinas stirling e m quinas a vapor Numa pequena escala podem ser usadas pilhas de combust vel Os argumentos principais de utiliza o da cogera o residem em interesses econ micos e na efici ncia energ tica A produ o de electricidade a partir de combust veis realiza se em grande parte por meio de geradores de cogera o que extraem a energia mec nica da energia t rmica Esta pode ser convertida nos geradores em energia el ctrica Na pr tica a efici ncia de convers o m xima atingida para a electricidade ronda os 40 O resto da energia continua a existir na forma de calor Num sistema de cogera o a electricidade e o calor s o produzidos ao mes
83. querem verificar o cash flow sendo aconselh vel entregar o controlo dos c lculos a um contabilista Se esta an lise econ mica final for positiva o projecto est pronto para a sua realiza o Contudo dever o ser tidas em conta as seguintes condi es e N o existem desentendimentos entre o fornecedor e o cliente nomeadamente sobre os produtos que o fornecedor ir entregar e eventuais trabalhos adicionais e A acessibilidade ao local de constru o e as condi es do solo s o favor veis bem como a localiza o de fios e cabos existentes Todas as licen as est o irrevogavelmente concedidas Todas as tarefas est o comissionadas atrav s de documentos escritos Existe um plano de trabalho para a instala o incluindo a liga o de partes separadas Existe acordo entre todas as partes interessadas acerca das condi es de pagamento Existem planos de constru o aprovados Existe um plano de qualidade 3 3 Realiza o comissionamento e arranque do projecto Quando a decis o final for tomada a constru o do digestor anaer bio pode iniciar Neste cap tulo discutido o planeamento da constru o at ao arranque da instala o 3 3 1 Planeamento e constru o 3 3 1 1 Planeamento As empresas respons veis pela constru o e instala o devem possuir um plano claro contendo a seguinte informa o e In cio dos trabalhos e planeamento temporal por fases com os correspondentes prazos entregas
84. rea dos biocombust veis l quidos em aplica es estacion rias Portanto o cap tulo sobre os biocombust veis l quidos n o entrar em detalhes t cnicos e operacionais de implementa o do projecto mas em vez disso focar os factores de fundo e os mecanismos gerais do projecto Para al m disso apresenta se uma vis o geral sobre o tema e as diferentes vantagens s cio pol ticas e ambientais dos biocombust veis l quidos bem como uma vis o detalhada dos mercados na Europa Estados Unidos e Am rica do Sul S o tamb m examinados os procedimentos t cnicos para a produ o de biocombust veis complementarmente discuss o das propriedades de emiss o Ser o tamb m descritas as perspectivas do desenvolvimento do mercado e finalmente ser o delineadas as poss veis aplica es t cnicas para estes combust veis no sector dos transportes e reas estacion rias 4 1 Quest es gerais Cerca de 30 das emiss es de di xido de carbono nas na es industrializadas s o causadas pelo sector dos transportes O movimento de pessoas e o transporte de mercadorias na Comunidade Europeia levam a emiss es de aproximadamente 902 milh es de toneladas anuais de di xido de carbono para a atmosfera Estas emiss es s o causadas principalmente pelos combust veis f sseis importados de outras partes do mundo Actualmente o sector dos transportes ainda depende de forma significativa do combust vel f ssil nomeadamente do petr leo
85. resist ncia congela o Outras actividades e Aceita o dos co substratos do fornecedor externo e an lise de amostras se necess rio e Administra o financeira 3 4 2 Opera o de um digestor em caso de mau funcionamento A digest o anaer bia uma tecnologia comprovada por m poss vel ocorrer um mau funcionamento Na maioria dos casos uma manuten o mec nica resolve o problema Em baixo est o descritas as ac es que dever o ser tomadas ou os riscos existentes em caso de mau funcionamento de partes de instala o Ac es necess rias em caso de mau funcionamento do armazenamento do biog s Corte do fornecimento de biog s para o armazenamento Esvaziamento do armazenamento de biog s e Entrada no armazenamento somente ap s ventila o suficiente e na presen a de uma segunda pessoa que segure uma corda de seguran a Mau funcionamento do sistema de aquecimento e Uma fuga no sistema de aquecimento e na sua tubagem induz ao risco de queimaduras Ac es necess rias em caso de mau funcionamento da unidade de CCE e Cortar o fornecimento de g s no exterior da unidade edif cio de CCE e Carregar no bot o de emerg ncia fora da unidade edif cio de CCE e No caso de cheirar a g s ventilar e evitar fa scas chamas que provoquem fogo Aparelhos electr nicos com defeito e Dever ser resolvido por um t cnico especialista Ac es necess rias em caso de defeito de tubagens bombas e mistu
86. s lidos de aquecimento Deve notar se tamb m que as temperaturas da conduta na chamin podem descer abaixo de 160 C e s vezes at abaixo de 90 C Por esta raz o a chamin deve ser constru da com material prova de humidade e ser muito bem isolada Isto aplica se particularmente passagem da chamin atrav s do s t o da casa A maior parte dos fabricantes de caldeiras exige que a chamin tenha um di metro m nimo de 14 cm As condutas permitidas para combust veis l quidos e gasosos podem n o ser adequadas para caldeiras de pelletes Se a chamin tiver uma tiragem maior do que 20 Pa deve ser usado um controlador de tiragem As caldeiras de pelletes requerem um m nimo de tiragem de 5 Pa A conduta para a chamin deve ser curta comprimento lt 2 0m e herm tica A liga o chamin deve ser sempre colocada de modo a que esteja inclinada para cima gt 15 Na pr tica as inclina es de 30 a 45 na direc o do fluxo provaram ser seguras Al m disso a liga o deve ter isolamento t rmico n o se percebe e se poss vel executada sem quaisquer curvas A entrada para a chamin deve facilitar o fluxo e curvar para cima Com as caldeiras de toros os tubos do g s da conduta no permutador de calor da caldeira requerem muitas vezes uma limpeza consider vel As condutas das caldeiras modernas de pelletes s o f ceis de limpar possuindo aparelhos de limpeza autom ticos para os tubos do g s de escape
87. s o tamb m uma fonte de combust vel adequada para os motores a gasolina de injec o directa embora esta situa o obrigue realiza o de modifica es nos motores comuns 4 5 4 Combust veis a partir do g s de s ntese Para al m dos procedimentos de extrac o e fermenta o uma transforma o termoqu mica tem potencial para produzir combust vel atrav s da produ o de g s de s ntese Contudo os processos est o em fase de pesquisa e portanto os combust veis sint ticos n o ser o lan ados no mercado brevemente A vantagem deste tipo de combust vel que pode ser produzido a partir de um espectro relativamente amplo de mat rias primas Esta diversidade permite que uma central de produ o seja economicamente efectiva apesar da flutua o de pre os das mat rias primas Uma outra possibilidade para estes combust veis sint ticos a produ o de um g s de s ntese sem alcatr o que pode abrir caminho para a economia de combust vel baseada no hidrog nio Os gases de s ntese com ou sem elementos de mon xido de carbono oferecem a maior flexibilidade poss vel n o s em termos de mat rias primas usadas mas tamb m em termos de produtos produzidos Muitos dos combust veis j usados e muitos dos combust veis planeados para o futuro podem ser produzidos a partir de uma combina o de mat rias primas baseadas neste combust vel O metanol o metano o hidrog nio e a gasolina sint tica e os com
88. s o usados para as ind strias de mobili rio e constru o s o tamb m recolhidos res duos de madeira de qualidade inferior Por cada hectare de floresta podem ser obtidas a partir destes res duos 0 4 0 8 toneladas de lenha seca Para al m disso outras quantidades de res duos de madeira recolhidas durante ac es de manuten o da floresta permitem um rendimento combust vel anual de cerca de 1 5 toneladas por hectare para uma rea florestal de uso permanente Figura 2 28 Colheita de madeira mecanizada Fotografia Zeppelin AG www zeppelin de Nas explora es florestais as rvores s o derrubadas com o aux lio de m quinas que utilizam um bra o com uma serra el ctrica montada Adicionalmente estas m quinas podem remover automaticamente os ramos do tronco retirar a casca escura da madeira e cortar o tronco em partes Este m todo significa que parte do valor acrescentado do processamento da madeira efectuado antes da madeira sair da floresta Quando os troncos redondos s o transformados em pranchas e vigas s o produzidas grandes quantidades de res duos Contudo a maior parte destes utilizada na ind stria da madeira para outros materiais Estilhas de madeira que n o t m casca por exemplo uma mat ria prima para o processamento de cart o de elevada qualidade Figura 2 29 Madeira industrial e seus subprodutos Fotografia Dobelmann www sesolutions de Contudo outra parte destes res d
89. ser retiradas manualmente do colector de cinzas Por estas raz es e devido sua baixa efici ncia global as lareiras inseridas s o apenas adequadas para aquecimento de espa os habit veis durante per odos de transi o 5 3 4 Salamandras As salamandras dispon veis hoje em dia s o vers es tecnicamente melhoradas S o colocadas em qualquer local da divis o e ligadas chamin por meio de uma conduta As salamandras t m portas frontais herm ticas com fecho que normalmente t m uma vidra a de quartzo que permite observar a combust o Figura 5 13 Salamandra Fotografia www hase de As salamandras emitem a maior parte do seu calor por radia o a partir da superf cie aquecida Muitos tipos t m um revestimento de convec o que permite que o ar frio seja extra do da envolvente antes de ser novamente libertado como ar quente atrav s de aberturas na parte superior Figura 5 14 Outra salamandra Fotografia www hase de As salamandras pesam geralmente entre 13 e 26 kg por kW de sa da t rmica de modo que pode esperar se um peso global de 40 a 80 kg por metro quadrado da rea de aquecimento As salamandras modernas t m uma ventoinha que regula a sa da de calor Dependendo do modelo e do fabricante poss vel regular a sa da entre 2 e 15 kW Alguns fabricantes tamb m fornecem salamandras com controlo remoto Especifica es t cnicas para salamandras Tabela 5 8 Especifica es t cnicas para s
90. tidas em conta as condi es necess rias para o seu processamento tais como a carga org nica ou o pH A maior parte dos sistemas de biog s numa explora o agro pecu ria n o capaz de lidar com teores de mat ria seca superiores a 15 resultantes da mistura de efluente e co substrato Uma vez que grande parte do efluente de bovinicultura e suinicultura possui um teor significativamente menor de mat ria seca poss vel adicionar co substratos com maior teor de mat ria seca A tabela seguinte d uma indica o da composi o e rendimento de v rios co substratos Esta tabela dever ser usada apenas como uma indica o pois na pr tica a composi o de co substratos poder oscilar Tabela 3 3 Caracter sticas de alguns co substratos Tipos de co Mat ria Seca Mat ria Produ o de Produ o de Produ o substratos MS Org nica Biog s Biog s m dia de de MO m tonelada m tonelada biog s MOS h mida m tonelada h mida vegetal sacarina de cereal de erva Desperd cios de 8 50 70 90 310 gordura e sobrenadante Aquando da utiliza o de co substratos devem ter se em considera o os aspectos mencionados na sec o seguinte e ainda requerimentos legais espec ficos como licen as adicionais 3 1 2 6 Propriedades e qualidade do efluente agro pecu rio co digerido Efluente digerido O efluente digerido tem diversas vantagens em rela o ao efluente n o tratado e A frac o de a
91. transporte de calor relativamente caro Desta forma a necessidade final de calor dever estar dentro de um pequeno raio como regra geral um m ximo de 200 metros mas preferencialmente a curtas dist ncias e Utiliza o final do efluente co digerido o n mero de nutrientes dispon veis directamente superior no efluente co digerido do que no efluente n o digerido Podem se poupar mais de 10 dos custos em fertilizantes azotados Na pr tica esta vantagem s poss vel quando o substrato utilizado nas pr prias terras N o prov vel que os compradores de fertilizante paguem mais quando este digerido e Situa o financeira aconselha se a reflex o sobre o financiamento do projecto logo no est dio inicial Se o valor do cr dito do investidor elevado a taxa de interesse do empr stimo requerida para o financiamento do investimento pode ser mais baixa A quantidade de investimento que pode ser obtida por meio de empr stimo tamb m ser maior Uma op o poss vel para financiar um projecto atrav s de um investidor externo tal como uma empresa de leasing ou uma empresa de electricidade 3 2 2 2 Invent rio das licen as requeridas Em geral para instala es de DA s o necess rias as seguintes licen as e licen a de constru o e licen a ambiental e aconselh vel verificar se precisa uma licen a para utilizar o composto como fertilizante Para a localiza o desejada deve ser verifi
92. tubos de enchimento devem ser ligados terra uma liga o de arame de 1 5 mm ao terminal de liga o equipotencial A liga o terra necess ria para evitar a ocorr ncia de cargas electrost ticas durante o processo de enchimento Os tubos direitos e curvos devem ser revirados em ambas as extremidades para permitir que sejam ligados juntos com an is de expans o de modo a ficarem firmes e estanques ao p N o se devem usar e Tubos feitos de pl stico perigo de cargas electrost ticas e Tubos cuja estrutura possa destruir as pelletes durante o processo de enchimento por exemplo tubos em espiral usados nos sistemas de ventila o Pavimentos inclinados A sala de armazenamento deve ter pavimentos inclinados para permitir que seja completamente esvaziada pelo sistema de extrac o usado Os pavimentos inclinados devem ser instalados com base nas seguintes instru es e Devem estar com um ngulo de 40 45 para que as pelletes possam deslizar e Devem ser instalados preferencialmente com pain is de madeira com uma superf cie o mais lisa poss vel e Devem ser capazes de resistir a cargas impostas pelas pelletes densidade volum trica 650 kg m e Devem prolongar se at s paredes circundantes para evitar que as pelletes escoem para os espa os vazios por baixo donde normalmente n o poss vel recuper las e N o devem reduzir as aberturas laterais entre a conduta do transportador e a cobertura
93. usos t cnicos As fontes de biomassa s o usadas em tr s campos principais de aplica o 1 Produ o de calor puro 2 Produ o de electricidade e combinada com calor 3 Uso como combust vel para ve culos As fontes de biomassa podem substituir totalmente as fontes de energia f ssil nos tr s campos A principal rea de aplica o para as fontes s lidas de biomassa a produ o de calor Este pode ser produzido eficientemente em sistemas de combust o de tamanho pequeno de 3 kW e m dio cerca de 100 kW e em grandes centrais t rmicas cerca de 10 MW As fontes l quidas e gasosas de biocombust veis s o raramente usadas para produ o de calor puro A sua rea de aplica o tende a ser mais na produ o de electricidade ou no uso como combust vel para ve culos Os processos usados para produzir electricidade a partir da biomassa t m feito durante muitos anos parte da melhor tecnologia dispon vel Estes v o desde mini esta es de energia com motores de combust o at grandes centrais de energia com turbinas a vapor 2 19 1 Produ o de calor O calor pode ser produzido usando todas as fontes de biomassa nos estados s lido l quido e gasoso Enquanto a quantidade de calor produzido depende apenas do poder calor fico do combust vel as condi es b sicas necess rias para a combust o completa com baixas emiss es diferem para diferentes estados de agrega o 2 19 1 1 Combust o de fontes s
94. veis apenas um dos muitos aspectos a ter em considera o Os benef cios destes combust veis como a melhor compatibilidade ambiental e a minimiza o dos perigos para a sa de significam uma penetra o no mercado mais r pida nalguns nichos 4 7 Desenvolvimento do mercado de biocombust veis l quidos Cada aumento que se verifica no pre o dos combust veis f sseis abre caminho ao lan amento do mercado dos biocombust veis l quidos mais f cil para muitos biocombust veis tornarem se competitivos no mercado se os combust veis f sseis forem mais penalizados fiscalmente como pode ser visto na Figura anterior Os par grafos seguintes descrevem as tend ncias do desenvolvimento do mercado actual para os biocombust veis mais importantes 4 7 1 leos Vegetais Naturais Conforme se verifiquem mais sucessos nas experi ncias t cnicas assim aumentar o uso de leo vegetal natural De momento a maior parte dos motores est o ainda em testes ou est o na primeira fase de produ o em s rie O desenvolvimento do mercado posterior deste tipo de combust vel depender grandemente dos sucessos destes projectos Em contraste com os combust veis f sseis e o biodiesel j desenvolvido para o mercado global os leos vegetais naturais destacar se o nos mercados regionais Isto deve se s suas propriedades t cnicas ou seja o tempo de armazenamento limitado e tamb m efici ncia econ mica obrigando a que sejam assegu
95. vel de oxig nio Especialmente devido monitoriza o das reac es em cada fase do processo as emiss es s o m nimas e a descarga de subst ncias prejudiciais regulada Al m disso o risco das cinzas geradas terem subst ncias prejudiciais como metais pesados apenas se coloca se os materiais a consumir contiverem tamb m estes contaminantes 8 ENQUADRAMENTO LEGAL PARA SISTEMAS DE BIOENERGIA Este cap tulo fornece uma introdu o s quest es legais relevantes relacionadas com a constru o e opera o de um sistema de biomassa D uma vis o dos aspectos gerais v lidos para qualquer sistema e detalhes espec ficos para as diferentes tecnologias dado existirem digestores anaer bios aplica es com biocombust veis e unidades de combust o de biomassa s lida Devido s altera es dos regulamentos evita se fornecer detalhes dos decretos e procedimentos espec ficos mas nomeiam se aspectos relevantes que geralmente influenciam os projectos de biomassa Para al m disto fornecida uma lista com refer ncias s fontes mais importantes onde pode ser obtida informa o detalhada 8 1 Introdu o Analisando o quadro legal relevante para instala o e opera o de centrais de biomassa podem distinguir se geralmente tr s sec es e uma sec o geral associada instala o e opera o de sistemas de energias renov veis e a sua liga o rede el ctrica e uma sec o espec fica do sistema ligada
96. Deve ser dada import ncia s condi es ambiente em que os organismos bacterianos e fungos se encontram A temperatura e os valores de pH s o cruciais para o sucesso da fermenta o Com o composto produzido pela fermenta o isola se o etanol atrav s de v rias fases de destila o rectifica o Com a destila o em v rias fases pode ser conseguido um n vel de pureza de 96 do etanol A mistura remanescente consiste de gua e materiais org nicos Propriedades t cnicas como combust vel O etanol comum muito adequado como combust vel para motores a gasolina de injec o directa Devido ao seu elevado n mero de octanas de 110 at 130 um combust vel pouco explosivo Da resulta que os motores operados com etanol e optimizados para este tipo de combust vel podem usar um n vel elevado de compress o O etanol destilado pode tamb m ser usado como um componente combinado para alimentar motores standard a gasolina As propriedades do etanol aumentam a efici ncia do motor e reduzem o consumo de combust vel Para al m disso como o n mero de octanas resultante mais elevado produzido um combust vel compat vel com o motor At um volume de 10 pode ser adicionado sem ter de se efectuar modifica es t cnicas em toda a frota de carros Consequentemente a mistura mais dispon vel no mercado a de 10 de volume de etanol e 90 de volume de gasolina Concentra es mais elevadas de etanol at ao etanol puro
97. Gr fico Viessmann Werke www viessmann com O leo vegetal natural em contraste tem maior viscosidade que o leo de aquecimento Consequentemente s o necess rias diferentes geometrias de queimadores para a sua utiliza o o que leva a que n o possa ser usado nos queimadores de leo convencionais Alguns fabricantes t m queimadores especiais de leo de sarmento de vinha que usam um m todo centr fugo para assegurar uma distribui o inflam vel do leo viscoso Misturas de mais de 20 de leo vegetal com leo de aquecimento n o afectam significativamente a viscosidade resultante No entanto com uma propor o de mistura de 5 observou se a carboniza o e a forma o de dep sitos nos bocais e placas dos orif cios 2 19 1 3 Combust o de fontes biocombust veis gasosas Os gases biog nicos quando de qualidade adequada podem ser usados em caldeiras a g s convencionais nomeadamente em caldeiras de baixa temperatura e caldeiras de condensa o Figura 2 60 Caldeira moderna de condensa o de g s Gr fico fotografia Ritter GmbH amp Co KG www paradigma de Comparado com o g s natural o biog s apresenta uma velocidade de propaga o da chama mais baixa Por esta raz o ao usar o biog s os tubos do queimador necessitam de ser ajustados nas caldeiras a g s Para pequenas sa das de aquecimento at 30 kW s o geralmente usados queimadores atmosf ricos Quantidades maiores de g s por outro lado s
98. Muitas institui es e empresas na Europa ainda est o a trabalhar no desenvolvimento e lan amento desta tecnologia Concep es com motores stirling ou pilhas de combust vel est o na fase de desenvolvimento t cnico e ainda n o est o adequadas ao uso do g s de s ntese 7 3 Emiss es e sub produtos Os sub produtos dos gaseificadores s o cinzas condensados e por vezes carbono Em boas condi es de opera o as cinzas podem ter um teor de carbono de 25 em peso O condensado em madeira n o contaminada consiste principalmente em gua e baixas quantidades de alcatr o Alguns fabricantes de gaseificadores purificam as cinzas e condensados at ao ponto de n o serem considerados res duos perigosos Geralmente os condensados podem subsequentemente ser colocados no sistema de esgotos e as cinzas podem ser enviadas para o seu destino final Contudo alguns gaseificadores produzem uma elevada concentra o de subst ncias t xicas nos seus sub produtos cinzas condensados especialmente quando se usa desperd cio de madeira Estes sub produtos prejudiciais t m um custo de deposi o ou em alternativa a central deve ser convertida de modo a que eles n o se acumulem desta forma O carbono extra do por alguns fabricantes e apresenta propriedades similares ao carv o activado Outras emiss es s o os fumos das unidades de cogera o que trabalham a g s de madeira As emiss es ocorrem quando o g s queimado e durante o
99. O planeamento do projecto deve ser efectuado de acordo com os seguintes passos Investiga o preliminar e inspec o da situa o actual An lise dos requisitos de aquecimento na rea An lise de custos e investiga es preliminares sobre os custos de combust vel Verifica o da efici ncia econ mica Esbo o dos conceitos de cogera o para v rios cen rios Selec o de tecnologia adequada Selec o de um m todo de opera o adequado Reuni o de propostas de fornecedores de centrais de cogera o incluindo custos de manuten o Pr planeamento da distribui o Obten o das autoriza es necess rias por parte das autoridades An lise final da viabilidade econ mica Arranque do projecto Devido h pouca experi ncia pr tica com centrais de cogera o operadas com leo vegetal natural t m de se obter antecipadamente garantias suficientes do fabricante incluindo custos de manuten o Os projectos de energia com leo vegetal natural t m ainda car cter de pesquisa A sec o seguinte descreve os elementos mais importantes para o sucesso de um projecto de aproveitamento energ tico 4 10 2 Planeamento t cnico O mais importante para assegurar o sucesso do projecto obter um fornecimento a longo prazo de combust veis em quantidades suficientes e qualidade adequada S o aconselh veis contratos de fornecimento a longo termo e acima de tudo a obriga o de qualidade com os produtores de
100. O2 bem como quantidades menores de azoto hidrog nio amon aco e cido sulf drico Tabela 3 1 Composi o do biog s Componente Vol Metano CH4 50 80 Di xido de carbono CO2 50 20 Azoto N2 lt 1 Hidrog nio H2 lt 1 Amon aco NH3 lt 1 cido Sulf drico H2S lt 1 O teor de metano no biog s varia entre 50 e 80 Quanto maior o teor de metano no biog s mais energia cont m 3 1 2 4 Produ o de biog s Quando todos os par metros do processo se encontram dentro dos limites necess rios a produ o de biog s estar perto do m ximo te rico A produ o de biog s determinada pelas caracter sticas do substrato De referir que as seguintes propriedades s o importantes Mat ria seca MS de mat ria seca no substrato Mat ria Org nica MO a frac o org nica da mat ria seca Mat ria Org nica Seca MOS a parte org nica do substrato MS x MO Produ o m xima espec fica de biog s em m tonelada MOS A produ o total de biog s pode ser calculada com a seguinte f rmula Produ o de biog s quantidade de substrato em toneladas x MS x MO de MS x produ o m xima de biog s em m por tonelada MOS Exemplo 1000 toneladas de estrume de porco t m um teor de mat ria seca MS de 8 do qual 80 mat ria org nica MO A produ o m xima de biog s de 450 m tonelada MOS A produ o de biog s a
101. Os requisitos energ ticos espec ficos para o processo de corte variam entre 2 e 5 kWh por tonelada de produto cortado ou seja menos do que 0 5 da energia contida na madeira Este requisito depende fortemente do teor de gua na madeira A madeira rija e seca ao ar necessita de cerca de18 mais energia no processo de corte do que a madeira fresca e h mida da floresta As estilhas de madeira t m geralmente um comprimento entre 1 e 10 cent metros T m at 4 cm de largura e est o divididas em tr s categorias comerciais corte fino lt 3 cm corte m dio lt 5 cm e corte grosso lt 10 cm A grande uniformidade do tamanho nas estilhas de madeira e um teor baixo em gua s o os requisitos essenciais para uma utiliza o eficaz em sistemas de aquecimento automatizados Nas estilhas n o devem existir impurezas tais como pedras objectos de metal ou outros materiais estranhos Para al m disso as estilhas de madeira n o devem estar muito h midas para que se possa obter uma combust o limpa A madeira fresca da floresta tem um teor de gua de 50 sendo este n vel suficiente para causar problemas t cnicos na combust o Se o teor em gua das estilhas estiver abaixo dos 40 s o classificadas como h midas e requerem uma secagem posterior Se for utilizado um m todo de secagem ao ar livre consegue se atingir um teor em gua de cerca 20 depois de v rias semanas de secagem Estilhas de madeira com elevada qualidade para uso em siste
102. Quando operado o ar frio da sala aspirado por baixo para dentro do forno Este sobe e sai quente atrav s da grelha e condutas de ar O calor do forno tamb m irradiado atrav s da cobertura cer mica Este tipo de forno emite calor mais dinamicamente do que os fornos cer micos simples Nos fornos cer micos de ar quente a c mara de combust o e as paredes cer micas est o sempre separadas Figura 5 21 Sec o de forno cer mico de ar quente Esquema www brunner de O calor gerado na c mara de combust o do forno absorvido pela cer mica dirigido para a superf cie e ent o irradiado para o exterior ou transferido para o ar ambiente da divis o A superf cie da cer mica aquecida a uma temperatura m dia entre 50 C e 90 C Neste limite de temperatura as propor es de radia o e convec o correspondem substancialmente s condi es que os utilizadores sentem como confort veis A baixa conductividade t rmica da cer mica significa que poss vel tocar lhe sem risco de queimadura mesmo que exista uma temperatura de 140 C perto da c mara de combust o Cerca de 60 do calor criado emitido a partir do sistema de aquecimento para o revestimento cer mico circundante que por sua vez armazena o calor e ao atingir a temperatura de irradia o o irradia para a sala 40 emitido por convec o Os sistemas de aquecimento para os fornos cer micos t m um suporte de ferro forjado com um revestimen
103. a o do combust vel sem gua entre 230 C e 500 C A decomposi o t rmica do combust vel sem gua sob a influ ncia do oxig nio inicia se a um ponto de inflama o de cerca de 230 C A gaseifica o tem lugar na chama de um fogo de combust vel s lido O oxig nio como ar prim rio fornece calor suficiente na sua reac o com produtos gasosos da pir lise capazes de afectar os produtos s lidos e l quidos de pir lise tais como o carbono e alcatr o Fase 5 Gaseifica o do carbono s lido de 500 C a 700 C Nesta fase sob a influ ncia do di xido de carbono CO2 vapor de gua existente e oxig nio O2 produz se mon xido de carbono combust vel A gaseifica o do carbono s lido exot rmica e liberta luz e raios de calor que tomam a forma de uma chama vis vel Fase 6 Oxida o dos gases combust veis de 700 C a cerca de 1 400 C A oxida o de todos os gases combust veis resultantes das etapas do processo precedente representa o fim da reac o de combust o para os combust veis s lidos Sob a influ ncia do ar secund rio efectua se a combust o completa e limpa da mistura de gases O processo de convers o pode ser visualizado na figura abaixo Figura 2 52 Gr fico de temperatura na combust o de lenha Gr fico Dobelmann www sesolutions de A lenha inflamada como combust vel apresenta a curva de calor mostrada acima A combust o baseia se num equil brio entre reac es endot
104. a o t cnica e aos incentivos fiscais Tendo em conta a realiza o t cnica existem duas op es um uso combinado de biocombust veis ou um uso puro Contudo a chave para o desenvolvimento do mercado dos biocombust veis Europeus passa pelo seu custo Hoje em dia uma das principais caracter sticas que distingue os biocombust veis dos combust veis f sseis s o os custos de mat ria prima mais elevados Muitas destas mat rias primas t m os seus mercados de venda prim rios nos bens alimentares e sectores da cosm tica Os produtores de leos vegetais por exemplo come am a ser confrontados com a decis o de colocar o seu produto nos bens alimentares ou no mercado de combust vel Os custos de produ o destes combust veis varia de 0 02 a 0 05 por mega joule e s o portanto significativamente mais elevados do que os custos de produ o e distribui o para o petr leo f ssil e diesel A diferen a de custos entre fontes renov veis e f sseis significativamente maior no mercado combust vel do que nos mercados da electricidade e de calor Consequentemente os biocombust veis precisam de ter apoios financeiros de modo a serem capazes de competir no mercado Uma alternativa l gica enquadrada numa pol tica ambiental seria dar isen o a estes combust veis da taxa dos leos minerais que cobrada sobre o petr leo Esta decis o destacaria a desvantagem de custo que existe na produ o e que deve ser afectada
105. a 8 1 3 Quest es legais relacionadas com a biomassa 8 2 Quest es gerais de licenciamento para sistemas de energia renov veis 8 2 1 Licen a de acesso rede 8 2 2 Licen a de constru o 8 2 3 Requisitos T cnicos 8 3 Processos de licenciamento para sistemas de biomassa 8 3 1 Input de biomassa 8 3 2 Emiss es 8 3 3 Aspectos espec ficos da tecnologia 8 3 4 Documentos que acompanham o processo de licenciamento 8 3 5 Informa o Adicional 9 MEDIDAS DE APOIO PARA PROJECTOS DE BIOENERGIA 9 1 Introdu o 9 2 Vis o geral dos mecanismos de apoio para os sistemas de energia renov vel 9 2 1 Pol ticas de incentivo 9 2 2 Medidas legislativas 9 2 3 Incentivos fiscais 9 2 4 Subs dios concess es ou programas de empr stimo 9 2 5 Apoio administrativo para o SER 9 2 6 Apoio de desenvolvimento tecnol gico 9 2 7 Educa o e informa o 9 3 Informa o geral sobre apoio financeiro 9 3 1 9 3 2 9 3 3 9 3 4 9 3 5 9 3 6 9 3 7 9 4 94 1 9 4 3 9 4 4 9 4 5 9 4 6 9 4 7 9 4 8 9 4 9 Elegibilidade do Projecto Elegibilidade do Candidato Crit rios de qualifica o essenciais concord ncia Impressos de requerimento Tipo e n vel de financiamento Acumula o Condi es actuais para programas de apoio Informa o complementar sobre as medidas de apoio em v rios pa ses Fontes de informa o em Portugal Fontes de informa o no Reino Unido Fontes de informa o nos Estados Unidos da Am rica Fontes de informa o no
106. a www hargassner at Embora a tecnologia destas caldeiras seja bem desenvolvida e eficiente elas n o s o adequadas para habita es dom sticas devido aos elevados custos da caldeira dep sito de armazenamento e equipamento de transporte Por m em termos econ micos s o ideais para aplica es em que as caldeiras de pelletes j n o s o adequadas isto para edif cios de apartamentos e p blicos Especifica es t cnicas para caldeiras de estilhas de madeira Tabela 5 14 Especifica es t cnicas para caldeiras de estilhas de madeira Dados www sesolutions de Aplica o prim ria Aquecimento de espa os Local de instala o Sala da caldeira rea de aquecimento Todo o edif cio aquecimento da regi o Emiss o de calor atrav s de radia o N o Emiss o de calor atrav s de propaga o N o Emiss o de calor atrav s de permutador de calor Sim Tipo de combust o Dependente do ar ambiente C mara de combust o Fechada Gama de sa da calor 35 7000 kW Efici ncia lt 90 C Combust vel utiliz vel Aparas de madeira Processo de igni o Autom tico Temperatura de combust o 150 200 C Uso conjunto da chamin com outros sistemas N o Di metro necess rio para a chamin Calculado individualmente Chamin resistente humidade Sim Sistema de aquecimento pr fabricado N o Necessidade de ar fresco Calculado individualmente D
107. a atmosfera terrestre ficando esta enriquecida com di xido de carbono e vapor de gua A superf cie da Terra liberta aproximadamente 390 W m da radia o de onda longa dos quais apenas 66 Wim ficam na atmosfera e 324 W m s o imediatamente reflectidos de volta para a superf cie da Terra A i Figura 2 12 Como funciona o efeito estufa Gr fico Dobelmann www sesolutions de No in cio do s culo XIX este efeito era respons vel por um aumento da temperatura global m dia de 0 5 C De acordo com estimativas no pr ximo s culo este aquecimento poder elevar se at aos 1 4 C 5 6 C Tra Figura 2 13 Vaga de tempestade no mar Fotografia colec o criativa www sesolutions de Apesar de parecerem pouco significativos estes valores de aumento de temperatura podem causar impactos no aquecimento global catastr ficos para muitos pa ses Um aumento na temperatura anual m dia significar que diversas reas geladas na Terra derretam tendo como consequ ncia um aumento do n vel das guas mar entre 11 a 88 cm amea ando desta forma nas reas costeiras com cerca de 50 da popula o mundial Figura 2 14 Furac o nos EUA Fotografia NASA www nasa gov Presentemente muitas destas altera es s o j vis veis A cobertura de gelo do rctico reduziu 10 a 15 Na Europa as plantas de jardim ficam em flor durante mais 10 dias em m dia comparativamente ao que acontecia h 35 anos
108. a chamin aprovada para aquecimento a combust veis s lidos e deve resistir at 400 C O tubo de g s de escape para a chamin deve ser curto e vedado As sec es horizontais s o geralmente at 0 5 m mas devem ter uma inclina o superior a15 Apenas os componentes produzidos pelo fabricante devem ser usados para ligar o fog o chamin para assegurar um bom fluxo de ar e uma selagem herm tica com a chamin 4 Manuten o A grelha do fog o de aquecimento central deve ser verificada diariamente para retirar esc rias e cl nquers As aberturas de ar devem ser limpas se necess rio importante evitar que as cinzas voltem para a grelha pois pode provocar entupimentos Por raz es de seguran a a cinza deve ser sempre removida dos fog es de aquecimento central uma vez arrefecidos para evitar que os res duos sejam novamente queimados 5 3 7 Fornos cer micos Os fornos cer micos s o constru es fixas de aquecimento S o equipados com tijolos de barro refract rio cozido Tais sistemas de fornos de armazenamento de calor t m grandes dimens es Os fornos cer micos que na maioria est o situados num local central nos edif cios aquecem reas que normalmente se prolongam por v rias divis es S o geralmente instalados como aquecimento adicional ao aquecimento central existente e muitas vezes acoplados ao circuito de aquecimento central Geralmente distinguem se dois tipos de fornos cer micos fornos cer mi
109. a de 280 ppm hoje regista um valor de 360 ppm A este aumento de CO atribu do um papel importante no efeito de estufa observado globalmente O efeito de estufa a descri o dos desenvolvimentos clim ticos que a longo prazo levar o a um aumento nas temperaturas m dias anuais na atmosfera terrestre Para al m do di xido de carbono outros gases prejudiciais est o a contribuir para este aumento global Vapor de gua H20 Ozono Os Metano CH xido nitroso N20 As causas do enriquecimento destes gases na atmosfera terrestre derivam essencialmente de quatro efeitos antropog nicos 1 Destrui o da floresta tropical 15 2 Utiliza o de combust veis f sseis 50 3 Emiss es da produ o e aplica o de qu micos 20 4 Emiss es de actividades agr colas 15 Funcionamento do efeito de estufa Em m dia 342 W m de radia o solar de onda curta atingem a Terra Desta quantidade cerca de 77 W m s o reflectidos para o espa o pelos aeross is na atmosfera e pelas nuvens A atmosfera terrestre absorve aproximadamente 67 W m Desta forma cerca de 198 W m da radia o solar alcan a os oceanos e o solo terrestre Enquanto que a superf cie terrestre absorve aproximadamente 168 W m ela reflecte directamente para a atmosfera cerca de 30 W m Para al m disso o espectro de radia o passa de onda curta para onda longa A reflex o da radia o de onda longa n o ultrapassa facilmente
110. a de 50 Exemplo A unidade de 42 8 kWe tem uma entrada t rmica de 42 8 30 142 7 kWt A sa da t rmica igual a 142 7 x 50 71 4 kWt Material de isolamento Isolamento da rea interm dia do digestor rea interm dia altura do digestor x di metro x 3 14 Exemplo Um digestor de 461m tem 5 metros de altura O di metro de 10 8 metros A rea de isolamento 5 x 10 8 x 3 14 170m Se o isolamento tiver 6 cm de espessura o volume dado por rea x espessura 170 x 0 06 10 2m Nalguns casos a parte inferior do digestor pode necessitar tamb m de isolamento aplicando se a seguinte f rmula Isolamento do fundo do digestor rea do fundo di metro x 0 785 Exemplo Um digestor de 461 m tem 5 metros de altura O di metro de 10 8 metros A rea de isolamento do fundo 10 82 x 0 785 91 6 m Se o isolamento possui 8 cm de espessura O volume rea x espessura 91 6 x 0 08 7 3 m Tubagem de aquecimento para calor residual Calor necess rio para o digestor Uma grande parte do calor produzido utilizado para manter a temperatura no digestor Portanto necess rio calor para aquecer o substrato fresco e compensar as perdas de energia atrav s da transmiss o Esta depende do isolamento do digestor e da sua temperatura externa Regra geral este valor de cerca de 30 da energia necess ria para o aquecimento do substrato A quantidad
111. a permitir a constru o de um novo edif cio e por outro necess rio estabelecer a concord ncia com a regulamenta o nacional existente Para casos especiais em particular grandes centrais os estudos de impacte ambiental t m de demonstrar que o sistema em causa n o p e em causa as condi es ambientais locais de acordo com a respectiva regulamenta o ambiental Para sistemas de aquecimento de pequena escala n o s o requeridas muitas das vezes quaisquer licen as sendo necess rias apenas medi es regulares de emiss o Geralmente o enquadramento legal relacionado com a constru o e opera o de um sistema de biomassa consiste nos Decretos e Regulamentos legais a que se deve obedecer Para al m disso regulamenta es detalhadas explicam os procedimentos a ser seguidos para obter uma determinada licen a para o respectivo sistema Complementarmente durante a execu o t cnica da instala o os fabricantes devem seguir certas t cnicas e padr es por exemplo regulamentos t cnicos sobre instala es el ctricas que s o geralmente estabelecidas pelas associa es de profissionais institutos de normaliza o ou entidades similares Contudo as empresas de instaladores registadas s o respons veis pelo trabalho efectuado relativamente s regulamenta es t cnicas aplic veis 8 1 3 Quest es legais relacionadas com a biomassa O espectro de utiliza es da biomassa as suas diversas caracter sticas
112. a reduz resultando em maior consumo e maiores emiss es de combust vel 5 1 3 Procedimentos alternativos para calcular o output m ximo de calor necess rio para aplica es de lareiras Caso n o exista um c lculo fi vel do output de calor necess rio este pode ser determinado utilizando o m todo apresentado de seguida Os pontos da tabela abaixo devem ser somados no caso de serem aplic veis divis o em estudo Tabela 5 4 Atribui o de pontua o consoante a tipologia da habita o Dados www wamsler hkt de Factores de avalia o Pontos Vivenda S t o Divis o com duas paredes internas n o aquecidas Divis o com tr s paredes internas n o aquecidas Divis o sem isolamento t rmico nas paredes exteriores ou telhado Divis o perto ou acima da estrada Cada parede da divis o uma parede externa Janelas maiores do que 1 5 da rea externa da divis o Orienta o da divis o NO N NE E Mais de 600 m acima do n vel do mar ou rea particularmente fria Particularmente exposta ao vento Temperatura da divis o tem de ser superior a 20 C mesmo que esteja muito frio l fora NIIN gt ININI gt ININ gt N gt Divis o utilizada frequentemente Com base na pontua o calculada e sabendo as caracter sticas do edif cio sem isolamento t rmico com isolamento t rmico convencional ou edif cio de baixo consumo energ tico poss ve
113. a uma camada no topo Tabela 3 5 Caracter sticas dos v rios materiais de isolamento Material de isolamento Densidade kg m Conductividade t rmica W mK Poliuretano 0 030 Poliestireno expandido 20 45 0 040 Poliestireno extrudido 30 80 0 035 L mineral 30 50 0 043 Corti a 100 120 0 050 Malha de l de carneiro 10 20 0 035 Mistura de algod o 20 0 040 3 1 4 3 Tubagem para o transporte de substrato Existem dois tipos de tubagem e sobre press o para transporte e superf cie livre A tubagem sobre press o para transporte de substrato por meio de uma bomba em curtas dist ncias deve ter um di metro de pelo menos 100 mm para evitar bloqueios Para dist ncias maiores requer se um di metro de pelo menos 150 mm e para evitar sedimentos no fundo da tubagem deve considerar se uma velocidade de transporte m nima de cerca de 1 m s A tubagem em superf cie livre est sujeita influ ncia da gravidade pelo que requer um di metro de pelo menos 200 mm Geralmente a tubagem usada nas centrais de DA feita de a o Contudo s o tamb m utilizados outros materiais tais como pl sticos Figura 3 15 Tubagem para transporte do substrato Fotografia Smack AG www schmack biogas com Qualquer tubagem que esteja exposta a congelamento deve ser protegida por meios de isolamento de modo a evitar a forma o de gelo e assim o bloqueio da mesma Deve ser instalada uma v lvula de ret
114. ade de oxida o min ha 110 C 5 Teor de f sforo max ppm 15 Teor de cinza Y 0 01 Teor de impurezas mg kg 25 Alguns leos vegetais aplicados em motores de combust o est o conforma esta norma de qualidade mostrando portanto a exist ncia de aplica es com sucesso como combust vel em motores diesel adaptados 2 15 2 2 Biodiesel As caracter sticas de qualidade mais importantes para o cido gordo ster metil lico biodiesel s o regulamentadas para a Europa na pr norma pr EN 14 214 Tabela 2 5 Dados caracter sticos para biodiesel Dados lm hle Leer www biodiesel de Diesel K FAME pr EN 14 214 Densidade a 15 C g ml 875 890 Ponto de inflama o C 100 Teor m x de gua ppm 300 Viscosidade cinem tica max mm s 3 5 5 0 Valor de acidez mg KOH g 0 5 Glicerina total 0 25 Livre de Glicerina hat 110 C 0 02 Teor de f sforo max ppm 10 Teor de metanol 0 3 Etapas de temperatura mg kg 20 10 0 Apenas os combust veis que v o de encontro a este crit rio s o aprovados para utiliza o em ve culos 2 15 2 3 Etanol O etanol usado em pequena escala como combust vel puro para motores movidos a gasolina em contraposi o muito utilizado como componente de mistura nos combust veis f sseis poss vel misturar etanol at 10 em volume com combust veis para motores a gasolina sem haver necessidade de converter os motores O etan
115. adiante emitido pela cer mica est em contacto com superf cies circundantes que aquecem facilmente tais como paredes e tectos Portanto n o muito ben fico se o forno cer mico for colocado em frente a uma janela A melhor localiza o para o forno no centro de um edif cio de modo a que o calor emitido possa afectar grandes partes da casa Os fornos cer micos podem ser colocados ao longo de uma parede se poss vel viradas para o interior ou num canto Tamb m poss vel project los de modo a que as superf cies externas do forno se prolonguem para v rias divis es Quando situado apenas numa divis o existe maior efici ncia de calor se a dist ncia do forno cer mico superf cie da parede for de pelo menos 15 cm Qualquer aplica o de lareira requer uma base de suporte prova de fogo Se os fornos cer micos forem tidos em conta quando se projectam novos edif cios poss vel fornecer o refor o necess rio Os tectos j existentes contudo devem ser cuidadosamente examinados para ver como as vigas ou suportes est o situados e se a constru o do tecto preenche os requisitos de protec o contra fogo O material de barro refract rio instalado no forno consiste principalmente em cido de s lica e subst ncias de barro Os pain is ou blocos que s o usados para o revestimento interior dos fornos cer micos devem ser prova de fogo e capazes de suportar temperaturas de cerca de 1200 C Pode ser usada marga
116. ador de v cuo extrac o de v cuo extrac o do subterr neo combinadas parafuso transportador de 2 diz O De Ei Figura 5 53 Selec o de tipo de armazenamento de pelletes Esquema www sesolutions de De seguida descrevem se os m todos de funcionamento e as caracter sticas t cnicas destes tipos de armazenamento Sistema 1 Silo de extrac o com transportador de parafuso Emo PELLETS ZUNO i W x a PR Pa j o gt m Figura 5 54 Silo de extrac o com transportador de parafuso Fotografia www oekofen at O sistema 1 adequado quando poss vel instalar a caldeira de pelletes e o armazenamento directamente a seguir um ao outro numa divis o do edif cio A parte principal do sistema o silo de pelletes Este consiste num tecido artificial resistente que pendurado como uma tenda dentro de uma estrutura est vel em a o Na parte da frente do silo completamente fechado est acoplado um tubo que est ligado estrutura de suporte O orif cio das pelletes da cisterna est ligado a esta estrutura Isto permite que o silo seja preenchido atrav s de um cami o de pelletes convencional O material de tecido do silo de pelletes tem a caracter stica de ser perme vel ao ar mas prova de p Isto significa que estes silos n o requerem um tubo de exaust o separado Durante o processo de enchimento descrito nas p ginas seguintes o silo enche de ar o ar injectado escapa
117. adro legal e o licenciamento distinguindo entre digest o anaer bia sistemas de aquecimento de pequena escala e sistemas de combust o de larga escala 8 3 3 1 Digest o anaer bia Um aspecto que destaca as centrais de biog s a grande variedade de potenciais co substratos que podem ser usados como material de entrada num digestor anaer bio Esta variedade pode levar a um conjunto de diferentes requisitos tendo em conta o pr tratamento e o impedimento do uso do material digerido como fertilizante Geralmente existem regulamentos que determinam regras particulares de tratamento para cadeias espec ficas de biomassa e aqui em particular quando se t m muitos res duos da produ o de carne ou a frac o org nica de res duos dom sticos Isto implica muitas vezes a necessidade de se pedirem licen as para cada co substrato Especificamente para centrais de biog s agr cola importante que o produto digerido possa ser utilizado como fertilizante nos solos agr colas e que n o seja tratado como res duo Caso contr rio necess rio proceder sua remo o com custos elevados Portanto preciso ter muito cuidado quando se decide a adi o de certos co substratos Alguns t m elevados n veis de metais pesados ou outros componentes que podem contaminar o produto digerido e assim impedir que seja utilizado nos solos agr colas Para al m dos aspectos legais relacionados com a biomassa o motor de cogera o como motor d
118. afuso de alimenta o Esquema www hargassner at 5 Dep sitos de estilhas de madeira subterr neos exteriores Uma outra variante poss vel quando os edif cios t m pouco espa o para dep sitos de estilhas de madeira construir dep sitos de armazenamento subterr neos no exterior S o constru dos ao longo da divis o da caldeira na cave e podem ser directamente carregados lan ando as estilhas de madeira de um cami o ou atrelado Esta esp cie de dep sitos pode ser tamb m facilmente preenchida manualmente ou com correias transportadoras e carregadores frontais Figura 5 70 Dep sitos de estilhas de madeira subterr neos exteriores Esquema www hargassner at 6 Dep sitos de estilhas de madeira ao n vel do solo e no exterior Se a caldeira de estilhas de madeira estiver instalada ao n vel do solo poss vel construir um armaz m externo ao n vel do solo Este pode ser carregado atrav s de um al ap o de alimenta o com um carregador frontal ou uma correia transportadora Figura 5 71 Dep sitos de estilhas de madeira ao n vel do solo e no exterior Esquema www hargassner at necess ria uma experi ncia consider vel ao manejar e transportar as estilhas de madeira como resultado das suas caracter sticas de fluxo Portanto os dep sitos de estilhas de madeira devem ser sempre projectados com o envolvimento de designers especialistas e t cnicos de transporte especialistas nesta rea Os projectos f
119. alamandras Dados www sesolutions de Aplica o prim ria Aquecimento de espa os conforto Local de instala o Espa o habit vel rea de aquecimento Espa o habit vel Emiss o de calor atrav s de radia o Sim Emiss o de calor atrav s de propaga o Sim Emiss o de calor atrav s de permutador de calor Depende do tipo de constru o Tipo de combust o Dependente do ar ambiente C mara de combust o Fechada Gama de sa da calor 3 15 kW Efici ncia lt 90 C Combust vel utiliz vel Toros de madeira briquetes de madeira Processo de igni o Manual autom tico Temperatura de combust o 180 200 C Uso conjunto da chamin com outros sistemas Sim Di metro necess rio para a chamin A ser calculado individualmente Chamin resistente humidade Sim Sistema de aquecimento pr fabricado Sim Necessidade de ar fresco 4 m volume de espa o kW Dist ncia de seguran a frente gt 0 80 m Dist ncia de seguran a nos lados gt 0 20 m Dist ncia de seguran a em cima gt 0 70m Dist ncia de seguran a no ch o Base prova de fogo Requisitos estruturais 1 Instala o As salamandras desenvolvem calor quando em funcionamento Este emitido como radia o atrav s do vidro ou atrav s do aumento da temperatura da superf cie externa Por esta raz o tais fornos devem ser sempre mantidos a uma dist ncia segura dos materia
120. alem mas tamb m a ind stria fotovoltaica na Alemanha e nos Pa ses Baixos ou a biomassa na Finl ndia e Su cia Exemplo A estrutura do Programa de Desenvolvimento da Ind stria da Energia Renov vel DIER tem sido estabelecida pelo governo australiano para apoiar a ind stria de energia renov vel australiana T m sido assegurados programas de concess es competitivas a empresas que conseguem demonstrar que os seus projectos apoiar o o desenvolvimento da ind stria de energia renov vel O DIER fornece A 6 Mio e financiou duas fases anteriores avaliadas em mais de A 2 Mio 9 2 7 Educa o e informa o Por ltimo mas n o menos importante a educa o e a informa o tamb m contribuem hoje em dia para a organiza o de uma pol tica SER com sucesso Na maior parte dos estados membros da UE t m sido criadas ag ncias de energia nacional que levam a cabo fun es tais como a oferta de informa o e o acompanhamento de projectos implementando assim activamente a pol tica de energia Num determinado n mero de pa ses foram tamb m formadas ag ncias de energia locais que focam interesses locais ou regionais espec ficos Exemplo A Iniciativa Europeia Soltherm uma rede de ac o central que foi criada para estimular o crescimento do mercado dos produtos t rmicos solares Isto dever conduzir a uma maior contribui o da Uni o Europeia para os objectivos da Campanha de arranque ao propor 15 mi
121. alor CCE GJ Sa da t rmica CCE kWt x horas operacionais CCE Calor residual GJ produ o de calor CCE GJ calor necess rio ao digestor GJ Exemplo 5000 toneladas de efluente de bovinicultura e 800 toneladas de desperd cio agr cola s o digeridos anualmente A capacidade t rmica de sa da da unidade de CCE 71 4 x 7500 x 3 6 1000 1 928 GJ ano O calor residual igual a 1 928 633 1295 GJ ano Dimensionamento da tubagem de aquecimento Se a produ o de calor residual e o calor necess rio para os edif cios for conhecido pode ser equacionado o seu aproveitamento se for economicamente atractivo Na maior parte dos casos o dimensionamento da tubagem de aquecimento efectuado com base na capacidade de produ o completa da CCE Desta forma h alguma flexibilidade na divis o do calor entre o digestor e os edif cios Em certas alturas todo o calor produzido pode ir para os edif cios Para digestores de explora es agro pecu rias um tubo de aquecimento com um di metro de 33 7 mm e uma espessura de 2 6 mm ser suficiente Capacidade necess ria dos tubos de aquecimento em kWt Sa da t rmica CCE O seguinte quadro apresenta as dimens es necess rias dos tubos de aquecimento para v rias capacidades Tabela 3 6 Dimens o necess ria dos tubos de aquecimento para v rias capacidades Capacidade Di metro m xima mm 18 13 5 30 17 2 45 21 3 70 26 9 110 33 7
122. amente Contudo a determina o do valor de pH do substrato e do composto deve ser levado a cabo diariamente de modo a detectar altera es na actividade bacteriana Esta medi o pode ser levada a cabo usando simplesmente papel indicador ou medidores simples de pH electr nicos Idealmente deve medir se a composi o do biog s atrav s de um cromat grafo gasoso uma vez que a detec o de H2S importante para assegurar um maior tempo de vida da m quina de cogera o Na pr tica a determina o da composi o do biog s reduzida medi o do teor de CO atrav s de indicadores Brigon CO e H2S atrav s de tubos especiais cujo conte do reage ao H3S Os conte dos de mat ria seca o amon aco e as concentra es de cido gordo s o geralmente determinados num laborat rio com uma base regular idealmente mensal Em particular se os co substratos entram como suplemento no efluente mais importante analisar e controlar os par metros caracter sticos do substrato o biog s e o material digerido para assegurar um melhor comportamento da central de biog s A unidade de controlo de uma central de biog s mede um conjunto de par metros para apoiar o funcionamento autom tico desta e determinar o desempenho do sistema Entre os par metros que s o controlados pela unidade de controlo est o a temperatura do processo e a unidade de agita o 3 1 4 13 Liga o rede Em geral as m quinas de cogera o fornecem a e
123. amente dimensionada fundamental para aumentar a sa da das caldeiras pelo que a conduta da chamin dever adequar se o mais poss vel caldeira Quando a tiragem da conduta muito forte conduz a maiores perdas reduzindo assim a efici ncia das caldeiras a madeira Para melhorar o equil brio entre a caldeira e a cnamin existente deve ser utilizado um limitador de tiragem regulador de tiragem Os limitadores de tiragem modernos est o geralmente equipados com uma aba de liberta o de press o que se abre se ocorrer um escape repentino na chamin Isto permite que a press o resultante seja libertada protegendo a habita o e a chamin de quaisquer danos Os sistemas de chamin para pequenos sistemas de combust o com madeira devem cumprir crit rios r gidos e Resist ncia a temperaturas at 400 C e Resist ncia humidade porque as temperaturas da combust o podem ocorrer abaixo dos 160 o e Acabamento da superf cie interior suave e sem fendas e Isolamento t rmico para evitar que os gases de combust o se condensem nas superf cies frias da chamin e Sec o dimensionada para ser constante e que n o se altere o seu di metro S o usados principalmente dois sistemas diferentes de chamin s para combust o de madeira que preenchem estes crit rios chamin s de cer mica e a o inoxid vel Figura 5 49 Chamin s de cer mica e de a o inoxid vel Fotografias www pro schornstein de e www v
124. amento de aquecimento Estes instrumentos de aquecimento s o montados no eixo da misturadora pelo que se encontram em rota o no substrato De referir que este tipo de digestor requer sempre armazenamento exterior de g s O substrato entra no digestor lentamente por um lado e o composto sai pelo outro A vantagem deste tipo de digestores que os substratos n o s o misturados horizontalmente mas verticalmente Sendo assim o efeito do saneamento e o rendimento m dio de biog s mais elevado O tempo de reten o pode ser mais curto aumentando a capacidade do digestor Um digestor horizontal tem capacidade para uma percentagem de material seco na ordem dos 15 a 20 Figura 3 10 Digestor horizontal Gr fico Ecofys bv www ecofys com Digestor vertical Um digestor vertical tem uma forma cil ndrica e normalmente possui um volume que varia entre os 300 e os 1500 m O conte do pode ser aquecido quer por um permutador externo que aquece os substratos que est o a ser introduzidos quer por gua quente que circula em tubos ao longo das paredes do digestor As paredes s o isoladas para reduzir a perda de calor Existem v rios sistemas de agita o poss veis Na maioria dos casos o biog s fica armazenado com o composto separado por uma membrana flex vel O digestor vertical pode ser igualmente montado com uma cobertura s lida utilizando um armazenamento externo de biog s Na maioria dos casos este tipo de digest
125. ando o hidrog nio usado em pilhas de combust vel as nicas subst ncias prejudiciais que podem emergir s o xidos de azoto se ocorrer a oxida o com o ar Desta forma o hidrog nio uma boa alternativa para a redu o de impactes ambientais tendo em conta que o sector dos transportes gera muitos impactes ambientais devido aos combust veis usados Produ o de hidrog nio a partir da biomassa Embora obtido essencialmente atrav s da electr lise tamb m poss vel produzir hidrog nio usando a biomassa Por meio de oxida o parcial pode ser produzido um g s combust vel que consiste largamente em mon xido de carbono e hidrog nio O g s de s ntese produzido tamb m chamado g s fraco devido ao seu baixo poder calor fico Se houver inten o de produzir hidrog nio puro adequado s pilhas de combust vel a partir deste g s ser necess rio um processo de purifica o complicado As part culas e o alcatr o bem como algum mon xido de carbono deve ser removido Estado actual de investiga o A gaseifica o da biomassa como uma fonte de hidrog nio tem sido um t pico de pesquisa durante muito tempo Os problemas t cnicos relacionados com os procedimentos usados est o principalmente relacionados com a gaseifica o completa dos diferentes tipos de biomassa e a subsequente purifica o do g s A produ o de hidrog nio a partir da biomassa ainda n o est preparada para ser disponibilizada no
126. anta a fotoss ntese resulta na cria o de v rias cadeias de carbono hidratos de carbono Em esp cies de plantas de crescimento r pido tal como o milho a fotoss ntese de plantas jovens pode alcan ar uma efici ncia de convers o energ tica da radia o solar at 2 De salientar que na Terra a fotoss ntese o nico processo que fornece oxig nio aos organismos da decorrendo a import ncia deste para a vida na Terra 2 8 O papel do di xido de carbono nas altera es clim ticas Actualmente o fornecimento de energia humanidade baseia se nos combust veis f sseis As centrais energ ticas e os ve culos autom veis queimam por ano uma quantidade de combust veis f sseis que resulta em cerca de 24 bili es de toneladas de di xido de carbono libertado para a atmosfera em todo o mundo O teor natural de di xido de carbono na atmosfera terrestre baixo No entanto estimativas efectuadas com base em s ries de dados sobre a composi o da atmosfera mostram que esta reserva tem estado a crescer CO3 ppm tans ves z ima Figura 2 11 Conte do de CO na atmosfera desde 1765 Gr fico Dobelmann www sesolutions de Dados BINE servi o de informa o t cnica Nos ltimos 100 anos a combust o dos recursos f sseis tais como leo mineral e carv o tem resultado num aumento na atmosfera terrestre de cerca de 27 na propor o de di xido de carbono Enquanto que em 1765 o teor de CO na atmosfera era cerc
127. aos consumidores Nivelando os custos ou at favorecendo os biocombust veis pode se estimular uma procura sustent vel no mercado e os benef cios ambientais poder o come ar a ser vis veis 4 3 As vantagens dos biocombust veis O cultivo e o processamento dos biocombust veis l quidos emite menos di xido de carbono relevante para o ambiente do que o processamento dos combust veis de fontes f sseis Quando se olha para as fontes de energia em geral bem como para os perigos individuais para a gua para o clima e para a sa de os biocombust veis l quidos comparam se muito favoravelmente aos combust veis f sseis Os biocombust veis s o inerentemente mais biodegrad veis do que os combust veis f sseis representando portanto uma amea a mais baixa para as guas interiores e costeiras Isto e o facto dos biocombust veis serem na sua maior parte produzidos na mesma regi o em que s o consumidos significa que o risco de perigo resultante do transporte altamente minimizado Figura 4 1 Protec o da gua Fotografia UfOP www ufop de Contudo as vantagens dos biocombust veis n o est o s limitadas ao ambiente A presen a de biocombust veis no mercado de combust veis traz tamb m substanciais vantagens s cio econ micas Os biocombust veis s o um factor importante nos planos para o desenvolvimento rural na Europa Nesta perspectiva a intensidade de trabalho a longo prazo permitida por estes combust veis
128. ara a Cria o da Conserva o de Recursos Combust veis de Energia El ctrica Figura 2 73 Pilha de combust vel de uso industrial Fotografia MTU AG wyw mtu de Quatro tipos de pilhas de combust vel t m tecnologia adequada para a utiliza o de gases biog nicos 1 Pilha de combust vel de membrana polim rica electrol tica 2 Pilha de combust vel de cido fosf rico 3 Pilha de combust vel de carbonato fundido 4 Pilha de combust vel de xido s lido Os dois tipos de pilhas adicionais existentes pilhas de combust vel alcalinas e de metanol directo n o podem ser operadas directamente tendo como componente principal do biog s o metano CH4 As pilhas de combust vel alcalinas PCA apenas podem ser operadas com hidrog nio puro H 5 As pilhas de combust vel de metanol directo PCMD n o servem para o uso de biog s visto que apenas operam sem problemas se utilizarem metanol puro como combust vel O hidrog nio e o metanol podem ser extra dos da biomassa s lida 2 19 3 Processamento de um produto Para al m da utiliza o energ tica directa das fontes biocombust veis gasosas e l quidas para a produ o de calor ou cogera o a prepara o e venda de combust veis processados uma alternativa interessante Os requisitos para a qualidade da prepara o e do produto resultante s o particularmente elevados 2 19 3 1 Processamento de combust vel para ve culos Os gases biog nicos precisam
129. ara uma caixa ou colector de cinzas de onde pode ser removida como parte da manuten o regular da caldeira Vantagens t cnicas Com sistemas de alimenta o superior o mecanismo transportador das pelletes n o est directamente ligado zona de combust o pelo que n o existe risco das pelletes voltarem acesas para a tremonha de armazenamento Al m disso este m todo de carga de combust vel atinge uma base de combust o homog nea e n o compacta Os fornos de pelletes com sistemas de alimenta o superior t m uma constru o resistente ao uso e podem ser equipados com um sistema de limpeza autom tico na grelha de combust o Desvantagens t cnicas dif cil monitorizar o n vel de pelletes devendo este ser verificado com um indicador de n vel Especifica es t cnicas para caldeiras a pelletes de madeira Tabela 5 13 Especifica es t cnicas para caldeiras a pelletes de madeira Dados www sesolutions de Aplica o prim ria Aquecimento de espa os gua quente Local de instala o Sala de aquecimento rea de aquecimento Todo o edif cio Emiss o de calor atrav s de radia o N o Emiss o de calor atrav s de propaga o N o Emiss o de calor atrav s de permutador de calor Sim Tipo de combust o Dependente do ar ambiente C mara de combust o Fechada Gama de sa da calor 5 35 kW Efici ncia lt 90 C Combust vel ut
130. arquitectos engenheiros empreiteiros instaladores propriet rios de im veis estudantes entre outros quer ao n vel de projectos de investimento de natureza pessoal quer no contexto de actividades profissionais Janeiro de 2004 NDICE 1 INTRODU O 2 BIOENERGIA ENERGIA PROVENIENTE DO SOL 2 1 O desafio 2 2 O portador universal de energia 2 3 O Potencial 2 4 O mercado 2 5 As condi es limitantes 2 6 O Processo fotossint tico 2 7 Funcionamento do processo de fotoss ntese 2 8 O papel do di xido de carbono nas altera es clim ticas 2 9 O ciclo do carbono no planeta Terra 2 10 A biomassa como armazenamento de di xido de carbono 2 11 Tipos de biomassa 2 12 Fontes de biomassa 2 13 Utiliza o das fontes de biomassa 2 14 Tipos de fontes de bioenergia 214 1 Fontes de biomassa s lida 2 14 2 Fontes de biocombust veis l quidos 2 14 3 Fontes de biocombust veis gasosos 2 15 Caracter sticas da qualidade das fontes de biomassa 2 15 1 Fontes de biomassa s lida 2 15 2 Fontes de biocombust veis l quidos 2 15 3 Fontes de biocombust veis gasosos 2 16 Produtos de biomassa s lida 2 16 1 Pelletes de madeira 2 16 2 Estilhas de madeira 2 16 3 Toros 2 16 4 Briquetes de madeira 2 16 5 Fardos de palha 2 17 Produtos biocombust veis l quidos 2 18 Produtos biocombust veis gasosos 2 19 Poss veis usos t cnicos 2 19 1 Produ o de calor 2 19 2 Gera o combinada de calor e energia 2 19 3 Processamento de um prod
131. as diferentes origens e os v rios tipos de aplica es mostram a complexidade da instala o de projectos de biomassa Por exemplo analisando um segmento da biomassa s lida a biomassa da madeira a varia o tendo em conta a qualidade da madeira estende se desde os res duos frescos da floresta at aos res duos de madeira altamente contaminados O material de entrada nas centrais de digest o anaer bia demonstra uma maior variedade para nomear apenas alguns res duos org nicos res duos da ind stria alimentar incluindo a produ o de carne a frac o org nica dos lixos dom sticos culturas de aproveitamento energ tico etc Cada cadeia de biomassa tem de ser tratada de um modo espec fico por forma a ser utilizada como combust vel para produzir electricidade e ou calor Mas juntamente com os aspectos t cnicos h tamb m um n mero de quest es legais a serem consideradas para cada cadeia espec fica Em geral as cadeias de biomassa s o categorizadas devido a tr s quest es principais e A aptid o de um certo material como portador de energia renov vel que tamb m importante para se fazer uso de medidas de apoio e A classifica o de uma biomassa espec fica e os respectivos regulamentos de emiss o e A identifica o da necessidade de tratamento especial de um material de entrada ou de sa da 8 2 Quest es gerais de licenciamento para sistemas de energia renov veis 8 2 1 Licen a de acesso rede Quando
132. as em cinco grupos Minist rios e institui es afins Minist rio da Economia Minist rio da Agricultura e ou Florestas Minist rio do Ambiente Minist rio de Investiga o e Desenvolvimento para projectos inovadores cc a 2 Institui es regionais e Minist rios ou institui es de estados federais ou regi es 3 Institui es municipais 4 Organiza es independentes e Por exemplo funda es com preocupa es ambientais 5 Empresas de energia Apesar do grande n mero de programas de apoio a maior parte deles consiste num conjunto de aspectos comuns De seguida explicam se as quest es mais importantes que podem ser encontradas em cada linha de orienta o de um programa de apoio 9 3 1 Elegibilidade do Projecto Aqui definido qual o tipo de sistema que suportado pelo respectivo programa e qual o objectivo que o sistema precisa de cumprir Geralmente diferenciado entre sistemas de biog s unidades de combust o movidas a biocombust veis s lidos e sistemas usando biocombust veis l quidos Posteriormente feita muitas vezes uma diferencia o entre sistemas que produzem apenas electricidade ou apenas calor ou que combinam a produ o de calor com a electricidade cogera o Contudo para o apoio financeiro podem ser especificadas restri es tendo em conta o tamanho do sistema ou a elegibilidade de certos componentes do sistema Por exemplo os custos de propriedade est o muita
133. atr s As temperaturas mais altas resultam tamb m em fen menos climat ricos de maior frequ ncia tais como tempestades e inunda es O preju zo causado pelos desastres climat ricos tais como furac es tem aumentado dez vezes mais desde 1950 Em 1990 o preju zo atingiu n veis recorde de 40 bili es de d lares americanos 2 9 O ciclo do carbono no planeta Terra No planeta Terra o elemento carbono passa por um ciclo constante Neste ciclo o carbono associado em cadeias por meio da fotoss ntese As plantas servem de alimento aos animais sendo criada a sua massa a partir destas cadeias Quando os vegetais ou a biomassa animal entram em decomposi o o carbono libertado novamente como di xido de carbono Figura 2 15 O ciclo do carbono na Terra Gr fico Dobelmann www sesolutions de Dados Comiss o de estudo alem do Bundestag No total mais de 575 bili es de toneladas de carbono passam por uma constante transforma o Quando se queima a biomassa o di xido de carbono das cadeias de carbono libertado para a atmosfera No entanto estas emiss es de di xido de carbono n o s o consideradas no desequil brio do clima Esta considera o baseia se nos per odos de equil brio que est o envolvidos nas mudan as clim ticas ou seja medida que uma rvore cresce esta absorve di xido de carbono na sua biomassa Para criar um metro c bico de madeira a rvore consome uma tonelada de di xido de carbon
134. aumenta portanto a temperatura da caldeira reduzindo assim os tempos de opera o da mesma Figura 2 63 Sistema de cogera o no circuito de aquecimento com caldeira a lenha Gr fico Dobelmann www sesolutions de Exemplo 2 CCE com caldeira de condensa o e tanque de armazenamento Se uma unidade de CCE for usada em conjunto com uma caldeira de condensa o obt m se desvantagens em integrar a unidade de CCE na alimenta o porque limita a utiliza o da energia de aquecimento da caldeira A unidade de CCE portanto integrada no sistema de aquecimento paralelo caldeira de condensa o usado um tanque de armazenamento ou um interruptor hidr ulico para equaliza o hidr ulica Este m todo evita tanto quanto poss vel a interfer ncia entre as bombas Para al m disso a bomba da caldeira deve ter um controlo dependente da temperatura Quando a caldeira est a trabalhar evita se qualquer fluxo excedente de gua quente na caldeira via tanque de armazenamento Figura 2 64 Sistema de cogera o no circuito de aquecimento com caldeira de condensa o Gr fico Dobelmann www sesolutions de A liga o de retorno da unidade de CCE est localizada na zona de carga de modo a n o for ar a unidade de CCE a desligar enquanto a caldeira est a funcionar mesmo se houver fluxo excedente devido ao tanque de armazenamento Tal como o sistema de cogera o e a caldeira os tanques de armazenamento s
135. bagens de aquecimento 3 2 3 5 Aquisi o de co substratos Se a pr pria explora o n o puder fornecer a quantidade desejada de co substratos ou efluente s o necess rios fornecimentos externos Nalguns casos este fornecimento ser feito com base em res duos dispon veis pontualmente Para um fornecimento cont nuo de co substratos contudo aconselh vel realizar contratos com fornecedores Os aspectos importantes a planear nestes contratos s o e tipoe quantidade de co substrato ou efluente e planeamento temporal de fornecimento e especifica o da qualidade possivelmente em gamas tais como conte do da mistura contamina o por exemplo pl sticos pedras nutrientes etc e medi o do fornecimento tanto em quantidade como em qualidade nomeadamente os m todos normalizados que ser o utilizados para tal e dura o do contrato uma vez que quanto mais extenso temporalmente for o contrato mais segura ser a continuidade de fornecimento Registar tamb m um per odo de notifica o e pre o do co substrato que podem flutuar anualmente sendo portanto necess rio negociar um pre o todos os anos e condi es de pagamento e responsabilidade 3 2 3 6 Disponibilidade de nutrientes adicionais Os nutrientes adicionais resultantes do fornecimento de co substrato a partir de fontes externas t m de ser utilizados ap s a digest o Se isto puder ser feito na pr pria terra pode n o causar cust
136. bela 6 2 Sistemas de aquecimento com alimenta o autom tica Tipo de combust o Alimenta o Combust vel Energia Caldeira de c mara dupla Mec nica Estilhas de Madeira casca 35 kW 3 MW Caldeira com alimenta o inferior Mec nica Estilhas de madeira 20 kW 2 MW Caldeira com tapete transportador Mec nica Estilhas de madeira 200 kW e superior Caldeira com depurador multi cicl nico Pneum tica Estilhas de madeira 200 kW e superior Caldeira de leito fluidizado Mec nica Estilhas de madeira 10 kW e superior Figura 6 9 Caldeira com sistema de alimenta o autom tica Foto Polytechnik GmbH www polytechnik at 6 4 Avalia o da efici ncia econ mica Os custos elevados de investimento s o inerentes ao desenvolvimento de projectos de aproveitamento energ tico com madeira para classes elevadas de output Estes custos s o o factor decisivo na avalia o da efici ncia econ mica de um projecto Qualquer m todo para avalia o da efici ncia econ mica deve passar sempre pelos seguintes passos Tabela 6 3 Etapas para definir custos de produ o de energia Etapa de c lculo Par metros a determinar Determinar as condi es base do projecto Localiza o dados de consumo energ tico necessidades de aquecimento e eventualmente tamb m a energia el ctrica que pode ser necess ria Determinar as quantidades de combust vel dispon veis Potencial d
137. bioenergia brit nica informa o geral sobre bioenergia Renewable Power Association WWW r p a org uk Associa o comercial representante dos produtores de energia renov vel no Reino Unido vasta informa o sobre energia renov vel pol tica e medidas de apoio Environmental Services Association Www esauk org Associa o Comercial para empresas fornecedoras de servi oes de gest o de res duos e servi os ambientais associados National Assembly Sustainable Energy Group Www naseg org Organiza o para promover o desenvolvimento sustent vel e energia renov vel no Pa s de Gales informa o especial sobre programas de apoio no Pa s de Gales Western Regional Energy Agency amp Network WWw wrean co uk Ag ncia de Energia na Irlanda do Norte que promove o SER British Association for Biofuels and Oils BABFO http www biodiesel co uk Organiza o dedicada promo o de combust veis de transporte e leos provenientes de fontes renov veis I amp D e outras fontes de informa o Biomass Pyrolysis Network PyNe WWww pyne co uk Rede global de pesquisas activas e fomentadores de pir lise r pida da biomassa informa o tecnol gica Biomass Gasification Network GasNet Www gasnet uk net Rede global de pesquisas activas e implementadoras de pir lise r pida da biomassa informa o tecnol gica 9 4 3 Fontes de informa o nos Estados Unid
138. bsolo para evitar entrada de oxig nio Drenagem da gua de condensa o resultante das flutua es de temperatura Afastamento de potenciais contaminantes Inexist ncia de compostos de metal que possam oxidar tais como cobre lat o ferro Em vez disso deve se utilizar a o in x ou materiais sint ticos permanentes Zona de sedimenta o e Armazenamento durante um m ximo de 6 meses As dimens es da tubagem de transporte devem ser tidas em conta Os tubos que suposto transportarem 30 litros de leo vegetal por hora a longo prazo devem ter um di metro m nimo de 14 mil metros Devem ser projectados de tal modo que possam ser completamente esvaziados e devem ter locais para recolha de amostras As bombas usadas devem ser adequadas para a opera o com materiais viscosos aconselh vel a instala o de um tanque de armazenamento em frente bomba de combust vel equipado com um tubo de retorno Os sistemas devem ter filtros duplos de alta tecnologia de modo a que possa suster o maior n mero poss vel de part culas de sujidade o que evita a ocorr ncia de qualquer dano do motor 5 SISTEMAS DE COMBUST O DE PEQUENAS DIMENS ES O par metro mais importante para seleccionar e medir os sistemas de aquecimento a necessidade de calor Isto compreende dois elementos a necessidade de aquecimento dos espa os e a necessidade de gua quente para aplica es sanit rias Enquanto a necessidade de gua quente pode ser cons
139. bust veis diesel podem ser todos produzidos por meio da fase interm dia do g s de s ntese Os combust veis sint ticos em particular t m o potencial para desenvolver um comportamento de emiss es amigo do ambiente contanto que as propriedades sejam id nticas ou melhores Est o a ser efectuadas pesquisas na ind stria autom vel tendo em conta procedimentos de desenvolvimento para a produ o de combust veis sint ticos em simult neo com o hidrog nio Ainda necess ria muita pesquisa na produ o do g s de s ntese a partir da oxida o substoiquiom trica da biomassa Os procedimentos usados hoje em dia para a produ o de g s da biomassa n o foram projectados para produzir gases de s ntese mas para converter os gases produzidos em electricidade Infelizmente a sua transfer ncia directa para a gaseifica o da biomassa em centrais descentralizadas mais pequenas lt 50MW n o obteve sucesso imediato Ainda n o foram solucionadas muitas quest es que se prendem com a produ o de combust veis sint ticos Estas quest es incluem a qualidade e estabilidade dos combust veis produzidos os custos de produ o o poss vel rendimento das mat rias primas e a efici ncia energ tica de todo o projecto Produ o de g s de s ntese O passo inicial na produ o de g s a partir da biomassa a convers o termoqu mica dos combust veis base O ar o oxig nio o vapor e o hidrog nio bem como as misturas deste
140. cada a exist ncia de zona industrial Para cada licen a importante verificar com a respectiva autoridade legal quanto tempo levar o processo de licenciamento De notar que a regulamenta o das licen as varia de pa s para pa s 3 2 2 3 Liga o rede De modo a colocar a electricidade produzida na rede s o necess rias geralmente adapta es liga o existente Na fase de cria o necess rio inventariar o tipo de infraestruturas adicionais necess rias no caso de instala o de uma pequena unidade de CCE 20 150 kW O propriet rio da rede pode informar acerca das condi es que a instala o deve preencher e os custos com as adapta es necess rias aconselh vel contactar o operador local da rede na primeira fase do projecto Na fase inicial o equipamento el ctrico e a liga o rede t m de ser executados por um t cnico credenciado 3 2 2 4 Fase seguinte No final da fase de cria o algu m deve ser capaz de dar uma resposta positiva s quest es mencionadas no in cio desta fase Uma primeira impress o da instala o desejada incluindo a capacidade e o esbo o da exequibilidade deve estar delineada 3 2 3 An lise da exequibilidade 3 2 3 1 Or amento O pedido de or amento aos v rios fornecedores de instala es de biog s uma boa maneira de ter uma ideia da diferen a de custos t cnicos e de investimento O or amento pode ser a chave para estabelecer uma instala o operacional
141. carro Usando os orif cios do ar secund rio ou como no esquema em baixo usando os tubos de ar secund rio o g s de p s combust o da carboniza o ocorre nas reas de combust o prova de aquecimento da caldeira pelo que a mistura do g s da carboniza o combinada com o ar secund rio Os gases que s o gerados durante todo o processo de queima s o ent o retirados atrav s de permutadores de calor para permitir que a caldeira transfira o calor para o sistema de aquecimento central Figura 5 28 Sec o de uma caldeira com pelletes com sistema de alimenta o inferior Esquema www paradigma de Vantagens t cnicas f cil determinar o n vel de pelletes no recipiente de queima e geralmente auto control vel Desvantagens t cnicas As pelletes de madeira entram directamente em contacto com a combust o Isto significa que h um risco de voltarem acesas para a tremonha Este tipo de combust o tecnicamente moroso porque criado um calor consider vel subsequente na placa de queima que est sempre cheia O movimento cont nuo ou intermitente do transportador pode compactar o combust vel ou destruir as pelletes Tamb m poss vel formar uma base de combust o pouco homog nea permitindo que as pelletes acabem na rea de cinzas sem serem queimadas Figura 5 29 Caldeira com sistema de alimenta o inferior em opera o Fotografia www paradigma de Sistema de retorta Um queimador de pellet
142. casos a madeira armazenada em silos ou dep sitos o A Figura 6 6 Caldeira de grandes dimens es com dep sito para combust vel Gr fico Schmid AG www holzfeuerung ch O combust vel transportado para a caldeira atrav s de um transportador em parafuso sistema hidr ulico de arrastamento ou sistema de arrastamento rotativo gt Figura 6 7 Dep sito de combust vel com sistema hidr ulico de arrastamento Fotografia Polytechnik GmbH www polytechnik at A madeira usada no processo de combust o deve ter uma secagem pr via antes de entrar no dep sito de combust vel S se conseguem manter os intervalos de manuten o pr determinados se for assegurado o uso de madeira seca com um teor de gua m ximo de 35 6 3 2 Aplica es em edif cios municipais e edif cios habitacionais Um volume de armazenamento de 14 dias de funcionamento em carga completa deve ser o objectivo a atingir no caso dos sistemas de aquecimento de madeira para edif cios residenciais ou municipais Isto calculado usando a seguinte f rmula Output t rmico nominal x14 dias carga completa x 24 horas V pe E RE poder calor fico x densidade volum trica x efici ncia armazenamento Onde output t rmico nominal da caldeira 1 MW 14 dias de carga completa para 24 horas dia poder calor fico m dio de 4 kWh densidade volum trica de 250 kg metro c bico livre e efici ncia do sistema de 85 Daqui resulta
143. cio Emiss o de calor atrav s de radia o N o Emiss o de calor atrav s de propaga o N o Emiss o de calor atrav s de permutador de calor Sim Tipo de combust o Dependente do ar ambiente C mara de combust o Fechada Gama de sa da calor 5 150 kW Efici ncia lt 90 C Combust vel utiliz vel Toros de madeira briquetes de madeira Processo de igni o Manual autom tico Temperatura de combust o 150 200 C Uso conjunto da chamin com outros sistemas Sim Di metro necess rio para a chamin Calculado individualmente Chamin resistente humidade Sim Sistema de aquecimento pr fabricado Sim Necessidade de ar fresco Calculado individualmente Dist ncia de seguran a frente gt 0 80 m Dist ncia de seguran a nos lados gt 0 50 m Dist ncia de seguran a em cima gt 0 70m Dist ncia de seguran a no ch o Base prova de fogo Requisitos estruturais 1 Instala o As caldeiras de madeira com uma sa da total de calor de mais de 50 kW s s o normalmente permitidas numa divis o pr pria Estas divis es devem ter uma altura m nima de tecto de 2 m e um volume m nimo de 8 m Tamb m importante que o ar de alimenta o da caldeira seja substancialmente limpo sem poeiras e sem hidrocarbonetos halogenados tais como os produzidos por sprays pigmentos tintas e solventes Estes podem prejudicar o funcionamento da caldeira A temperatura interna da divis o da caldeira n o deve exceder os
144. co Ecofys bv www ecofys com 3 1 2 2 Condi es do processo Para produzir o metano as bact rias t m de estar num ambiente espec fico Esse ambiente tem de ter as seguintes condi es Condi es anaer bias as bact rias s est o activas na aus ncia de oxig nio Condi es de humidade necess rio existir uma humidade relativa de pelo menos 50 no substrato Temperatura a actividade bacteriana condicionada pela temperatura dividindo se as bact rias em psicrof licas lt 30 C mesof licas 30 40 C e termof licas 40 55 C O grupo das termof licas tem a maior actividade No entanto a maioria dos digestores escala de uma explora o agro pecu ria funciona com o grupo das mesof licas uma vez que este processo menos sens vel a mudan as e portanto controlado mais facilmente do que o processo termof lico Tempo de reten o uma produ o optimizada de biog s depende da temperatura e do tempo de actua o das bact rias no substrato Este tempo de reten o reflecte se para cada grupo de bact rias Assim as psicrof licas requerem um tempo de reten o de 40 100 dias enquanto que as mesof licas necessitam de 25 40 dias e as termof licas 15 25 dias paicrofilicas mesc lias tesmofiicas Produ o relative de g s 0 10 w ao 40 59 o 7 so w 100 Tempo de reten o dias Figura 3 5 Rela o entre temperatura e tempo de reten o Gr fico Ecofys bv www e
145. cofys com pH o valor do pH no digestor anaer bio dever rondar os 7 5 Em caso de co digest o de substratos cidos como alguns desperd cios da ind stria processadora de alimentos poder haver necessidade de ajuste do pH devendo ser dada especial aten o a este aspecto Carga org nica as bact rias necessitam de um m nimo de carga org nica mat ria org nica seca por m do digestor por dia como alimento para sobreviverem A carga org nica deve situar se entre 0 5 e 5 kg de mat ria org nica por m do tanque digestor por dia MO m dia A situa o mais favor vel ser disponibilizar entre 1 e 3 kg MO m dia evitando se a ocorr ncia de sobre alimenta o das bact rias com uma carga org nica muito alta Para al m disso deve ser introduzido diariamente substrato fresco no digestor Subst ncias auxiliares as bact rias necessitam para o seu metabolismo de compostos sol veis de azoto minerais e elementos residuais Quando o efluente agro pecu rio usado como o maior componente do substrato estas subst ncias est o presentes em n mero suficiente Subst ncias inibidoras Algumas subst ncias que poder o estar presentes no efluente tais como desinfectantes antibi ticos e cidos org nicos por exemplo resultantes da limpeza dos est bulos com desinfectante ou do tratamento de todo o gado com antibi ticos inibem a actividade bacteriana ou podem inclusivamente eliminar as bact rias Devem ser
146. colheitas n o alimentares The Office of Gas and Electricity Markets OFGEM www ofgem gov uk Organiza o reguladora para o mercado de g s e electricidade administra Renewable Obligation RO Informa o sobre assuntos pr ticos de RO The Carbon Trust www thecarbontrust co uk O Carbon Trust est a desenvolver e a implementar programas para apoio a tecnologias de baixa emiss o de carbono Enhanced Capital Allowance Scheme ECA Www eca gov uk Pela Carbon Trust em colabora o com DEFRA e Inland Revenue para fornecer informa o acerca do Esquema ECA PRASEG www praseg org uk Grupo Parlamentar de Energia Renov vel e Sustent vel Novidades para a implementa o pr tica de medidas de apoio tais como a Renewable Obligation Financiamento DTI Support Programme www dti gov uk renewable geninfo ht ml Informa o sobre o programa de apoio do Governo do Reino Unido para SER New Opportunities Fund www nof org uk O New Opportunities Fund distribui o dinheiro da lotaria nacional e disponibilizar brevemente 50 milh es de libras para projectos e licos projectos de colheitas para fins energ ticos e de projectos de pequena escala de aquecimento a biomassa Captial Grants Scheme DTI www dti gov uk energy renewables su pport capital grants shtml Fundos para projectos de demonstra o em projectos e licos projectos geradores de electricidade a partir de c
147. combust vel e a composi o das condutas O gr fico abaixo mostra os pontos de condensa o nas condutas de g s para v rias propor es ar combust vel e teores de gua do combust vel 40 30 20 50 C 0 45 C 40 e 35 C Figura 5 42 Ponto de condensa o para v rias propor es ar combust vel Gr fico www sesolutions de Os gases da combust o de madeira com uma propor o ar combust vel 1 1 5 e uma humidade de cerca de 20 condensam em superf cies mais frias lt 50 C Se o teor de gua na madeira for cerca de 40 o ponto de condensa o com as mesmas condi es b sicas j ocorre a 65 C Em casas mais velhas o sistema de aquecimento muitas vezes projectado com uma temperatura de fluxo de 90 C e uma temperatura de retorno de 70 C Na maior parte do tempo n o h risco de condensa o quando se faz o aquecimento com madeira h mida Com os irradiadores modernos e sistemas de caldeira contudo s o muitas vezes escolhidos n veis de temperatura baixos Por exemplo s o escolhidos 75 C para a temperatura de fluxo e 55 C para a temperatura de retorno do sistema de aquecimento No entanto se houver uma eleva o da temperatura de retorno sem controlo de termostato a caldeira e o sistema de condutas podem entrar rapidamente em corros o A abertura de um orif cio do termostato assegura que a caldeira atinja rapidamente a temperatura correcta quando acesa e que durante o funcionam
148. como combust vel Na maioria dos casos o uso de biodies is n o obriga a qualquer ajustamento no motor Na maior parte dos casos usa se uma mistura de biodiesel combinada com combust vel convencional No entanto podem tornar se necess rias altera es t cnicas quando os vedantes de borracha n o s o feitos de borracha de fluorcarbonetos Embora na sua viscosidade o biodiesel produzido tenha quase sempre propriedades id nticas ao combust vel diesel f ssil os steres met licos comportam se de maneira diferente dos pol meros qu micos Os biodies is atacam e dissolvem alguns sint ticos usados nos carros incluindo os tubos de combust vel e os vedantes Alguns componentes feitos de borracha nitrilo s o afectados Em casos de contacto prolongado com biodies is podem inchar e amolecer Se os produtores usarem componentes de borracha fluorcarbonetos ou se forem instalados durante uma repara o n o existem tais problemas A borracha de fluorcarboneto resistente ao ataque do biodiesel e resistente ao combust vel diesel f ssil Deste modo o produtor d ao consumidor a possibilidade de propuls o a diesel ou a biodiesel sem se ter de fazer qualquer modifica o 4 5 3 Etanol O etanol pode ser produzido fermentando colheitas de a car como a cana de a car milho pain o e beterraba bem como vegetais com goma como o milho o trigo e a batata Por vezes a biomassa de celulose de lenhina contendo celulose lenhina e
149. como material de liga o mas n o como material de constru o Os tijolos s o apenas usados para construir plintos pisos e para assentar funda es Opera o O tamanho e tipo de constru o dos fornos cer micos dependem da necessidade de calor da sala a ser aquecida Quando se determina a sa da do forno cer mico deve ser considerado o tipo de utiliza o aquecimento completo ou auxiliar Dependendo do tipo de constru o a sa da de calor dos fornos cer micos varia entre 600 e 1000 W por m da rea do forno cer mico Os fornos cer micos aquecem o ar da sala imediatamente ao serem aquecidos mas t m menos capacidade de armazenamento Os fornos simples s o mais lentos mas emitem um calor caracter stico muito agrad vel Al m da correcta igni o do forno o factor mais importante no aquecimento com fornos cer micos a boa tiragem 5 3 8 Caldeiras de aquecimento central alimentadas com madeira As caldeiras de aquecimento central alimentadas com madeira s o sistemas de aquecimento convencionais aquecidos com madeira cortada ou briquetes que est o situados numa divis o separada e podem cobrir as necessidades de calor de um edif cio inteiro Estas caldeiras de gaseifica o de madeira como tamb m s o conhecidas s o portanto usadas para fornecer o calor completo para moradias simples e grandes edif cios mma Le 3 2 m Figura 5 22 Caldeiras de aquecimento central modernas alimentadas com mad
150. como produtos biodegrad veis Por vezes esta propriedade pode ser um obst culo ao uso como combust vel porque os processos de oxida o e polimeriza o podem iniciar se nos tanques de armazenamento Estes processos alteram as propriedades dos leos combust veis mesmo sob condi es de armazenamento favor veis pelo que a vida m xima de armazenamento dos leos vegetais naturais permanece limitada de 6 a 12 meses Em condi es de frio os leos vegetais reagem de modo diferente dos combust veis refinados Com descidas de temperatura tornam se cada vez mais viscosos ao ponto de solidificarem Em pa ses com invernos frios devem ser considerados os efeitos da congela o Esta quest o significa que os leos vegetais s podem ser usados nos transportes quando combinados com combust veis tradicionais Alternativamente deve ser garantida uma temperatura do combust vel acima de 5 10 C Isto significa manter o tanque de leo a uma temperatura que garanta a viscosidade exacta para o sistema de injec o do combust vel Estes factores tornam a propuls o com leos vegetais naturais tecnicamente mais complicada do que a propuls o com combust veis convencionais 4 5 2 Biodiesel Os leos vegetais naturais n o podem ser usados em motores diesel convencionais sem serem efectuadas modifica es Portanto para que o leo vegetal produzido seja integrado no mercado de combust vel tradicional sem a necessidade de modifica es
151. cos simples e de ar quente Fornos cer micos simples O forno cer mico simples tem material de barro refract rio e tijolos a rodear directamente a c mara de combust o O calor que gerado emitido para a parte cer mica de armazenamento de calor e gradualmente alcan a a superf cie cer mica Daqui ent o irradiado para o espa o da sala para fornecer aquecimento Figura 5 20 Sec o de forno cer mico simples Esquema www brunner de Devido ao processo lento na emiss o de calor um forno cer mico simples requer pelo menos duas horas antes de alcan ar o output total de calor Para encurtar este tempo poss vel instalar permutadores de calor ou condutas acima do forno Estes s o abertos num ou em dois lados ou podem ser fechados com pequenas portas Abrindo as portas estas actuam como superf cies de aquecimento r pido e irradiam o calor directamente Os alimentos podem ser mantidos quentes nas condutas de permuta de calor e dependendo da constru o tamb m poss vel a sua utiliza o para assar alimentos A vantagem dos fornos cer micos simples a sua consider vel capacidade de armazenar calor Uma vez aquecidos podem irradiar calor quase constante na divis o at 24 horas A desvantagem a consider vel lentid o do sistema Fornos cer micos de ar aquecido Os fornos cer micos de ar aquecido t m um sistema de aquecimento de ferro forjado que est situado no centro da c mara de aquecimento
152. ctamente influenciada pelo conte do de gua O poder calor fico mais baixo PCMB pode ser calculado usando a seguinte f rmula matem tica PCoeco X 100 o 2 44 x po 100 sec o PCMB Onde PCseco O poder calor fico da madeira sem gua e H20 o teor de gua na madeira no estado em que encontrada MJikg Figura 2 40 Teor de gua e poder calor fico da biomassa Gr fico Dobelmann www sesolutions de A biomassa um produto natural Como tal o teor natural de gua varia consideravelmente mesmo que n o sofra influ ncias externas Na pr tica a forma mais r pida de calcular esse teor com base em valores recolhidos ao longo de v rios anos O teor de gua t pico para a biomassa lenhosa fresca entre 40 e 60 As plantas verdes podem ter um teor de gua mais elevado at 80 A biomassa com secagem ao ar livre atinge um teor de gua que dependendo da esta o do ano e da humidade ambiental varia entre 12 e 18 Os produtos de biomassa com secagem artificial tais como briquetes t m um teor de gua m ximo de 10 Contudo um armazenamento impr prio pode conduzir a uma absor o de gua por estes De referir que um teor de gua acima de 10 torna as briquetes inutiliz veis Devido influ ncia do peso as fontes de biomassa s o tratadas em medidas de volume Consequentemente o m todo de armazenamento e a forma geom trica s o muito importantes para a determina o d
153. dade A efici ncia da produ o de energia prim ria cerca de 30 O calor gerado para o sistema de exaust o ou para o sistema de arrefecimento do motor pode ser aproveitado por meio de permutadores de calor e disponibilizado para edif cios ou processos 4 9 2 Poss veis problemas t cnicos de opera o nas centrais de cogera o com leo vegetal As bombas e sistemas de injec o de combust vel s o as partes mais cr ticas das unidades de cogera o operadas com leo vegetal Elas s o a fonte da maior parte dos problemas A fraca qualidade do combust vel ou a exist ncia de contaminantes prejudiciais podem levar a uma r pida forma o de dep sitos nos bocais de injec o e no sistema de combust o o que pode levar a uma insuficiente atomiza o do combust vel e numa fase seguinte contamina o do leo do motor A maior amea a para os motores de leo vegetal deve se eventualidade de falha do sistema de lubrifica o central que geralmente conduz a danos irrevers veis do motor A juntar aos contaminantes prejudiciais no combust vel muitas vezes uma gradual tixotropia do leo da lubrifica o respons vel por este tipo de dano Por estas raz es s o recomendadas mudan as de leo e inspec es de manuten o aos motores de leo vegetal pelo menos em cada 250 horas Contudo n o s uma mudan a do leo do motor e do filtro que deve ser efectuada mas tamb m uma an lise da qualidade do leo encont
154. de di xido de carbono e contribuindo activamente para a protec o do clima Portanto com uma gest o activa da floresta poss vel obter uma redu o permanente no di xido de carbono 2 Fontes de energia eficientes Os produtos tais como a madeira e outros recursos renov veis como fibras e leos que t m biomassa podem substituir na totalidade fibras e materiais produzidos com derivados do petr leo Em contraposi o aos recursos f sseis os recursos renov veis a partir de materiais org nicos requerem muito menos energia para a sua extrac o processamento e venda Como consequ ncia a sua produ o e processamento significam menores emiss es de di xido de carbono para a atmosfera Para al m disso as emiss es de outros poluentes mais baixa Figura 2 18 Materiais qu micos Fotografia Colec o criativa www sesolutions de No final do ciclo de vida os materiais org nicos podem na sua generalidade ser usados sem restri es para a produ o de energia regenerativa contrastando com a maioria dos produtos qu micos de recursos f sseis Deste modo com a utiliza o da madeira poss vel poupar outras fontes de energia tais como o carv o o leo e o g s e introduzir um segundo ciclo de vida para os produtos A valoriza o energ ticas destes produtos fecha o ciclo do carbono natural 3 Uso a longo prazo Se a madeira for retirada da floresta geralmente transformada em materiais de co
155. de digest o o conte do agitado periodicamente e Para que o substrato introduzido se misture com o substrato existente para melhorar a penetra o das bact rias no substrato mais recente e Para atingir uma temperatura uniforme no digestor e Para evitar e interromper a forma o de camadas sedimentares e Para melhorar o metabolismo das bact rias removendo as bolhas de g s 5 Armazenamento de p s digest o Os substratos digeridos s o normalmente guardados num tanque de armazenamento de p s digest o dado que apenas uma pequena frac o usada directamente no digestor Al m do mais neste equipamento produzido biog s adicional 6 Armazenamento de biog s O biog s que produzido no digestor tem de ser armazenado at ser usado podendo ser armazenado quer no digestor quer num tanque espec fico de armazenamento exterior de g s 7 O motor a g s O motor a g s funcionando como uma unidade CCE utiliza o biog s como fonte de energia prim ria para produzir electricidade e calor A electricidade produzida pode ser usada para consumo pr prio e ou ser fornecida rede O calor produzido ser usado em parte para o aquecimento do digestor sendo o restante usado para o aquecimento de edif cios e de guas sanit rias est bulos ou para outros fins como estufas ou processos industriais O biog s tamb m pode ser processado para ser utilizado como combust vel de transporte para abastecer uma rede de g
156. de pequenas dimens es existe apenas um fornecedor em contraste com sistemas de maiores dimens es para os quais o risco potencial de perda de fornecimento de combust vel minimizado pelo acordo com v rios fornecedores presentes na regi o Leasing O leasing e condi es de aquisi o e defini o dos propriet rios dos projectos de aproveitamento energ tico de madeira s o estabelecidos a longo prazo entre os operadores e as empresas de leasing As condi es de leasing estabelecimento de responsabilidade e os limites de fornecimento s o sempre especificados por projecto No final do per odo contratual com acordos de leasing poss vel ao operador adquirir as instala es por um pre o previamente especificado Op es id nticas de leasing s o oferecidas em muitos casos pelos fabricantes dos sistemas Estas podem ter interesse quando o operador do projecto n o tem a capacidade financeira que permita uma aquisi o directa do sistema Financiamento do projecto Com as expectativas financeiras adstritas ao sistema investidores e empresas privados podem financiar o projecto O capital dos accionistas fornecido para a implementa o e financiamento do projecto Para al m da perspectiva de lucro muitos investidores s o por vezes motivados pelo car cter ambiental do projecto A identifica o com projectos de biomassa e a grande aceita o s o geralmente factores que aumentam a disposi o dos investidores a apoiar
157. de ser processados e comprimidos para 200 bars de modo a assegurar uma margem operacional suficiente para ve culos completamente movidos a combust vel Tal como as medidas para impedir a corros o remo o de cido sulf drico e amon aco tamb m essencial filtrar e secar o g s que usado Uma medida posterior passa pela separa o do di xido de carbono para aumentar o poder calor fico do combust vel produzido V rios processos podem ser usados para preparar o biog s e filtros moleculares para separar o di xido de carbono em combina o com filtros de carbono activo que eliminam o cido sulf drico e absorsores de press o movidos a gua para eliminar simultaneamente ambos os componentes do g s Os requisitos m nimos de qualidade para o uso de biog s como combust vel em ve culos s o os seguintes Tabela 2 9 Requisitos m nimos de qualidade para o uso de biog s como combust vel em ve culos Nome Unidade G s bruto de biog s Combust vel biog s Metano CH Vol 50 75 gt 95 Di xido de carbono CO2 Vol 25 50 3 4 Vapor de gua H20 g m 10 50 0 032 Azoto N gt Vol 0 5 Oxig nio O2 Vol 0 2 lt 1 0 Hidrog nio H2 Vol 0 1 lt 0 5 Amon aco NH3 Vol 0 1 cido sulf drico H2S Vppm O 6 000 lt 15 Part culas s lidas um lt 100 lt 5 2 19 3 2 Alimenta o da rede de g s natural Para fornecer biog s s redes de g s natu
158. de temperatura na alimenta o e retorno Estes aparelhos calculam a quantidade de calor fornecido por ano a partir do volume de gua que passa atrav s do contador e a diferen a de temperatura entre o fluxo de alimenta o e de retorno O m todo seguinte pode ser usado para estimar o consumo anual deste tipo de central de aquecimento Output t rmico nominal x horas anuais carga completa Consumo anual E E ES poder calor fico x densidade volum trica x efici ncia Onde output t rmico nominal da caldeira 1 MW 1500 horas por ano com carga completa poder calor fico m dio de 4 kWh densidade volum trica de 250 kg metro c bico livre e efici ncia do sistema de 85 Daqui resulta 1000 x 1500 Consumo anual gt 1765 m gt 1765 m x 0 25 t m 440 ton estilhas ano 4x 250 x 0 85 O seguinte m todo pode ser usado para o dimensionamento de armaz ns de combust vel para este tipo de central de aquecimento Output t rmico nominal x14 dias carga completa x 12 horas pRaec name poder calor fico x densidade volum trica x efici ncia Onde output t rmico nominal da caldeira 1 MW 14 dias de carga completa para 12 horas dia poder calor fico m dio de 4 kWh densidade volum trica de 250 kg metro c bico livre e efici ncia do sistema de 85 Daqui resulta 1000 x 14x 12 V Smazenam nio 4x 250x 0 85 197 m Seria portanto necess rio manter uma reserva de aproximadamente 200 m de volume de ar
159. do para iniciar o processo de s ntese Se se utilizar ar atmosf rico a composi o do g s tem azoto cerca de 50 e produzido um g s magro aproximadamente 5 MJ m enquanto que a utiliza o de oxig nio puro como oxidante leva a um g s de s ntese com um elevado teor de hidrog nio e mon xido de carbono e consequentemente um poder calor fico de mais de 10 MJ m Tal como a composi o qu mica do g s as cargas de poeiras e os teores de alcatr o s o importantes na determina o dos usos subsequentes para os gases de s ntese Para utiliza o em motores ambos os par metros poeiras e alcatr o devem estar abaixo de 100 mg m de outro modo a opera o do motor a longo prazo deixa de ser poss vel 2 16 Produtos de biomassa s lida Existe um grande n mero de produtos de biomassa s lida no mercado que podem ser usados em combust o ou sistemas de gaseifica o As maiores fontes destes produtos de energia s o florestais e agr colas bem como o sector de mat rias primas secund rias As principais fontes e produtos finais de produtos de biomassa s lida de madeira que est o dispon veis no mercado s o mostrados na figura seguinte Figura 2 43 Produtos bioenerg ticos a partir da madeira Gr fico Dobelmann www sesolutions de As caldeiras modernas e os sistemas de combust o s o optimizados nas suas zonas de combust o para as geometrias existentes de biomassa As caldeiras a madeira alimen
160. durar o processo de digest o tempo de reten o A fun o de armazenamento do digestor n o t o importante uma vez que o composto armazenado no tanque de p s digest o Processo por fases Uma outra op o de funcionamento de um digestor anaer bio o processo por fases Neste processo o digestor periodicamente preenchido na sua totalidade com efluente e co substrato O digestor ent o selado e o processo de digest o inicia se A taxa de produ o de biog s aumenta at atingir um patamar m ximo e quando a taxa de produ o diminui abaixo de 90 95 transportado composto para o tanque de armazenamento O restante permanece no digestor para dar in cio ao processo de digest o da nova por o de substrato fresco Para que se possa ter um fornecimento constante de biog s necess rio existirem diversos digestores a funcionar em paralelo em fases diferentes do processo de DA Usualmente os sistemas de m ltiplos tanques digestores s o mais adequados para centrais industriais de grande escala a digest o por fases em dois tanques pode ser utilizada nos digestores de explora es agro pecu rias Processo semi cont nuo Este tipo de processo combina as vantagens do processo por fases e do processo cont nuo Permite utilizar o digestor para armazenamento e digest o de substratos O material org nico adicionado continuamente at encher gradualmente o tanque digestor O efluente digerido fica armazenado n
161. e combust o requer tamb m uma licen a Neste caso a minimiza o das emiss es tem um papel relevante Complementarmente existem regras de seguran a para o manuseamento do g s que tem de estar em conformidade com as respectivas regras 8 3 3 2 Sistemas de aquecimento de pequena escala Os sistemas de aquecimento comuns de biomassa s o fabricados em grandes s ries e v m com um certificado de conformidade com os padr es e normas v lidos entre eles os regulamentos de emiss o para a respectiva capacidade de aquecimento Portanto na maioria dos casos n o s o necess rias licen as espec ficas apenas necess rio fazer medi es de controlo das emiss es Certas precau es de seguran a devem ser seguidas quando se armazena biomassa para aquecimento de modo a evitar acidentes e minimizar os riscos de inc ndio 8 3 3 3 Sistemas de combust o de m dia e grande dimens o Um dos passos mais importantes durante o desenvolvimento de um projecto de biomassa de maior dimens o o contacto antecipado com as autoridades de licenciamento Estas fornecem ao proponente do projecto a informa o actualizada necess ria sobre os documentos necess rios e relat rios de especialidade bem como a pr tica corrente de licenciamento para o tipo de sistema espec fico Id ntica s f bricas de biog s a conformidade com os regulamentos de emiss es representa a parte central durante o processo de licenciamento dos sistemas de comb
162. e ascendente o combust vel e o g s movem se em direc es opostas era muitas vezes aplicado Hoje em dia o princ pio mais utilizado de gaseificador contra corrente que pode ser usado em centrais com uma capacidade de cogera o de biomassa entre 100 kW e 10 MW Devido ao alto teor de alcatr o no g s e s grandes necessidades que se colocam para a sua purifica o n o pode ser ainda contabilizada uma disponibiliza o comercial na cogera o G s Combustivel Combustivel Combustivel Combustivel Figura 7 3 Princ pios b sicos de v rios tipos de gaseificadores Fotografia Ecofys b V www ecofys com Com um gaseificador de fluxo directo aplica se uma gaseifica o de corrente ascendente Por outras palavras as direc es do combust vel e do g s produzido s o as mesmas Os gases decompostos na zona de pir lise s o subsequentemente aquecidos numa zona de oxida o acima de 1000 C Tem lugar um extenso processo de divis o dos compostos org nicos de cadeia longa resultantes em compostos de cadeia curta convertendo assim a mat ria rica em alcatr o em mat ria com baixo teor de alcatr o Estes reagem na zona de redu o subsequente com as cinzas para formar mais g s CO em CO Isto significa que o g s bruto de sa da pode ser usado quando se necessita de um g s de elevada qualidade Os gaseificadores de fluxo directo est o especialmente adaptados para a produ o combinada de calor e energia para cent
163. e biomassa regional dist ncia m dia para as fontes de biomassa altera es sazonais tipo de combust vel e propriedades do material Concep o da cadeia log stica M todo de distribui o de combust veis tipo e dura o do armazenamento passos posteriores de processamento no local Esbo o esquem tico do sistema N mero tipo e sa da dos geradores de calor tipo de combust o da caldeira m todo de tratamento dos gases de escape dados do projecto para o sistema como um todo informa o sobre m quinas Concep o da engenharia no local Necessidades de espa o edif cios localiza o das tubagens estruturas de transfer ncia Os custos do projecto incluem os seguintes blocos 1 Custos de investimento e Investimento no sistema tecnol gico e Custos auxiliares do planeamento e Custos para aprova o e inspec o e Impostos e Juros e Fundo de reserva 2 Custos de opera o e Custos de combust vel Custos de pessoal Manuten o Repara es Seguro Deposi o das cinzas Equipamento 3 Rendimentos e Energia proveniente do calor Apoio financeiro Redu o da taxa de juro Energia proveniente da electricidade apenas em sistemas de cogera o Tabela 6 4 Custos t picos de investimento para v rios projectos de aproveitamento energ tico com madeira M quinas Constru o Electricidade Outros Custos
164. e de calor necess ria para manter a temperatura no digestor pode ser calculada pela seguinte f rmula Calor necess rio em MJ ano massa de substrato ton ano x calor espec fico em KJ kg K x T digestor T substrato fresco x 130 Regra geral o calor espec fico do substrato igual ao da gua 4 2 MJ ton K Para substratos com um conte do relativamente baixo em gua o calor espec fico ser mais baixo Exemplo 5000 toneladas de efluente de bovinicultura e 800 toneladas de desperd cio agr cola s o anualmente digeridas a uma temperatura mesof lica de 35 C A temperatura m dia do substrato fresco de 15 C O calor necess rio para o digestor igual a 5000 800 x 4 2 x 35 15 x 130 633 360 MJ ano Ou seja igual a 633 GJ ano Quando s o aplicadas medidas sanit rias o co substrato pr ou p s aquecido a uma temperatura mais alta O calor espec fico necess rio adicional para este processo depende largamente da configura o isto usando a recupera o de calor apenas aquecendo o co substrato pr ou p s aquecimento O calor necess rio adicional estar na gama dos 10 140 do calor que usado no digestor Calor Residual O calor residual o calor que ainda resta quando o calor necess rio para o digestor desviado da produ o total de calor da unidade CCE Este calor pode ser usado efectivamente isto para aquecer est bulos ou habita es Produ o de c
165. e dos efluentes agro pecu rios do armazenamento para o digestor Normalmente este transporte efectuado com recurso a uma bomba 2 Armazenamento de co substratos Adicionando outro tipo de biomassa com uma maior densidade energ tica do que o efluente agro pecu rio pode aumentar se substancialmente o rendimento do biog s A biomassa adicional chama se co substrato A diferen a na fluidez dos co substratos comparada com a do efluente agro pecu rio sugere um armazenamento separado 3 Pr tratamento Com base no tipo de co substrato e respectivo estado de agrega o existem tr s formas diferentes de pr tratamento tratamento mec nico pr aquecimento e tratamento t rmico Alguns co substratos requerem uma redu o de tamanho efectuada por corte ou moagem para evitar a presen a de part culas demasiado grandes nas bombas e misturadores da instala o Por outro lado a redu o de tamanho aumenta a rea de superf cie para as bact rias com a consequente acelera o da produ o de biog s Outros tipos de co substrato como as gorduras podem requerer pr aquecimento para melhorar as caracter sticas do flu do Alguns co substratos necessitam de tratamento t rmico para preencher requisitos sanit rios 4 Digestor O digestor o equipamento onde os substratos s o aquecidos e onde se d o processo de fermenta o Os dois produtos finais deste processo s o o biog s e o substrato digerido Durante o processo
166. e era amplamente usada na Alemanha depois da Il Guerra Mundial Embora nesse tempo n o tenham sido desenvolvidas centrais para a produ o de energia e calor a tecnologia do motor para o mercado autom vel estava a come ar a aplicar se Exemplo O gaseificador de 29 MW chamado Amergas em Getruidenberg baseia se no gaseificador com base na circula o fluidizada onde o g s de s ntese tamb m usado no gerador de vapor da central de energia a carv o ligada ao mesmo A central tem capacidade para gaseificar at 150 000 toneladas de madeira por ano que pode usar para produzir electricidade com uma efici ncia de 35 substituindo assim o carv o como combust vel prim rio Embora o gaseificador Amergas tenha funcionado sem quaisquer problemas problemas t cnicos com a purifica o do g s levaram a demoras n o se conseguindo alcan ar a capacidade total de produ o de combust vel anual Os custos de investimento para o gaseificador s o cerca de 1600 kWe Figura 7 2 Gaseificador Amergas na central energ tica de Gertruidenberg Holanda Fotografia Ecofys b V www ecofys com Na figura acima est representado um gaseificador de base fixa A biomassa alimentada normalmente pelo topo do reactor em peda os de combust vel s lido exposta a um meio de gaseifica o e passa atrav s de v rios est dios antes de chegar fossa das cinzas Antigamente o princ pio de gaseifica o de corrent
167. e geralmente os 150 kW de energia el ctrica Como resultado da constru o robusta s o normais tempos de vida em servi o acima de 80000 horas de funcionamento Figura 2 66 Ajuste de um mbolo num motor de grandes dimens es Fotografia MAN BW manbw de Motor de injec o a diesel Os motores diesel de injec o s o motores a diesel convertidos que s o capazes de queimar biog s misturado com ar Figura 2 67 Sistema de cogera o de injec o a diesel com 100 kWe de energia Fotografia Dobelmann www sesolutions de Uma vez que esta mistura de ar g s n o se auto inflama com as press es de compress o criadas nos motores diesel a igni o externa tem de ser fornecida tal como com os motores de igni o por fa sca Assim os motores diesel de injec o piloto usam bocais de injec o existentes e introduzem diesel e leo de aquecimento no cilindro junto com a mistura comprimida de g s ar Este jacto de combust vel inflama como resultado da compress o e consequentemente inflama a mistura e o processo de combust o realiza se A quantidade de leo inflamado necess rio para operar o motor deste modo cerca de 7 10 da sa da total atingida do motor O tempo de vida deste tipo de motor cerca de 30 000 a 40 000 horas de funcionamento Motor Stirling Os motores Stirling s o um exemplo de motores que usam a combust o externa Estes geradores de calor e energia utilizam a diferen a de temperatura e
168. e o qual apenas foi usado diesel de petr leo pode ser necess rio alterar o filtro de combust vel Como o biodiesel se comporta como um solvente os res duos do combust vel diesel podem ser dissolvidos o que pode levar a bloqueios dos filtros e Pela mesma raz o as reas envernizadas que est o em contacto com o biodiesel devem ser limpas imediatamente e Seo biodiesel for usado em carros n o aprovados alguns materiais sint ticos ou de borracha podem danificar se em certas circunst ncias depois de um per odo de uso mais longo A t tulo de exemplo os tubos de combust vel podem amolecer Os tubos feitos de borracha de fluorcarbono j utilizados em modelos aprovados podem evitar esta situa o Podem efectuar se verifica es regulares do sistema de combust vel e se necess rio alterar os materiais afectados 4 8 3 Etanol O etanol raramente usado na Europa e nos Estados Unidos da Am rica como combust vel puro Apenas no Brasil usado este m todo A raz o para esta situa o a elevada taxa de evapora o do combust vel visto que reduz a capacidade para arranques frios O problema dos arranques frios a baixas temperaturas n o relevante em zonas clim ticas quentes Em zonas clim ticas mais frias como na Europa do norte os carros t m de estar por vezes equipados com um tanque de gasolina extra para assumir arranques frios O uso do etanol quando combinado com a gasolina convencional n o requer quaisq
169. e uma certa quantidade de press o positiva quando as caldeiras de madeira s o acesas Por esta raz o deve assegurar se que o tubo da conduta para a chamin colocado de modo a que fique completamente herm tico poss vel usar silicone resistente temperatura como um componente vedante ou alternativamente a conduta pode ser bem soldada Al m disso sensato colocar um tubo de conduta flex vel e isolado para a chamin para melhorar o isolamento sonoro O tubo da conduta para a chamin n o deve ser revestido a tijolos visto que isto pode causar problemas de isolamento do ru do Deve ter sempre uma abertura de inspec o herm tica para permitir que se controlem os dep sitos de fuligem e se necess rio remov los 5 5 Armazenamento 5 5 1 Armaz ns para toros de madeira O crit rio mais importante para os toros de madeira o grau de secagem Cada litro de gua removido da madeira como vapor usa 0 7 kW que descarregado atrav s da chamin e n o est dispon vel para aquecimento de espa os Outros problemas com madeira h mida resultam no abaixamento de temperatura durante a combust o de modo que a zona de combust o n o produz o calor necess rio Isto conduz ao risco de forma o de g s de madeira n o queimado como creosoto ou fuligem nas v lvulas da conduta e da chamin Todos estes problemas podem ser evitados se a madeira for devidamente seca da ser ideal um per odo de seca de dois anos no exterior
170. eados no carbono como combust veis renov veis tais como os leos vegetais de uso secund rio e os seus esteres biodies is o grupo de lcoois como o metanol e o etanol bem como outros hidrocarbonetos como os combust veis sint ticos petr leo diesel Os combust veis de fontes renov veis que s o j produzidos a partir da biomassa em maiores quantidades para o sector de transporte s o o leo vegetal o metil ster e o etanol A produ o de biocombust veis l quidos est no seu come o tendo contudo possibilidades de desenvolvimento substanciais Os cen rios t cnicos prev em que 25 do mercado combust vel da Uni o Europeia possa ser moldado para serem utilizados combust veis renov veis poss vel alcan ar este objectivo com as tecnologias existentes se houvesse uma redu o moderada no consumo m dio da frota e se 50 da biomassa dispon vel fosse usada para a produ o de combust vel Se a discuss o fosse estendida aos combust veis de biomassa sint ticos que ainda se encontram na fase de pesquisa a quota de mercado das renov veis podia ser de 45 A Uni o Europeia atingiria ent o redu es significativas nas suas emiss es de di xido de carbono Al m disso podia ser atingido um grau de independ ncia consider vel do petr leo No sector do transporte t m prevalecido dois tipos de motor para equipar os autom veis O motor de igni o alimentado a gasolina e o motor diesel de auto igni o alime
171. ecto verifique regularmente o progresso da constru o 3 3 2 Arranque O arranque do digestor anaer bio um passo crucial na realiza o do projecto Durante o arranque ser iniciado o processo biol gico da produ o de biog s As bact rias respons veis por este processo j est o presentes no efluente de bovinicultura mas necessitam de ser adicionadas quando se utiliza efluente da suinicultura Depois de um per odo de 3 6 meses a produ o de biog s ir aumentar gradualmente at atingir o seu m ximo A composi o do biog s produzido poder oscilar durante este per odo de arranque O teor de metano aumentar para 55 60 A concentra o de enxofre no biog s ser alta no in cio mas decrescer quando a dessulfuriza o biol gica se encontrar operacional Quando a constru o do digestor estiver completa aconselh vel que o fornecedor supervisione o arranque Ap s o per odo de arranque o comprador poder verificar se a instala o re ne as especifica es quanto ao rendimento de biog s e produ o de electricidade As actividades quotidianas que o oper rio da central ter de desempenhar consistem em introdu o do efluente ou se efectuado automaticamente monitoriza o dessa tarefa adi o dos co substratos monitoriza o do funcionamento dos misturadores manuten o de um caderno de notas com as entradas di rias de efluente e co substratos a temperatura no digestor rendimento de bio
172. ectoriais quando interligadas com a pol tica energ tica em articula o com os organismos p blicos competentes Desenvolve a sua actividade junto dos diferentes sectores econ micos e dos consumidores Direc o Geral de Geologia e Energia DGGE www dge pt Respons vel pela concep o promo o e avalia o das pol ticas relativas energia e aos recursos geol gicos numa ptica do desenvolvimento sustent vel e de seguran a do abastecimento energ tico Ag ncias de energia municipais e inter municipais planeta clix pt ag energia ave www cm tondela pt www ageneal pt www cm loures pt www amerlis pt www areal energia pt www valima pt arealima Www aream pt www amria pt www arevdn pt www energaia pt As v rias ag ncias de energia municipais e inter municipais desenvolvem os seus planos de desenvolvimento de energias renov veis nomeadamente da Biomassa Instituto do Ambiente www iambiente pt Disponibiliza informa o sobre o Plano Nacional de Altera es Clim ticas e Estrat gia Nacional de Desenvolvimento Sustent vel respons vel pelo processo de Avalia o de Impacte Ambiental Disponibiliza tamb m informa o sobre v rias reas ambientais Financiamento Programa de Incentivos Moderniza o da Economia PRIME WWww poe min economia pt A Medida de Apoio ao Aproveitamento do Potencial Energ tico e Racionaliza o de Consumos MAPE
173. edif cio de apartamentos resulta numa sa da el ctrica de CCE ptima de 18kW O dimensionamento preciso importante no planeamento das centrais Se a unidade seleccionada for muito grande n o econ mica e os seus tempos de funcionamento anuais s o muito baixos Ao contr rio se a unidade seleccionada for demasiado pequena ent o o benef cio potencial econ mico e ecol gico n o atingido Para o planeamento de instala o de centrais de cogera o deve existir sempre um estudo detalhado da integra o hidr ulica na rede de aquecimento da tecnologia dos sistemas el ctricos do isolamento do ru do da sa da do g s de exaust o e do fornecimento de combust vel Para a integra o hidr ulica das unidades de cogera o em redes t rmicas de edif cios apresentam se dois exemplos de liga o com caldeiras de baixa temperatura e caldeiras de condensa o Exemplo 1 Sistema de cogera o e caldeira de baixa temperatura Quando se usa um sistema CCE juntamente com caldeiras convencionais ou caldeiras de baixa temperatura ou caldeiras a lenha a sua integra o no circuito de aquecimento traz vantagens t cnicas Deste modo um sistema CCE pode ser integrado em circuitos de aquecimento existentes sem requerer uma tecnologia de controlo especial Esta solu o constru da ligando o tubo de alimenta o caldeira e inserindo gua de aquecimento aquecida na unidade CCE Com a unidade CCE em funcionamento
174. efecer no colector A cinza de pelletes normal castanha acinzentada e arenosa Se a caldeira n o estiver correctamente preparada a cinza preta porque formou se carv o e as pelletes n o foram correctamente queimadas Com uma prepara o incorrecta das caldeiras a pelletes com queimadores de alimenta o inferior ou retortas tamb m poss vel que caiam pelletes n o queimadas no colector de cinzas Se se observarem repetidamente estas falhas t cnicas deve ser notificado o servi o de apoio ao cliente do fabricante da caldeira Isto deve se a um problema com o controlo electr nico da caldeira ou com o n vel de monitoriza o As caldeiras de pelletes t m geralmente tecnologia de monitoriza o sofisticada que pode indicar a avaria Causas frequentes de avarias no queimador Falta de pelletes na c mara de armazenamento Indicador de n vel na tremonha interm dia avariado Bloqueio do motor do transportador Dispositivo de igni o el ctrico avariado 5 3 10 Caldeiras de estilhas de madeira Al m das pelletes podem tamb m ser usadas estilhas de madeira como combust vel nas caldeiras autom ticas Tecnicamente as caldeiras de estilhas alimentadas automaticamente s o muito similares s caldeiras de pelletes de madeira As estilhas s o geralmente introduzidas na caldeira com transportadores em espiral ou de parafuso Assim como as pelletes de madeira as estilhas s o um material volumoso Contudo as estilhas s o
175. eira Fotografia www koeb schaefer com S o usados como combust vel troncos de madeira com 25 100 cm de comprimento O fogo de baixa temperatura resultante produz gases de madeira que s o retirados para uma c mara de combust o secund ria onde s o completamente queimados Figura 5 23 Sec o de Caldeira de aquecimento central alimentada com madeira Esquema www koeb schaefer com As caldeiras que utilizam troncos de madeira separam claramente os dois tipos diferentes de combust o Na c mara de combust o prim ria a madeira aquecida e como resultado da queima com oxig nio s o libertados gases inflam veis Figura 5 24 Sec o e fotografia de Caldeira de aquecimento central alimentada com madeira Esquema e Fotografia www guntamatic at Estes gases s o aspirados atrav s de um ventilador para uma c mara de combust o revestida com material cer mico ou a o resistente a altas temperaturas Esta utiliza os gases de madeira criados na primeira c mara de combust o da caldeira O g s de madeira misturado com o oxig nio secund rio necess rio numa c mara girat ria e queimado enquanto retirado atrav s de uma placa de combust o A seguinte figura mostra a chama do g s de uma caldeira de gaseifica o de madeira Figura 5 25 C mara de combust o secund ria e g s da madeira Esquema e Fotografia www froeling at Os gases de escape de ambas as fases de combust o s o retirados atrav
176. eira com acesso veicular directo Dep sitos de estilhas de madeira convencionais sem acesso veicular Dep sito de estilhas de madeira com secagem preliminar Dep sitos de estilhas de madeira com transportadores de parafuso de alimenta o Dep sitos de estilhas de madeira subterr neos exteriores Dep sitos de estilhas de madeira ao n vel do solo e no exterior DA EBONa Como todas as variantes de dep sitos podem funcionar para estilhas de madeira com processos de transportador j descritos dispensa se uma explica o detalhada do mecanismo de transporte 1 Dep sitos de estilhas de madeira com acesso veicular directo Os dep sitos de estilhas de madeira com acesso veicular directo s o espa os nos edif cios que abrem para o exterior Assim as estilhas de madeira podem ser trazidas com um transportador frontal Para evitar que as estilhas de madeira escorreguem do dep sito a superf cie de armazenamento fechada com bet o ou vigas horizontais de a o Figura 5 66 Dep sitos de estilhas de madeira com acesso veicular directo Esquema www hargassner at 2 Dep sitos de estilhas de madeira convencionais sem acesso veicular Os dep sitos de estilhas de madeira convencionais sem acesso veicular est o situados dentro do edif cio Est o separados do resto do espa o atrav s de uma divis o As estilhas de madeira podem ser trazidas para este dep sito por um transportador de correia ou um equipamento similar
177. eitos de acordo com crit rios puramente arquitect nicos conduzir o geralmente a problemas de longo prazo Os t cnicos especialistas devem ser envolvidos no processo de projecto numa fase inicial para planificar a incorpora o do dep sito e os seus aparelhos de alimenta o de uma forma harm nica dentro do edif cio 6 CALDEIRAS O aquecimento com recurso utiliza o de madeira em grandes edif cios de institui es p blicas ou empresas privadas representa um grande passo para a sustentabilidade A energia de aquecimento representa um ter o das necessidades de energia das sociedades modernas Se estas necessidades de energia puderem ser cobertas usando recursos locais isto resulta em impactos econ micos interessantes na regi o e O uso de recursos naturais locais cria independ ncia e refor a a rede local e O fornecimento de combust vel da regi o gera rendimento econ mico e Os grandes projectos t m um papel de farol ou seja potenciam o aparecimento de outros projectos Os sistemas de aquecimento de alimenta o autom tica s o hoje em dia usados como forma de utiliza o da biomassa para fornecer energia a grandes edif cios e propriedades As estilhas de madeira e serradura s o armazenadas e queimadas nestes sistemas sendo o calor resultante dirigido para os consumidores ligados ao sistema 6 1 Implementa o de um projecto de aproveitamento energ tico da madeira Os projectos de aproveitamento ene
178. em pe as at 1 metro de comprimento Est o estabelecidos outros tr s medidas de comprimento de toros 25 cm 33 cm e 50 cm Todos os produtores de caldeiras t m optimizadas as geometrias das c maras de combust o para estes comprimentos Depois de ser cortada no comprimento desejado a madeira dividida para optimizar a rea de superf cie para combust o e para facilitar a secagem da madeira Quando a madeira separada manualmente o toro mantido em p e separado em quatro partes ao comprido Este processo tamb m pode ser feito por uma m quina hidr ulica de corte de madeira r Figura 2 49 Corte industrial de madeira Fotografia Biomassehof Allg u GmbH www holzbrennstoffe de Para utilizar os toros em aquecedores importante que a madeira esteja seca Um bom toro de madeira tem um teor de gua menor que 20 Este valor atinge se depois de dois anos de armazenamento ao ar livre Se este requisito for satisfeito pode esperar se um teor de cinzas residual dos toros menor que 0 5 A produ o de toros a forma energeticamente mais eficiente de prepara o de madeira como produto de biomassa Os separadores mec nicos de toros requerem menos de 0 1 do teor de energia total Por causa da sua falta de uniformidade os toros n o s o adequados para a combust o automatizada O seu uso restringido a caldeiras de madeira alimentadas manualmente 2 16 4 Briquetes de madeira Os briquetes de madeira s o prensad
179. em qualquer problema Uma outra aplica o destes fornos em casas de arquitectura passiva nas quais a necessidade de calor t o baixa que tais fornos conseguem fornecer todo o aquecimento necess rio Nestes edif cios os fornos de pelletes podem funcionar como fornos de radia o de ar quente e combinados com um permutador de calor como caldeiras de aquecimento central Especifica es t cnicas para fornos de pelletes Tabela 5 9 Especifica es t cnicas para fornos de pelletes Dados www sesolutions de Aplica o prim ria Aquecimento de espa os conforto Local de instala o Sala rea de aquecimento Sala Emiss o de calor atrav s de radia o Sim Emiss o de calor atrav s de propaga o Sim Emiss o de calor atrav s de permutador de calor Depende do tipo de constru o Tipo de combust o Dependente do ar ambiente C mara de combust o Fechada Gama de sa da calor 3 11 kW Efici ncia lt 90 C Combust vel utiliz vel Pelletes de madeira Processo de igni o Autom tico Temperatura de combust o 150 200 C Uso conjunto da chamin com outros sistemas Sim Di metro necess rio para a chamin A ser calculado individualmente Chamin resistente humidade Sim Sistema de aquecimento pr fabricado Sim Necessidade de ar fresco 4 m volume de espa o kW Dist ncia de seguran a frente gt 0 80 m Dist ncia de segura
180. em um poder calor fico de 18 5 MJ por quilograma As cinzas que ocorrem quando a madeira queimada t m um elevado teor de nutrientes tais como c lcio magn sio pot ssio e f sforo Os res duos de cinzas com densidade acima de 900 kg m t m um teor baixo em metais Consequentemente estas s o usualmente permitidas para aplica o como fertilizante Contudo durante a combust o de res duos de madeira em sistemas com capacidades de combust o de mais de 150 kW podem ocorrer grandes quantidades de cinzas finas densidade menor que 400 kg m Estas podem conter concentra es t o elevadas de metais pesados que por raz es ambientais o seu uso como fertilizantes n o se justifica As fontes de biomassa s lida da ramagem t m os seguintes valores caracter sticos Tabela 2 3 Dados caracter sticos de combust veis feitos de biomassa de ramagem Dados Basisdaten Bioenergie Produtos de ramagem Massa Teor Poder Teor Aquecimento Teor de calor fico energ tico a leo de gua equivalente cinza Peso medido 1t kg MJ kWh litros kg Palha de trigo Secagem natural 1000 15 14 4 4032 403 57 0 Palha de cevada Secagem natural 1000 15 14 7 4116 412 48 0 Palha de centeio Secagem natural 1000 15 14 7 4116 412 48 0 Palha de nabo Secagem natural 1000 15 14 3 4004 400 62 0 Palha de milho Secagem natural 1000 15 14 8 4144 414 67 0 Feno de p
181. en o para evitar o refluxo do digestor para o armazenamento de efluente 3 1 4 4 Bomba Uma bomba no sistema DA pode ter duas fun es servindo para superar a diferen a em altura ou para ser usada no sistema hidr ulico de agita o As bombas classificam se da seguinte forma centr fugas deslocamento positivo espiral exc ntricas palheta fole Figura 3 16 Diferentes bombas Fotografias PlanET GmbH www planet biogas com De modo a facilitar o funcionamento das bombas deve instalar se a tubagem com uma inclina o de 1 a 2 para que a bomba fique automaticamente vazia durante a paragem Este procedimento evita a forma o de sedimentos na bomba No entanto este procedimento n o poss vel com bombas de v lvula uma vez que estas n o aspiram automaticamente o substrato 3 1 4 5 Dispositivos de Agita o Os dispositivos de agita o servem para estabelecer as seguintes condi es no digestor e equil brio de temperatura no substrato e mistura do substrato existente e do novo por forma a que estejam presentes bact rias activas em todo o substrato e preven o de forma o de aglomerados e camadas Os dispositivos de agita o nas centrais de DA classificam se em mec nicos e hidr ulicos sendo os mais comuns de parafuso Figura 3 17 Agitador de parafuso Fotografia Krieg Fischer Ingenieure GmbH www kriegfischer de Agitador de parafuso Um agitador de parafuso consiste nu
182. enada no biog s transformada em calor e pot ncia atrav s dum motor de g s convencional Este tipo de convers o de energia tamb m chamada Gera o Combinada de Calor e Energia Neste guia ser o discutidos apenas os motores de g s mais utilizados nomeadamente o motor de pist o que conduz gera o de electricidade Outros equipamentos de convers o de biog s para a gera o de electricidade s o motor de agita o pilha combust vel e turbina de g s Contudo estas op es ainda n o est o homologadas comercialmente para digest o anaer bia Recentemente tem sido efectuada investiga o no campo do uso de pilhas combust veis para digestores de explora es agro pecu rias Figura 3 22 Motor CCE Fotografia Smack AG www schmack biogas com Normalmente um motor de pist o pode libertar calor para a atmosfera atrav s da gua de arrefecimento do motor e do sistema de exaust o Numa configura o CCE este calor recuperado por meio de permutadores de calor Parte deste calor utilizado para aquecer o digestor enquanto que o calor remanescente pode ser usado para necessidades de calor externas O motor CCE pode utilizar at 90 da energia do combust vel convertendo a em 30 de energia el ctrica e 60 em calor A electricidade gerada pode ser utilizada tanto para uso pr prio como para fornecimento rede Existem duas op es diferentes para a produ o de electricidade e Produ o nominal con
183. enamento de pelletes O armaz m de pelletes deve ser sempre rectangular e se poss vel o comprimento da sala n o deve ter mais que 2 0 m Na pr tica dimens es como 2 metros por 3 metros ou 1 8 metros por 3 2 metros provaram ser seguras A mec nica do fluxo das pelletes de madeira significa que quanto mais estreita a sala mais pequeno o tamanho dos espa os n o utiliz veis O tamanho do armazenamento depende da necessidade de calor do edif cio Deve ser suficientemente grande contudo para armazenar um ano de fornecimento de combust vel As seguintes regras gerais aplicam se quando se dimensionam as divis es de armazenamento de pelletes Regras gerais e 1 kW de carga de calor 0 9 m de armazenamento incl vazio e Espa o de armazenagem utiliz vel 2 3 de armazenamento incl vazio e tm pelletes 650 kg e Teor de energia 5kWh kg Exemplo Moradia unifamiliar com carga de calor de 15 kW tem uma necessidade anual de pelletes de 5800 kg 15 kW carga de calor x 0 9 m kW 13 5 m volume de armazenamento Volume utiliz vel para armazenamento 13 5 m x 2 3 9 m Quantidade armazen vel de pelletes 9 m x 650 kg 5850 kg rea de armazenamento necess rio 13 5 m 2 4 m altura da sala 5 6 m Uma boa rea para armazenamento seria 2m x 3m 6m e Quantidade de energia armazenada 5850 kg x 5 kWh kg 29 250 kWh Protec o da humidade As pelletes s o altamente hidrosc picas
184. enho escala mapas etc que ser o necess rios para o licenciamento 3 2 4 2 Licenciamento Nesta fase pode iniciar se o processo de licenciamento A autoridade legal informar quais os documentos necess rios Na maioria dos casos ser o pelo menos e Desenhos escala e C lculos de engenharia por exemplo fluxos de massa biog s e produ o de kW n vel sonoro e Plano de emerg ncia poss vel que sejam pedidos requisitos adicionais Se os mesmos tiverem custos elevados a exequibilidade econ mica do projecto pode estar em perigo Por esta raz o o comissionamento final n o dever ter lugar antes que sejam obtidas as licen as 3 2 4 3 Financiamento do projecto Durante o processo de licenciamento o financiamento do projecto poder ser elaborado detalhadamente Dever ser verificada a exist ncia de poss veis subs dios uma vez que na maior parte dos casos ser necess rio um empr stimo aconselh vel pedir or amentos a v rias institui es financeiras bancos ou companhias leasing Um contabilista ou conselheiro financeiro legal poder aconselhar sobre a estrutura legal ptima por exemplo uma sociedade 3 2 4 4 Fase seguinte Com base no desenho detalhado da instala o e reunindo todos os requisitos estabelecidos nas licen as concedidas pode ser feita uma an lise econ mica final Esta an lise dever mostrar o cash flow anual durante a vida do projecto Os financiadores do projecto
185. ental Necessidades de manuten o Alto Baixo Alto Experimental Custos de investimento Baixo Alto M dio Experimental Classe de desempenho kW gt 5 gt 150 30 150 Experimental A escolha do motor a usar depende principalmente do projecto Os motores s o escolhidos pela sua pot ncia e especifica es em conjunto com o combust vel dispon vel Os pequenos projectos com necessidades de aquecimento baixas e possivelmente espor dicas tendem a ser equipados com motores de igni o a g s ou motores de injec o diesel Por outro lado os motores diesel g s de alta compress o que t m custos de investimento elevados tendem a ser usados em projectos de grandes dimens es Motor de igni o a g s Na sua constru o os motores de igni o a g s s o id nticos aos motores a gasolina usados nos carros O carburador usado nos motores a gasolina substitu do por um misturador a g s Este misturador gera uma mistura inflam vel de combust vel e do ar de entrada do motor que ent o entra em igni o atrav s da fa sca produzida pela vela de igni o Figura 2 65 Sistema de cogera o de injec o a g s com sa da de 300 kWe Fotografia Dobelmann www sesolutions de Motor g s diesel Os motores a g s diesel podem ser projectados como motores a diesel normais que depois s o ajustados igni o a g s ou a sua compress o t o alta que a igni o n o necess ria A classe de energia destes motores exced
186. entes actores ao organizar um projecto de aproveitamento energ tico com madeira de acordo com a complexidade do mesmo e O propriet rio ou o operador do sistema respons vel pelo financiamento constru o e tamb m por assegurar o fornecimento de combust vel e se for apropriado a venda da energia produzida O operador tem de ter estatuto legal individual ou colectivo e A central do sistema pode ser gerida por terceiros nomeadamente uma institui o operador empresa de fornecimento de energia ou pelo propriet rio Este gestor respons vel pela manuten o opera o e tamb m em parte pelo marketing da energia produzida e Existem grandes diferen as entre os v rios combust veis que podem ser usados H portanto uma larga gama de poss veis fornecedores de combust vel por exemplo silvicultores autoridades locais empresas de manuten o de auto estradas serra es e H necessidade de distinguir entre consumidores de energia el ctrica e t rmica A electricidade produzida pelos sistemas de bioenergia geralmente alimenta a rede local Para a energia t rmica pode haver uma larga variedade de consumidores e Outros actores envolvidos no projecto s o geralmente os fornecedores do sistema O seu envolvimento depende do tipo do tamanho e da complexidade do projecto 6 6 1 Estruturas opcionais de propriedade Ao contr rio dos pequenos sistemas de combust o que s o predominantemente geridos por privados ou propriet
187. ento di rio n o alimentada com gua de retorno que esteja fria Deve sempre assegurar se que a caldeira est equipada com um sistema de monitoriza o para evitar o perigo de corros o quando se acende ou apaga a caldeira 2 Necessidade de aquecimento de espa os A necessidade de aquecimento de espa os nos edif cios fornece a base para o dimensionamento da sa da da caldeira Isto por sua vez a base para seleccionar os tipos de caldeiras Figura 5 43 Radiadores modernos Fotografia www viessmann de H muitos tipos diferentes de radiadores modernos T m diferentes comportamentos de irradia o por metro quadrado de superf cie irradiada 3 Necessidade de gua quente sanit ria A necessidade de calor para aquecer a gua dom stica em aplica es sanit rias como chuveiros banheiras e lavat rios pode ser escolhida para um valor m dio de 12 5 kW h por metro quadrado de rea habit vel e por ano O quadro seguinte apresenta valores guia para a dura o de uso o consumo de gua e a necessidade de calor para aplica es sanit rias Tabela 5 15 Valores guia de necessidade de gua quente sanit ria Dados Wamsler Dura o de uso Extrac o Necessidade de aplica o Aplica o sanit ria Min L kWh Banheira 1600 x 700 mm 140 5 8 Banheira 1700 x 750 mm 160 6 5 Banheira 1800 x 750 mm 200 8 7 Poliban 6 40 1 6 Bid 10 20 0 8 Lavat rio 4 9 0 35 Lava lo
188. ep sito de extrac o por v cuo O sistema 3 id ntico em termos de tecnologia de v cuo ao do sistema 2 acima descrito Em vez de usar um silo de pelletes pr fabricado as pelletes de madeira est o armazenadas no seu pr prio armaz m especialmente equipado Figura 5 57 Dep sito de extrac o por v cuo Esquema www wagner solartechnik de O sistema particularmente adequado para propriet rios de habita es que desejam equipar os seus edif cios com uma sala de armazenamento de pelletes mas n o podem faz lo na proximidade imediata da sala da caldeira de pelletes Ao instalar tubos de aspira o na casa deve ter se em considera o que os tubos podem deixar escapar ru dos durante a transfer ncia das pelletes que tem lugar duas vezes por dia H v rias maneiras de ligar o sistema de v cuo sala de armazenamento de pelletes Pode ser ou acoplado a um transportador de parafuso instalado centralmente ou ligado a 3 ou 4 mangueiras de aspira o cujos bocais s o colocados no pavimento do armaz m de pelletes Figura 5 58 Extrac o por suc o atrav s de mangueiras Esquema www hargassner at Fotografia www paradigma de O transportador das pelletes retira e transporta as pelletes de madeira na corrente de ar criada pelo motor de aspira o A outra possibilidade instalar mangueiras de suc o no pavimento do armaz m de pelletes 7 Figura 5 59 Sistema de extrac o com mangueiras
189. ep sito de pelletes com transportador de parafuso Figura 5 62 Planta da sala de armazenamento de pelletes Divis o da caldeira T buas de madeira Figura 5 63 Sec o longitudinal de uma sala de armazenamento de pelletes Requisitos estruturais para o armazenamento de pelletes As paredes circundantes devem ser capazes de suportar as cargas impostas pelas pelletes densidade volum trica 650 kg m As seguintes espessuras podem ser utilizadas Tijolo favo de mel com peso m dio 11 5cm estucado em ambos os lados Bet o 10cm refor ado Bet o ventilado 11 5cm estucado em ambos os lados Tijolo 12cm estucado em ambos os lados Paredes de madeira com estrutura de suporte incluindo pilares de 12 cm ambos os lados revestidos com pain is de madeira de 15 20 mm ligados estruturalmente aos tectos pavimento e paredes Estes requisitos aplicam se a paredes com comprimento m ximo de 5 metros e uma altura de 2 5 metros que est o ligadas ao tecto em todos os lados pavimento e paredes Detalhe Portas Geralmente n o h requisitos de protec o contra fogo para as portas ou aberturas dos armaz ns de pelletes para quantidades armazenadas at 15 000 kg As portas ou aberturas devem abrir para fora e ter uma selagem cont nua prova de p O interior de portas e aberturas para os armaz ns de pelletes deve estar protegido com t buas de madeira para evitar que as pelletes pressionem as portas ou aberturas A ma
190. es com combust o de retorta tem uma constru o similar a um sistema de alimenta o inferior O mecanismo transportador e a electr nica de controlo est o situados fora da caldeira enquanto a zona de combust o est no seu interior Figura 5 30 Caldeira com sistema de retorta para pelletes Fotografia www gilles at Modo de funcionamento As pelletes de madeira s o carregadas por meio de um transportador de parafuso na parte lateral para o contentor de a o ou c mara de combust o de tijolo refract rio Figura 5 31 Sec o de caldeira com sistema de retorta para pelletes Esquema www hargassner at O ar prim rio fornecido por debaixo das pelletes O ar secund rio fornecido por meio de um anel ou tubo para a zona de combust o e assegura a p s combust o e a combina o completa da mistura de g s proveniente da carboniza o com o ar de p s combust o Com queimadores de retorta a cinza cai atrav s da grelha para um colector No percurso dos gases de escape para a chamin estes atravessam um permutador de calor que transfere o calor para o sistema de aquecimento central da casa Vantagens t cnicas O sistema de retorta usa um tipo de combust o que desenvolve pouco calor subsequente e portanto responde rapidamente quando s o feitas altera es aos comandos de controlo Desvantagens t cnicas Com a combust o de retorta as pelletes de madeira est o directamente em contacto com a zona de
191. es mecanismo de apoio mas antes de uma combina o de um n mero de efeitos equilibrados Estes efeitos podem categorizar se nas seguintes classes pol tica legislativa fiscal financeira administrativa Para al m destes efeitos os programas espec ficos de desenvolvimento tecnol gico e os efeitos educacionais t m tamb m um papel complementar 9 2 Vis o geral dos mecanismos de apoio para os sistemas de energia renov vel 9 2 1 Pol ticas de incentivo A base para um mercado nacional de energia renov vel bem desenvolvido a incorpora o de objectivos a longo prazo da energia renov vel na pol tica energ tica global de um pa s Em pa ses onde a autonomia das regi es ou dos estados federados como a Alemanha a ustria ou a Espanha as pol ticas de energia regional contribuem em larga escala para a defini o de uma pol tica nacional Exemplo 1 A pol tica energ tica finlandesa tem apoiado nos ltimos dez anos a promo o dos sistemas de energia renov vel e em particular a utiliza o em larga escala da biomassa como uma fonte de energia renov vel Em 1994 foi lan ada uma estrat gia nacional para a biomassa definido como objectivo um aumento de 25 61PJ a em 2005 de uso da biomassa comparativamente a 1992 Cinco anos mais tarde em 1999 foi estabelecido um plano de ac o para as energias renov veis refor ando estes objectivos No caso da biomassa a meta passou para 114 5PJ a
192. esenta se de seguida uma compara o das tarifas de venda para sistemas menores que 2 MW para os estados membros da Uni o Europeia em v ear E Gl di A D A TAP Po IE az Zuauoeo aenoanmM v Figura 2 8 Receitas da electricidade de biomassa na Europa Este gr fico mostra claramente que n o existe uma tend ncia espec fica quanto ao tipo de instrumento pol tico tarifa de venda fixa ou quota certificado e as respectivas receitas de venda de energia De notar que a It lia e a ustria dois pa ses com mecanismos pol ticos diferentes apresentam as receitas mais elevadas na Europa Em geral as receitas para a electricidade proveniente da biomassa em cada pa s diferem no tipo e capacidade Os subs dios de investimento individual complementam um projecto conjuntamente com empr stimos a baixos juros e incentivos fiscais O mercado de bioenergia e a variedade de instrumentos de suporte s o muitas vezes dif ceis de analisar S o comuns altera es frequentes na organiza o pol tica de modo que os investidores necessitam de verificar cuidadosamente as condi es locais e regionais e os programas nacionais e europeus por forma a elaborar uma boa concep o financeira com um m nimo de custos e de risco O sucesso da introdu o no mercado e o aumento da penetra o das fontes de bioenergia depende da conjuga o dos v rios mecanismos de suporte pol ticos legais e de natureza administrativa e
193. esso de prensagem e para melhorar o equil brio energ tico e a resist ncia abrasiva do produto O limite m ximo para as colas de 2 que est o estabelecidos de modo a minimizar o teor de cinzas dado que a matriz de cinzas est optimizada para o sistema de combust o Figura 2 45 Pelletes de madeira Fotografia Dobelmann www sesolutions de Mesmo se a produ o de pelletes de madeira com os seus processos de prensagem e secagem for pouco eficiente do ponto de vista energ tico este corresponde a menos de 2 do teor de energia do produto final Por esta raz o os pelletes de madeira s o significativamente melhores do que as fontes de energia f ssil para as quais 10 12 da sua energia necess ria para tratamento e purifica o Figura 2 46 Produ o industrial de pelletes de madeira Fotografia Umdasch AG www umdasch com 2 16 2 Estilhas de madeira Para aquecimento automatizado com madeira em sistemas com limites de sa da elevados superiores a 50 kW s o usadas estilhas de madeira Estas s o produzidas a partir dos res duos de madeira colhida e do processamento de madeira atrav s de cortadores mec nicos Para a produ o de estilhas de madeira existem dispon veis tr s aparelhos diferentes de corte mec nico cortador cortador cil ndrico e cortador de parafuso Figura 2 47 Cortador cil ndrico para 100m de estilhas de madeira por hora Fotografia Dobelmann www sesolutions de
194. evitadas grandes concentra es destas subst ncias inibidoras Figura 3 6 Vista microsc pica das bact rias da digest o Fotografia Smack AG www schmack biogas com e Tamanho das part culas As part culas no substrato n o devem ser demasiado grandes Caso contr rio as bact rias t m pouca superf cie de contacto com o co substrato e Mistura do substrato O g s que produzido pelas bact rias apenas vir superf cie automaticamente se houver menos de 5 de mat ria seca no substrato Em todos os outros casos necess rio fazer uma mistura para evitar o aumento de press o e Condi es consistentes uniformes Devem ser evitadas mudan as r pidas nas condi es do processo A alimenta o do digestor com substrato fresco deve ser feita gradualmente O mesmo se aplica mudan a na composi o do substrato e Teor em Azoto necess ria a presen a de azoto no substrato pois um elemento essencial para o metabolismo das bact rias e ajuda a manter o pH quando convertido para amon aco neutraliza os cidos Contudo demasiado azoto no substrato poder conduzir forma o excessiva de amon aco resultando em efeitos t xicos Uma propor o equilibrada de carbono e azoto encontra se entre os 20 1 e os 40 1 embora valores fora deste intervalo possam tamb m resultar numa digest o eficiente 3 1 2 3 Composi o do biog s O biog s produzido tem na sua composi o metano CH e di xido de carbono C
195. existente A realiza o de c lculos de isolamento t rmico de acordo com procedimentos de c lculo aplic veis para edif cios individuais pode fornecer muitas vezes um bom ponto de partida para estabelecer a necessidade de aquecimento de um edif cio Apesar da suposta precis o no c lculo dos procedimentos prescritos na pr tica existem muitas vezes diferen as consider veis entre a necessidade de aquecimento calculada e a real Isto porque tais procedimentos s o simplificados e padronizados Por exemplo a maioria das disposi es usam sequ ncias padronizadas de temperatura e comportamentos de utilizador que embora correctos podem muitas vezes representar incorrectamente edif cios individuais devido falta de informa es mais detalhadas Normalmente existe uma diverg ncia alargada de necessidades de energia para edif cios antigos Quanto mais moderno o edif cio menor a varia o nas necessidades de aquecimento 5 1 Medi o detalhada do output m ximo de calor O output m ximo de calor necess rio de pequenos sistemas de combust o para sistemas de aquecimento central e aplica es de lareira pode ser calculado usando diferentes abordagens 5 1 1 C lculo da necessidade de aquecimento para sistemas de aquecimento central A f rmula seguinte permite uma medi o suficientemente precisa da necessidade de aquecimento Q para o dimensionamento dos sistemas de aquecimento a lenha para os edif cios Q Qos XA xF xF
196. fornecedores de combust vel bioenerg tico Finish Bioenergy Association FINBIO www finbioenergy fi Informa o detalhada sobre bioenergia empresas tecnologia estat tica links e outros The Swedish Association of Pellet Producers PIR www pelletsindustrin org Membros operam dezasseis das mais de vinte f bricas de produ o no pa s Informa o sobre pellets e produtores Danish Centre for Biomass Technologies www videncenter dk Informa o detalhada sobre bioenergia em geral tecnologia informa o detalhada para palha I amp D e outras fontes de informa o Nordic Energy Research www nefp info Focaliza o integra o do mercado de energia fontes de energia renov vel efici ncia da energia a sociedade de hidrog nio e consequ ncias das mudan as climat ricas na esfera da energia Technical Research Centre of Finland www vtt fi Informa o detalhada sobre bioenergia Teknologisk Institut www teknologisk dk Centro de testes para unidades de combust o de biomassa de pequena escala inclui listas das caldeiras aprovadas 9 4 7 Fontes de informa o noutros pa ses de l ngua inglesa frica do Sul Department of Minerals and Energy www dme gov za Informa o sobre programas de apoio e pol tica do SER na Africa do Sul Nova Zel ndia Energy Efficiency amp Conservation Authority EECA Www eeca govi
197. g s etc importante que as tarefas do operador estejam bem documentadas Durante o arranque o fornecedor dever continuar a assumir responsabilidades Quando o teor de metano no biog s estiver abaixo dos 45 poder haver risco de explos o Se o teor de metano estiver acima dos 45 o g s ir queimar sem necessidade de uma chama piloto Durante o per odo de arranque dever o ser tidas em conta as seguintes precau es de seguran a e Preven o de fa sca cnama e Separa o do equipamento de convers o de g s do digestor Durante o arranque o substrato tem de ser aquecido Uma vez que ainda n o existe biog s para servir de combust vel unidade de CCE ser necess rio um combust vel ou uma fonte de calor alternativos e Se a unidade CCE estiver ligada ao sistema de aquecimento por exemplo de uma explora o ou empresa poder o ser utilizadas caldeiras j existentes e Sea unidade CCE tiver a possibilidade de funcionar num modo duplo de combust vel por exemplo pode funcionar tanto a biog s como a gas leo o outro combust vel pode ser usado para aquecer esta unidade e Pode ser utilizado temporariamente um bico de g s alimentado por gas leo g s natural propano ou outro combust vel f ssil Quando os combust veis f sseis est o a ser usados para aquecer a unidade CCE a electricidade produzida n o pode ser vista como sustent vel Se esta electricidade introduzida na rede aconselha se a discut
198. g s alimentado com biog s De modo a iniciar a digest o anaer bia necess rio aquecer o conte do do digestor Um motor a dois combust veis pode funcionar a gas leo e produzir gua quente at que a produ o de biog s se inicie Nalguns pa ses a electricidade produzida com um motor deste tipo n o considerada como energia renov vel 3 1 4 10 Remo o de cido sulf drico O biog s pode conter cerca de 1 de cido sulf drico H2S O H2S possui um efeito corrosivo em metais e poder danificar o motor e a tubagem da a import ncia de remo o deste elemento A remo o pode ser feita simplesmente por adi o de algum ar 2 a 6 vol pela parte superior do digestor junto ao local onde est localizada a sa da de biog s para armazenamento As bact rias oxidantes convertem o cido sulf drico em enxofre e de seguida este precipitar no composto como enxofre elementar Quando a quantidade de ar doseada correctamente a quantidade de H5S no biog s pode ser reduzida em 95 Contudo se for adicionado demasiado ar o cido sulf drico pode converter se em cido sulf rico Al m disso a combina o de ar e biog s pode ser explosiva A limita o da quantidade de ar muito importante Figura 3 23 Remo o de cido sulf drico Fotografia PlanET GmbH www planet biogas com Um instrumento de medi o de H2S pode medir a quantidade do mesmo Uma bomba de ar de aqu rio pode servir como a bomba ma
199. gasosos l quidos ou s lidos por meio de tecnologias de convers o conhecidas Neste contexto o portador universal de energia renov vel pode ser usado num vasto campo de aplica es no sector da energia Presentemente poss vel fornecer energia a partir da biomassa para toda a gama de aplica es energ ticas desde o aquecimento de im veis at ao fornecimento de combust veis para aplica es m veis nomeadamente para os transportes A variedade de utiliza es poss veis da biomassa as vantagem de um armazenamento seguro e inofensivo e a possibilidade de integrar fornecedores locais de combust veis nomeadamente empresas agr colas e florestais oferecem um vasto campo de aplica es sustent veis Usar a biomassa como um combust vel renov vel pode reduzir a pegada ecol gica de todas as na es no que respeita energia e poder ser a solu o para a minimiza o das altera es clim ticas e de outros problemas ambientais Quando se usa a energia armazenada na biomassa est o a ser emitidos gases com efeito de estufa tal como o di xido de carbono Contudo a quantidade libertada a mesma que foi consumida durante o processo da fotoss ntese Assim as fontes de biomassa s o consideradas neutras relativamente aos danos clim ticos derivados do efeito estufa Em contraste com o uso directo da energia solar ou e lica a biomassa como portadora de energia renov vel est sempre dispon vel Geralmente depois do trata
200. geo d Figura 5 36 Permutador de calor com sistema de limpeza autom tica Fotografia www paradigma de Quando as caldeiras de pelletes s o acesas com uma chamin fria espera se que haja alguma press o positiva no tubo da conduta Por esta raz o deve assegurar se que a liga o do tubo da conduta para a chamin seja colocada de modo a que fique completamente herm tica poss vel usar silicone resistente temperatura como um componente vedante ou alternativamente a conduta deve estar bem soldada Al m disso sensato colocar uma conduta flex vel e isolada para a chamin para melhorar o isolamento sonoro A regra geral para medir chamin s estabelece que chamin s com di metros de 14 cm podem ser usadas com caldeiras de pelletes com sa das at 15 kW As chamin s com di metros de 16 cm podem ser usadas com caldeiras de pelletes com sa das entre 20 e 25 kW S o recomendadas chamin s com di metros de 18 cm para caldeiras com sa das maiores 4 Funcionamento As caldeiras de pelletes s o sistemas de aquecimento completamente autom ticos Se a instala o t cnica do sistema estiver conforme com a qualidade do combust vel apenas necess rio remover o colector de cinzas cada 2 8 semanas A maior parte das caldeiras de pelletes est equipada com um sistema de compress o de cinzas para aumentar o volume til importante que o sistema esteja desligado antes de remover a cinza de modo a que estas possam arr
201. grau de redu o A Tabela seguinte mostra este efeito para algumas bact rias patog nicas que est o presentes nos efluentes Tabela 3 4 Compara o entre o tempo de elimina o T 90 de algumas bact rias patog nicas no composto e no efluente n o tratado Bendixen 1999 O tempo de elimina o aquele em que 90 das bact rias s o eliminadas Efluente n o tratado 53 C 35 C 18 21 C 6 15 C em em dias em em horas semanas semanas Salmonella typhi murium Salmonella dublin 06 241 8 ERR O a aE Staphylococcousaureus 05 09 09 71 Mycobacterium paratuberculosis 07 60 Coliform bacteria o 34 21 93 Grupo de D Streptococci 74 57 214 1 0 EE Como resultado o composto cont m menos microorganismos patog nicos e germes que o efluente n o digerido Contudo os co substratos origin rios de fontes externas poder o conter microorganismos patog nicos e germes adicionais Microorganismos Patog nicos A classifica o dos v rios tipos de co substratos relativamente ao risco potencial de patog nicos Lamas de produ o vegetal Lamas de aquacultura Lamas da produ o animal Res duos separados na fonte por exemplo das resid ncias guas residuais Ron O produto digerido das lamas da produ o vegetal ou da aquacultura n o dever constituir qualquer risco patog nico As restantes categorias constituem de facto um risco adicional
202. gro pecu ria e os res duos do processamento industrial da madeira e de fibras vegetais Nestes casos a reciclagem energ tica pode conduzir a um aumento da utilidade e assegurar que partes do processo de produ o sejam permanente e ambientalmente sustent veis 4 Res duos org nicos Os res duos org nicos incluem os res duos dom sticos e as lamas dos efluentes dom sticos e industriais como por exemplo os res duos da produ o alimentar Estes res duos est o geralmente sujeitos legisla o respectiva Consequentemente deve ser cumprida uma gama completa de requisitos legais desde a origem at ao controlo epid mico A biomassa vegetal encontra se geralmente num estado s lido agregado Tem ainda uma forma geom trica e um teor de gua que na maior parte dos casos e por raz es t cnicas define o uso energ tico directo O seguinte diagrama apresenta os m todos mais comuns de processamento das quatro classes de biomassa Figura 2 22 M todos de processamento de biomassa Gr fico Dobelmann www sesolutions de As fontes de biomassa utilizadas como combust veis s o classificadas de acordo com o estado de agrega o em que se encontram s lido l quido ou gasoso Figura 2 23 Estados de agrega o Fotografia colec o criativa www sesolutions de O estado de agrega o existente determina as possibilidades de utiliza o das fontes de biomassa e o tipo de infraestrutura de conver
203. h Energy Information Centre www energioplysningen dk Mais informa o sobre SER pol tica e links na Dinamarca Danish Energy Authority www ens dk Informa o sobre a pol tica de energia na Dinamarca incluindo legisla o por exemplo normas de emiss o Finish Ministry of trade and Industry www ktm fi Informa o sobre SER programas de apoio e links na Finl ndia Governo cont National Technology Agency of Finland www tekes fi Informa o sobre SER programas de apoio e links na Finl ndia Norwegian Energy Agency www enova no Parte do Minist rio Real Noruegu s do Petr leo e Energia A principal miss o do Enova contribuir para a defesa do ambiente e uso racional e produ o de energia informa o programas de apoio e outros instrumentos financeiros e incentivos Swedish Energy Agency www stem se Informa o sobre SER programas de apoio links na Su cia Associa es e Organiza es Danish Biomass Association DANBIO www biomass dk Informa o sobre bioenergia e programas de apoio na Dinamarca Svenska Bioenergif reningen SVEBIO www svebio se A associa o sueca de bioenergia organizadora do World Bioenergy Conference 2004 Informa o sobre todos os t picos relacionados com bioenergia na Su cia Norwegian Bioenergy association NoBio www nobio no Informa o sobre bioenergia na Noruega inclui lista de
204. hemicelulose tamb m usada para produzir etanol S o exemplos o desperd cio de madeira de palha ou de plantas As plantas de a car podem ser trituradas e fermentadas para produzir o etanol atrav s da fermenta o alco lica As plantas com goma como o trigo devem primeiro ser hidrolisadas por cidos ou enzimas a a ucares antes de se efectuar a fermenta o alco lica Enquanto nos anos 80 a produ o de etanol concentrava se no uso de plantas de a car e com goma as pr ticas de pesquisa e desenvolvimento centram se na biomassa da lenhina celul sica Esta tem frequentemente associado benef cios econ micos porque o desperd cio de lenhina celul sica est dispon vel no mercado e n o usada no sector dos bens alimentares A produ o a partir da biomassa da lenhina celul sica poder significar um avan o para a produ o de etanol a partir da biomassa A biomassa da lenhina celul sica pode apenas ser usada para a produ o de etanol se for decomposta em glucose Durante a transforma o da biomassa de lenhina celul sica a decomposi o usando vapor aumenta a rea de superf cie criando as condi es ideais para produzir o composto de a car por meio de microorganismos O passo seguinte fazer a hidr lise A lenho celulose transformada num composto de glucose e de outros a ucares Os materiais de glucose s o fermentados em lcool atrav s de leveduras e em condi es aer bias muito controladas
205. i as 10 30 1 15 Esta informa o fornece a base para projectar os sistemas de aquecimento em edif cios cujo consumo de gua quente n o est conforme com a norma tal como pens es e hot is 4 Tanques de armazenamento de gua quente C lculo do tanque de armazenamento sem o uso de um sistema solar t rmico O conte do necess rio do tanque de armazenamento para caldeiras de madeira calculado de acordo com a norma Europeia NA 303 5 usando a seguinte f rmula Va 15xTe xQy t 03x See min Onde V ra conte do em litros do tanque de armazenamento Tc Tempo de combust o com uma sa da de calor estimada em horas Qn Sa da de calor nominal em kW Qear Sa da de calor determinada para o edif cio em kW e Qmin Sa da de calor mais baixa da caldeira em kW De modo a obter um resultado correcto devem estar deduzidas da sa da de calor do edif cio as divis es que necessitam apenas de aquecimento pontual tais como os quartos para h spedes Exemplo Uma habita o familiar com uma carga de calor Qegi de 22 kW deve ser equipada com um tanque de armazenamento adequado A sa da de calor estimada Qy da caldeira a ser instalada de 26 kW e a sua sa da de calor mais baixa Qmin de 13 KW Quando a caldeira est cheia de combust vel o fabricante da caldeira especifica um tempo de combust o Tc de 4 horas para a sa da de calor determinada 22 Vya 15x4x26x 1 03x22 768 litros O tamanho m nimo de um tan
206. ia de pot ssio na biomassa proveniente da palha estas t m um potencial corrosivo elevado O cloro como os outros componentes naturais enxofre e azoto est presente em quantidades que constituem um factor de emiss o relevante Assim necess rio enquadrar na legisla o vigente as actividades de opera o em instala es de queima de produtos de palha Isto aplica se tanto para as emiss es gasosas como subsequente utiliza o dos res duos de cinza que apresentam uma densidade de 150 quilogramas por metro c bico 2 15 2 Fontes de biocombust veis l quidos Das fontes de biocombust veis l quidos t m correntemente aplica es comerciais no mercado o leo vegetal o biodiesel e o etanol 2 15 2 1 leo vegetal natural O uso de leo vegetal natural em motores de combust o t o recente que o comit de normaliza o europeu ainda n o tomou qualquer decis o final sobre a sua utiliza o At que surja uma norma definitiva para o uso de leo vegetal em motores utilizada uma norma de qualidade criada por diversos institutos de pesquisa Tabela 2 4 Dados caracter sticos para leos vegetais Dados lm hle Leer www biodiesel de Padr o de qualidade alem o RK Densidade a 15 C g ml 900 930 Ponto de inflama o C 220 Teor m x de gua ppm 750 Viscosidade cinem tica max mm s 35 Valor de acidez mg KOH g 2 Res duo de carbono max Y 0 4 Estabilid
207. ias escalas dependendo da quantidade de biomassa dispon vel Os sistemas podem ir desde pequenos digestores escala de uma explora o agro pecu ria at grandes digestores anaer bios centralizados alimentados com efluentes de diversas fontes Neste guia o nfase dado aos digestores escala de uma explora o agro pecu ria usando sistemas de cogera o 3 1 1 Descri o do sistema 3 1 1 1 Vis o geral do sistema Apresenta se de seguida um esquema geral de um digestor anaer bio tipo sendo discutidos os v rios componentes digestor agita o do doesor sub rdto Composto Pardas da calor 7Motorag s Gi Elactricidada Arrefecimanto da amerg ncia Figura 3 1 Vis o geral esquem tica de um sistema de digest o anaer bia t pico Gr fico Ecofys bv www ecofys com 1 Armazenamento de efluentes agro pecu rios A maior parte dos sistemas de armazenamento de efluentes agro pecu rios s o celeiros silos e reservat rios Os efluentes agro pecu rios cont m bact rias que produzem metano assim que estes s o produzidos por meio de digest o fria e desta forma a produ o de metano que ocorre durante o armazenamento diminui o rendimento do biog s no digestor No caso de um armazenamento em celeiro aberto as emiss es de metano tamb m representam problemas ambientais que se repercutem no bem estar dos animais Deve se portanto efectuar o mais rapidamente poss vel o transport
208. ibertado para o ecossistema o metanol imediatamente dissolvido e n o pode ser facilmente recuperado Contudo em termos de degrada o biol gica muito mais favor vel do que a gasolina A efici ncia energ tica para a produ o de metanol da biomassa alcan a valores at 55 Alternativamente se usado em graus mais baixos de efici ncia o g s de s ntese remanescente pode ser usado para produzir electricidade 4 5 6 Hidrog nio a partir da biomassa Em muitos cen rios futuros o hidrog nio considerado uma fonte importante de energia Contudo o hidrog nio n o existe no seu estado natural Est combinado com outros elementos nomeadamente com o oxig nio na gua ou com o carbono no g s metano Desta forma deve ser em primeiro lugar separado destes elementos o que conseguid com consumo de energia Isto significa que o hidrog nio t o ecol gico como as fontes de energia usadas para o produzir O hidrog nio um g s inodoro Tem uma densidade de cerca de 0 09Kg ms sendo significativamente mais leve do que o ar O ponto de ebuli o verifica se temperatura de 253 C Isto torna o tecnicamente complicado para armazenar transportar e distribuir Al m disso o hidrog nio tem uma densidade energ tica volum trica baixa o que significa que os carros com um alcance acima de 500 km necessitam de reservas l quidas O armazenamento em contentores de gases pressurizados poss vel para baixas autonomias Qu
209. iesel Board www biodiesel org Associa o comercial nacional representante da ind stria biodiesel informa o sobre biodiesel fontes de biodiesel etc The Climate Ark www climateark org Portal sobre mudan as clim ticas e energia renov vel informa o extensa e links Green e Renewable Electricity Certification Program WWW green e org Certifica o de produtos de electricidade renov veis Fornece informa o aos consumidores de electricidade verde Administrada pelo Center for Resource Solutions sem fins lucrativos Sustainable Energy Coalition www sustainableenergy org Organiza o principal de mais de 30 associa es do campo de SER fornece novidades sobre SER I amp D e outras fontes de informa o Alternative Fuels Data Center www afdc nrel gov O centro de dados NREL fornece informa o sobre combust veis alternativos listagem de ve culos a combust vel alternativo dispon veis incluindo um sistema delineado de esta o de combust vel interactivo National Renewable Energy Laboratories Www nrel gov Informa o sobre SER tamb m bioenergia 9 4 4 Fontes de informa o no Canad Governo Desempenha e patrocina a pesquisa sobre energia desenvolvimento CANMET tecnol gico e demonstra o dentro do www nrcan gc ca Natural Resources Canada um departamento dentro do governo federal canadiano informa o sobre financiamentos
210. iessmann de Os projectos de chamin baseiam se nos seguintes crit rios principais Altura acima do n vel do mar Tipo de aplica o de lareira planeado Usos m ltiplos da chamin Forma da sec o Di metro Altura til da chamin Extens o em rea fria Extens o exterior O diagrama seguinte mostra as diferentes medidas 20m s JL e s10m Extens o exterior Altura efectiva 260mes120m Extens o na rea fria oim aenal Figura 5 50 Alturas para chamin s Esquema www schiedel de Todos os fabricantes de caldeiras especificam os requisitos de tiragem para a chamin nas suas instru es de instala o t cnica Estas variam dependendo da projecto t cnico da caldeira 5 4 3 Conduta da chamin A conduta para a chamin deve ser curta comprimento lt 2 0m e herm tica A liga o chamin deve ser sempre colocada de modo a que esteja inclinada para cima gt 15 Na pr tica as inclina es de 30 a 45 na direc o do fluxo provaram ser seguras Al m disso a liga o deve ter isolamento t rmico n o se percebe e se poss vel executada sem quaisquer curvas A entrada para a chamin deve facilitar o fluxo e curvar para cima Legenda 1 Conduta 2 Limitador de tiragem 3 Isolamento por exemplo 30 mm l de rocha PARADIGMA Figura 5 51 Liga o da chamin a caldeira de pelletes Esquema www paradigma de Espera s
211. iliz vel Pelletes de madeira Processo de igni o Autom tico Temperatura de combust o 150 200 C Uso conjunto da chamin com outros sistemas Sim Di metro necess rio para a chamin Calculado individualmente Chamin resistente humidade Sim Sistema de aquecimento pr fabricado N o Necessidade de ar fresco Calculado individualmente Dist ncia de seguran a frente gt 0 80 m Dist ncia de seguran a nos lados gt 0 50 m Dist ncia de seguran a em cima gt 0 70m Dist ncia de seguran a no ch o Base prova de fogo As pelletes de madeira s o predominantemente usadas para fornecer aquecimento em edif cios residenciais privados ou pequenos edif cios comerciais S o principalmente usados em classes de sa da m dia e pequena at 50 kW As caldeiras a pelletes de madeira alimentadas automaticamente fornecem uma alternativa vi vel econ mica e tecnicamente aos sistemas de leo e de g s Requisitos estruturais 1 Instala o Em contraste com os sistemas de aquecimento a g s ou leo os sistemas alimentados a pelletes queimam constantemente uma pequena quantidade de pelletes antes do mecanismo de alimenta o fornecer novo combust vel para a zona de combust o Como resultado imposs vel medir com precis o a necessidade de calor pelo que existe sempre um pequeno atraso de cerca de 10 a 15 minutos antes da necessidade de calor ser suprida Uma necessidade s bita de calor pode levar a problemas se o s
212. incorporando energia renov vel Programas de governo para SER Www greenhouse gov au renewable g overnment html Informa o sobre um n mero de programas nacionais de governo para apoiar SER Western Australia RES programs www sedo energy wa gov au Informa o sobre um n mero de programas de apoio direccionados para diferentes SER I amp D e penetra o de mercado Associa es e Organiza es www users bigpond net au bioenergy australia Home htm Um forum governo ind stria para promover e facilitar o desenvolvimento de biomassa para a energia combust veis l quidos e outro valor adicionado aos produtos bio baseados Biodiesel Association of Australia Associa o de Biodiesel da Austr lia www biodiesel org au Promo o do biodiesel na Austr lia informa o de fundo links Australian Biofuels Association Associa o Australiana de Biocombust veis www australianbiofuelsassociation or g au Apoio e lobby para cultivadores australianos e processadores de stock de alimenta o de biomassa produtores dom sticos de biocombust veis distribuidores de biocombust veis organiza es de pesquisa e desnvolvimento informa o compreensiva sobre biocombust veis 9 4 6 Fontes de informa o na Escandin via Governo Danish Energy Agency www energistyrelsen dk Informa o sobre SER programas de apoio links na Dinamarca The National Danis
213. informa o pr tica necess rios ao correcto dimensionamento e instala o de sistemas produ o de bioenergia ou de convers o energ tica da biomassa biog s a partir de sistemas de digest o anaer bia biocombust veis l quidos a partir de mat rias primas renov veis sistemas de combust o industriais e dom sticos de pequenas dimens es caldeiras de centrais t rmicas e gaseificadores bem como informa o referente condu o e manuten o dos equipamentos O presente Manual constitui uma excelente ferramenta de apoio a projectistas e instaladores de sistemas operativos com biomassa desde os de aplica o dom stica aos de aplica o industrial e contribui desta forma para uma melhoria quer na aplica o destes sistemas quer na sua condu o 2 BIOENERGIA ENERGIA PROVENIENTE DO SOL A energia solar dispon vel em forma de radia o superf cie da terra excede 11 000 vezes a energia actualmente necess ria humanidade A biomassa uma forma de armazenamento da energia solar As plantas convertem a energia solar atrav s da fotoss ntese com uma efici ncia de 0 1 e armazenam na durante muito tempo nas folhas nos caules nas flores etc Em condi es limite a energia na biomassa pode ser armazenada infinitamente sem perdas e z m ta To 45 cama msthi Fa cs E Figura 2 1 O planeta verde Fotografia NASA A biomassa a nica energia renov vel que pode ser convertida em combust veis
214. ios de fundos estruturais da UE que s o oferecidos para melhorar as infraestruturas de certas regi es ou pa ses dentro da UE Tais concess es estiveram dispon veis em pa ses como Portugal Espanha e Irlanda mas tamb m em regi es como a ustria Exemplo 1 O programa remoto de produ o de Energia Renov vel na Austr lia oferece concess es at 50 dos custos de capital das instala es de energia renov vel que operam fora da rede Exemplo 2 S o oferecidos empr stimos a baixo juro na estrutura do programa Ambiental de um banco alem o Die Mittelstandsbank para sistemas de energia renov vel at uma propor o de capital em d bito de 75 dos custos do capital total Os juros destes empr stimos s o geralmente 2 mais baixos do que os empr stimos dos bancos 9 2 5 Apoio administrativo para o SER Medidas legislativas fiscais e financeiras s o os factores mais importantes para instalar com sucesso um sistema de mecanismos de apoio electricidade verde N o obstante uma vez chegado implementa o do SER deve ser tomado em conta um n mero de barreiras administrativas sendo as duas mais importantes os procedimentos de licenciamento e as normas de emiss o gases de efeito estufa part culas ru do etc Exemplo 1 Nos Pa ses Baixos muito dif cil obter autoriza o para a instala o de sistemas de biog s com motores de cogera o Embora os pa ses baixos tenham uma grande p
215. iquem valores superiores ao limite e emerg ncias e Monitoriza o e administra o possivelmente como requisito legal e Liquida o de contas com a empresa de electricidade tendo em conta a electricidade que introduzida na rede Como resultado desta instru o o utilizador ficar apto para a opera o e manuten o do digestor anaer bio 3 4 Opera o e manuten o Ap s o arranque do digestor este tem de ser operado e ser alvo de manuten o Este cap tulo trata dos aspectos operacionais de um digestor anaer bio em circunst ncias normais e em caso de mau funcionamento bem como dos aspectos de manuten o 3 4 1 Opera o de um digestor em circunst ncias normais A tarefa do operador controlar as condi es do processo e assegurar se de que a unidade de CCE funciona bem Para tal ter o de ser levadas a cabo as seguintes actividades Actividades di rias Introdu o do efluente e dos co substratos no tanque digestor Inspec o do leo do motor Verifica o de falhas no monitor luzes no quadro de distribui o Inspec o da press o da gua no equipamento de aquecimento Inspec o da bomba doseadora da unidade de dessulfuriza o Observa o e manuten o de uma temperatura ptima no tanque digestor Ajuste dos intervalos de mistura para evitar uma superf cie flutuante ou deposi o no fundo Assegurar que o intervalo permite que o biog s se solte gradualmente do efluente
216. ir a quest o com a empresa de electricidade que ir comprar a electricidade produzida Nalguns casos em que a mat ria org nica co digerida poss vel que a licen a ambiental requeira amostras do composto Aconselha se a fazer an lise de amostras no arranque do digestor Durante o per odo de arranque dever ser da responsabilidade do fornecedor do digestor o cumprimento dos regulamentos quanto composi o dos produtos de entrada e sa da do digestor anaer bio Na maioria dos casos no final do per odo de arranque a responsabilidade pelo funcionamento do digestor anaer bio ir passar do fornecedor para o comprador Como tal o comprador do digestor anaer bio ter de assegurar durante o arranque o correcto funcionamento da instala o conforme as especifica es garantidas tais como o rendimento e a composi o do biog s O fornecedor ter de informar adequadamente o utilizador sobre aspectos operacionais Aspectos importantes tais como e Instru o acerca das rotinas di rias introdu o do efluente e ou mistura dos composto e Inspec o dos principais par metros do processo e indicadores equipamento de leitura e medi o e Monitoriza o do rendimento e da composi o do biog s teor de enxofre teor de metano e Opera o e manuten o do equipamento de convers o do biog s CCE queimadores chama e Instru es de seguran a indica o do alarme de explos o medidas caso se se verif
217. is de constru o combust veis m veis cortinas ou outros objectos decorativos Quando se projecta a instala o de salamandras em espa os habit veis e de trabalho deve definir se um espa o livre m nimo Por exemplo deve haver um espa o livre de 80 cm volta do vidro Esta dist ncia pode ser eventualmente menor N o obstante os requisitos do fabricante devem ser sempre cumpridos Existe menos risco de combust o dos materiais circundantes nas outras reas da salamandra tais como a parede do fundo revestimentos laterais e chamin Portanto a dist ncia de objectos inflam veis pode ser reduzida para 20 cm A salamandra n o deve estar colocada directamente em soalhos combust veis tais como carpetes parquet ou corti a Requer sempre uma base de material de constru o n o combust vel tal como tijolos cer micos pedra vidro ou a o Como regra esta base deve estender se 50 cm para al m da frente e 30 cm no outro lado para assegurar uma protec o ptima ao fogo Os requisitos individuais do fabricante s o tamb m decisivos quando se projecta a base prova de fogo Os elementos mais importantes de uma salamandra s o a entrada de ar e as aberturas de circula o O ar deve ser capaz de passar sempre atrav s destas sem ser obstru do Tamb m deve assegurar se que estas aberturas se mant m abertas De outro modo uma combust o pobre pode levar ao envenenamento por mon xido de carbono e ao risco de explos o
218. is dif ceis de utilizar como o desperd cio de cana de a car silagem de milho palha de cereal feno de animais dom sticos e outras fontes de desperd cio org nico para a produ o de energia At aqui a mais comum e mais conhecida forma de utilizar energia a partir da biomassa tem sido a convers o t rmica directa isto a combust o Por m existem outras formas de utilizar biomassa s lida para energia para produzir calor e electricidade Uma delas a gaseifica o onde a biomassa s lida convertida em g s combust vel num processo termoqu mico A produ o deste combust vel secund rio tem vantagens decisivas em termos de possibilidades de manuseamento e convers o em energia til Em princ pio os mesmos processos de convers o ocorrem como aqueles utilizados na combust o mas as diferentes fases na convers o termoqu mica s o separadas f sica e cronologicamente Isto quer dizer que o g s produzido pode ser usado numa unidade de cogera o que aproveita o teor de energia do combust vel para um efeito m ximo atrav s da combina o de calor e energia Figura 7 1 Modelo de central de gaseifica o A gaseifica o da biomassa em particular a gaseifica o da madeira uma das possibilidades mais eficientes e amigas do ambiente para a utiliza o da biomassa na gera o de energia el ctrica em centrais de pequenas dimens es Mesmo no per odo do p s guerra a tecnologia de gaseifica
219. is envolvidos nomeadamente a cria o de postos de trabalho resultantes da colheita tratamento e transporte da biomassa A longo prazo por cada Gigawat hora gerado a bioenergia poder permitir a gera o de 1 75 novos empregos surgindo como fonte de cria o de uma rede de emprego significativa nomeadamente para o desenvolvimento sustent vel de reas rurais na Uni o Europeia e na maior parte de outros pa ses Figura 2 3 Fotoss ntese a f brica de energia natural A biomassa oferece um potencial consider vel no suporte de um desenvolvimento estrutural sustent vel e no refor o das reas rurais na Europa Por isso as fontes de bioenergia apresentam vantagens a longo prazo para o desenvolvimento rural mas tamb m na produ o agr cola de alimentos e no melhoramento da qualidade deste servi o na Uni o Europeia A biomassa como energia solar armazenada mostra assim o seu poder como elemento universal de uma pol tica econ mica sustent vel 2 3 O Potencial Nas reas rurais do planeta crescem cerca de 200 bili es de toneladas de biomassa com uma capacidade de energia de aproximadamente 30000 Hexajoule valor equivalente ao volume de energia de todas as reservas das fontes de energia f ssil Um crescimento anual de cerca de 15 bili es de toneladas de biomassa atrav s da fotoss ntese representa um potencial energ tico de 2250 Hexajoule S lida L quida Gasosa Figura 2 4 Tipos de biomassa Infelizmente
220. is simples para adicionar ar de uma forma f cil e controlada Este m todo simples fi vel e de baixo custo geralmente usado em digestores de explora es agro pecu rias 3 1 4 11 Tanque de p s digest o Tanque de armazenamento de composto Depois do substrato ter sido fermentado transferido para o tanque de p s digest o para ser armazenado at que o substrato digerido possa ser usado como fertilizante Os tanques de armazenamento s o cada vez mais cobertos para evitar perdas de azoto e para recuperar biog s adicional que se forma durante o per odo de armazenamento do composto Geralmente durante os meses mais frios do ano n o permitido espalhar fertilizante nos campos De acordo com o tamanho necess rio para armazenamento o tanque deve ser desenhado de modo a que armazene a quantidade de substrato digerido produzido durante um per odo de cerca de 6 a 7 meses Com o sobredimensionamento ligeiro da capacidade de um tanque de p s digest o podem retirar se vantagens se se tiver em conta uma posterior extens o da central de biog s Geralmente os tanques de armazenamento de efluentes existentes s o usados como tanques de p s digest o Figura 3 24 Tanque de p s digest o Fotografia Krieg Fischer Ingenieure GmbH www kriegfischer de 3 1 4 12 Equipamento de medi o e controlo V rios aparelhos de medi o permitem ao operador da central de biog s manter o sistema de modo eficiente e assim assegurar o
221. ist ncia de seguran a frente gt 0 80 m Dist ncia de seguran a nos lados gt 0 50 m Dist ncia de seguran a em cima gt 0 70m Dist ncia de seguran a no ch o Base prova de fogo Requisitos estruturais As caldeiras de estilhas requerem uma divis o pr pria bem como reas de armazenamento Deve ser poss vel alimentar facilmente as reas de armazenamento com madeira transportada por cami o estando suficientemente perto das caldeiras para permitir o uso de correias transportadoras de baixo custo com um comprimento m nimo Porque as caldeiras de estilhas de madeira t m uma amplitude larga de sa das desde 35 kW at 7 MW imposs vel fazer afirma es gerais acerca do tipo de condutas de fornecimento de ar e de escape e outros elementos t cnicos Para um limite de sa da baixo at 100 kW as necessidades na conduta e no fornecimento de ar s o id nticas aos das caldeiras de gaseifica o de madeira O mesmo se aplica na liga o hidr ulica ao circuito de aquecimento Funcionamento Com a emiss o de calor ajustada aos edif cios as caldeiras de estilhas de madeira est o continuamente em funcionamento durante o per odo de aquecimento Durante este per odo elas n o s o desligadas Em vez disso a sua sa da simplesmente ajustada de acordo com a necessidade pelo uso das suas ventoinhas de tiragem Controlos l gicos program veis chamados sistemas CLP controlam a igni o e completam o funcionamento
222. istema de aquecimento central n o possuir gua quente suficiente Este problema pode ser resolvido contudo com tanques de armazenamento de gua quente acumuladores Estes aumentam os intervalos de queima visto que o sistema de aquecimento pode aceitar mais calor Aumenta a efici ncia e reduz as emiss es de combust o Al m disso os tanques de armazenamento permitem incorporar no sistema de aquecimento central sistemas t rmicos solares ou outros sistemas de produ o de calor baixando a necessidade anual de combust vel Assim uma instala o t rmica solar bem projectada com um tanque de armazenamento suficientemente dimensionado pode cobrir toda a necessidade de gua quente de uma habita o Figura 5 34 Sistema combinado de aquecimento com pelletes e solar t rmico Esquema www wagner solartechnik de particularmente recomendada a instala o de tanques de armazenamento de gua quente em edif cios com baixas necessidades de calor Geralmente a instala o de um tanque de armazenamento aumenta a utilidade do sistema Dependendo do sistema central de aquecimento usado recomenda se um acumulador com capacidade para pelo menos 25 litros por kW de sa da de calor da caldeira Se se pretende incorporar uma instala o t rmica solar s o recomendados acumuladores com capacidade entre 50 e 77 litros por kW de sa da de calor de pelletes Figura 5 35 Tanque de armazenamento Fotografia www paradigma de
223. iversos e m ltiplos tipos de cadeias de biomassa e na necessidade de estar em conformidade com a respectiva legisla o Alguns exemplos e Em alguns pa ses os res duos s o vistos como um combust vel noutros n o e A turfa considerada como biomassa na Finl ndia mas na maioria dos outros pa ses classificada como um combust vel f ssil e O grau de contamina o dos res duos de madeira define a sua categoriza o como combust vel renov vel ou n o num certo n mero de pa ses por exemplo na Alemanha n o pode ser excedido um certo limite de PCB PCT ou dioxinas furanos de outra forma considerado como res duo especial que necessita de seguir regras especiais para ser removido e Os res duos da produ o de carne ou a frac o org nica dos res duos dom sticos necessitam geralmente de ser higienizados antes de serem autorizados como material para uma central de biog s e Na Holanda a electricidade que produzida por biomassa co combust vel em grandes centrais de energia a carv o qualificada para apoiar medidas para fontes de energia renov vel e Na maior parte dos pa ses o tipo de material de entrada numa central de digest o anaer bia define se o produto digerido pode ser usado como fertilizante ou se deve ser removido Devido grande variedade de cadeias de biomassa e a diferen a nas aplica es t cnicas para utiliza o da biomassa como portadora de energia distinguem se as duas
224. izadas a procurar alternativas e ser menos dependentes das importa es de petr leo Para mudar esta tend ncia o uso de ve culos deve ser reduzido e amigo do ambiente e devem ser desenvolvidos combust veis renov veis Isto consegue se de duas maneiras i com auto imposi es para minimizar o consumo por exemplo os fabricantes europeus de autom veis desejam uma m dia de n vel de emiss o de di xido de carbono em todos os carros de 140g km e ii usar combust veis alternativos de fontes renov veis o que quebrar a depend ncia dos pa ses produtores de petr leo e colocar mais nfase nos recursos dom sticos 4 2 O mercado para biocombust veis l quidos A Uni o Europeia l der mundial na produ o de biocombust veis produzindo e usando um total de 2 100 000 toneladas de biocombust veis para o sector dos transportes Os principais produtores s o a Alemanha a It lia a Austria e a Fran a seguidos da Espanha e da B lgica Para al m disso a Comiss o Europeia quer que em 2020 um quinto do transporte de pessoas e mercadorias na Uni o Europeia seja efectuado com base em ve culos biocombust veis Assim 20 da mobilidade na Comunidade teria um impacto nulo nas altera es clim ticas Tendo em conta a penetra o dos biocombust veis no mercado existem diferen as significativas e evidentes nos estados membros da Uni o Europeia Esta diferen a deve se essencialmente s v rias estrat gias para a realiz
225. izado usualmente em centrais DA para explora es agro pecu rias e operam em subpress o entre 0 05 0 5 mbar Os tanques de m dia 5 20 bar e de alta press o 200 300 bar s o projectados com v lvulas de press o de a o e garrafas de g s Figura 3 21 Armazenamento de biog s uma variante Fotografia Krieg Fischer Ingenieure GmbH www kriegfischer de O armazenamento de biog s pode ser interno no topo do substrato ou composto ou externo Se o biog s armazenado internamente deve se instalar uma membrana flex vel acima do efluente em digest o n o sendo no entanto necess ria quando a quantidade de biog s a armazenar pequena Esta membrana deve ter uma espessura de cerca de 1 2 mm e tem propriedades de expans o quando h forma o de biog s Se o biog s armazenado exteriormente pode se utilizar um reservat rio de g s Estes reservat rios armazenam biog s a baixas press es sem esfor ar o material do reservat rio pelo que asseguram um tempo de vida longo Armazenamentos efectuados com membrana possuem algumas vantagens quando comparadas com outros tipos Podem ser manufacturadas a baixo custo no pr prio local e para qualquer tamanho at 2000 m Para al m disso a membrana resistente corros o Por outro lado os reservat rios de g s devem ser protegidos da deteriora o e da influ ncia das condi es atmosf ricas 3 1 4 9 O motor de biog s Usualmente a energia qu mica armaz
226. l determinar o output de calor necess rio das aplica es de lareira utilizando os seguintes gr ficos 1 sem isolamento 2 isolamento convencional 3 baixo consumo energ tico BIOENERGIA MANUAL SOBRE TECNOLOGIAS PROJECTO E INSTALA O 0 100 200 300 400 500 600 Espa o convertido e aquecido em m3 Figura 5 2 Output m ximo de calor necess rio em espa os sem isolamento t rmico Gr fico www sesolutions de Dados Wamsler 0 100 200 300 400 s00 600 Espa o convertido e aquecido em m3 Figura 5 3 Output m ximo de calor necess rio em espa os com isolamento convencional Gr fico www sesolutions de Dados Wamsler SISTEMAS DE COMBUST O DE PEQUENAS DIMENS ES 5 4 Output necess rio da caldeira em kW Espa o convertido e aquecido em m3 Figura 5 4 Output m ximo de calor necess rio em espa os de habita es de baixo consumo energ tico Gr fico www sesolutions de Dados Wamsler Estabelecido o output m ximo necess rio de uma aplica o de lareira a necessidade de madeira pode ser determinada a partir dos dois gr ficos abaixo A diferen a no teor de energia da madeira natural e pelletes de madeira resulta das diferentes densidades de armazenamento ver Cap tulo 2 O seguinte gr fico mostra as varia es na necessidade di ria de madeira dependendo da temperatura ambiente Kg Pellotos de madeira 200 250 K9 Madeira natural 150
227. l na efici ncia e qualidade de combust o Contudo porque a geometria da chamin e a combust o permanecem essencialmente id nticas n o aumenta a renova o do ar na divis o Portanto algumas lareiras fechadas s o equipadas adicionalmente com condutas de convec o e tubos de ar quente Figura 5 12 Circula o de ar numa lareira fechada Esquema www kaminkassette de Dependendo do tamanho e do fabricante as lareiras fechadas t m uma sa da t rmica entre 5 e 10 kW O calor emitido por radia o para a divis o Estas lareiras s o adequadas para aquecer divis es durante per odos de transi o Apesar da sua fraca efici ncia global quem desejar instalar um sistema destes deve consultar os respectivos fabricantes sobre a sua implementa o e dimensionamento individual Especifica es t cnicas para lareiras fechadas Tabela 5 7 Especifica es t cnicas para lareiras fechadas Dados www sesolutions de Aplica o prim ria Conforto aquecimento de espa os Local de instala o Espa o habit vel rea de aquecimento Espa o habit vel limitado Emiss o de calor atrav s de radia o Sim Emiss o de calor atrav s de propaga o Sim Emiss o de calor atrav s de permutador de calor N o Tipo de combust o Dependente do ar ambiente C mara de combust o Fechada Gama de sa da calor 5 10 kW Efici ncia lt 40 C Combust ve
228. l para a caldeira de pelletes O ar de aspira o volta ent o ao silo por meio da outra mangueira onde pode ser novamente usado para transferir as pelletes Os sistemas de v cuo podem cobrir dist ncias at 20 metros entre o armaz m de pelletes e a caldeira Aqui deve ter se em considera o que quando se funciona com as mangueiras de transporte atrav s de tectos devem ser colocadas duas mangueiras em espiral de di metro aproximado de 60 mm mangueiras de fluxo e de retorno Mesmo se for poss vel colocar as mangueiras separadamente deve assegurar se que os comprimentos n o diferem em mais de 10 Ao colocar as mangueiras deve tamb m assegurar se que o raio de curvatura das mangueiras n o mais pequeno do que cinco vezes o di metro externo das mangueiras Isto significa que as mangueiras em espiral de 60 mm requerem um raio de curvatura de 5 x 60 mm 300 mm Se tiverem de se superar declives deve assegurar se que s o colocados comprimentos inferiores a 3 metros no declive Se forem instaladas sec es de mangueira horizontais que tenham pelo menos 1 metro de comprimento tamb m poss vel combinar sec es inclinadas Ao instalar e operar um sistema importante assegurar se que as mangueiras e as liga es s o absolutamente herm ticas Devem ser usados grampos para mangueiras especificados pelo fabricante que fornecem uma equaliza o potencial por um fio de cobre embutido nas mangueiras el sticas Sistema 3 D
229. l utiliz vel Toros de madeira briquetes de madeira Processo de igni o Manual Temperatura de combust o Aprox 400 C Uso conjunto da chamin com outros sistemas N o Di metro necess rio para a chamin A ser calculado individualmente Chamin resistente humidade Sim Sistema de aquecimento pr fabricado Fornos inseridos sim outras lareiras fechadas n o Necessidade de ar fresco A calcular individualmente Dist ncia de seguran a frente gt 0 80 m Dist ncia de seguran a nos lados gt 0 30 m Dist ncia de seguran a em cima gt 0 70 m Dist ncia de seguran a no ch o Base prova de fogo Requisitos estruturais Quase todas as lareiras abertas podem ser convertidas em lareiras fechadas inserindo uma c mara de combust o Cada lareira tem normalmente a sua geometria individual Por esta raz o sempre essencial verificar a instala o caso a caso e da ser imposs vel fazer afirma es gerais quanto sua conveni ncia Devem ter se em conta os seguintes crit rios quando se considera a instala o de uma lareira embutida e N o deve haver material combust vel na rea de radia o e Deve haver isolamento suficiente volta da lareira As lareiras embutidas s o capazes de oferecer um aquecimento confort vel limpo e seguro S o alimentadas manualmente com lenha As lareiras fechadas podem ser aquecidas com toros ou briquetes de madeira Assim como com a alimenta o do forno as cinzas devem
230. lectricidade produzida rede el ctrica Operando estas m quinas em paralelo com a rede el ctrica por raz es de seguran a t m de ser observadas diversas regras t cnicas preciso instalar aparelhos de medi o unidades de controlo liga es e elementos de vigil ncia para estar de acordo com a seguran a el ctrica Complementarmente deve ter se cuidado com a compensa o da energia reactiva Deve tamb m assegurar se que as flutua es de voltagem est o de acordo com os padr es locais para a rede Geralmente devem estar dentro de um limite de 3 para evitar perturba es no equipamento electr nico Nos casos em que a rede local muito fraca para receber a electricidade produzida da m quina de gera o necess rio instalar uma subesta o transformadora que permite alimentar a rede de alta voltagem 3 1 4 14 Equipamento de seguran a Manuseando combust veis como o biog s requer sempre o cumprimento de um n mero de regras de seguran a para minimizar o risco de um acidente e para assegurar um funcionamento seguro do sistema de biog s Devem ser instalados um m nimo de componentes de seguran a e devem ser seguidas um conjunto de regras para preven o de acidentes Na figura seguinte apresentam se os principais equipamentos de seguran a aconselh veis Nalguns pa ses existem regulamenta es especiais para sistemas de biog s a porta de visita g bot o de emerg ncia m colector de chamas b v lvula
231. lh es de m de rea colectora t rmica solar em 2004 Desta forma a Uni o Europeia oferecer um importante contributo aos objectivos de Kioto no que respeita a redu o da emiss o de CO A iniciativa foi feita para fomentar a troca de informa o em estruturas de educa o e uma rede da Uni o Europeia para a troca de experi ncia e conhecimentos na rea das aplica es t rmicas solares 9 3 Informa o geral sobre apoio financeiro Uma concep o financeira saud vel decisiva para o sucesso econ mico de um projecto de bioenergia Neste contexto os subs dios desempenham um papel importante Contudo a aquisi o de capital por parte de terceiros por exemplo institui es p blicas ou empresas de electricidade uma parte fulcral uma vez que cada projecto tem as suas pr prias caracter sticas e os programas de aux lio financeiro est o muitas vezes relacionados com algumas delas O tamanho do sistema o tipo de biomassa utilizada a quantidade de calor produzido a localiza o entre outras quest es s o alguns dos par metros que influenciam a selec o do programa apropriado Em geral aconselha se a usar a ajuda de um consultor especialista que conhe a os programas de apoio e que tenha o conhecimento actualizado sobre o estado actual de tais programas Um primeiro passo saber que esp cie de institui o fornece apoio para projectos de bioenergia Geralmente estas institui es podem ser classificad
232. lhor efici ncia de todo o equipamento do sistema 6 Bombas de circula o As bombas de circula o s o usadas para manter o fluxo de gua no sistema de aquecimento Figura 5 45 Bomba de circula o Fotografia www viessmann de Dependendo da diferen a do tamanho e altura do sistema de aquecimento as bombas devem ser capazes de lidar com diferentes d bitos e press es de gua Para dimensionar as bombas necess rio ter uma curva caracter stica da rede de aquecimento 5 4 Equipamento de seguran a para sistemas de aquecimento O sistema de aquecimento dever estar equipado com os seguintes elementos Tanque de expans o fechado Ventilador de seguran a na parte mais alta da caldeira Tomada de seguran a Term metro Man metro Aparelho autom tico para remo o do calor o qual activado se a temperatura de funcionamento for excedida Figura 5 46 Equipamento de distribui o e seguran a Fotografia www viessmann de 5 4 1 Tanques de expans o A gua expande quando aquecida Este fen meno natural causaria consider veis flutua es de press o num sistema de aquecimento fechado se a temperatura do sistema mudasse a Figura 5 47 Tanque de expans o Fotografia www viessmann de Portanto para evitar estragar a rede de tubagem a caldeira e radiadores instalado um tanque de expans o em qualquer sistema fechado com gua Este consiste numa bolha de borracha numa caixa de a
233. m electromotor com capacidade de carga de 2 5 at 25 kW Este sistema operado manualmente e adequado para digestores com volume at um 1 m O agitador cria um fluxo em qualquer direc o desejada Para evitar e contrariar a forma o de camadas sedimentares necess rio um ajustamento em altura E normalmente desenhado como agitador ajust vel em altura ou com bra o articul vel Agita o hidr ulica O substrato pode ser agitado hidraulicamente atrav s da sua bombagem para o exterior do digestor para um local definido e realimenta o num ponto diferente O substrato normalmente retirado por um tubo na parte superior do digestor e injectado na parte inferior O produto de entrada e de sa da do tubo deve ser colocado de tal modo que o seu conte do seja misturado completamente Na maior parte dos casos o substrato na bomba pode ser usado para este fim Para tornar este processo poss vel o tubo de transporte deve ter uma deriva o por meio de uma v lvula e de um tubo adicional Figura 3 18 Agita o hidr ulica Fotografia PlanET GmbH www planet biogas com Este sistema apenas adequado quando s o usados co substratos fluidos menos adequado para co substratos que tendem a formar camadas sedimentares A vantagem de um sistema hidr ulico que n o tem partes que se movam dentro do digestor A bomba est localizada fora do digestor e facilmente acess vel para manuten o 3 1 4 6 Armazenamento
234. m reactor projectado para a gaseifica o de briquetes de madeira do tamanho de um punho quando usado com estilhas de madeira produzir menos g s bruto um teor de alcatr o mais elevado no g s bruto e sofrer outros efeitos negativos Os combust veis que se encontram em diferentes tamanhos n o s o geralmente muito adequados para a gaseifica o Esses combust veis t m propriedades de fluxo insuficientes Portanto tendem a formar fragmentos buracos e cavidades indesejadas Peda os de madeira do mesmo tamanho especialmente cubos e formas esf ricas s o por outro lado ideais Em contraste com os gaseificadores de fluxo directo os gaseificadores contra corrente podem tamb m gaseificar combust veis que n o t m propriedades de superf cie uniformes contudo esta vantagem tem o seu pre o j que o g s possui um alto teor de alcatr o e tem de ser purificado com filtros caros de modo a ser compat vel com os motores Um gaseificador funciona perfeitamente e tem um bom grau de efici ncia se for apenas usado o combust vel para ele designado e se houver um ptimo teor de mistura e de fragmenta o Muitos construtores de gaseificadores operam o gaseificador na fase de teste com um dado combust vel 7 1 3 Estado da tecnologia A tecnologia de gaseifica o de madeira correntemente usada apenas em grandes centrais Isto tanto mais surpreendente quando se considera que a tecnologia j estava completamente desenvolvida
235. mack AG www schmack biogas com Os aparelhos de medi o acima mencionados podem ser ligados a um computador para automatizar a aquisi o de dados e respectivo tratamento Complementarmente a estes instrumentos importante determinar regularmente outros par metros tais como e O valor de pH do substrato e do composto para assegurar as condi es apropriadas a uma boa actua o das bact rias e A composi o do biog s a determina o do conte do de metano e de cido sulf drico H2S s o indicadores do comportamento do digestor e dos par metros de controlo necess rios para assegurar a remo o do H5S do biog s evitando assim a corros o e O teor da mat ria seca do substrato para estimar o rendimento do biog s e a taxa de processamento e A concentra o de amon aco que influencia a taxa de produ o de biog s sendo que para taxas mais elevadas a produ o diminui No composto a concentra o de amon aco d indica o do potencial como fertilizante e A concentra o de cidos gordos de pequena cadeia d indica es do comportamento do processo de digest o e permite ao operador reagir a altera es no ambiente de digest o uma vez que quanto mais baixa a concentra o de cidos gordos de pequena cadeia mais compostos t xicos para as bact rias podem estar presentes no substrato Em geral em centrais de biog s de explora es agro pecu rias estes par metros n o s o medidos continu
236. maiores categorias de aplica o digest o anaer bia e sistemas de combust o Uma vez que as aplica es estacion rias de biocombust vel consistem numa m quina de cogera o ou numa caldeira os aspectos legais relevantes s o tratados na parte de digest o anaer bia m quina de cogera o ou na parte do sistema de combust o caldeira 8 3 2 Emiss es Em geral quando se fala em emiss es referem se a emiss es de part culas ou gases que s o prejudiciais ao ambiente e aos seres humanos Para al m destas emiss es o ru do tem tamb m de ser considerado quando se opera uma instala o t cnica Contudo os regulamentos da emiss o de ru do s o geralmente menos importantes dada a relativa facilidade em obter conformidade legal do que a emiss o de gases ou part culas para o processo de licenciamento Onde quer que o combust vel seja incinerado num processo de combust o uma caldeira um fog o ou uma c mara de combust o de uma m quina de cogera o s o emitidos gases de combust o Geralmente estes consistem numa mistura de diferentes gases e part culas Os elementos principais s o componentes oxidados do combust vel tais como di xido de carbono mon xido de carbono xidos de azoto xidos de enxofre metais pesados e part culas de combust vel n o oxidadas Outros componentes podem ser subst ncias formadas pela influ ncia de altas temperaturas e press es durante o processo de combust o tal como o cid
237. mais comuns de sistemas de DA Existe uma grande variedade de esquemas de sistemas de DA sendo que cada um tem as suas vantagens e desvantagens As principais raz es por que se deve escolher um certo esquema s o disponibilidade de substratos recursos de investimento dispon veis infraestrutura dispon vel por exemplo transforma o de um silo num digestor espa o dispon vel saneamento necess rio clima um clima frio requer melhor isolamento t rmico tempo necess rio ou preferido de armazenamento do composto prefer ncia por um fornecedor Na Figura 3 12 apresentam se v rios esquemas de sistemas poss veis De referir que existe uma distin o entre digestores com armazenamento de biog s interno ou externo As variantes a e b do sistema na Figura 3 12 s o digestores que funcionam semi continuamente na mais simples e mais econ mica constru o Devido ao r cio satisfat rio entre custos desempenho s o constru dos em muitos casos novos digestores como se pode ver na variante c O tamanho de um digestor deve ser o menor poss vel dado o aumento de custos de investimento com o aumento das dimens es Por vezes tanto o tanque digestor como o armazenamento de p s digest o s o usados para armazenamento de biog s variante e Os digestores horizontais s o frequentemente desenhados como na variante d e na f Quanto op o de desenho c e d pode ser usada uma variedade de sistemas de armazenamento de
238. mas de combust o automatizados n o cont m ou cont m uma quantidade m nima de casca de rvores Isto torna poss vel assegurar que exista uma combust o ptima com um teor m nimo de cinzas menor que 0 5 Os sistemas de combust o automatizados conseguem garantir uma opera o correcta se as estilhas de madeira tiverem os mesmos comprimentos e n o houver sobredimensionamento no comprimento do material cortado Por outro lado os bloqueios e a forma o de aglomerados no armazenamento podem causar paragens no sistema de combust o Figura 2 48 Estilhas de madeira de alta qualidade Fotografia Dobelmann www sesolutions de Tal como os briquetes de madeira as estilhas de madeira t m de ser derivadas de madeira pura As impurezas na forma de pl sticos ou tintas que n o se conseguem remover da madeira velha conduzem ao aumento de emiss o de poluentes e do teor de cinzas Por esta raz o o seu uso em caldeiras sem purifica o do g s de exaust o geralmente proibido A madeira processada em estilhas de madeira pode ser usada em todos os sistemas de combust o dispon veis A gama total de sa da num sistema de combust o totalmente automatizado desde uma sa da t rmica de 50 kW e at v rias dezenas de megawatts pode ser coberta com este produto de biomassa 2 16 3 Toros A produ o de toros divididos para fins energ ticos a forma tradicional de prepara o da madeira Neste processo a madeira serrada
239. mazenamento Em termos de log stica os grandes cami es s o geralmente adequados para abastecimento de ambos os tipos de centrais de aquecimento Podem conter 80 m no pr prio ve culo e 40 m num atrelado Os impactos desta log stica tornam se claros especialmente para grandes sistemas com 6 8 MW visto que t m um consumo di rio de estilhas de madeira de tr s cargas de cami o mais atrelado O volume de tr fego resultante polui o sonora e emiss es prejudiciais provocam impactes ambientais na rea circundante e Figura 6 8 Armaz m de combust vel Fotografia Polytechnik GmbH www polytechnik at 6 3 4 Tipos de sistemas de combust o Existem variadas solu es t cnicas no mercado para grandes sistemas de aquecimento alimentados a madeira Estes t m muitas vezes vantagens ou desvantagens no que diz respeito ao manuseamento intensidade de manuten o e requisitos de qualidade de combust vel tipo de madeira teor de gua e pureza do material Devido a estes factores devem ser sempre implementados projectos de aquecimento a madeira planeados por especialistas que analisar o as condi es b sicas para um sistema de aquecimento incluindo a situa o de fornecimento de combust vel Para al m disto para selecionar o equipamento importante visitar sistemas de refer ncia e avaliar as experi ncias anteriores O quadro seguinte apresenta os sistemas de aquecimento alimentados automaticamente existentes Ta
240. mento da biomassa esta convertida em tr s grandes formas de energia electricidade calor e combust vel Esta flexibilidade permite biomassa estar em concorr ncia directa com a energia produzida por fontes f sseis 2 1 O desafio A longo prazo a energia a chave para a sobreviv ncia da civiliza o moderna Em m dia por ano cada ser humano dos 6 bili es de pessoas no mundo consome duas toneladas de carv o para produ o de energia Existe uma grande diferen a entre pa ses industrializados e pa ses em desenvolvimento sendo de referir por exemplo que um europeu consome mais do que seis toneladas de carv o o que representa um valor 40 vezes maior do consumo de um ser humano no Bangladesh Hoje em dia 90 por cento das fontes de energia usadas s o de origem f ssil e a sua utiliza o est associada s emiss es de di xido para a atmosfera Assim anualmente a atmosfera terrestre recebe mais de 15 bili es de toneladas de CO o que implica danos irrevers veis no clima Todavia a satisfa o das necessidades energ ticas da civiliza o n o precisa de estar baseada nas fontes de energia f ssil Os recursos energ ticos neutros em CO tais como o uso directo da energia solar energia e lica e o uso indirecto da radia o solar em forma de biomassa podem fornecer a energia necess ria A Uni o Europeia tem vindo a enfatizar na sua pol tica energ tica o uso das fontes de bioenergia e o desenvolvimen
241. mero de sequ ncias de inflama es na caldeira seja reduzido O sistema de armazenamento permite que sistemas de aquecimento a madeira sejam por um lado flex veis e reajam rapidamente a requisitos de calor e por outro lado prolonguem os intervalos de combust o Isto ajuda a reduzir o desgaste da caldeira e a minimizar o n mero de combust es parciais Para al m da utiliza o de tanques de armazenamento outra possibilidade para atingir uma sa da de calor constante usar uma unidade de alimenta o autom tica Figura 2 58 Caldeira de alimenta o autom tica Gr fico Oekofen www okeofen at As caldeiras alimentadas manualmente a madeira s lida ou pelletes est o dispon veis para uma gama de energia t rmica de 1 kW at 100 kW Na gama de 10 kW a 50 kW usam se principalmente pelletes de madeira enquanto que na gama de sa da acima de 50 kW predominante o uso de estilhas de madeira 2 19 1 2 Combust o de fontes biocombust veis l quidas As fontes biocombust veis l quidas leo vegetal ou biodiesel podem ser usadas para produ o de calor puro Na sua viscosidade e comportamento de queima o biodiesel igual ao leo de aquecimento convencional Consequentemente as caldeiras de queima de leo admitindo que todas as partes pl sticas e metais em contacto com o combust vel s o resistentes ao biodiesel tamb m podem ser usadas sem qualquer convers o Figura 2 59 Caldeira moderna a leo
242. mo alternativa sua elimina o Contudo a possibilidade de compensar os custos de elimina o dos res duos usando o para produzir combust vel depende sempre dos custos individuais dessa elimina o Al m disso n o existe a m dio prazo desenvolvimento potencial neste sector 4 5 1 leos Vegetais Naturais Alguns tipos de colheitas como girass is colza e oliveira t m um elevado conte do de gordura vegetal que pode ser usado em processos t cnicos Os girass is s o colhidos com as sementes separadas do resto da planta Figura 4 3 Colheita de leo de girassol Fotografia UfOP www ufop de Est o dispon veis dois processos t cnicos para produzir leos vegetais das colheitas mencionadas Aquele que usado depende do tamanho da f brica de produ o Nas f bricas de leo pequenas e descentralizadas o leo extra do por dia de 0 5 a 25 toneladas de sementes de girassol com uma taxa de extrac o at 80 Na produ o industrializada um procedimento de extrac o adicional efectuado ao res duo da planta depois da extrac o mec nica Utilzam se solventes para separar o leo do res duo esmagado e de seguida os solventes e o leo s o separados Este procedimento aumenta ainda mais o rendimento do leo utiliz vel embora o leo tenha de passar atrav s de uma purifica o intensa depois deste tratamento As f bricas de leo industriais com esta gest o de processo t m um rendime
243. mo tempo Em contraste com uma central de condensa o na qual o calor produzido em cogera o dissipado por meio de um permutador de calor em centrais de cogera o a energia el ctrica e t rmica s o utilizadas imediatamente Se o objectivo for optimizar economicamente a utiliza o das fontes de energia o calor libertado durante a produ o de energia tem de ser utilizado Um sistema descentralizado de cogera o pode atingir uma efici ncia total de 90 da energia prim ria de entrada Ou seja existe um grande aumento na efici ncia de utiliza o comparada com os meros 36 de efici ncia na produ o de energia el ctrica nas centrais de condensa o Gera o combinada Gera o numa central de calor e energia el ctrica de condensa o 10 Perda 64 Energa Perda Figura 2 61 Efici ncia da gera o de energia Gr fico Dobelmann www sesolutions de A produ o de energia em cogera o proporciona uma melhor utiliza o da energia prim ria de entrada Dimensionamento de um sistema de cogera o O dimensionamento do output t rmico e el ctrico das centrais de cogera o um factor decisivo para a efici ncia do projecto Os geradores que operam em paralelo com a rede isto ligados directamente rede de electricidade podem ser projectados para serem controlados por calor Neste caso o sistema est regulado de tal modo que o calor produzido utilizado e se ao mesmo tempo for
244. n a nos lados gt 0 20 m Dist ncia de seguran a em cima gt 0 70 m Dist ncia de seguran a no ch o Base prova de fogo Requisitos estruturais Os requisitos t cnicos para os fornos de pelletes s o equivalentes aos das salamandras Isto aplica se quer descarga dos gases da conduta quer s dist ncias de seguran a dos fornos para as mob lias inflam veis Gra as s suas tremonhas integradas os fornos de pelletes n o necessitam de reas de armazenamento externo para o combust vel Isto n o s liberta mais espa o habit vel mas tamb m muito pr tico Manuten o dos fornos de pelletes Em contraste com as salamandras em que a cinza deve ser removida manualmente depois de cada utiliza o os fornos de pelletes s o projectados para uma opera o semi autom tica Contudo um forno de pelletes correctamente utilizado requer uma manuten o e assist ncia regular O queimador deve ser verificado diariamente quando a funcionar Se houver esc rias e cl nquers estes devem ser removidos As aberturas de ar do forno de pelletes devem tamb m ser limpas se necess rio importante evitar que as cinzas voltem para o queimador pois tal pode causar entupimento Depois de queimar 50Kg de combust vel um forno de pelletes deve ser submetido ao seguinte programa de manuten o e Desligar o forno e deix lo arrefecer e Remover a zona de combust o verificar a esc ria ou cl nquers e limpar todas as e
245. n nl phyllis Base de dados holandesa de biomassa e res duos an lise dos dados sobre um largo n mero de cadeias de biomassa diferentes BIOBIB www vt tuwien ac at biobib search ht ml Base de dados austr aca de biocombust veis gerida pela Universidade T cnica de Viena Climate Neutral Gaseous and Liquid Energy Carriers GAVE gave novem nl Programa do governo holand s informa o geral e detalhada sobre biocombust veis Internacional International Energy Agency IEA WWww iea org Informa o sobre todos os aspectos relacionados com energia IEA Bioenergy www jeabioenergy com Sec o de biomassa do IEA informa o detalhada sobre I amp D de biomassa e estado da tecnologia muitos relat rios para download Renewables Information Database www iea org statist renew htm Fornece estat sticas sobre energia renov vel nos pa ses membros da OCDE Centre for Analysis and Dissemination of Demonstrated Energy Technologies CADDET www caddet re org Rede de informa o internacional que fornece a gestores engenheiros arquitectos e investigadores informa o acerca das energias renov veis e tecnologias de poupan a de energia AFB NET www vtt fi virtual afbnet Rede europeia de bioenergia fornece informa es detalhadas sobre tecnologia potencialidades actividades nacionais sobre bioenergia European Energy Crops InterNetwo
246. necer uma listagem detalhada das fontes de informa o onde podem ser obtidas informa es actualizadas de programas de apoio e as suas condi es actuais Os seguintes subcap tulos fornecem informa o sobre esquemas de apoio no campo da bioenergia para pa ses diferentes 9 4 Informa o complementar sobre as medidas de apoio em v rios pa ses Devido natureza das pol ticas e sua implementa o o tipo e condi es das medidas dos programas de apoio para sistemas de bioenergia mudam frequentemente Esta sec o centra se portanto no fornecimento de fontes suplementares de informa o para al m dos detalhes das medidas de apoio Uma lista com links a organiza es governamentais e n o governamentais que fornecem informa es sobre a pol tica da biomassa como portadora de energia renov vel e a sua implementa o e medidas de apoio est dispon vel em v rios pa ses que falam ingl s o Reino Unido os EUA Canad Austr lia e pa ses escandinavos e na Uni o Europeia Estes links ajudam tamb m a adquirir informa o sobre programas regionais 9 4 1 Fontes de informa o em Portugal Governo Ag ncia para a Energia ADENE www adene pt A ADENE realiza prioritariamente actividades de interesse p blico no dom nio da pol tica energ tica e dos servi os p blicos concessionados ou licenciados no sector da energia Pode actuar em reas relevantes para outras pol ticas s
247. nergia um valor m dio de 12 de electricidade a partir de recursos de energia renov veis Espera se que a biomassa forne a 10 de toda a energia na Europa ou seja um valor equivalente a cerca de 5800 Petajoule Presentemente alguns estados membros da UE obedecem a este objectivo A Finl ndia seguida da Su cia fornecem mais do que 10 da energia necess ria atrav s da biomassa Estes pa ses utilizam quase metade do seu potencial de biomassa provando que um desenvolvimento consequente no sector da bioenergia pode obter sucesso e E z lN nN ZNG Figura 2 7 Quota de bioenergia comparada com o consumo total de energia 2 5 As condi es limitantes As condi es limitantes para projectos de bioenergia nos v rios pa ses da Europa no que diz respeito s quest es administrativas e econ micas s o muito variadas As barreiras administrativas nomeadamente a n vel da pol tica local impedem o desenvolvimento dos projectos de bioenergia Analisando as receitas de venda de energia da biomassa o n vel nos diferentes pa ses da UE assemelha se cada vez mais Enquanto pa ses como a ustria Alemanha Fran a e Portugal t m tarifas de venda fixas para a electricidade gerada a partir da biomassa outros pa ses tais como o Reino Unido a It lia ou a B lgica introduziram instrumentos orientados para o mercado como as quotas de energia renov vel tendo como consequ ncia o desenvolvimento de um mercado de quotas Apr
248. no pavimento do armaz m Fotografia www windhager ag at O ar circulante suga as pelletes para os bocais das mangueiras de aspira o onde s o aspiradas com o fluxo de corrente para a caldeira Estas mangueiras de aspira o s o aparafusadas ao pavimento das divis es para armazenamento a intervalos de 50 a 75 cm Sistema 4 Dep sito de extrac o com transportador de parafuso O sistema 4 id ntico em termos de estrutura do armaz m de pelletes usado no sistema 3 acima descrito Figura 5 60 Dep sito de extrac o com transportador Esquema www wagner solartechnik de Contudo em vez de transportar as pelletes de madeira com um sistema de v cuo as pelletes s o extra das da sala de armazenamento com um transportador de parafuso antes de serem transportadas o resto da dist ncia para a caldeira de pelletes com um outro transportador de parafuso Assim o mecanismo usado por este sistema para transportar as pelletes para a caldeira id ntico em termos t cnicos ao sistema 1 Se a divis o de armazenamento de pelletes for constru da com uma estrutura s lida esta dever estar equipada com uma estrutura de apoio que converta esta divis o num armaz m de pelletes Devem ser instalados pavimentos inclinados em estruturas de suporte de acordo com a sec o que se mostra abaixo Tubos de injec o e suc o Espa o de ar O armaz m n o pode ser preenchido at so topo Figura 5 61 Sec o de d
249. ns casos contudo pode ser vantajosa a fermenta o directa destes res duos em sistemas de tratamento anaer bio Para res duos com alto teor de madeira existe a possibilidade de serem sujeitos a secagem e queima Uma rea de estudo de aplica es da biomassa passa pela cria o de colheitas para fins energ ticos que crescem para uso directo como combust vel Esta quest o ser discutida nas sec es seguintes analisando os diversos tipos de fontes de biomassa 2 12 Fontes de biomassa A biomassa pode ser dividida em quatro categorias de acordo com a sua origem 1 Culturas para fins energ ticos As colheitas para fins energ ticos s o cultivadas principalmente para a produ o de energia A sua fun o capturar a radia o solar para armazen la na biomassa Exemplos de colheitas de energia s o a colza o girassol o miscanthus sinensis e o milho 2 Res duos agr colas e florestais Os res duos que s o gerados na colheita de cereais e no corte de rvores tal como a palha e os res duos de madeira s o desperd cios naturais Este grupo de sub produtos especialmente adequado para a reciclagem energ tica porque reduz os custos de produ o dos produtos principais ou aumenta o rendimento da cadeia de cultivo 3 Sub produtos org nicos O processamento da biomassa para cria o de produtos forma um grupo adicional de sub produtos Estes sub produtos incluem os res duos org nicos os efluentes da a
250. nstru o e de mobili rio ou noutros bens econ micos de longa dura o Figura 2 19 A madeira como produto de longa dura o Fotografia colec o criativa Awvww sesolutions de O carbono armazenado na madeira e noutros produtos de fibra biol gica retido durante todo o tempo de vida do produto Por exemplo uma tonelada de madeira usada para constru o ou produ o de mobili rio cont m 500 kg de carbono que por sua vez armazena 1 8 toneladas de di xido de carbono 2 11 Tipos de biomassa A biomassa a massa total de subst ncias org nicas que ocorrem num habitat As formas de biomassa no planeta s o diversas Para al m disso existem diferen as nas utiliza es prim rias de biomassa Al m da ind stria alimentar a biomassa pode ser usada noutras ind strias tais como de manufactura o ou constru o Figura 2 20 Variedade de biomassa Fotografia colec o criativa www sesolutions de Quando o uso original termina pode ser efectuado um uso energ tico secund rio da biomassa Por exemplo os res duos org nicos que s o uma mistura de material desperdi ado pode ser usado como fonte de produ o de energia regenerativa Figura 2 21 Res duos org nicos municipais Fotografia colec o criativa www sesolutions de A energia contida nos res duos org nicos geralmente usada atrav s da gera o de biog s Nos aterros existe uma convers o dos res duos org nicos em metano Nalgu
251. ntado a gas leo Os biocombust veis podem ser produzidos para ambos os tipos de motor Ambos os leos naturais e steres met licos EM podem ser usados para alimentar os motores diesel Hoje em dia os combust veis mais comuns no mercado s o os steres met licos porque podem ser usados nos motores diesel tradicionais sem haver necessidade de efectuar modifica es t cnicas complicadas Os steres met licos s o produzidos com base em leos vegetais Estes leos vegetais e animais e as gorduras s o sujeitos a um processo de esterifica o usando metanol Contudo para alcan ar a penetra o m xima de mercado os biocombust veis devem estar dispon veis tamb m para carros a gasolina Os lcoois como o metanol e o etanol s o adequados para estes motores a gasolina Uma outra forma de alimentar os carros sem motor de combust o atrav s do uso de energia a partir da electricidade Esta pode ser fornecida atrav s do armazenamento de energia em baterias ou conversores de energia pilhas de combust vel A vantagem dos carros movidos a electricidade que n o emitem poluentes para a atmosfera quando est o a funcionar Contudo contrariamente aos argumentos da ind stria n o est o completamente livres de emiss es A energia necess ria para o armazenamento da carga ou combust vel resulta geralmente em emiss es de di xido de carbono Contudo h excep es Por exemplo quando a electricidade necess ria pr
252. nto at 99 processando at 4000 toneladas de sementes de leo por dia A seguir extrac o h um processo intensivo de purifica o do leo vegetal natural em ambos os tipos de produ o Os s lidos remanescentes no leo depois de comprimidos at 6 s o retirados Em f bricas pequenas isto pode ser conseguido atrav s de uma sedimenta o cont nua Para f bricas industriais de maior dimens o usam se geralmente centrifugadoras Na Europa do Norte a colza domina a produ o de leos vegetais para os mercados de combust vel e bens alimentares O rendimento deste leo ronda os 1150 litros por hectare de terra A colza apenas pode ser semeada de quatro em quatro anos no mesmo solo Na Europa do Sul o girassol o maior fornecedor de leo vegetal Ambos os tipos podem ser processados em combust veis sem restri es Os restos da farinha da colza s o usados como alimenta o animal natural na cria o de gado A venda deste res duo como alimento animal essencial para melhorar a economia da produ o do leo de colza S o produzidos cerca de 1900 kg de farinha por hectare de campo Figura 4 4 Colheita de colza Foto UfOP www ufop de Propriedades t cnicas como combust vel O leo vegetal natural tem um teor de carbono muito elevado de 77 at 78 do seu peso O hidrog nio 12 e o oxig nio 10 perfazem a parte restante Os leos vegetais como produtos naturais que s o comportam se
253. ntradas de ar para combust o e Limpar a zona de combust o e Esvaziar e limpar o tabuleiro de recolha de cinzas e Limpar o vidro primeiro com jornal h mido e depois polir com jornal seco Assist ncia aos fornos de pelletes Porque os fornos de pelletes cont m um n mero consider vel de partes mec nicas deve ser feita a sua verifica o uma vez por ano ou depois de um uso de cerca de 1500Kg de combust vel Esta assist ncia de f brica inclui limpeza completa de todo o equipamento do forno Muitas vezes como parte desta assist ncia os elementos de liga o e igni o s o substitu dos ou verificados para ver se funcionam correctamente Por esta raz o a assist ncia fornece uma parte importante da preven o de acidentes e precau o de seguran a 5 3 6 Fog es de aquecimento central Podem ser usados toros de madeira n o s para aquecimento mas tamb m para cozinhar e assar Os fog es tradicionais de cozinha a madeira ou carv o s o hoje em dia fornecidos por alguns fabricantes com uma fun o de aquecimento adicional como fornos de aquecimento central o Q TT e T um Em Figura 5 19 Fog o de aquecimento central moderno Fotografia www wamsler hkt de Os fog es de aquecimento central modernos s o usados n o s para cozinhar assar e aquecer cozinhas como podem tamb m aquecer todo o edif cio incluindo gua quente dom stica Tecnicamente isto conseguido envolvendo parte do forno
254. ntre dois pontos e convertem esta diferen a de energia em energia mec nica Figura 2 68 Sistema de cogera o striling com 10 kWe de sa da Fotografia Dobelmann www sesolutions de Os motores Stirling ainda est o pouco difundidos em aplica es industriais Infelizmente a vantagem da combust o externa tamb m causa problemas dado que n o consegue assegurar uma transfer ncia de calor constante para o cilindro Motor de mbolo a vapor Os motores de mbolo a vapor s o a vers o moderna da m quina a vapor inventada por James Watt em 1769 As m quinas movidas a vapor s o alimentadas com caldeiras a vapor Requerem press es de vapor entre 6 e 60 bars Se a m quina for um elemento interm dio num circuito de produ o ent o podem ser toleradas contrapress es at 25 bars As m quinas a vapor podem lidar com velocidades de fluxo at 40t h As classes de desempenho destas m quinas est o entre 25 kW e 1500kW Tendo velocidades nominais entre 750 e 1500 rota es por minuto rpm Se for necess rio aumentar a pot ncia das m quinas estas podem ser preparadas num circuito em cascata e poss vel trabalhar com modelos de expans o multi etapas O rendimento energ ticos das m quinas pode tamb m ser optimizado com um controlo do enchimento para limites de carga completos ou parciais Figura 2 69 Motor de mbolo a vapor com 1 5 MWe de sa da Fotografia Spilling Energie www spilling de As m quinas
255. nz Informa o sobre a pol tica SER e outras na Nova Zel ndia Bioenergy Association of New Zealand BANZ Www bioenergy org nz Informa o de fundo sobre bioenergia tecnologia publica es etc 9 4 8 Fontes de informa o ao n vel da UE UE e Europa UE P gina de entrada geral do site da Comiss o Europeia informa o para todos os programas de apoio existentes na UE para SER A Global Overview of Renewable Energy Sources AGORES WWW agores org Site da CE que fornece informa o sobre fontes de fundos europeus pol ticas SER informa o de tecnologia geral incluindo descri es de projectos actores chave nacionais nos membros estados CE e publica es sobre SER CORDIS www cordis lu Servidor de informa o da CE fornecendo informa o sobre I amp D inova es programas de apoio e outros European Biomass Association AEBIOM www ecop ucl ac be aebiom Associa o principal das associa es de biomassa nacionais organiza o pol tica para refor ar o desenvolvimento do mercado de bioenergia europeu informa o geral links papers newsletter European Renewable Energy Centres Agency EUREC www eurec be Grupo de interesse econ mico para refor ar e racionalizar os desempenhos de I amp D europeus em tecnologias de energia renov vel 9 4 9 Outras fontes de informa o sobre biomassa Dados de biomassa Phyllis www ec
256. o com gaseificadores de madeira estava dispon vel para opera o comercial pela firma Imbert GmbH Ficou esquecida nos anos seguintes com os pre os baixos do petr leo mas agora est o a ser levadas a cabo investiga es em muitos lugares sobre o uso da tecnologia de gaseifica o embora ainda n o exista nenhum equipamento de gaseifica o totalmente autom tico pronto para ser vendido no mercado O principal problema a contamina o do g s produzido por part culas de alcatr o o que torna imposs vel o uso sustentado deste g s em m quinas de combust o Este problema pode ser resolvido de duas maneiras melhorando a qualidade do g s e desenvolvendo equipamento de purifica o A gaseifica o termoqu mica da biomassa s lida assim uma tecnologia importante para o futuro que poder contribuir para alcan ar as crescentes necessidades de energia atrav s da combina o de calor e energia nas d cadas vindouras 7 1 Princ pios fundamentais 714 1 Gaseifica o Durante o processo de gaseifica o a biomassa convertida o mais completamente poss vel a altas temperaturas acima de 600 C num novo suporte de energia na forma de um g s Um meio de gaseifica o contendo oxig nio por exemplo ar aplicado biomassa aquecida As subst ncias org nicas s o desfeitas em compostos combust veis e o carbono residual sofre uma combust o parcial para mon xido de carbono A gaseifica o ocorre com a c
257. o Os limites de toler ncia para os compostos de alcatr o s o 100 mg m para os quais vale a pena o uso do g s de s ntese da gaseifica o a partir da biomassa Isto significa que s o muitas vezes usados motores a diesel convertidos e motores a gasolina baseados na injec o diesel ou nas velas de igni o At agora o m todo de opera o mais simples e com mais sucesso tem sido com os motores de injec o Embora estes necessitem de 5 20 de leo de igni o para iniciar o processo de combust o n o necess rio um g s de qualidade consistente O g s de s ntese absorvido enriquecido no cilindro por meio de injec o directa de combust vel com a quantidade de diesel ou biodiesel necess rio para uma combust o limpa A quantidade exacta de leo de igni o que o motor necessita para manter a velocidade de rota o em vazio injectada no motor Na entrada de ar ligado um misturador de g s no qual se mistura g s de s ntese no fluxo de massa de ar at que o motor alcance a actua o pretendida Regulando a quantidade de leo de igni o poss vel reagir a flutua es na qualidade do g s Quando terminar completamente a combust o do g s de s ntese poss vel utilizar o motor com 100 de leo de igni o O uso de motores a g s faz mais sentido ecol gica e economicamente mas requer uma qualidade mais elevada de g s no que diz respeito opera o e est ainda em fase de experimenta o
258. o importante Nem todas as instala es que tenham um output apropriado s o adequadas para cobrir a necessidade de aquecimento anual t 1 100 1009 12000 Output de cator em kW Figura 5 7 Intervalos de desempenhos m ximos de sistemas de combust o de pequenas dimens es Gr fico www sesolutions de O diagrama seguinte lista os sistemas de combust o de pequenas dimens es de acordo com a necessidade anual de calor que podem fornecer 8 000 10 000 15 000 20 000 28 000 Output de calor em kVa o Figura 5 8 Produ o anual de sistemas de combust o de pequenas dimens es Gr fico www sesolutions de Um terceiro crit rio de selec o a possibilidade de liga o a um sistema de aquecimento central Embora nem todos os edif cios tenham tal sistema central nem todos os sistemas de combust o podem ser ligados a tal sistema quando existem como se mostra no seguinte diagrama Output elevado Central ni L o po Output baixo Figura 5 9 Crit rio de selec o de tipo de sistema de aquecimento Gr fico www sesolutions de Contudo o gosto pessoal e o conforto individual t m um papel fundamental quando se seleccionam os tipos de sistemas ilustrados nas seguintes sec es 5 3 2 Lareiras abertas Descri o As lareiras abertas t m um efeito de aquecimento muito baixo Se for queimada lenha numa lareira aberta apenas cerca de 20 da sua energia usada para aquecimento do espa o na forma de radia
259. o que preenchida com um g s neutro como azoto que consegue absorver flutua es de temperatura na rede O tamanho do tanque de expans o decisivo para a seguran a e resist ncia press o de toda a rede de tubagem Os tanques de expans o s o projectados de acordo com a seguinte f rmula V f x V V x E 24 Onde Vr volume total do tanque de expans o f factor de expans o 2 para tanques de expans o Vs volume do sistema incluindo tanque de armazenamento de gua quente Vca volume da gua da caldeira e E factor de expans o para gua quente Quando se determina o volume do sistema Vs dever ser tido em considera o o volume do tanque de armazenamento existente no sistema de aquecimento O factor de expans o f para o aquecimento de gua fria usado aquando do enchimento do sistema pode ser determinado a partir do seguinte gr fico T 6 C 50C 60 C 70 C 80 C s0 C 100 C 110 C 120 C Figura 5 48 Curva de expans o da gua Gr fico www sesolutions de Uma temperatura m xima da gua no circuito de aquecimento de 82 C produz um factor de expans o f de 2 9 Outro par metro importante para dimensionar o tanque de expans o o volume de gua no sistema de aquecimento Vs Exemplo Um edif cio tem um volume do sistema de aquecimento Vs de 725 litros e um volume de caldeira Vca de 25 litros A temperatura m xima do sistema de aquecimento foi medida aos 82
260. o a seguinte f rmula Volume da sala em m x 60 abertura m xima da lareira em cm Para al m do dimensionamento da abertura de combust o da lareira o fornecimento de ar fresco lareira tamb m importante Uma lareira necessita de uma renova o de ar m nima de 0 036 m h por cm da abertura da c mara de combust o Abertura da lareira em cm x 0 036 entrada permanente de ar fresco em m h Exemplo O funcionamento de uma lareira com uma abertura de 3 000 cm requer uma entrada de ar fresco permanente de mais de 108 m h Contudo as janelas e as portas nas casas modernas est o hoje em dia calafetadas pelo que imposs vel que tal volume de ar possa fluir naturalmente Por esta raz o o ar de combust o deve ser disponibilizado por meio de uma conduta de ar fresco do exterior de dimens es adequadas 5 3 3 Lareiras Fechadas Se uma lareira estiver fechada com uma porta de vidro ent o descrita como uma lareira fechada S o tamb m conhecidas frequentemente no mercado como lareiras embutidas Estas incluem uma c mara de combust o com colector de cinzas colector dos gases de escape entre outros i k A Figura 5 11 Lareira fechada Fotografia www kaminkassette de Em contraste com as lareiras abertas a c mara de combust o est fechada Isto permite melhorar o controlo da entrada de ar de combust o e aumenta a temperatura na c mara de combust o o que conduz a um aumento percept ve
261. o completa compreendem principalmente xidos de azoto NO e mon xido de carbono residual CO Enquanto os xidos de azoto s o produzidos pelo ar de combust o e pelo azoto contido nos combust veis o mon xido de carbono um indicador da qualidade da combust o O teor de mon xido de carbono nos gases de exaust o do sistema de combust o determinado principalmente pelo n mero de ar em excesso lambda e o design do sistema de combust o Os sistemas de combust o modernos com uma via separadora do ar prim rio e secund rio e uma zona de combust o suficientemente grande criam as condi es certas para a exist ncia baixas emiss es de combust o Deste ponto de vista as caldeiras alimentadas manual ou automaticamente s o usadas em aplica es para produ o de calor puro Para uma boa efici ncia geral os sistemas modernos de combust o t m que criar as condi es de processo ptimas para todas as fases de combust o Isto aplica se particularmente a fornecimentos prim rios e secund rios de ar de combust o que representa o factor limitante para uma combust o limpa e uma elevada efici ncia Em caldeiras modernas ambas as alimenta es de ar s o projectadas com ventiladores geralmente controlados electronicamente ou adaptados com palhetas de ar regul veis Isto permite que a sa da da caldeira possa variar com a alimenta o de ar prim rio Com uma alimenta o de ar secund rio regulada da mesma maneira
262. o contr rio das turbinas a vapor descritas na sec o anterior que operam num circuito fechado aquecido externamente as turbinas a g s s o aquecidas directamente Aqui os combust veis entram em combust o com o oxig nio numa c mara de combust o onde se inclui a turbina e expelidos atrav s das l minas da turbina O movimento rotativo resultante convertido em energia el ctrica por um gerador Figura 2 71 Montagem de uma turbina a g s Fotografia Siemens AG www siemens de As turbinas a g s s o produzidas em tamanhos at v rios megawatts Contudo micro turbinas a g s podem fornecer gamas de energia el ctrica mais baixas come ando em 30 kW Figura 2 72 Turbinas de micro g s Fotografia MTU AG www mtu de Gr fico Capstone Inc www capstone com Um dos aspectos t picos das m quinas geradoras de calor e energia a perda de efici ncia em opera o de carga parcial sendo portanto necess rio um fluxo de g s constante na turbina Para al m disso a efici ncia el ctrica de pequenas turbinas a g s m dia de 25 29 com um n vel de energia el ctrica de 200kW fica abaixo das m quinas de combust o convencional Turbinas de ciclo org nico Rankine COR Nos sistemas de ciclo org nico Rankine COR s o usadas turbinas que em vez de gua t m como meio de trabalho solventes org nicos de ponto de ebuli o baixo O seu limite enrg tico est entre os 50kW e 2 5 MW Em contraste com
263. o da atmosfera Desta 250 kg s o armazenados como carbono na madeira e 750 kg s o libertados como oxig nio para a atmosfera Quando a rvore morre inicia se um processo gradual de decomposi o na floresta na qual os microrganismos quebram as cadeias de carbono da rvore nas suas partes constituintes Dependendo do tipo de madeira e da sua localiza o este processo pode levar desde um a v rios anos No ciclo natural de decomposi o tamb m denominado combust o fria libertada a mesma quantidade de energia que originalmente foi armazenada No total o processo de decomposi o liberta exactamente a mesma quantidade de di xido de carbono A vantagem da oxida o r pida por combust o a cria o de calor til Figura 2 16 Ciclo de CO da combust o e deteriora o Gr fico Dobelmann www sesolutions de Como se pode ver no diagrama o ciclo do carbono fechado em ambos os casos combust o e decomposi o A liberta o de energia na combust o acontece durante um per odo de v rias horas Apresenta uma elevada densidade de energia que pode ser utilizada A decomposi o natural tem lugar durante um per odo mais longo nalguns casos durante v rios anos A densidade de energia resultante n o utiliz vel Contudo para o per odo de equil brio de acontecimentos clim ticos esta diferen a n o tem qualquer efeito Por esta raz o a combust o de fontes de bioenergia considerada como ne
264. o de 130 a 160 kg m Os fardos redondos dependendo da maquinaria dispon vel podem ser produzidos com di metros de 60 cm a 180 cm Estes fardos t m um comprimento entre 120 cm e 150 cm e atingem densidades de armazenamento at 120 kg m 2 17 Produtos biocombust veis l quidos Na Europa o biodiesel o nico biocombust vel l quido dispon vel no mercado geral nas esta es de distribui o Embora as grandes empresas de leo mineral por toda a Europa n o ofere am biodiesel nos seus postos de distribui o em muitos pa ses existe uma rede de esta es de enchimento independentes que fornece o produto biodiesel Figura 2 51 Percurso do biodiesel Fotografia UfoP www ufop de Na Europa e nos EUA o etanol e outras fontes de biocombust veis l quidos s o usados como componentes de mistura e aditivos Como resultado o cliente n o se apercebe geralmente do seu Uso A utiliza o directa de etanol puro como combust vel sistema implementado em larga escala no Brasil uma excep o 2 18 Produtos biocombust veis gasosos Os produtos biocombust veis gasosos s o geralmente produzidos para aplica es estacion rias Mesmo existindo exemplos de abastecimento de biog s em redes de g s natural estes produtos est o geralmente ligados a uma instala o n o estando facilmente dispon veis no mercado No entanto j foi testado o uso de biog s em autom veis ou m quinas agr colas 2 19 Poss veis
265. o do combust vel menos de 100 C Quando os sistemas de combust o s o alimentados os combust veis s lidos est o geralmente temperatura ambiente ou seja a uma temperatura entre 10 C e 25 C Antes que as reac es possam come ar o combust vel s lido precisa de passar por uma fase de aquecimento Fase 2 Secagem do combust vel entre 100 Ce 150 C Acima dos 100 C inicia se a vaporiza o da gua existente no combust vel Esta liberta se do combust vel na forma de vapor de gua Fase 3 Decomposi o pirol tica dos componentes da madeira entre 150 C e 230 C A decomposi o pirol tica come a a temperaturas de cerca de 150 C Neste processo os componentes de cadeia longa dos combust veis s lidos s o quebrados em compostos de cadeia curta Os produtos que surgem s o gases e compostos l quidos de alcatr o tais como o mon xido de carbono CO e hidrocarbonetos gasosos CmHn A decomposi o pirol tica da madeira n o necessita de oxig nio As fases 1 a 3 s o reac es endot rmicas absor o de calor Elas t m lugar automaticamente em qualquer fogo e servem para preparar o combust vel para a oxida o Uma vez atingido o ponto de inflama o que cerca de 230 C as reac es exot rmicas liberta o de calor iniciam se com a entrada de oxig nio A superf cie exterior da madeira pode ser inflamada a cerca de 300 C e a partir dos 400 C ocorre combust o espont nea Fase 4 Gaseific
266. o do projecto 3 2 4 1 Selec o do fornecedor Com base nos v rios or amentos da an lise de exequibilidade pode ser seleccionado o fornecedor preferido Com este fornecedor ou com m ltiplos fornecedores de partes do digestor deve ser realizado um acordo sobre os termos de entrega tendo em considera o os seguintes aspectos e Caracter sticas dos produtos entregues tais como o tamanho do digestor a inclus o de licen a e custos e Tipo de trabalhos adicionais necess rios durante a constru o quantidade de tempo requisitos necess rios Os custos podem ser reduzidos se o cliente fornecer m o de obra pr pria para ajudar durante a constru o da instala o e Prazo de entrega e Especifica es do produto e do processo e Garantias do produto ou do processo nomeadamente a dura o da garantia a quantidade m nima de horas de trabalho e o rendimento m nimo e Pre o e per odo da oferta e a tabela que pode ser usada para ajustar o pre o e Condi es de rescis o Devem pelo menos incluir a recusa de licen as ou requisitos adicionais pela autoridade legal que em termos de custo s o inaceit veis e falha no financiamento do projecto e Eventual contrato de manuten o averiguar se est inclu do um contrato de manuten o aconselh vel ter pelo menos um contrato de manuten o para a unidade de CCE Nesta fase o fornecedor ter de detalhar toda a instala o engenharia Especifica es des
267. o hidroclor drico ou at dioxinas quando se incineram certas frac es de res duos de madeira contaminada A conformidade com os regulamentos de emiss es um dos elementos centrais que tem de ser provado durante o processo de licenciamento A concess o de uma licen a permite apenas a combust o dos combust veis que fazem parte dos documentos de licenciamento Devido s diferentes emiss es originadas por combust veis distintos qualquer mudan a de combust vel requer uma nova licen a Da que uma vez constru da e posta a laborar uma central de biomassa necess rio ter muito cuidado em verificar o combust vel utilizado e se corresponde ao permitido na licen a Existem diferen as nos regulamentos de emiss es da maioria dos pa ses dependendo do tipo de combust vel usado da capacidade de produ o de energia do processo de combust o e do tipo de tecnologia utilizada Por exemplo diferentes limites de emiss o podem obter se se for incinerada madeira ou palha ou se a capacidade de produ o for 100k W ou 20MW Os limites fixados de emiss es nos respectivos regulamentos requerem geralmente tecnologias de limpeza do g s de combust o equipamentos de medida e aparelhos de controlo Naturalmente isto influencia os custos de investimento e desta forma a viabilidade do projecto 8 3 3 Aspectos espec ficos da tecnologia Neste cap tulo s o apresentadas as quest es espec ficas da tecnologia relacionados com o qu
268. o pode ser obtido de cooperativas vizinhas Sim 1 N o 0 5 Existem dispon veis res duos secos do processamento da madeira Sim 1 N o 0 6 O armazenamento de material transformado poss vel nos edif cios existentes na comunidade local Sim 1 N o 0 7 Est o dispon veis pelletes Sim 1 N o 0 Total para combust vel suficiente Exist ncia de edif cios com condi es de consumo de calor a partir de madeira 1 Existem edif cios que t m sistemas de aquecimento com mais de 15 anos Sim 1 N o O 2 Existem edif cios que precisam de ser renovados num futuro pr ximo Sim 1 N o O 3 Existem edif cios com necessidades de calor elevadas Sim 1 N o O 4 Existem edif cios que podem ser abastecidos pelas redes locais de aquecimento Sim 1 N o O 5 Existem edif cios com espa o suficiente para caldeira e armazenamento de combust vel Sim 1 N o O Total para edif cios adequados para combust veis de madeira Outras circunst ncias favor veis 1 Existem actividades em curso tal como Agenda 21 Sim 1 N o O 2 Iniciativas existentes para produtos regionais Sim 1 N o O 3 Existe apoio financeiro para aquecimento com madeira Sim 1 N o O 4 Existem experi ncias positivas com combust veis de madeira em comunidades vizinhas Sim 1 N o O 5 Existe um n vel de interesse elevado no aquecimento com madeira em habita es privadas Sim 1 N o O 6 E
269. o poder calor fico com base no volume da biomassa s lida Para a madeira existem tr s medidas c bicas principais Metro c bico s lido Metro c bico empilhado Metro c bico solto Mcs Mce m3 im im Figura 2 41 Unidades de medida no com rcio de madeira Gr fico Dobelmann www sesolutions de Devido s diversas densidades de armazenamento da madeira estas unidades de medida resultam em pesos e volumes diferentes A tabela seguinte permite uma convers o das unidades Tabela 2 1 Valores guia de convers o de volumes de madeira Dados Basisdaten Bioenergie Mcs Mce m Mes 1 1 43 2 43 Mce 0 70 1 1 70 m 0 41 0 59 1 A unidade de c lculo metro c bico s lido Mcs usada apenas para madeira s lida enquanto que metros c bicos empilhados Mce s o usados principalmente para madeira acumul vel em por es a metro ou toros A medida metro c bico m livre ilustrada na figura 2 41 para estilhas de madeira utilizada para os seguintes produtos de madeira briquetes serradura e estilhas bem como cereais e outras massas consider veis A tabela seguinte mostra valores t picos para fontes de biomassa de madeira s lida Tabela 2 2 Dados caracter sticos dos combust veis s lidos feitos a partir da madeira Dados Basisdaten Bioenergie Produtos de madeira Massa Teor P
270. o projecto n o se iniciar antes de se obter um certo certificado ou em alguns casos antes do apoio ser garantido Contudo em geral o planeamento pode come ar antes 9 3 4 Impressos de requerimento Para al m dos impressos de requerimento necess rios tamb m preciso um n mero de anexos para complementar a informa o do projecto de bioenergia Os documentos listados a seguir representam alguns documentos que apoiam as institui es de apoio financeiro na avalia o da proposta de projecto Estudo de impacte ambiental Informa o sobre as consequ ncias socio econ micas Contratos fornecimento da biomassa aluguer da propriedade Aprova o do banco sobre o projecto financeiro Extracto do registo do terreno Licen as Propostas de fornecedores 9 3 5 Tipo e n vel de financiamento O apoio financeiro dos sistemas de bioenergia funciona por concess es ou empr stimos de baixo juro Incentivos fiscais complementam muitas das vezes estes instrumentos O n vel de uma concess o depende dos custos eleg veis e da taxa do aux lio financeiro Uma taxa de 30 de custos de investimento eleg vel significa que o investidor de um projecto de bioenergia necessita de financiar 30 menos A taxa de subs dio varia de acordo com o tamanho do sistema o tipo de biomassa rendimentos etc Geralmente as taxas s o de 25 a 50 Exemplo Um sistema de biog s apoiado por um empr stimo de juro baixo incluindo a
271. o tanque enquanto for necess rio Uma vez preenchido o digestor em vez de funcionar como um processo por fases passa a funcionar continuamente Desta forma qualquer substrato adicional que seja acrescentado far com que haja um fluxo de composto para o tanque de armazenamento Geralmente o tamanho destes tanques suficientemente grande pelo que n o necess rio um tanque adicional de p s digest o A maior desvantagem deste processo resulta do facto de parte do composto n o ser completamente digerido e desta maneira o rendimento de biog s menor quando comparado com outras op es de processos Para al m disso devido ao curto tempo de reten o o efeito de saneamento ligeiramente mais baixo 3 1 3 2 Princ pios de digest o Os digestores podem ser divididos em dois grandes grupos e Digestor horizontal e Digestor vertical Geralmente os sistemas semi cont nuos usam os digestores horizontais Ambos os tipos podem ser aplicados para sistemas cont nuos Digestor Horizontal Normalmente os digestores horizontais s o relativamente pequenos rondando o volume padr o entre os 50 e os 150 m Estes digestores consistem num grande tanque de a o com um sistema de agita o Regra geral estes tanques s o transportados para o local numa s pe a estando portanto limitado pelas dimens es m ximas permitidas para transporte rodovi rio Quando os substratos s o introduzidos no digestor s o aquecidos pelo equip
272. ocessadas anualmente Devido sua escala este tipo de aplica o oferece muitas vezes oportunidades economicamente atractivas para o posterior tratamento do produto digerido tais como a produ o de efluentes e adubos de alta qualidade Instala es industriais de biog s a uma grande escala podem digerir desperd cios org nicos h midos como por exemplo efluentes industriais res duos org nicos do processamento de alimentos ou ent o frac es org nicas separadas provenientes dos res duos s lidos urbanos municipais Figura 3 3 Vista geral de uma central de Digest o Anaer bia escala industrial Fotografia ARA GmbH www ara goe de 3 1 2 Biog s de efluentes agro pecu rios e co substratos 3 1 2 1 O processo biol gico Durante o processo de digest o anaer bia as bact rias decomp em a mat ria org nica para produzir a energia necess ria para o seu metabolismo Como produto secund rio deste metabolismo produz se metano A figura seguinte apresenta as principais fases te ricas e os produtos intermedi rios no processo da digest o anaer bia Na pr tica estas fases coexistem dentro do processo e cada uma delas caracterizada pela fun o principal de cada grupo de bact rias existente no substrato gt gt gt i gt gt gt A HOF LEE AODOGENESE ACETOG NESE METANOGENESE Figura 3 4 Diagrama esquem tico mostrando as principais fases te ricas do processo de digest o anaer bia Gr fi
273. oder Teor Aquecimento Teor de de calor fico energ tico a leo cinza gua equivalente Peso medido 1t madeira s lida kg MJ kWh litros kg Madeira rija faia Secagem por ar 1000 18 14 6 4069 407 4 1 Secagem natural 1000 35 11 1 3085 308 3 3 Verde 1000 50 7 9 2212 219 2 5 Madeira macia Secagem por ar 1000 18 14 9 4137 414 4 9 abeto Secagem natural 1000 35 11 3 3139 314 3 9 Verde 1000 50 8 1 2315 225 3 0 Peso medido 1t produtos da madeira Pelletes Estufa 1000 10 17 0 4725 471 5 3 Serradura Estufa 1000 10 17 0 4536 453 5 4 Estilhas Estufa 1000 10 17 0 4425 442 5 8 Medida im solto estilhas de madeira Madeira rija faia Secagem por ar 283 18 14 6 1161 115 1 2 Secagem natural 375 35 11 1 1050 108 1 2 Verde 464 50 7 9 1028 103 1 2 Madeira macia Secagem por ar 202 18 14 9 838 84 1 0 abeto Secagem natural 265 35 11 3 792 81 1 0 Verde 332 50 8 1 750 75 1 0 Medidas 1m solto produtos da madeira Pelletes Estufa 600 10 17 0 2835 283 3 Serradura Estufa 202 10 17 0 823 82 1 1 Estilhas Estufa 120 10 17 0 580 58 0 Medida c bica empilhada tm toros separados Madeira rija faia Secagem por ar 482 18 14 6 1961 196 2 0 Secagem natural 608 35 11 1 1875 188 2 0 Verde 669 50 7 9 1796 181 1 9 Madeira macia Secagem por ar 345 18 14 9 1429 143 1 7 abeto Secagem natural 436 35 11 3 1368 137 1 7 Verde 517 50 8 1 1305 131 1 6 No estado seco que apenas pode ser atingido com secagem artificial a madeira t
274. odo se as pelletes ficarem muito h midas podem danificar o sistema de transporte a caldeira de pelletes as condutas e a chamin Sistema 6 Caldeira e tremonha combinadas O sistema 6 com uma caldeira combinada e tremonha usado quando os edif cios t m necessidades de calor baixas Isto pode ser o caso por exemplo de casas passivas ou de baixa energia que usam menos do que 30 kW por ano por m de espa o habit vel Figura 5 65 Caldeira e tremonha combinadas Esquema www wagner solartechnik de A tremonha de armazenamento cont gua caldeira de pelletes preenchida com sacos de pelletes de madeira A constru o t cnica da tremonha de armazenamento similar de um dep sito de pelletes com transportador de parafuso e sistema de redu o de press o Porque est combinada com uma tremonha de armazenamento a caldeira de pelletes tem dimens es externas mais largas o que deve ser tomado em considera o ao serem projectados os espa os interiores 5 5 3 Possibilidades de armazenamento para estilhas de madeira As estilhas de madeira s o muito menos homog neas do que as pelletes de madeira Por esta raz o s o geralmente movidas com um carregador frontal tractores com p s frontais ou outras m quinas escavadoras Neste caso os requisitos estruturais s o bastante diferentes dos requisitos para um dep sito de armazenamento de pelletes de madeira Variedades de dep sitos Dep sitos de estilhas de mad
275. oduzida directamente a partir de fontes de energia renov vel como o Sol o vento ou hidr ulica Os requisitos para os combust veis modernos s o numerosos e diversos Os mais importantes s o Custos de produ o aceit veis Capacidade de produ o em quantidades suficientes Infraestruturas para transporte e distribui o financeiramente vi veis Adequa o aos motores de combust o pilhas de combust vel e outros conversores de energia se necess rio e Significativo potencial de redu o de CO Os processos para produ o de biocombust veis s o tecnicamente avan ados estando a ser amplamente utilizados na ind stria qu mica e na produ o de bens alimentares Os processos t cnicos usados s o geralmente t o comuns que um aumento na procura de biocombust veis n o far diminuir grandemente os custos em resultado do efeito de escala Assim os custos estruturais dos biocombust veis s o menos determinados pelos processos de produ o Entre outros factores determinantes neste custo temos o pre o das mat rias primas principais e secund rias 4 5 Processo para a produ o de biocombust veis l quidos a partir da biomassa O quadro seguinte lista as mat rias primas usadas para sintetizar os biocombust veis l quidos mais importantes Tabela 4 1 Mat rias primas processos e aplica es dos biocombust veis l quidos Biocombust vel Fonte T cnica Aplica o l quido Biodiesel Plantas oleosas
276. ol proveniente da biomassa de acordo com os requisitos de qualidade apresentados na tabela 2 6 adequado para misturas com combust veis f sseis Tabela 2 6 Dados caracter sticos para o Etanol Dados Williams www willamsenergypartners com Etanol Pureza do etanol 98 Outros alco is lt 0 5 Teor m x de gua Yo 0 82 Teor m x de impurezas mg l 50 Teor de cloro mg l 32 Teor de cobre mg l 0 08 Valor min de pH 6 5 Valor max de pH 9 Teor max de acetato ppm 7 Part culas de impurezas vis veis Nenhumas Na produ o desta mistura de combust vel e porque o etanol sol vel em gua deve assegurar se que n o existe contamina o com gua nomeadamente no enchimento ou no armazenamento Assim a produ o e o enchimento desta mistura de combust vel s tem lugar geralmente em grandes esta es e centros de distribui o dos fabricantes de combust vel 2 15 3 Fontes de biocombust veis gasosos As fontes gasosas de biomassa s o obtidas a partir da convers o de biomassa s lida ou res duos de suinicultura tais como estrume A fermenta o anaer bia de metano e a produ o termoqu mica de gases de s ntese s o dois m todos diferentes de transforma o da biomassa em fontes gasosas de bioenergia 2 15 3 1 Biog s A principal caracter stica de qualidade do biog s o respectivo teor em metano O metano tem um poder calor fico de 39 8 Megajoules p
277. olheitas para fins energ ticos e esquemas de aquecimento de biomassa de pequena escala Landfill Tax Credit Scheme www entrust org uk Objectivo apoiar projectos comunit rios ambientais e incentivar parcerias entre operadores de aterros e comunidades locais o ENTRUST gere este esquema Financiamento cont Landfill Tax Credit Scheme Bank Account from The Co operative Bank www co operativebank co uk Criou uma conta especial para organiza es registadas na Entrust DEFRA England Rural Development Programme www defra gov uk erdp erdpfrm htm Informa o sobre o programa DEFRA de desenvolvimento rural para a Inglaterra que inclui garantias para colheitas para fins energ ticos Energy crop scheme ECS Clear Skies Renewable Energy Grants www clear skies org Informa o para o esquema de concess es do DTI para sistemas de energia renov vel Scottish Community and Householder Renewables Initiative SCHRI http www est org uk schri A SCHRI fornece concess es conselhos e apoio a projecto para desenvolver e gerir esquemas renov veis novos Community Renewables Initiative s CRI www countryside gov uk communityre newables Fornece conselhos sobre como estabelecer projectos SER financiamento e fundos tecnologia etc Associa es e Organiza es British Bio Gen www britishbiogen co uk Associa o comercial para a ind stria da
278. ombust o sub estequiom trica 0 lt A lt 1 A quantidade estequiom trica do agente oxidante a quantidade m nima calculada a ser aplicada ao combust vel para a combust o completa A 1 a quantidade do agente oxidante indicada por meio da propor o combust vel ar O calor necess rio para o processo geralmente fornecido por meio da combust o parcial da biomassa Uma caracter stica fundamental da gaseifica o a separa o f sica e cronol gica da produ o e utiliza o do produto do processo o g s Aqui reside a diferen a entre combust o e inflama o Isto mostra que a gaseifica o um sub processo da combust o e que o g s produzido por uma combust o parcial O g s combust vel de baixo poder calor fico produzido com um valor m dio de 5 MJ m pode ser usado em queimadores para fornecimento de calor ou em motores de combust o ou turbinas a g s para produzir electricidade ou calor e electricidade combinados 7 1 2 Combust vel As propriedades do combust vel s o da m xima import ncia na selec o de um gaseificador Os diferentes modelos de gaseifica o precisam de combust veis com caracter sticas espec ficas tais como uma composi o pr definida da superf cie e teor de mistura Uma opera o fi vel a longo termo apenas poss vel quando os par metros s o observados N o existem gaseificadores que consigam usar todos os tipos de combust veis e produzir g s limpo U
279. ontudo s o capazes de desempenhar diversas tarefas de aquecimento para divis es ou reas dentro dos edif cios Se a inten o dimensionar estas aplica es de aquecimento necess rio um conhecimento detalhado das necessidades de aquecimento para os respectivos espa os Neste caso n o poss vel implementar abordagens globais relacionadas com os edif cios uma vez que na maioria dos casos existem desvios consider veis nas necessidades de aquecimento Representativo de outros efeitos a figura seguinte ilustra a diferencia o das necessidades de aquecimento dependendo da posi o de uma divis o num edif cio Figura 5 1 Dispers o das necessidades de calor num edif cio por zonas Esquema www sesolutions de Dados Wamsler Se for conhecido o output m ximo de calor necess rio para um edif cio e a posi o da divis o a ser aquecida com uma aplica o de lareira poss vel fazer uma estimativa aproximada da necessidade de aquecimento com base nos valores percentuais fornecidos acima Em muitos casos este m todo suficientemente preciso para seleccionar um output de calor apropriado de uma aplica o de lareira Se existir alguma d vida quanto exist ncia ou n o de calor suficiente melhor escolher um modelo maior Ao mesmo tempo contudo dever garantir se que as aplica es de lareira instaladas n o s o desnecessariamente grandes De outra forma ao longo dos anos a efici nci
280. or menos dispendioso que um digestor horizontal devido ao uso de materiais mais baratos como bet o e ao facto da constru o ser menos complexa A agita o dos substratos pode ser feita utilizando v rios tipos de aparelhos agitadores Um digestor vertical tem capacidade para uma percentagem de material seco que vai dos 10 aos 15 Figura 3 11 Digestor vertical Fotografia Smack AG www schmack biogas com Crit rios de selec o de digestor e Tamanho e tipo do actual sistema de armazenamento de efluentes possivelmente o armazenamento existente pode ser usado como um tanque digestor ou como armazenamento de p s digest o e Percentagem de mat ria seca do substrato um digestor horizontal tem capacidade para uma percentagem m xima de mat ria seca entre os 15 e os 20 enquanto que um digestor vertical suporta um m ximo de 10 a 15 comum utilizar o digestor vertical quando a percentagem de mat ria seca se encontra abaixo dos 10 e Tempo de reten o desej vel se o digestor tiver de servir como armazenamento tempor rio de efluente aconselh vel a utiliza o de um digestor semi cont nuo e Custos de investimento um digestor horizontal relativamente dispendioso Os sistemas de armazenamento existentes poder o ser usados como armazenamento de p s digest o No caso de se utilizar um digestor vertical poss vel que este seja uma adapta o do tanque de armazenamento dos efluentes 3 1 3 3 Esquemas
281. or metro c bico e como componente combust vel predominante determina o teor de energia do biog s Este teor varia com as caracter sticas m ssicas para os teores dos substratos fermentados de hidrocarbonetos gorduras e prote nas Em m dia o biog s tem um volume de metano de cerca de 50 a 75 complementado por 50 a 25 em volume de di xido de carbono Figura 2 42 Exemplo de instala o de produ o de biog s com co fermenta o Fotografia Loick Bioenergie www enr de Adicionalmente o biog s cont m pequenas quantidades de outros gases tais como o cido sulf drico H2S oxig nio O2 e hidrog nio H2 Enquanto que o oxig nio e o hidrog nio n o representam problemas para a subsequente utiliza o energ tica o cido sulf drico um g s prejudicial Al m deste ser t xico tamb m corrosivo Com teores de HS acima de 50 ppm recomendada a dessulfuriza o do biog s de modo que a subsequente utiliza o n o aumente os custos de manuten o devida a danos de corros o 2 15 3 2 Gases de s ntese Os gases de s ntese s o produzidos durante a gaseifica o e a combust o lenta da biomassa em condi es de d fice ou exclus o de oxig nio Os componentes combust veis destes gases consistem em hidrog nio H2 mon xido de carbono CO e metano CH Os componentes inertes nestes gases s o o di xido de carbono CO2 e o nitrog nio N2 A composi o do g s depende do oxidante escolhi
282. org nico com uma densidade de 0 8ton m possui um MS de 30 um FO MS de 70 e uma produ o de biog s de 0 55m kg de OS A produ o de biog s m ano 5000 1 ton de efluente ano x 10 x 80 x 0 25 x 1000 1000 0 8 ton de desperd cio ano x 30 x 70 x 0 55 x 100 000 92 400 192 400 m de biog s ano Armazenamento de biog s O armazenamento de biog s feito tanto em reservat rios de g s externo como por meio de uma membrana que cobre o silo Na pr tica uma capacidade de armazenamento de 20 50 de produ o de biog s di ria suficiente para utilizar uma unidade de CCE Este valor pode ser menor se a unidade de CCE operar em cont nuo Reservat rios de g s externos Tamanho do armazenamento de biog s m produ o di ria de biog s m dia x 20 Exemplo Uma produ o de biog s de 192 400 m ano corresponde a 527 m dia Esta produ o requer um armazenamento de biog s de 527 x 20 106 m Membrana de biog s A dimens o da membrana necess ria para cobrir o silo determinada pelo di metro do tanque digestor A quantidade de g s armazenado sob a membrana relativamente pequena Esta pode aumentar se o digestor n o estiver completamente cheio uma vez que todo o volume em excesso pode ser usado para armazenamento de g s Na pr tica pode ser necess rio usar um digestor ligeiramente mais largo para compensar esta perda de capacidade de armazenamento
283. oriza o e documenta o bem como da limpeza da caldeira e distribui o das cinzas e Uma empresa de energia assume completa responsabilidade pela opera o e manuten o do sistema 7 Publicitar o projecto Um projecto de aproveitamento energ tico da madeira com sucesso algo que deve ser enfatizado no sentido de promover a regi o onde se insere Figura 6 1 Central t rmica a madeira Fotografia Polytechnik GmbH www polytechnik at 6 2 Condi es b sicas para projectos de aproveitamento energ tico da madeira 6 2 1 Lista de verifica o para projectos a n vel local e p blico Lista de Verifica o Condi es gen ricas 1 N o existe g s natural ou rede de aquecimento local no munic pio Sim 1 N o 0 2 Regionalmente a atitude pol tica perante o projecto positiva Sim 1 N o 0 3 Os silvicultores locais est o interessados no fornecimento de mat ria prima Sim 1 N o 0 4 As empresas locais est o interessadas no fornecimento de mat ria prima Sim 1 N o O Total parcial para condi es gen ricas Exist ncia e disponibilidade de combust vel em quantidades suficientes 1 H reservas de madeira das actividades florestais locais Sim 1 N o 0 2 Parte dessas reservas usada para a produ o de material transformado Sim 1 N o 0 3 Os silvicultores locais est o interessados em produzir madeira transformada Sim 1 N o 0 4 O material transformad
284. os adicionais parte dos custos extra de transporte e de aplica o na terra Contudo se n o houver espa o poder ser levado para solos de terceiros Ser o necess rios contratos adicionais 3 2 3 7 Dimens o No or amento do fornecedor o tamanho dos v rios componentes deve ser especificado Com base nos componentes principais de um digestor e da sua dimens o deve ser efectuada uma estimativa dos custos de investimento Os componentes de maior custo s o o tanque digestor e o seu isolamento a unidade de CCE os misturadores bombas e a tubagem Regra geral podem ser usadas as f rmulas seguintes para calcular a dimens o necess ria ou o volume dos v rios componentes De referir que se utiliza para todos os exemplos de c lculo um projecto tipo com uma digest o de 5000 m de efluente de bovinicultura e 1000 m 800 toneladas de desperd cio agr cola por ano Volume do digestor Volume do digestor m efluente m ano co substrato m ano x Tempo de reten o dias 365 Para uma digest o mesof lica o tempo de reten o ronda os 30 dias Exemplo 5000 m de efluente de bovinicultura e 1000 m de desperd cio agr cola s o geralmente digeridos com um tempo de reten o de 28 dias O volume do digestor precisa de ser pelo menos 5000 1000 x 28 365 461 m Armazenamento de p s digest o Em muitos casos pr tico ou necess rio armazenar o composto Na maior parte dos celeiros
285. os da Am rica Governo Department of Energy DoE www doe gov Pol tica de energia programas de apoio links para outras fontes de informa o EERE Bioenergy www eere energy gov RE biopower Sec o de bioenergia do site DoE dos EUA sobre efici ncia de energia e energia renov vel Biofuels Information Network Bioenergy ornl gov Informa o extensa sobre bioenergia pelo Oakridge National Lab Financiamento www science doe gov grants Concess es Dispon veis nos EUA Departamento de Energia Regional Biomass Energy Program RBEP www ott doe gov rbep Informa o sobre cinco programas de bioenergia regionais administrados pelo Fuels Development Office dentro do DOE s Office of Transportation Technology O programa tem liga es estreitas com o DOE s Office of Power Technologies Southeastern Regional Biomass Energy Program SERBEP www serbep org Sec o leste do RBEP Great Lakes Regional Biomass Energy Program GLRBEP www cglg org 1projects biomass inde x frame html Sec o dos Grandes Lagos do RBEP Northeast Regional Biomass Program www pacificbiomass org NRBP Sec o nordeste do RBEP www nrbp org Pacific Regional Biomass Program PRBP Sec o do Pac fico do RBEP Western Regional Biomass Energy Program WRBEP Www westbioenergy org Sec o oeste do RBEP U S Department of Energy National Biofuels Program www
286. os do mesmo modo que as pelletes a partir das estilhas de madeira e serradura Neste caso tamb m se utiliza madeira sem casca Durante o processo de manufactura a madeira tem de secar at se obter um teor de gua inferior a 10 Tal como as pelletes os briquetes de madeira s o compactados no processo de manufactura comprimindo um metro c bico de madeira rija em 450 kg de briquetes de madeira Com um poder calor fico de 18 5 megajoules por quilo os briquetes de madeira atingem valores quase id nticos aos briquetes de lenhina Figura 2 50 Briquetes de madeira armazenados Fotografia Umdasch AG www umdasch com Uma elevada densidade de energia boas propriedades de calor do material de madeira compactado e os baixos res duos com um m ximo de 0 5 de teor de cinzas tornam os briquetes de madeira um combust vel ideal para sistemas de combust o pequenos alimentados manualmente tais como fornos queimadores de madeira e fornos cer micos Porque n o cont m nenhuma resina de rvore n o s o propensos a emitir fa scas Por esta raz o os briquetes de madeira tamb m s o muito adequados para o uso em lareiras abertas 2 16 5 Fardos de palha A palha e outros produtos de ramagem s o tratados em fardos compactados e em rolos Os fardos rectangulares t m comprimentos de 80 cm a 250 cm larguras de 30 cm a 120 cm e alturas de 30 a 130 cm A compacta o durante a produ o destes fardos atinge densidades de armazenament
287. os projectos Para propiciar o investimento a exequibilidade t cnica do projecto deve ser investigada Para assegurar a credibilidade junto dos investidores aconselh vel apoiar o projecto com relat rios imparciais de t cnicos reconhecidos Al m disso a viabilidade econ mica do projecto deve ser demonstrada em detalhe Factores importantes de sucesso para o financiamento do projecto s o descri o precisa do projecto da situa o em particular e das sinergias ecol gicas e sociais demonstra o de um retorno econ mico seguro Em muitos casos ag ncias financeiras bancos especializados ou gabinetes de projecto privados tomar o conta da administra o do capital de investimento e marketing profissional atrav s dos seus gestores de recursos financeiros A participa o dos financiadores geralmente representada por meio de holdings de accionistas na empresa do projecto ou como quotas Os investidores participam nos lucros da empresa do projecto de acordo com o seu n vel de participa o Se ocorrerem perdas o investidor respons vel pelos activos depositados at perda total do dinheiro investido Modelos cooperativos Nesta forma de organiza o uma associa o cooperativa de operadores fundada por v rios participantes no projecto com o objectivo de implementar o projecto conjuntamente Uma cooperativa similar na sua estrutura a uma sociedade ou associa o podendo portanto aplicar se se necess rio
288. outros sistemas de turbinas as turbinas COR podem ser usadas com diferen as de temperatura mais baixas Como processo t pico secund rio as reas de aplica o s o o uso de energia geot rmica e solar t rmica e a utiliza o de calor residual das centrais de aquecimento a biomassa Turbinas de ar quente Nalguns casos a combust o directa de gases biog nicos em turbinas abertas de g s causa problemas t cnicos Nestes casos podem ser usadas turbinas de ar quente com combust o externa Estas turbinas diferem das turbinas a g s de combust o interna pelo facto de terem um aquecimento externo Aqui o g s que circula num circuito fechado aquecido a uma temperatura de entrada na turbina perto do aquecimento isob rico Na turbina o ar sofre ent o uma expans o irrevers vel at press o atmosf rica Tal como para todas as turbinas a pot ncia da rede resulta da diferen a entre a pot ncia da turbina e a pot ncia do compressor As turbinas de ar quente s o processos prim rios t picos que requerem um n vel elevado de temperatura 2 19 2 3 Pilhas de combust vel As pilhas de combust vel s o um tipo de conversor de energia electroqu mica Elas convertem em gua gases ricos em hidrog nio com o oxig nio do ar ou em forma pura e extraem directamente a energia el ctrica e o calor deste processo Esta forma de convers o electroqu mica foi recomendada em 1897 por Wilhelm Ostwald no encontro da Bunsen Society p
289. p s digest o As variantes g e h do sistema mostram sistemas de digest o por fases O combinado extemo O b Semi continuo Figura 3 12 Esquemas t picos de sistemas de DA Gr fico Ecofys bv www ecofys com 3 1 4 Componentes do sistema 3 1 4 1 Tanques digestores Neste manual dado mais nfase aos digestores verticais O pavimento e as paredes destes digestores s o na sua maior parte feitos de bet o refor ado a a o Contudo pode tamb m ser usado apenas a o As paredes dos digestores necessitam de cobertura com material de isolamento para evitar a perda de calor O digestor deve ser selado ao ar A cobertura superior do contentor depende do tipo de armazenamento aplicado Para armazenamentos de g s integrado a cobertura deve consistir numa chapa flex vel A desvantagem desta constru o deve se ao facto de ter um baixo efeito de isolamento e assim existir perdas de calor significativas Usando um tecto s lido com isolamento estas perdas podem ser evitadas Na maior parte dos casos o sistema requer um armazenamento externo de g s 3 1 4 2 Aquecimento e isolamento t rmico do digestor O processo de digest o anaer bia requer temperaturas geralmente superiores temperatura ambiente A digest o anaer bia mesof lica d se entre 25 e 35 C e os processos termof licos acima dos 40 C Portanto necess rio aquecer o substracto at temperatura requerida Geralmente o calor gerado por cogera
290. para construir e operar uma central de biomassa Para sistemas mais pequenos tal como aquecimentos a biomassa de pequena escala por exemplo fog es a pelletes as licen as necess rias est o na maioria limitadas conforme os presentes regulamentos de emiss o e certas regras de seguran a devido ao manuseamento de combust vel As autoridades locais municipais geralmente tratam desta quest o Para sistemas maiores de biomassa o processo de licenciamento torna se mais complexo e v rias autoridades n o s municipais est o envolvidas na concess o das licen as necess rias Durante toda a fase de desenvolvimento do projecto e respectivo processo de licenciamento importante contactar numa fase inicial as respectivas autoridades Por um lado fornece ao proponente do projecto os detalhes necess rios sobre a informa o que necess ria para a candidatura respectiva licen a e por outro lado o contacto com anteced ncia pode poupar muito tempo e dinheiro durante o processo de licenciamento Geralmente os procedimentos de licenciamento diferem para as centrais de digest o anaer bia e para os sistemas de combust o alimentados a biomassa que fornecem calor e ou energia a centrais estacion rias de calor e energia abastecidas com biocombust veis l quidos Em geral a licen a est relacionada com as seguintes reas e Combust vel tipo e caracter sticas da biomassa utilizada e Emiss es e Res duos Sistemas de
291. para gamas de sa da baixas at 50 kW fabriquem sistemas de aquecimento completamente autom ticos Os pelletes de madeira t m uma elevada densidade energ tica permitindo que os sistemas de aquecimento obtenham autonomias equivalentes a sistemas com leo de fontes de energia f ssil Os pelletes de madeira para aquecimento consistem em serradura ou estilhas de madeira n o contaminadas Durante a produ o 6 a 8 metros c bicos de estilhas de madeira ou serradura s o comprimidas a altas press es num metro c bico de pelletes de madeira Figura 2 44 Estilhas de madeira de uma plaina Fotografia creativ collection www sesolutions de Antes da produ o de pelletes de madeira os materiais s o secos O processo de produ o resulta geralmente em pelletes com um comprimento entre 5 e 43 mm A compacta o acima dos 1000 bar permite que estes se mantenham est veis durante o transporte e enchimento at sua queima Como resultado da secagem e compacta o as pelletes t m um teor de gua m ximo de 8 Para al m disso apresentam uma densidade de mais de 650 kg por metro c bico Assim as pelletes de madeira apresentam um poder calor fico constante entre 4 9 e 5 4 kWh por quilograma Regra geral 2 kg de pelletes de madeira substituem cerca de 1 litro de leo de aquecimento Na produ o de pelletes de madeira tamb m s o usadas colas naturais como o amido do milho Estas colas s o adicionadas para facilitar o proc
292. partir da digest o deste estrume ser 1000 toneladas x 8 MS x 80 MO x 450 m tonelada MOS 28 800 m de biog s 3 1 2 5 Substratos Os substratos s o os materiais que v o ser digeridos Numa explora o agro pecu ria o substrato b sico o efluente agro pecu rio Podem ainda ser adicionados outros materiais org nicos h midos como cereal ou erva Efluentes agro pecu rios A composi o do efluente que tem um grande efeito no rendimento do biog s varia quanto ao tipo de animal e quanto explora o A Tabela seguinte apresenta a variabilidade da composi o e a produ o do biog s do efluente para v rios animais Como resultado do uso de gua a frac o de mat ria seca pode variar enquanto o rendimento de biog s pode variar para diferentes tipos de alimenta o Tabela 3 2 Caracter sticas do efluente de diferentes animais Tipo de efluente Mat ria Seca Mat ria Produ o de Produ o de Produ o MS Org nica Biog s Biog s m dia de de MO m tonelada m tonelada biog s MOS h mida m tonelada h mida Efluentes de 7 15 65 85 200 400 9 51 25 bovinicultura 3 13 7 61 27 ka veses suinicultura avicultura O efluente das vacas leiteiras tem um rendimento de biog s mais baixo por kg de mat ria org nica seca do que o efluente da suinicultura Isto deve se principalmente flora intestinal da vaca que estimula o in cio da digest o do estrume ainda antes da excre
293. pera es normais de cogera o A queima apenas necess ria em opera es iniciais para ligar e desligar a unidade As maiores emiss es no g s bruto s o de NO CO SO2 e ChHm Estas emiss es diferem de acordo com os diferentes tipos de gaseificador Ainda n o foi poss vel determinar regulamentos definitivos de emiss es para as unidades de cogera o operadas com g s de s ntese provenientes da gaseifica o da biomassa mas os limites de toler ncia a serem observados orientar se o provavelmente para os de combust veis de massa s lida O elevado teor de CO das emiss es requer em particular uma purifica o intensa De modo a satisfazer os limites de toler ncia das emiss es os fumos do motor devem tamb m ser filtrados com um catalisador de oxida o As condi es predominantes de redu o no compartimento do combust vel representam uma vantagem ambiental da tecnologia da gaseifica o N o fornecida mais do que a quantidade necess ria de oxig nio para manter a temperatura no processo de pir lise no reactor de gaseifica o Este produz g s de s ntese utiliz vel durante a convers o da madeira residual mas n o azoto A combust o subsequente do g s no motor da central de cogera o controlada resultando numa combust o que emite subst ncias t xicas m nimas para todas as fases de opera o A forma o de outras subst ncias t xicas como as dioxinas e furanos evitada devido ao baixo n
294. plo Desde o dia 1 de Abril de 2002 que a chamada Renewable Obligation RO est em vigor no Reino Unido De acordo com a RO os fornecedores de energia s o obrigados a comprar uma certa propor o de electricidade proveniente das fontes de energia renov vel Durante o primeiro per odo desta lei de Abril de 2002 at Mar o de 2003 3 da electricidade fornecida tem que ter origem em fontes de energia renov vel A propor o aumentar at Mar o de 2011 para 10 4 Se o fornecedor decidir n o cumprir este requisito deve ent o pagar uma compensa o de 30 MWh entidade reguladora A prova da compra feita atrav s de Certificados de Renewable Obligation ROC s que podem ser comercializados entre os fornecedores de electricidade O sistema de oferta competitiva envolve geralmente um pedido para uma certa capacidade de electricidade verde que oferece pre os fixos para um certo per odo de tempo ao licitante ganhador A Irlanda e anteriormente no Reino Unido tem um sistema de oferta apropriado para a capacidade el ctrica e lica e da biomassa A Fran a tinha o mesmo sistema para a energia e lica mas mudou para um sistema de venda rede de electricidade Quer a obriga o por quotas quer a oferta competitiva s o instrumentos de mercado em contraste com o sistema de venda renda 9 2 3 Incentivos fiscais As medidas fiscais incluem impostos ambientais tais como impostos adicionais sobre combust veis
295. produzida electricidade em excesso enviada para a rede de electricidade A base para o dimensionamento deste sistema de cogera o uma curva de dura o de carga anual Os requisitos de energia para a rede de aquecimento de um local s o calculados ao longo do ano e representados na forma de um gr fico 100 Saida t rmica 3 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 8760 Horas por ano Figura 2 62 Curva de dura o de carga anual para necessidades t rmicas Gr fico Dobelmann www sesolutions de O output t rmico usado num edif cio registado e assinalado em ordem descendente num gr fico Os sistemas de cogera o t m um dimensionamento optimizado quando t m um tempo de funcionamento m ximo poss vel para fornecimento de calor Os sistemas CCE dimensionados de acordo com considera es econ micas cobrem 10 a 35 da energia el ctrica ou t rmica m xima de um edif co Geralmente isto atinge um tempo de funcionamento anual acima de 5000 horas Em termos da energia total o sistema CCE cobre ent o cerca de 50 a 80 por cento das necessidades anuais de calor e energia Se um sistema CCE for instalado em combina o com uma caldeira garante se um tempo anual de funcionamento para a unidade acima de 5000 horas e portanto uma opera o econ mica Os valores da tabela seguinte servem de guia para o dimensionamento de um sistema CCE para edif cios de habita o tais como lares de idosos hot i
296. ptimizada e Que tipo de infraestruturas s o necess rias Por exemplo tecnicamente poss vel utilizar a electricidade da rede existente Pode se utilizar o calor produzido poss vel utilizar co substratos provenientes de locais pr ximos Como que o efluente co digerido pode ser utilizado O projecto economicamente exequ vel prov vel que as licen as necess rias sejam obtidas A exequibilidade econ mica a base de qualquer projecto comercial Na fase de cria o suficiente uma an lise de custos b sica Se esta e as outras quest es apresentarem um resultado positivo o desenvolvimento do projecto pode continuar para a fase seguinte o estudo da exequibilidade incluindo uma an lise econ mica detalhada baseada em or amentos dos fornecedores Figura 3 28 Digestor anaer bio escala de uma explora o agro pecu ria Fotografia Ecofys bv www ecofys com 3 2 2 1 Exequibilidade econ mica da digest o anaer bia A exequibilidade econ mica da digest o anaer bia depende de v rios factores A tarifa de venda de electricidade proveniente do biog s e poss veis subs dios s o factores essencialmente determinados pelo Governo Para al m destes os seguintes factores dependem da explora o empresa ou projecto e Quantidade de efluente utiliz vel maiores quantidades de efluente conduzir o a economias de escala por exemplo duplicando a quantidade de efluente a ser digerido aumenta se o cus
297. que a temperatura do g s na chamin pode decair abaixo dos 160 C podendo causar condensa o o que pode danificar a chamin A conduta da salamandra deve ser projectada de modo que n o seja demasiado comprida Deve prolongar se verticalmente desde a salamandra e ter menos do que 2 m de comprimento Por quest es de projecto e para atingir uma extrac o ptima dos gases aconselh vel usar acess rios de origem fornecidos pelo fabricante Idealmente a chamin deve ser constru da de material prova de humidade e ter bom isolamento t rmico Isto aplica se passagem da chamin atrav s do s t o da casa A maior parte dos fabricantes de salamandras exige um di metro m nimo da chamin de cerca de 13cm 5 3 5 Forno de pelletes Os fornos verticais de pelletes s o essencialmente id nticos s salamandras em termos de instala o classe de desempenho e liga o chamin S o usados para o fornecimento de calor em espa os habit veis com a possibilidade de liga o do forno ao sistema de aquecimento central Figura 5 16 Forno de pelletes moderno Fotografia www rika at Em termos t cnicos contudo os fornos de pelletes s o substancialmente diferentes das salamandras porque para al m do ventilador est o equipados com medi o autom tica e alimenta o de pelletes a partir de uma tremonha Isto permite que os fornos sejam alimentados com cargas de combust vel para mais de 2 dias Figura 5 17
298. que de armazenamento de 768 litros De modo nenhum deve o tamanho ser abaixo deste valor Neste exemplo uma boa escolha passaria por um tanque de armazenamento com um volume de 1000 litros 5 Sistemas solares t rmicos Na maior parte dos casos poss vel instalar um sistema de aquecimento central com um sistema solar t rmico Isto permite que o edif cio seja completamente aquecido com calor solar de uma forma amiga do ambiente Por um lado atrav s da radia o solar recolhida e por outro atrav s da energia solar armazenada na madeira Um sistema solar t rmico d ao propriet rio do edif cio uma utilidade suplementar e vantagens econ micas visto que a radia o solar substitui o combust vel 100 Figura 5 44 Distribui o do tipo de fornecimento de calor para um ano tipo Gr fico www sesolutions de Um sistema solar bem planeado pode poupar 50 da necessidade anual de madeira Isto n o s financeiramente interessante mas fornece ao operador muitas vantagens porque n o tem de conseguir e preparar o combust vel de madeira nem tratar das cinzas Pode encontrar se informa o espec fica sobre projectos de sistemas no Manual sobre sistemas solares t rmicos do IST Os volumes do tanque de armazenamento para sistemas solares t rmicos podem ser calculados usando a necessidade dos tanques de armazenamento para as caldeiras de madeira Isto permite poupar custos de investimento e conseguir uma me
299. r mistura para misturar o efluente e os co substratos antes de serem bombeados para o digestor De modo a assegurar um bom controlo da quantidade de co substratos fornecidos necess rio um sistema de doseamento e pesagem Figura 3 20 Sistema de alimenta o de co substrato Fotografias PlanET GmbH www planet biogas com e Ecofys bv www ecofys com 3 1 4 8 Armazenamento de biog s O biog s fica armazenado normalmente em condi es de press o e temperatura normais o que faz com que seja necess rio um maior volume em compara o com os convencionais cilindros de armazenamento de g s O volume determinado pelo rendimento de produ o de biog s e pelo modelo de consumo Quando o motor est a trabalhar constantemente necess rio um armazenamento menor de biog s em compara o com um sistema que serve para providenciar energia em picos de necessidade Os tanques de armazenamento de g s podem ser distinguidos pela press o a que operam Existem diferen as entre o armazenamento a baixa press o e tanques de m dia e de alta press o A baixa press o a opera o efectua se um pouco acima da press o atmosf rica e os tanques s o geralmente de chapa flex vel A press o de opera o estabelecida por uma v lvula de regula o situada ao longo da tubagem de g s que conduz ao motor CCE combina o calor e energia dependendo tamb m do peso da chapa O armazenamento de baixa press o de biog s util
300. r veis de energia externa visto que em contraste com os procedimentos autot rmicos n o preenchem os seus pr prios requisitos Estado actual da pesquisa A Alemanha tem uma central teste para a gaseifica o da biomassa O processo efectuado tendo em conta que num primeiro passo a biomassa seca como a madeira palha ou lamas org nicas transformada em g s de s ntese rico em mon xido de carbono por meio de gaseifica o substoiquiom trica Num segundo passo os combust veis sint ticos podem ser produzidos a partir do g s s ntese uma vez que foi purificado para remover as part culas contaminantes Os hidrocarbonetos podem tamb m ser produzidos a partir do g s de s ntese usando a s ntese Fischer Tropsch Em condi es de reac o entre 220 240 C e com press o de cerca de 25 bar podem ser convertidos hidrocarbonetos de cadeia longa em hidrocarbonetos de cadeia curta usando catalisadores baseados em ferro e cobalto Deve disponibilizar se hidrog nio para este processo Contudo na produ o descentralizada de combust vel este processo tecnicamente muito complicado porque uma vasta gama de produtos produzida durante a s ntese Fischer Tropsch 4 5 5 Metanol O metanol usado numa vasta gama de reas desde a combina o com os combust veis convencionais sem alterar a tecnologia usada at ao uso puro como combust vel Pode ser usado em motores de combust o tradicional e em pilhas de combust vel
301. r bem soldada Al m disso deve ser colocada uma conduta flex vel com isolamento sonoro para a chamin para diminuir o ru do emitido 4 Manuten o da caldeira Antes de cada utiliza o O excesso de cinza deve ser removido da c mara de carga da caldeira Aqui as placas de combust o da caldeira de gaseifica o de madeira devem ser limpas Deve tamb m assegurar se que as aberturas de ar secund rias na c mara girat ria est o livres Mensal O espa o entre a placa superior e inferior deve ser limpo Al m disso todas as partes da c mara de combust o acess veis na caldeira devem ser desmontadas e limpas Trimestral E necess rio limpar o ventilador para manter a sa da e tiragem da caldeira As partes de cobertura s o desmontadas e os dep sitos das l minas do ventilador removidos 5 Assist ncia As caldeiras de gaseifica o de madeira devem ter assist ncia uma vez por ano Os fabricantes oferecem normalmente um contrato de manuten o que permite uma assist ncia completa dos componentes da caldeira e de todo o equipamento t cnico Muitas vezes como parte desta assist ncia s o substitu dos ou verificados os interruptores e elementos de igni o para ver se funcionam correctamente Al m de manter o funcionamento dos aparelhos tamb m essencial que as caldeiras sejam inspeccionadas por raz es de seguran a Apenas as caldeiras que s o verificadas regularmente podem funcionar em seguran a 5 3 9
302. rado O leo vegetal comporta se de maneira diferente dos combust veis f sseis refinados em muitos aspectos portanto tamb m aconselh vel equiparar os motores a leo vegetal com temporizadores de arrefecimento para garantir o lento arrefecimento da unidade do motor Isto n o s evita o dano do motor por sobreaquecimento mas evita tamb m a carboniza o dos bocais e mbolos devida queima descontrolada do leo vegetal dif cil fazer uma estimativa dos intervalos de manuten o nas centrais de cogera o a leo vegetal porque se reuniu pouca experi ncia operacional at ao presente momento Embora os projectos anteriores registem sucessos operacionais sofreram se pesados atrasos com danos maiores no motor A opera o destas centrais depende de muitos par metros e muitas vezes de par metros que n o podem ser suficientemente monitorizados da resultando que as causas exactas das falhas n o podem ser muitas vezes determinadas Estes factos significam que h necessidade de aumentar os fundos de manuten o acima de 2 c ntimos de por kWh de energia el ctrica produzida Isto deve ser tido em conta o mais cedo poss vel na fase do planeamento financeiro 4 10 Gest o do Projecto 4 10 1 Planeamento geral do projecto Para implementar um projecto de cogera o com biocombust veis l quidos devem ser seguidos os mesmos passos necess rios para instalar uma central de cogera o com combust veis f sseis
303. rado Secagem natural 1000 15 14 3 4004 400 71 0 Palha de linho Secagem natural 1000 15 14 2 3976 398 27 0 Miscanthus Secagem natural 1000 15 14 9 4172 417 39 0 Gr o de trigo Secagem natural 1000 15 14 2 3976 398 39 0 Medida c bica empilhada Am Armazenagem em fardos Palha de trigo Secagem natural 135 15 14 4 544 54 7 7 Palha de cevada Secagem natural 133 15 14 3 533 53 7 6 Palha de centeio Secagem natural 140 15 14 9 584 58 8 0 Palha de nabo Secagem natural 133 15 14 3 533 53 7 6 Palha de milho Secagem natural 139 15 14 8 576 58 7 9 Feno de prado Secagem natural 133 15 14 3 533 53 7 6 Palha de linho Secagem natural 131 15 14 2 521 52 7 5 Miscanthus Secagem natural 140 15 14 9 584 58 8 0 Medida c bica empilhada im Gr o de trigo Secagem natural 760 15 14 2 3022 302 43 3 Com a biomassa da ramagem o teor de cinzas e o seu comportamento de fus o sob a influ ncia da temperatura t m um papel importante Em contraste com a madeira as cinzas deste tipo de biomassa come am a fundir se para temperatura entre os 710 a 930 C Durante a combust o estas temperaturas s o rapidamente atingidas Desta forma os sistemas de combust o para este tipo de biomassa s o projectados para prevenir a ocorr ncia de esc rias ou aglomerados de cinza dentro das grelhas ou paredes do forno nomeadamente atrav s de um sistema de arrefecimento a gua A ramagem t m um teor m dio de cloro de 0 5 e por causa desse teor elevado e da exist nc
304. radores e Devem ser removidas de imediato todas as obstru es e Em caso de mau funcionamento de uma bomba ou de um misturador todas as v lvulas devem ser fechadas e as bombas devem ser desligadas Mau funcionamento do tanque digestor e Deve haver ventila o suficiente para se entrar no tanque Sen o existe o risco de asfixia envenenamento fogo e explos o 3 4 3 Manuten o Os v rios componentes do digestor anaer bio podem estar sujeitos a maus funcionamentos como descrito no cap tulo anterior e em todos os casos estar o sujeitos ao desgaste Desta forma necess ria uma manuten o peri dica A unidade de CCE tem de ser alvo de manuten o a cada 20 000 horas de opera o e necessita de uma revis o a cada 60 000 horas de opera o As bombas principalmente as de palheta precisam de um inspec o peri dica com um intervalo de 3 5 anos Os outros componentes da instala o sob circunst ncias normais n o dever o sofrer desgaste at ao final da sua vida t cnica 10 20 anos mas poder o ser necess rias algumas repara es O operador da central de biog s poder fazer repara es simples como desbloquear um tubo ou substituir um parafuso Por m para uma manuten o mais complexa como a manuten o de equipamento el ctrico a substitui o de um tubo de biog s ou a repara o de uma bomba aconselh vel a ajuda de um t cnico de manuten o 4 BIOCOMBUST VEIS L QUIDOS A PARTIR DE MAT
305. rados contratos de fornecimento a longo prazo 4 7 2 Biodiesel Existem duas abordagens diferentes que podem ser feitas para assegurar o amplo uso de biodiesel no mercado nacional de combust veis l quidos i na sua forma pura semelhan a do que se verifica na Alemanha ii combinado com combust veis f sseis de acordo com a op o que se verifica em Fran a A esta mistura associam se importantes benef cios fiscais concedidos por parte do Governo Franc s Por um lado o uso de biodiesel puro em conjunto com catalisadores de oxida o pode conduzir redu o das emiss es de gases de escape e pode criar condi es ptimas para aplica es adequadas como no transporte citadino ou em reas protegidas Por outro lado a adi o de biodiesel ao combust vel f ssil constitui um processo mais simples e raramente incorre em custos adicionais na produ o e distribui o do combust vel Contudo os benef cios em termos de emiss es s o mais reduzidos O uso do biodiesel para a produ o combinada de calor e energia el ctrica em aplica es estacion rias est a ser travada devido a obst culos econ micos As mat rias primas e os custos de produ o do biodiesel s o consideravelmente mais caros do que os combust veis convencionais utilizados apoiados fiscalmente nalguns casos Os programas de apoio aos combust veis f sseis podem constituir importantes barreiras sobre a efici ncia econ mica dos biocombust veis
306. rafia www koeb schaefer at Estes sistemas s o particularmente eficientes em zonas onde produzida uma quantidade suficiente de res duos de madeira e diferentes tamanhos de gr o como numa oficina de carpintaria Em tais reas de aplica o estes s o a melhor escolha para um sistema de aquecimento As caldeiras combinadas t m tamb m interesse para os construtores que desejem uma elevada flexibilidade em termos de tipos de combust veis Considera es iniciais de projecto Existe uma grande variedade de projectos dispon veis para pequenos sistemas de combust o alimentados a madeira Se estes sistemas de combust o s o projectados como simples aplica es de lareira n o s o necess rios outros componentes de constru o para al m de uma chamin Contudo se o aquecimento a madeira for incorporado num sistema de aquecimento central precisam de ser seleccionados outros componentes para al m da caldeira de aquecimento e dimensionados durante a fase de projecto O seguinte diagrama ilustra um sistema de aquecimento completo com uma caldeira de madeira Este sistema mostra a vers o mais elaborada poss vel com v rias cargas e um fornecimento de calor suplementar fornecido por um sistema solar t rmico Figura 5 41 Sistema combinado de caldeira a pelletes e solar t rmico Esquema www wagner solartechnik de As sec es seguintes explicam as fun es dos elementos deste sistema combinado de caldeira de pelletes
307. rais de baixa capacidade at 500 kW Nos gaseificadores com leito fluidizado a taxa de fluxo do g s t o alta que uma base de material geralmente areia de pedreira vinda de baixo circula volta do combust vel A convers o do combust vel e a troca de subst ncias tem lugar espontaneamente em condi es est veis de combust o e temperatura o que assegura uma combust o ptima Faz se uma distin o entre um gaseificador com base em bolhas de ar fluidizadas no qual caracter stica uma base fluidizada claramente definida altura geralmente entre 1 2 metros e um gaseificador com base na circula o fluidizada onde a base fluidizada se expande bastante Estes processos sofreram testes extensivos mas apenas provaram ser economicamente vi veis para grandes centrais devido tecnologia complexa e dispendiosa Exemplo A f brica de gaseifica o em Bladel uma f brica de demonstra o agr cola de cogera o para gaseificar res duos de frango com uma capacidade entre 60 kW e 40 kWe Os principais incentivos deste tipo de f brica s o os custos consider veis que t m de ser pagos na Holanda para obter os res duos org nicos de frango A base fluidizada deste gaseificador tem uma capacidade de mais de 900 toneladas de res duos org nicos de frango por ano A f brica tornar se operacional no final de 20083 Os custos de investimento desta f brica de demonstra o foram aproximadamente 8200 kW
308. ral ou g s de cidade necess rio usar mecanismos de prepara o de combust veis como descrito no cap tulo anterior Porque a press o existente nos servi os de biog s insuficiente ou pode estar sujeita a grandes varia es devido ao processo de produ o antes de alimentar a rede p blica de g s necess rio aumentar a press o para limites de press o relevantes Tabela 2 10 Press o necess ria para fornecer biog s s redes de g s natural Linhas de baixa press o at 50 mbars Linhas de m dia press o 50 mbars at 1 bar Linhas de alta press o acima de 1 bar at 80 bars No entanto as alimenta es directas da rede s o muito raras dado que o biog s tem de passar por todas as fases de tratamento no local e ser adaptado qualidade predominante do g s natural na rede 3 BIOG S A PARTIR DE SISTEMAS DE DIGEST O ANAER BIA A digest o anaer bia DA de efluentes agro pecu rios uma t cnica que tem sido aplicada h v rias d cadas Apesar das primeiras instala es de DA apresentarem diversas dificuldades t cnicas hoje consensual que s o t cnica e comercialmente atractivas para produ o de energia renov vel S o m ltiplas as vantagens das centrais de biog s e Investimento econ mico atractivo e Facilidade de opera o e seguran a da instala o e Produ o de electricidade e calor a partir de fontes renov veis resultando numa redu o da emiss o de di
309. rama preparat rio 4 Informar e envolver as autoridades Deve ser fornecida s autoridades locais representantes pol ticos e popula o informa o clara sobre o projecto desde o seu in cio tamb m importante mostrar abertamente que as pessoas t m o direito a uma opini o no processo de decis o execu o de modo a que um sentimento geral positivo acompanhe o projecto Tamb m onde for poss vel devem ser integrados no projecto os trabalhadores locais e os seus representantes 5 Seleccionar uma caldeira de elevada qualidade Deve ser seleccionado um produto de qualidade que pode ser identificado pelos seguintes crit rios e Efici ncia gt 85 e Baixas emiss es CO lt 200 mg m part culas lt 150 mg m para a carga total e a 50 da utiliza o e Limpeza autom tica do permutador de calor e remo o autom tica de cinzas e Capacidade potencial de monitoriza o remota pelo fabricante para os v rios par metros da caldeira e Elevada fiabilidade demonstrada em projectos de refer ncia 6 Assegurar a exist ncia de suporte para o sistema em funcionamento Um sistema de aquecimento de madeira requer uma monitoriza o completa permanentemente Existem duas op es dispon veis para isto e Um t cnico qualificado das autoridades locais respons vel pelo sistema de aquecimento nomeadamente da compra do combust vel verifica o da qualidade do combust vel fornecido funcionamento do sistema de monit
310. regionais requeridos Os co substratos poder o tamb m conter azoto f sforo e pot ssio em concentra es significativamente mais altas que nos adubos qu micos e Impurezas f sicas poss vel que estejam presentes impurezas f sicas no co substrato Estas podem consistir em pl stico e borracha metal vidro e cer mica areia e pedras materiais de celulose madeira papel etc e outros Estas impurezas podem afectar a estabilidade operacional da instala o ou danificar os componentes da f brica Para al m disso a maioria destas impurezas tamb m indesej vel se o composto for utilizado em solo agr cola Deve assegurar se que o co substrato tema o menor n mero poss vel de impurezas f sicas e que corresponda aos padr es nacionais e ou regionais sobre esta mat ria e Microorganismos patog nicos e germes Os co substratos podem conter v rios microorganismos patog nicos e germes dependendo da sua fonte de origem Os co substratos origin rios de fontes externas podem apresentar um risco adicional de aumento de doen as como a BSE ou propiciar o aparecimento de ervas daninhas especialmente quando o composto usado em solo agr cola Este risco varia para os diferentes tipos de co substratos Microorganismos patog nicos e germes Como resultado do aquecimento do substrato no digestor uma grande parte dos microorganismos patog nicos e germes s o eliminados Quanto mais alta a temperatura do processo maior o
311. remessa parcial em d bito at uma certa capacidade de energia da m quina de cogera o Para m quinas de cogera o maiores omitida a remessa em d bito para que o apoio seja concedido pelo empr stimo a juro baixo Isto uma forma t pica de adaptar o n vel de apoio economia de escala S o muitas vezes oferecidas medidas de apoio quando um sistema de aquecimento a combust vel f ssil substitu do por sistemas de aquecimento a biomassa por exemplo um fog o a pelletes de madeira ou sistemas centralizados de aquecimento para um edif cio ou em combina o com um sistema t rmico solar ou se forem aplicadas medidas adicionais de conserva o de calor tais como o melhoramento do isolamento do edif cio 9 3 6 Acumula o Geralmente o apoio financeiro dos diferentes estados e os programas de apoio municipal ou regional podem ser combinados de modo a aumentar o n vel de apoio a um projecto Contudo a maior parte dos programas de apoio limitam a taxa total de apoio financeiro a um projecto Uma taxa de apoio financeiro de 50 dos custos totais do sistema um limite comum que se pode encontrar na maior parte dos programas de apoio financeiro 9 3 7 Condi es actuais para programas de apoio Devido s diferentes altera es das modalidades de programas de apoio a publica o de novos programas ou a sua aboli o n o s o fornecidos quaisquer detalhes sobre programas de apoio neste manual optando se por for
312. rg tico da madeira que envolvem uma grande central t rmica incluem necessariamente um grande n mero de elementos econ micos legais e t cnicos Estes est o resumidos no quadro abaixo Tabela 6 1 Aspectos t cnicos econ micos e legais a ter em conta para um projecto de energia a madeira T cnico Econ mico Legal Condi es de projecto b sicas Necessidades de capital Estrutura organizacional Volumes de biomassa Viabilidade econ mica Aprova o Conceito de abastecimento de biomassa Op es financeiras Aceita o pela vizinhan a Projecto do sistema Planeamento do projecto Devido maior complexidade no que respeita log stica funcionamento e manuten o comparada com os projectos de aproveitamento energ tico de combust veis f sseis tais como leo e g s a estrutura organizacional nos projectos de aproveitamento energ tico da madeira da maior import ncia Os requisitos para a organiza o do projecto aumentam com o aumento da complexidade do tipo de sistema a ser instalado e com o aumento do n mero de parceiros no projecto fornecedores e pessoal operacional envolvido Os pontos mais importantes para a organiza o e implementa o de um projecto deste tipo s o considerados nas seguintes sec es Implementa o de projectos de aproveitamento energ ticos da madeira sete passos para um projecto com sucesso 1 Seleccionar a localiza o correcta importante q
313. rios de empresas os projectos de aproveitamento energ tico da madeira em grandes centrais de aquecimento caracterizam se por uma grande variedade de estruturas de propriedade poss veis Opera o do sistema por propriet rio local Esta a forma mais simples de modelo de opera o Neste caso o sistema est geralmente localizado no mesmo local em que a energia produzida usada O investidor e o operador s o id nticos visto que o sistema operado pelo propriet rio do local Este geralmente organiza o fornecimento do combust vel Este conceito pode ser alargado tamb m ao fornecimento de propriedades terceiras nas vizinhan as a partir do local existente Neste caso o calor e possivelmente o fornecimento de energia aos clientes vizinhos tem de ser contratado Coopera o entre o operador do sistema e o fornecedor de combust vel Esta esp cie de acordo cooperativo hoje em dia o modo mais comum de operar uma instala o de aproveitamento energ tico com sistemas de tamanho pequeno e m dio O operador geralmente tamb m id ntico ao investidor do projecto A venda do calor e em alguns casos a energia t m lugar atrav s de contratos de fornecimento de longo prazo Geralmente com este acordo contratual com o fornecedor de combust vel os contratos de fornecimento dizem apenas respeito a certos tipos de madeira Estas s o muitas vezes fornecidas a pre os fixos por um per odo definido de pelo menos um ano Em sistemas
314. rk www eeci net Rede que apoia trata e distribui informa o sobre pesquisa desenvolvimento e implementa o de actividades de colheitas para fins energ ticos
315. rodu o de res duos org nicos de pecu ria os regulamentos para distribuir os res duos org nicos digeridos como fertilizante s o muito r gidos Exemplo 2 Um exemplo positivo para uma regulamenta o que facilita a implementa o do SER a necessidade que as autoridades locais na Alemanha t m em atribuir certas reas nos Planos Directores Municipais classificando as como reas em que possa ser usada energia e lica Isto d uma orienta o de planeamento importante para localizar projectos de energia e lica 9 2 6 Apoio de desenvolvimento tecnol gico Um outro aspecto que ajuda a promover o mercado da energia renov vel e a criar uma implementa o sustent vel de energias renov veis na economia nacional o desenvolvimento tecnol gico Aqui os subs dios para investiga o e desenvolvimento I amp D e os programas de investiga o nacional s o os instrumentos comuns mais importantes O apoio de todas as fases desde a investiga o passando pela demonstra o at implementa o s o indispens veis S desta forma ser poss vel assegurar o know how necess rio dentro de uma pol tica de pessoal qualificado Outro aspecto importante o fortalecimento da ind stria nacional envolvida em produtos e projectos de energia renov vel apoiando assim a pr pria economia atrav s da cria o de empregos e potencial de exporta o S o exemplos excelentes a ind stria e lica dinamarquesa e
316. rojecto de biomassa Portanto aconselh vel verificar com a respectiva autoridade numa fase inicial do projecto quais os regulamentos particulares que devem ser cumpridos Geralmente a entidade que autoriza o licenciamento local regional ou at nacional depende da capacidade t rmica do sistema de biomassa Nos casos em que as autoridades locais est o envolvidas pode acontecer que a autoridade seja confrontada com tal sistema pela primeira vez e que portanto o processo de licenciamento leve mais tempo do que geralmente necess rio 8 2 3 Requisitos T cnicos No processo de constru o de sistemas t cnicos necess rio em geral um certo n mero de habilita es t cnicas que apenas pessoal habilitado pode fornecer Por exemplo existem regras comuns para a instala o de equipamento el ctrico No entanto especificamente em sistemas de liga o rede apenas electricistas que est o registados na respectiva empresa operadora de rede est o autorizados a efectuar este trabalho Para al m disso necess rio haver uma inspec o para verificar se a instala o foi efectuada de acordo com os regulamentos e os padr es t cnicos v lidos Esta inspec o conduzida pelas entidades de inspec o espec ficas Em particular os sistemas de seguran a est o sujeitos a tais autoriza es 8 3 Processos de licenciamento para sistemas de biomassa Deve seguir se um n mero de regulamentos de modo a obter uma licen a
317. rtante da protec o ambiental em todo o mundo por causa do seu elevado n vel de efici ncia energ tica Isto tamb m se aplica quando s o usados combust veis f sseis Este facto combinado com a efici ncia econ mica da opera o das centrais essencial para projectos de cogera o torna mais dif cil o uso de biocombust veis l quidos numa aplica o estacion ria O design de motores estacion rios de leo vegetal o mesmo que o usado para aplica es m veis A vantagem da cogera o para motores estacion rios que muitos dos problemas t cnicos associados ao leo vegetal como os arranques a frio podem ser eliminados Para al m disso na cogera o geralmente est dispon vel calor suficiente para ter um controlo suficiente sobre a viscosidade observada a baixas temperaturas As unidades do motor nas f bricas de cogera o est o na maioria num estado quente ou pr aquecido quando arrancam Os motores de cogera o s o projectados para trabalhar com uma performance ptima o maior n mero de horas anuais poss vel para al m de 4000 horas de opera o para assegurar um elevado n vel de efici ncia Isto torna poss veis intervalos de manuten o regulares A cogera o com o leo vegetal a mesma que para as unidades de cogera o tradicionais em opera es de g s natural ou leo combust vel Um motor de combust o ligado a um gerador el ctrico que transforma a energia mec nica do motor em electrici
318. s est o muitas vezes integrados na parceria para assegurar o financiamento do projecto Os potenciais operadores de centrais podem ser considerados se tiverem as necess rias qualifica es t cnicas e experi ncia pr tica suficiente A componente final nas parcerias regionais s o os compradores adequados do calor e outras formas de energia que podem ser produzidas tal como frio e electricidade 7 GASEIFICA O H 200 anos a biomassa principalmente a madeira ainda era a maior fonte de energia utilizada Contudo se n o tivessem aparecido os combust veis f sseis os enormes aumentos de popula o o in cio da industrializa o e o crescente padr o de vida n o teriam sido poss veis A produ o global anual de biomassa est por m estimada em cerca de cinco vezes o actual consumo prim rio de energia Gra as ao enorme progresso nas comunica es transportes e log stica ser poss vel no futuro explorar comercialmente algum deste potencial Com uma agricultura e floresta o sustent veis e devido contribui o nula para as emiss es de CO a biomassa poder aumentar do seu n vel actual de 10 para um total de 20 na utiliza o global de energia sem prejudicar a produ o de alimentos priorit rios e a planta o industrial de colheitas Contudo t o alta percentagem s poss vel quando conjuntamente com madeira de alta qualidade se derivam outras biomassas a partir de res duos agr colas ma
319. s hospitais ou blocos de apartamentos Tabela 2 7 Dimensionamento de sistemas de cogera o Dados Glizie GmbH www glizie de Necessidades anuais de Necessidades de calor Necessidades de Sa da ptima do calor em Agosto electicidade anuais sistema de cogera o kWh a kWh m s kWh a kWe 150 000 4 500 45 000 7 250 000 7 500 75 000 11 400 000 12 000 120 000 18 600 000 18 000 180 000 27 800 000 24 000 240 000 36 1 000 000 30 000 300 000 45 1 200 000 36 000 360 000 54 1 400 000 42 000 420 000 63 1 600 000 48 000 480 000 72 1 800 000 54 000 540 000 81 2 000 000 60 000 600 000 90 2 200 000 66 000 660 000 99 2 400 000 72 000 720 000 108 2 600 000 78 000 780 000 117 2 800 000 84 000 840 000 126 3 000 000 90 000 900 000 135 4 000 000 120 000 1 200 000 180 5 000 000 150 000 1 500 000 225 6 000 000 180 000 1 800 000 270 8 000 000 240 000 2 400 000 360 10 000 000 300 000 3 000 000 450 O dimensionamento de sistemas de cogera o conforme a tabela anterior funciona do seguinte modo Um sistema de cogera o tem uma sa da ptima quando as necessidades anuais de calor as necessidades no m s de Agosto e as necessidades de electricidade anuais s o alcan adas ou excedidas pelo output el ctrico da CCE Deve notar se que a respectiva linha de valores mais baixa na tabela determina a sa da de energia do sistema No exemplo mostrado a vermelho para um
320. s o energ tica necess ria Os permutadores de calor ou os sistemas de combust o combinados de calor e energia s o capazes de usar combust veis s lidos enquanto que os motores de combust o e as pilhas de combust vel s o incapazes A forma e o estado de agrega o dos produtos de biomassa processados s o determinados pelas tecnologias e sistemas de convers o dispon veis Para cada tipo de utiliza o existe um m todo de opera o optimizado para as caracter sticas da biomassa e n veis de desempenho espec ficos Para se obter uma opera o eficiente estes n veis e caracter sticas devem manter se dentro de limites r gidos 2 13 Utiliza o das fontes de biomassa Em termos de formas de energia existem tr s fundamentais energia calor fica energia mec nica e energia el ctrica Calori fica El ctrica Figura 2 24 Tr s formas fundamentais de energia Fotografia colec o criativa www sesolutions de O uso das fontes de biomassa pode cobrir estes tr s tipos de energia Existe um grande n mero de possibilidades de gera o das formas de energia desejadas a partir das fontes de biomassa em diferentes estados de agrega o Energia Calor fica Normalmente o calor produzido em sistemas de combust o Numa pequena escala estes sistemas podem aquecer uma habita o enquanto que em larga escala numa central o calor dispon vel por meio de redes de calor pode fornecer quarteir es de uma cidade
321. s 4 15 48 1 leos vegetais naturais 415 48 2 Biodiesel 4 15 48 3 Etanol 4 16 4 9 Uso de biocombust veis l quidos em aplica es estacion rias 4 16 4 9 1 Fundamentos 4 16 4 9 2 Poss veis problemas t cnicos de opera o nas centrais de cogera o com leo vegetal 4 17 4 10 Gest o do Projecto 4 17 4 10 1 Planeamento geral do projecto 4 17 4 10 2 Planeamento t cnico 4 18 5 SISTEMAS DE COMBUST O DE PEQUENAS DIMENS ES 5 1 5 1 Medi o detalhada do output m ximo de calor 5 1 5 1 1 C lculo da necessidade de aquecimento para sistemas de aquecimento central 5 1 5 1 2 C lculo da necessidade de aquecimento em aplica es de lareira 5 2 5 1 3 Procedimentos alternativos para calcular o output m ximo de calor necess rio para aplica es de lareiras 5 3 5 2 Tipos de sistemas 5 6 5 3 Escolha de sistemas de combust o de pequenas dimens es para aquecimento de edif cios 5 7 5 3 1 Classifica o de sistemas de combust o de pequenas dimens es descritos de acordo com o output de calor 5 7 5 3 2 Lareiras abertas 5 8 5 3 3 Lareiras Fechadas 5 10 5 3 4 Salamandras 5 12 5 3 5 Forno de pelletes 5 15 5 3 6 Fog es de aquecimento central 5 18 5 3 7 Fornos cer micos 5 20 5 3 8 Caldeiras de aquecimento central alimentadas com madeira 5 24 5 3 9 Caldeiras de aquecimento central com pelletes 5 29 5 3 10 Caldeiras de estilhas de madeira 5 37 5 3 11 Sistemas combinados de caldeiras 5 40 5 4 Equipamento de seguran a para sistemas de aquecimento 5
322. s Fontes de Energia Renov vel EEG surgiu no dia 1 de Abril de 2000 e substituiu a antiga lei de venda de electricidade rede que iniciou o sucesso da electricidade verde em 1990 Esta lei regulamenta dois grandes aspectos 1 d acesso preferencial rede de electricidade para as fontes de energia renov vel 2 estabelece benef cios de venda para a electricidade que alimenta a rede nacional de electricidade durante 20 anos Para al m disso define quais as fontes de energia renov vel e as que n o s o As receitas fixas de venda de electricidade variam dependendo da fonte de energia renov vel e da capacidade do sistema de energia renov vel A electricidade da biomassa recebe benef cios de 84 a 99 MWh 2004 e quanto menor for a capacidade do sistema maior o benef cio E Aumento das receitas de electricidade EE vantagens competitivas E incentivos fiscais Quotas Figura 9 1 Vis o gen rica dos principais mecanismos de apoio na UE Um sistema de obriga es por quotas requer que o fornecedor de electricidade o produtor o operador de rede ou o consumidor criem ou comprem uma certa quota de electricidade verde Os certificados verdes comerciais e as san es complementam estas obriga es de quota Hoje em dia na B lgica e no Reino Unido as quotas s o aplicadas aos fornecedores e em It lia aos produtores Na Su cia planeia se introduzir um sistema de quotas baseado no consumidor Exem
323. s de solo que geralmente existem na mistura que gera um teor elevado de cinzas As outras impurezas existentes tais como embalagens de pl stico sacos e outros res duos conduzem a n veis elevados de subst ncias t xicas libertadas para a atmosfera 2 14 2 Fontes de biocombust veis l quidos A mobilidade fundamental para a sociedade moderna industrializada Aparte algumas excep es o transporte de pessoas e bens efectuado com utiliza o de combust veis l quidos Existem j dispon veis v rias fontes de biocombust veis l quidos tecnicamente equivalentes aos combust veis f sseis que podem realizar as tarefas de mobilidade nomeadamente o etanol da fermenta o alco lica e o metanol da biomassa da celulose de lenhina De longe as colheitas para fins energ ticos mais comuns s o a colza e o girassol cujo leo usado quer na sua forma natural quer como biodiesel Figura 2 36 Colheitas de girassol Fotografia UfoP www ufop de Uma vez que as emiss es de CO dos biocombust veis l quidos n o s o contabilizadas para o aumento do efeito de estufa estes combust veis apresentam um menor potencial de polui o relativamente aos combust veis f sseis Contudo no que respeita efici ncia estes biocombust veis apresentam n veis menores nomeadamente em competi es automobil sticas Figura 2 37 Biodiesel em desportos motorizados Fotografia UfoP www ufop de 2 14 3 Fontes de biocombust veis gaso
324. s dos permutadores de calor integrados na caldeira onde transferem o seu calor para a gua circulante no sistema de aquecimento Assim estes gases s o arrefecidos a temperaturas abaixo dos 200 C antes de serem retirados atrav s da chamin para o exterior O funcionamento de um ventilador permite que a combust o seja mantida substancialmente independente das condi es circundantes Isto significa que as condi es de tiragem na chamin t m um papel menos importante Os ventiladores permitem que as fases de combust o prim ria e secund ria nas caldeiras modernas a troncos de madeira estejam coordenadas de uma forma precisa Al m disso permitem que seja ultrapassada uma maior perda de press o na fornalha o que necess rio para atingir uma mistura ptima do ar secund rio e gases inflam veis criados na c mara secund ria de combust o Figura 5 26 Circula o de ar onde Esquema www guntamatic at Existem no mercado sistemas de aquecimento central funcionando com toros de madeira com dois tipos diferentes de estrat gias de controlo Os sistemas controlados termostaticamente ajustam o calor produzido na caldeira temperatura da gua da caldeira e necessidade do sistema de aquecimento dom stico Outras caldeiras monitorizam o teor de oxig nio no g s de combust o da caldeira com um sensor Lambda e podem portanto assegurar que h sempre uma ptima combust o Tais avan os t cnicos permitem tamb m que estas
325. s gases podem ser usados como meios de gaseifica o para este processo A produ o do combust vel que se segue um processo catal tico Portanto o g s de s ntese deve satisfazer requisitos particulares e deveria apresentar um elevado n vel de pureza Economicamente e por raz es log sticas as centrais de pequenas dimens es s o cruciais para o uso da tecnologia da gaseifica o para a biomassa Estas devem ser projectadas de tal modo que o uso de oxig nio puro n o seja necess rio Fornecer os aparelhos de gaseifica o com oxig nio puro ou construir um aparelho de fraccionamento do ar n o adequado gaseifica o descentralizada da biomassa por raz es de custo Um outro requisito essencial dos gases de s ntese usados para produzir combust vel o teor de hidrog nio Por vezes este est bem abaixo de 50 especialmente com procedimentos de gaseifica o autot rmicos onde a energia produzida a partir do combust vel processado Os procedimentos de gaseifica o alot rmicos que usam calor fornecido externamente t m de longe um melhor potencial de serem usados para produzir os gases de s ntese visto que prometem uma qualidade do g s mais elevada No processo alot rmico o calor externo transferido para o reactor Isto significa que n o necess rio fornecer oxig nio como g s de s ntese e o g s produzido tem um teor de hidrog nio utiliz vel Contudo este procedimento requer quantidades conside
326. s natural ou apenas para gera o de calor Nos pa ses desenvolvidos o biog s produzido por digestores n o aquecidos usado como combust vel para cozinhar 3 1 1 2 Dimens o Pode ser feita uma distin o entre os seguintes tamanhos de sistemas de DA Pequena Escala Estes s o digestores simples com uma capacidade de 5 100m para pequenas quantidades de substrato 100 1 000 ton por ano Regra geral um digestor deste tamanho n o rent vel devido aos elevados custos do investimento em compara o com um rendimento relativamente baixo Um digestor deste tamanho poder ser encontrado principalmente na sia sendo muito raro na Europa Estes digestores n o est o munidos de isolamento aquecimento nem agita o Escala de uma explora o agro pecu ria Este manual centra se nos digestores escala de uma explora o agro pecu ria Estes t m uma capacidade de 100 800 m e podem processar 1 000 15 000 toneladas de substrato por ano Geralmente uma grande parte destes substratos t m origem numa nica explora o agro pecu ria e a electricidade produzida fornecida rede O calor residual poder ser usado como substituto doutras fontes de produ o de calor us m Figura 3 2 Vista geral de uma central escala de uma explora o agro pecu ria Fotografia PlanET GmbH www planet biogas com Grande escala Um digestor de grande escala tem uma capacidade superior a 15 000 toneladas de substrato pr
327. s no final do seu ciclo de vida s o ideais para a reciclagem energ tica O processamento e a combust o de madeira velha um exemplo Figura 2 33 Processamento industrial de desperd cio de madeira Fotografia Dobelmann www sesolutions de Devido sua utiliza o pr via esta biomassa pode estar contaminada com subst ncias t xicas tais como qu micos tintas ou algo similar Por esta raz o muitos pa ses definem restri es reciclagem energ tica da madeira velha Queimar a madeira em pequenos sistemas de combust o permitido se o processamento da madeira for puramente mec nico e se a madeira contiver somente contaminantes pouco perigosos Figura 2 34 Madeira preparada mec nicamente Fotografia Dobelmann www sesolutions de Para al m da poss vel utiliza o de madeira velha a madeira recolhida durante as actividades de gest o do territ rio nomeadamente em trabalhos de manuten o nas estradas e auto estradas e dos trabalhos em parques florestais deve ser tida em conta Estes res duos de madeira s o geralmente uma mistura de madeira folhas e troncos DD temo Figura 2 35 Res duos de actividades de gest o do territ rio Fotografia Dobelmann www sesolutions de A utiliza o energ tica serve tamb m como um meio para a elimina o destes res duos O teor energ tico destas misturas relativamente baixo devido ao grande n mero de impurezas nomeadamente por causa das quantidade
328. s ou programas de empr stimo dado apoio financeiro quer atrav s de subs dios de investimento directo quer atrav s de empr stimos a baixo juro Os certificados verdes tamb m oferecem apoio financeiro adicional para a electricidade verde Os subs dios de investimento est o a ser oferecidos na maior parte dos estados membros da UE mas com uma dimens o e um realce diferentes Devido maturidade da tecnologia na maioria dos pa ses a energia e lica j n o eleg vel para subs dios de investimento Durante muito tempo por exemplo na Dinamarca a energia e lica foi fortemente apoiada o que levou a um grande desenvolvimento desta tecnologia neste pa s Hoje a for a da ind stria e lica dinamarquesa mostra os resultados de um investimento inicial tendo se tornado um factor importante para a sua economia Os sistemas fotovoltaicos PV t m sido e s o subsidiados na maior parte dos pa ses visto que a tecnologia ainda bastante cara Contudo em alguns pa ses com pr mios mais altos fixados para a electricidade de sistemas PV os subs dios t m sido diminu dos ou est o dispon veis apenas para instala es espec ficas inovadoras ou programas que j terminaram Em toda a UE os sistemas de biomassa s o apoiados financeiramente por programas de investimento directo para apoiar uma implementa o posterior Juntamente com os subs dios de investimento directo relacionados com os sistemas SER existem tamb m subs d
329. s tenham lugar existindo a possbilidade de uma convers o mais r pida do combust vel 100 153 206 Figura 2 55 rea de reac o da superf cie volume Gr fico Dobelmann www sesolutions de A divis o e redu o do tamanho da lenha cria as condi es ideais para que decorra uma combust o de baixas emiss es na qual as fases de arranque e queima do combust vel s o minimizadas Isto torna mais f cil a sa da de calor dos sistemas de combust o e podem ser projectados sistemas de armazenamento de calor mais precisos medida que a combust o prossegue atrav s das v rias etapas do processo s o libertados poluentes dos biocombust veis s lidos Contudo um bom controlo de processo pode elimin los antes de escaparem para o ambiente Os poluentes devidos combust o de fontes de biomassa s lida podem ser divididos em duas classes A Poluentes resultantes de combust o incompleta B Poluentes resultantes de combust o completa As subst ncias prejudiciais resultantes da combust o incompleta s o o mon xido de carbono CO carbono C bem como hidrocarbonetos e compostos de alcatr o CmHn e part culas n o queimadas A gera o destes poluentes pode ser evitada se a combust o seguir os seguintes crit rios 1 Temperatura m nima gt 800 C 2 Oxig nio suficiente ar em excesso gt 1 5 3 Tempo de repouso dos gases na zona de combust o gt 0 5 segundos Os poluentes resultantes da combust
330. s vezes exclu dos Os programas regionais definem claramente as localiza es onde os sistemas de bioenergia podem ser constru dos e operados 9 3 2 Elegibilidade do Candidato O grupo de institui es eleg vel para o apoio financeiro varia de acordo com o tipo de projecto de bioenergia e o programa de apoio Geralmente distingue se entre privados empresas de diferentes dimens es PME etc empresas agr colas ou florestais institui es p blicas por exemplo universidades e ind strias de fornecimento de energia Em geral os programas de apoio s o desenhados para grupos particulares Muitas vezes os programas apresentam restri es tendo em conta a elegibilidade de organismos p blicos para capitais uma vez que os meios financeiros prov m de fundos p blicos e n o suposto reflu frem mas estimularem investimentos adicionais de entidades n o p blicas 9 3 3 Crit rios de qualifica o essenciais concord ncia De modo a obter apoio financeiro por parte de programas de capital podem tamb m existir restri es relativas concord ncia com certas normas t cnicas ou com a aplica o de regras de gest o de projecto espec ficos Geralmente para os sistemas de bioenergia podem pedir se os seguintes aspectos e Concord ncia com limites de emiss o especificados e Patamar m nimo de efici ncia ou uma taxa de utiliza o de calor m nimo e Tipo de biomassa licenciada tamb m muito importante saber que
331. se planeia instalar um projecto de biomassa em que a electricidade produzida e enviada para a rede essencial a candidatura ao acesso rede junto da autoridade designada Geralmente um organismo governamental ou a empresa de opera o da rede Na maior parte dos pa ses esta quest o apenas um acto formal se o sistema instalado estiver em conformidade com os padr es t cnicos Contudo certas circunst ncias podem afectar os custos relacionados com a licen a de acesso rede independentemente das taxas normais de licenciamento Por exemplo a capacidade das linhas locais de electricidade ou as subesta es de convers o podem ser mais pequenas do que o necess rio de modo que tem de ser acrescentada capacidade adicional na rede ou o sistema tem de ser ligado a uma linha mais distante com maior capacidade 8 2 2 Licen a de constru o Normalmente t m de ser concedidas licen as de constru o aos sistemas de biomassa para a instala o do sistema e respectivos edif cios Em alguns pa ses onde j foi constru do um n mero significativo de sistemas de energia renov vel existem c digos especiais de constru o para estes sistemas Contudo em muitos pa ses tais sistemas s o vistos como sistemas de convers o de energia id nticos a qualquer outra central de energia e respectivos edif cios Algumas vezes esta classifica o pode criar um n mero de requisitos que v o para al m dos que s o necess rios para um p
332. ser divididos nas tr s seguintes categorias e Processos cont nuos e Processos descont nuos sistema por fases e Processos semi cont nuos vame Continuo Digeator Fases Semi cont nuo Figura 3 9 Esquema de processos de digest o anaer bia Gr fico Ecofys bv www ecofys com Processo Cont nuo Uma central de biog s a funcionar em modo cont nuo consiste num digestor principal e num tanque de p s digest o para o composto Os tanques de armazenamento de efluentes existentes podem ser usados como tanques de p s digest o Quando os substratos s o adicionados no digestor uma quantidade equivalente de composto bombada para o tanque de p s digest o atrav s de um tubo de descarga pelo que o n vel no digestor mant m se constante O composto que introduzido no tanque de p s digest o poder conter alguns substratos que continuar o a ser digeridos no armazenamento Normalmente o tanque de p s digest o est selado para que o biog s a produzido possa ser usado e portanto permita aumentar a produ o global de g s Outra op o para aperfei oar a efici ncia total do sistema a utiliza o de ar rico em metano proveniente do tanque de p s digest o como ar para a combust o Este processo cont nuo adequa se mais a agricultores que tenham de armazenar os seus efluentes durante longos per odos O digestor pode ser relativamente pequeno porque ir conter apenas o efluente enquanto
333. sos Os biocombust veis gasosos s o o resultado da convers o da biomassa natural Por um lado por processos microbiol gicos tal como a fermenta o anaer bia do metano e por outro lado atrav s da convers o termoqu mica da biomassa s lida em processos de gaseifica o O biog s criado pela fermenta o da biomassa animal e vegetal sem a ac o do oxig nio Neste caso uma simbiose de grupos de bact rias realiza a decomposi o qu mica dos compostos de carbono em produtos finais gasosos metano CH e di xido de carbono CO2 Na pr tica esta situa o acontece por exemplo em aterros Figura 2 38 Recolha de g s de um aterro Fotografia Dobelmann www sesolutions de A convers o termoqu mica da biomassa s lida em gases combust veis tem lugar durante a gaseifica o ou durante a combust o lenta com d fice de oxig nio Das cadeias de carbono na biomassa criam se os gases combust veis mon xido de carbono CO hidrog nio H2 e em pequenas quantidades o metano CH Figura 2 39 Convers o termoqu mica da madeira em g s Fotografia Dobelmann www sesolutions de 2 15 Caracter sticas da qualidade das fontes de biomassa 2 15 1 Fontes de biomassa s lida Existem v rias maneiras de classificar as fontes de bioenergia s lidas A caracter stica de qualidade mais importante para qualquer fonte de energia o seu poder calor fico No caso da biomassa esta caracter stica dire
334. sporte Disponibilidade sazonal dos combust veis durante o per odo de aquecimento Propriedades f sicas teor de gua poder calor fico densidade volum trica Formas de distribui o dos combust veis Prepara o dos combust veis Para maximizar a cria o de valor a n vel local deve colocar se a prioridade numa configura o regional de contratos de aquisi o de combust vel Os seguintes grupos de fornecedores devem ser abordados Propriet rios florestais e associa es de produtores florestais Serra es e empresas de processamento de madeira Madeireiros Operadores florestais e horticultores Empresas de reciclagem Gabinetes municipais Direc o de parques naturais 6 6 Estrutura organizacional O tipo de instala o de aproveitamento energ tico a ser constru da tem uma influ ncia importante na estrutura do projecto A complexidade organizacional do projecto tamb m uma quest o decisiva Um sistema de combust o de madeira para um s edif cio municipal necessita de uma estrutura muito simples Isto torna se ainda mais simples se forem usadas estilhas de madeira de um fornecedor regional Em contraste um sistema para fornecer calor a n vel local para uma rea em desenvolvimento ser caracterizado por um largo n mero de partes envolvidas no projecto fornecedores de combust vel consumidores empresas fornecedoras e portanto por uma estrutura de projecto complexa necess rio envolver difer
335. stante nesta configura o de funcionamento constante a unidade de CCE ser a mais pequena poss vel Contudo n o existe possibilidade para aumentar a capacidade de produ o de electricidade quando existem picos de necessidade e Necessidade urgente o motor operar primeiramente quando a necessidade de electricidade maior sendo que nesses momentos a electricidade ter o seu valor econ mico mais elevado tanto para utiliza o pr pria como para fornecimento para a rede Os motores para biog s s o baseados em tipos de motores a quatro tempos que s o produzidos em largas s ries Motores a dois tempos n o s o adequados por causa do elevado n vel de utiliza o Na maioria dos casos um motor adequado pode ser adquirido a uma empresa especializada em adapta o de motores para biog s Um tipo espec fico de motor de pist o o motor a dois combust veis Este trabalha preferencialmente com gas leo e quando o motor se encontra em funcionamento adiciona se biog s e a quantidade de gas leo diminui em 10 a 20 Esta a quantidade m nima requerida para iniciar a igni o da mistura e para lubrificar o motor O biog s misturado e aspirado para o motor A vantagem de um motor a gas leo a possibilidade de utilizar uma mistura com um teor relativamente baixo de CH4 Al m disso pode funcionar como uma unidade de energia de emerg ncia A desvantagem que emite mon xido de carbono at 10 vezes mais que um motor de
336. sucesso econ mico desta Al m do mais permitem o controlo di rio do comportamento dos diferentes componentes e a detec o de problemas com o funcionamento e comportamento do sistema Os aparelhos de medi o mais importantes s o os seguintes Sensores de temperatura para medir a temperatura do digestor e a temperatura do fluxo de avan o e de retorno do ciclo de aquecimento geralmente os sensores de temperatura est o acoplados parede do digestor para medir a temperatura do substrato Para determinar o consumo de calor as temperaturas precisam de ser medidas na rede de aquecimento nos fluxos de avan o e retorno em combina o com um medidor de fluxo o aquecimento gerado e o processo de consumo de calor podem ser calculados Indicador do n vel de substrato no digestor um indicador de n vel ajuda a analisar o comportamento do digestor e dessa forma a quantidade de biog s produzida Esta medi o importante para se saber as quantidades di rias de substrato adicional e dessa forma o fluxo de substrato Medidores de electricidade um para consumo pr prio do sistema e outro para a electricidade distribu da na rede Medidor de g s devem ser instalados pelo menos dois medidores de g s medindo a produ o e o consumo de g s Os fluxos de g s medidos s o indicadores do comportamento da central de biog s Al m disso servem para operar o sistema de modo seguro Figura 3 25 Equipamentos de medi o Fotografia S
337. t 2010 Quest es de crit rio que podem suscitar alguma controv rsia s o a pr pria defini o daquilo que se considera ser biomassa ou o enquadramento legal dos sistemas operativos com biomassa No primeiro e pen ltimo cap tulos do presente Manual estabelecem se claramente os crit rios que definem o que pode ser considerado biomassa e enumeram se as divesas e vastas aplica es e tecnologias dispon veis para a sua convers o em energia efectuando se o seu enquadramento legal O ltimo cap tulo sintetiza as medidas de incentivo dispon veis para projectos de convers o de biomassa Deve salientar se ainda que a simples introdu o de novos sistemas de convers o de energia a partir da biomassa ou mesmo a modifica o dos sistemas j existentes para queima simult nea de biomassa com combust veis f sseis n o traduzem necessariamente um aproveitamento energ tico optimizado h mesmo um paralelismo entre a convers o energ tica da biomassa e a dos combust veis f sseis no que se reporta sua efic ncia pois bvio que as instala es carecem de um correcto dimensionamento e de uma instala o opera o e manuten o cuidadas A n o considera o de qualquer destes aspectos pode acarretar uma redu o no desempenho do sistema relativamente ao que inicialmente estava previsto Torna se assim importante a exist ncia deste Manual para projectistas e instaladores na medida em que cont m os fundamentos te ricos e a
338. tadas manualmente comportam somente certos comprimentos de toros e o material muito fino n o queima da melhor maneira Os queimadores de estilhas ou pelletes alimentados automaticamente operam apenas com geometrias de combust vel e teores de gua espec ficos Contudo para al m da geometria a composi o qu mica dos combust veis tem um papel importante na combust o limpa O gr o de trigo e as briquetes de madeira t m uma densidade quase id ntica gr o de trigo 750 kg m e briquetes de madeira 650 kg m e geometria similar mas o comportamento de fus o das cinzas destes produtos gr o de trigo aproximadamente 800 C e briquetes de madeira mais de 1 500 C significa que o gr o de trigo s pode ser usado em queimadores especiais com grelhas de arrefecimento a gua As seguintes sec es apresentam as fontes de biomassa mais importantes dispon veis no mercado 2 16 1 Pelletes de madeira As pelletes s o formas mecanicamente est veis de p de madeira Esta transforma o alta densidade de produto permite um aumento da efici ncia de muitos processos tais como um aumento do fluxo favor vel e melhoria de propriedades de combust o Os produtos peletizados podem ser transportados usando sistemas existentes tais como transportadores em parafuso ou equipamento de suc o Uma das vantagens de se utilizarem pelletes de madeira est no seu tamanho normalizado permitindo que os produtores de caldeiras a madeira mesmo
339. tante aos 12 5 kWh m de rea habit vel a medi o da necessidade do aquecimento dos espa os depende de v rios par metros Nas seguintes p ginas encontram se descritas v rias estrat gias para determinar a necessidade de aquecimento A tabela seguinte com dados baseados em valores emp ricos pode ser utilizada numa primeira aproxima o para inventariar as necessidades de aquecimento de espa os de um edif cio Tabela 5 1 Necessidades de aquecimento em diferentes tipos de edif cios Dados www wamsler hkt de Edif cio Isolamento t rmico Janelas de vidro Altura da sala Necessidade de calor externo espec fica Edif cio antigo N o Simples gt 2 50m 190 W m Edif cio antigo N o Simples lt 2 50m 160 W m Edif cio antigo Parcial Vidro t rmico gt 2 50m 130 W m Edif cio antigo Parcial Vidro t rmico lt 2 50m 110 W m Edif cio novo Sim Vidro t rmico lt 2 50m 90 W m Edif cio novo Sim Vidro triplo lt 2 50m 70 W m Em muitos pa ses existem disposi es t cnicas nacionais ou regionais para o isolamento t rmico Estas incluem regulamentos de constru o que t m em considera o o isolamento t rmico e formas de constru o para reduzir a necessidade de aquecimento dos novos edif cios Com base nos respectivos regulamentos em concord ncia com a idade dos edif cios poss vel fazer uma estimativa preliminar da necessidade m dia de aquecimento do conjunto de edif cios
340. te usado como um aditivo combust vel n o permitiu at agora impor se neste mercado como produto puro 4 8 Utiliza o de biocombust veis l quidos em fontes m veis 4 8 1 leos vegetais naturais At agora o conhecimento sobre o comportamento de leos vegetais naturais nos motores modernos limitado N o se encontram dispon veis registos de dados importantes sobre o comportamento destes combust veis bem como provas de tempo de vida nos bancos de ensaio e no uso de ve culos em diferentes condi es Para os leos vegetais naturais serem usados em motores diesel devem ser feitas modifica es t cnicas Para pr aquecer o combust vel o requisito mais importante adaptar o sistema de injec o de combust vel viscosidade dos leos vegetais naturais Adicionalmente o facto do comportamento da distribui o do combust vel ser diferente torna geralmente necess ria uma instala o diferente dos mbolos Em termos dos componentes mais essenciais do motor os motores diesel usados com leo vegetal s o id nticos aos usados com combust veis f sseis Usam sistemas de injec o directa para distribuir o combust vel na c mara de combust o Devido sua elevada viscosidade dif cil processar o leo vegetal num composto que possa ser inflamado nos motores diesel a baixas temperaturas Para evitar problemas de igni o em motores frios o combust vel diesel convencional usado para o processo de igni o
341. tem por objectivo propiciar apoios dirigidos produ o de energia el ctrica por recurso a energias novas e renov veis utiliza o racional de energia e convers o dos consumos para g s natural Associa es e Organiza es Entidade Reguladora dos Servi os Energ ticos ERSE www erse pt Entidade que tem como uma das compet ncias contribuir para a progressiva melhoria das condi es t cnicas econ micas e ambientais nos sectores regulados estimulando nomeadamente a adop o de pr ticas que promovam a utiliza o eficiente da electricidade e do g s natural e a exist ncia de padr es adequados de qualidade do servi o e de defesa do meio ambiente Associa o Portuguesa de Energia APE www apenergia pt A miss o da APE reflectir sobre as mat rias ligadas evolu o do sector energ tico num contexto de desenvolvimento sustent vel em mercados concorrenciais e concretizar ac es que visem a dinamiza o e consolida o do papel do sector energ tico na economia e na qualidade de vida em Portugal APREN Energias Renov veis www apren pt Tem por objecto a coordena o representa o e defesa dos interesses dos seus associados dotando os de um instrumento de participa o na elabora o das pol ticas energ tica e ambiental relacionadas com o aproveitamento dos recursos naturais renov veis entre os quais o dom nio da Biomassa Biog s Associa o
342. tir da madeira O g s da gaseifica o da biomassa pode ser usado de diversas formas Pode ser queimado directamente e os gases queimados produzidos podem por exemplo ser usados para produzir calor ou processar calor ou para alimentar um motor t rmico Contudo o g s pode tamb m ser usado directamente num motor a g s ou numa turbina a g s para produzir metanol ou hidrog nio No futuro o motor stirling e a pilha de combust vel podem tamb m ser um meio de produzir energia com gerador a g s A queima do g s num motor a g s produz quase um kW de electricidade por Kg de madeira e em unidades de co gera o geralmente duas vezes mais energia t rmica O cap tulo seguinte discute as vantagens da combina o de calor e energia 7 2 3 Combina o de calor e energia numa unidade de cogera o O m todo mais promissor do uso de g s produzido atrav s da gaseifica o a partir da biomassa em centrais de cogera o Geralmente os motores industriais ou dos ve culos s o modificados e requerem uma convers o para poderem usar g s da madeira Levantam se alguns problemas na produ o do g s Em particular a mat ria condensada contida no g s de s ntese purificado pode depositar se nos bocais de injec o Estes devem ser limpos como parte do trabalho de manuten o Os dep sitos no compartimento do motor encurtam os intervalos entre as mudan as de leo que devem ter lugar aproximadamente em cada 250 horas de opera
343. to cer mico de material de barro refract rio no qual os troncos ou briquetes de madeira s o queimados Os sistemas de aquecimento t m geralmente um permutador de calor para integrar o forno cer mico com o sistema de aquecimento central Al m disso alguns fabricantes t m sistemas de aquecimento com tanques de armazenamento para gua quente Os fornos cer micos emitem calor por um per odo de 6 a 24 horas Alimentando os uma ou duas vezes por dia poss vel fornecer uma emiss o cont nua de calor Os fornos cer micos modernos t m efici ncias de aquecimento entre 75 e 89 A vantagem dos fornos cer micos de ar quente que estes j emitem calor por meio de convec o antes da cer mica aquecer temperatura de irradia o Uma poss vel desvantagem a grande propor o de calor emitida por convec o o que poder ser desconfort vel Portanto por raz es de conforto deve assegurar se que haja uma rea cer mica bastante grande rea de irradia o Especifica es t cnicas para fornos cer micos Tabela 5 11 Especifica es t cnicas para fornos cer micos Dados www sesolutions de Aplica o prim ria Aquecimento de espa os Local de instala o Sala rea de aquecimento Salas adjacentes Emiss o de calor atrav s de radia o Sim Emiss o de calor atrav s de propaga o Sim Emiss o de calor atrav s de permutador de
344. to de investimento mas n o duplicar e Composi o do efluente o tipo de efluente por exemplo bovinicultura ou suinicultura determina o rendimento de biog s A mat ria seca do efluente tamb m um factor importante e se o efluente for relativamente h mido necess rio um digestor de maiores dimens es para um menor rendimento de biog s Na pr tica uma maneira de influenciar este conte do da mat ria seca reduzindo a quantidade de gua utilizada na limpeza dos est bulos e Disponibilidade de outro material org nico que sirva de co substrato a co digest o de outra mat ria org nica aumentar a exequibilidade econ mica Materiais org nicos tais como res duos agr colas possivelmente da pr pria explora o ou res duos de ind stria de processamento de alimentos possuem rendimentos de biog s espec ficos elevados quando comparados com o efluente Na maioria dos casos estes res duos podem ser obtidos a baixos custos ou eventualmente com ganhos e Consumo e custo do uso de electricidade da empresa explora o a electricidade que produzida pode ser utilizada tanto na pr pria explora o ou empresa ou alimentar a rede de electricidade Esta considera o depender das tarifas de ambas mas tamb m dos objectivos de abastecimento do propriet rio e Necessidade de calor da empresa e ou vizinhos pr ximos o calor produzido com o biog s pode satisfazer as necessidades de calor de reas vizinhas Contudo o
345. to de um mercado para estas No livro branco da Uni o Europeia para os estados membros foram colocadas as seguintes metas com vista ao uso da biomassa no ano 2010 e 5 milh es de toneladas de biocombust veis e 10000 MW de biomassa em centrais de cogera o e 1 milh o de lares fornecidas com biocalor e 1 milh o de empregos no sector da bioenergia 2 2 O portador universal de energia A utiliza o de biomassa a forma mais antiga de fornecer energia humanidade Contudo as fontes modernas de bioenergia tais como as briquetes pelletes ou estilhas de madeira troncos de madeira g s proveniente da madeira biog s e leo vegetal ou biodiesel oferecem um elevado potencial para utiliza o de energias inovadoras Estes combust veis naturais podem ser usados em aplica es estacion rias para fornecimento de calor e energia a habita es edif cios p blicos na agricultura e na ind stria O biodiesel gerado a partir de colheitas para fins energ ticos pode ser usado em motores para ve culos autom veis para os quais apenas s o necess rias pequenas modifica es Aquecimento Ilumina o Mobilidade Figura 2 2 Aplica es da bioenergia Os avan os tecnol gicos e a reputa o da biomassa como portadora de energia renov vel universal est o a permitir um aumento da avalia o do seu potencial De referir que para al m dos efeitos ambientais positivos existem tamb m diversos aspectos econ micos e socia
346. totais Caldeira de 500KW TO 15 3 12 150 000 Caldeira de 1 MW e com edif cio 55 30 5 10 300 000 Central de aquecimento 5MW 55 25 10 10 1 200 000 Sistema de caldeira a vapor de 10MW com edif cio 50 35 5 10 6 000 000 Central de aquecimento 14MW 50 30 10 10 9 000 000 Figura 6 10 Central de aquecimento com caldeira rotativa Gr fico Koeb amp Schaefer KG www koeb schaefer com Tabela 6 5 Custos de investimento nas redes de aquecimento locais para novas habita es Rede de aquecimento local 200 kW 200 m 500 kW 225 m 1 000 kW 275 m 2 000 kW 300 m 4 000 kW 350 m 6 5 Fornecimento de combust vel No contexto da organiza o de projectos de aproveitamento energ tico de madeira para pot ncias elevadas o fornecimento de combust vel tem um papel importante Neste caso essencial a disponibilidade regional de combust veis e que a disponibilidade de potenciais combust veis seja determinada como parte das investiga es preliminares durante o estudo de viabilidade As quest es log sticas as dist ncias e a disponibilidade sazonal dos combust veis deve tamb m ser determinada Figura 6 11 Manipula o de combust vel e carregamento Fotografia Polytechnik GmbH www polytechnik at Os seguintes aspectos s o cr ticos quando se esbo a a concep o da log stica para o combust vel Itiner rios de tran
347. uadro legal actualizado devem se contactar as respectivas autoridades do pa s onde o projecto de biomassa est a ser desenvolvido 9 MEDIDAS DE APOIO PARA PROJECTOS DE BIOENERGIA Os novos desenvolvimentos tecnol gicos requerem geralmente um conjunto de condi es para poderem passar da fase de investiga o e de projecto piloto para a fase de mercado onde a comercializa o em grandes quantidades lhes possa permitir conseguir a desejada competitividade Na maioria dos casos estas condi es s o estabelecidas pelos governos nomeadamente o contexto em que as tecnologias se podem enquadrar Os sistemas de energia renov vel SER s o uma das op es para reduzir as emiss es de gases com efeito de estufa Desta forma constituem um importante contributo nos esfor os da maioria dos governos dos pa ses Europeus no que respeita ao necess rio contributo para se reduzir as emiss es que se encontram na origem das altera es clim ticas Este cap tulo apresenta as diferentes medidas de apoio para projectos de biomassa bem como contactos detalhados e links onde pode encontrar se informa o sobre as medidas de apoio nacionais e europeias 9 1 Introdu o Est o a ser aplicadas nos diferentes estados membros da Uni o Europeia uma grande variedade de medidas para promover sistemas de energia renov veis Em geral pode afirmar se que uma pol tica de energia renov vel com sucesso em cada pa s n o depende de um simpl
348. ue cria 40 dos rendimentos agr colas A produ o de etanol da cana de a car foi promovida como parte do Programa Pr lcool Tamb m ao abrigo deste programa foi promovido o desenvolvimento dos motores de etanol puro os quais necessitam apenas de 4 de aditivos A redu o significativa dos pre os no mercado mundial para o crude nos anos 80 teve um impacto negativo no programa resultando na obrigatoriedade de adi o de 24 de etanol gasolina fornecida nas bombas de gasolina por forma a manter o mercado do etanol Os Estados Unidos da Am rica t m um programa de etanol para o tr fego rodovi rio Em 2001 6 bili es de litros de lcool foram lan ados para o mercado de combust vel tendo substitu do 1 5 das vendas de gasolina nos Estados Unidos da Am rica A estrat gia nos Estados Unidos pressionar para que seja adicionado um m ximo de 10 de etanol e que seja obtido predominantemente do milho O programa actual tem vindo a ter uma tend ncia ascendente devido ao aumento das preocupa es ambientais A estrat gia destas actividades reduzir impactes no ambiente causados pelo mon xido de carbono CO e ozono Os atrav s da adi o de componentes combust veis ricos em oxig nio como o etanol ou os seus derivados O uso do etanol nas centrais de energia estacion rias tecnicamente poss vel especialmente em centrais combinadas de produ o de calor e de energia el ctrica Devido ao facto de ser principalmen
349. ue s o feitas medida para diferentes espa os Em termos t cnicos consistem em quatro unidades de armazenagem diferentes silos de sacos dep sitos de pelletes tanques de armazenagem subterr neos tremonhas de armazenamento E tr s sistemas de extrac o diferentes extrac o por transportador extrac o por v cuo extrac o est tica tremonha Todos os sistemas descritos s o capazes de assegurar extrac o de pelletes do respectivo sistema de armazenamento sem problemas As v rias combina es destes processos s o contudo desenvolvidas para diferentes reas de aplica o 5 5 2 1 Considera es b sicas para salas de armazenamento de pelletes Localiza o da divis o da caldeira Se poss vel a sala de armazenamento das pelletes deve confinar com uma parede externa uma vez que a tubagem de liga o deve ser acess vel do exterior para o fornecimento de pelletes Com salas de armazenamento situadas internamente a alimenta o e os tubos da conduta devem correr na parede externa A caldeira de pelletes deve ser sempre desligada antes de encher o armaz m de pelletes Se poss vel a divis o da caldeira deve sempre confinar com uma parede externa para assegurar um fornecimento directo de ar de combust o para a caldeira de pelletes Com divis es de caldeira situadas internamente uma conduta de abastecimento deve ligar a sala da caldeira com a parede externa Dimensionamento da divis o de armaz
350. ue um primeiro projecto numa regi o tenha 100 de sucesso Isto diz respeito efici ncia econ mica sustentabilidade ambiental benef cios para a regi o e impacte visual Para este fim todos os edif cios existentes devem ser analisados e seleccionada uma combina o dos melhores edif cios para planifica o subsequente Edif cios com condi es vantajosas para a instala o de um projecto deste tipo s o e Edif cios planeados que v o ser constru dos num futuro pr ximo e Edif cios que necessitam de reconstru o com sistema de aquecimento planeado e Um sistema de aquecimento antigo que vai ser substitu do Os edif cios adequados devem ter espa o dispon vel na cave ou fora do edif cio para o armazenamento de combust vel e acesso aos ve culos de distribui o 2 Verificar a disponibilidade de combust vel Devem ser inventariados os combust veis que est o dispon veis localmente visto que as caldeiras de madeira n o podem funcionar com qualquer tipo de combust veis Em particular devem verificar se os tipos de res duos das ind strias transformadoras de madeira estilhas de madeiras ou pelletes dispon veis nos fabricantes locais 3 Procurar aconselhamento profissional Os grandes sistemas de aquecimento a madeira devem ser implementados por projectistas com experi ncia e t cnicos credenciados Uma an lise de um sistema de refer ncia sobre o qual o novo sistema ser baseado deve fazer parte do prog
351. uer modifica es t cnicas nos motores As suas qualidades t cnicas aumentam duas vezes o n mero de octanas do combust vel em 10 da propor o do peso Os combust veis de mistura de etanol e gasolina s o geralmente mais amigos dos motores do que os combust veis de gasolina puros 4 9 Uso de biocombust veis l quidos em aplica es estacion rias 4 9 1 Fundamentos O biocombust vel l quido com o maior potencial para a cogera o o leo vegetal natural Este pode ser produzido e preparado em cooperativas agr colas usando meios simples para o uso em motores adaptados Portanto estas linhas orientadoras focar o principalmente os leos vegetais naturais Contudo as afirma es gerais nestas linhas orientadoras podem tamb m aplicar se a outros projectos de biomassa com outros combust veis De forma gen rica pode se dizer que todos os biocombust veis l quidos podem ser usados em aplica es estacion rias onde o peso um factor sempre relevante numa aplica o m vel pode ser desprezado Isto abre caminho a algumas possibilidades t cnicas Muitas das vantagens ambientais oferecidas por estes combust veis come am a ter o seu efeito Constituem bons exemplos a instala o de tanques de camada dupla que evitam acidentes com liberta o de combust veis para os solos ou recursos h dricos ou o ajustamento dos filtros e outros sistemas de tratamento de emiss es gasosas A cogera o considerada uma parte impo
352. uos continua a ter fragmentos de impurezas e portanto inadequada para a utiliza o como mat ria prima Estes peda os de casca s o ideais para reciclagem energ tica Devido ao elevado teor de cinzas estes res duos s o principalmente utilizados em centrais de fornecimento de calor de grandes dimens es e em centrais de cogera o como substrato de co aquecimento Figura 2 30 Casca subproduto do processamento da madeira Fotografia Dobelmann www sesolutions de Outros res duos significantes provenientes da agricultura incluem a palha e o feno Os res duos de p s colheita est o usualmente dispon veis a n vel local e em grandes quantidades Figura 2 31 Colheita mecanizada de palha com fardo prensado Fotografia Claas AG www claas de Um hectare de palha tem um teor de energia de 73 gigajoules Este valor aproximadamente equivalente a 2 000 litros de leo de aquecimento Contudo a palha e outros produtos deste tipo possuem caracter sticas de combust o diferentes dos combust veis lenhosos Consequentemente o ponto de fus o das cinzas e o comportamento de emiss es da biomassa obriga a uma abordagem t cnica diferente Figura 2 32 Palha como produto residual natural Fotografia colec o criativa www sesolutions de At data tem sido apenas poss vel conseguir uma reciclagem energ tica a grande escala de palha em centrais de cogera o Para al m dos materiais referidos os produto
353. ust o de maiores dimens es Os limites de emiss o dependem da capacidade de energia da respectiva central e do tipo de biomassa usado Em contraste com os sistemas de aquecimento de pequena escala e geralmente com as centrais de biog s de menores dimens es o licenciamento de centrais de combust o de maiores dimens es pode tamb m incluir um estudo de impacte ambiental e um envolvimento do p blico Geralmente tais requisitos s o definidos nos respectivos procedimentos e decretos Em geral quanto mais contaminado est um combust vel e quanto maior a central mais elevados s o os requisitos durante o processo de licenciamento 8 3 4 Documentos que acompanham o processo de licenciamento Um certo n mero de documentos tem de ser fornecido s diferentes autoridades de licenciamento acompanhando os formul rios formais de licenciamento A lista seguinte apresenta uma indica o do tipo de documentos necess rios Descri o do projecto Desenhos gerais Descri o da biomassa Diagramas de fluxo do processo Tempos de opera o Dados t cnicos do sistema e componentes Medidas de redu o de emiss es Medidas de seguran a Destino final dos res duos Alguma da informa o a ser fornecida s autoridades de licenciamento necessita de ser preparada em relat rios da especialidade elaborados por organiza es acreditadas independentes 8 3 5 Informa o Adicional De modo a obter informa es adicionais no q
354. uto 3 BIOG S A PARTIR DE SISTEMAS DE DIGEST O ANAER BIA 3 1 Descri o e componentes do sistema 3 1 1 Descri o do sistema 3 1 2 Biog s de efluentes agro pecu rios e co substratos 3 1 3 V rios sistemas de DA 3 1 4 Componentes do sistema 3 2 Planeamento dum projecto de digest o anaer bia 3 2 1 Passos a seguir no desenvolvimento do projecto 3 2 2 Cria o do projecto 3 2 3 An lise da exequibilidade 3 2 4 Prepara o do projecto 3 3 Realiza o comissionamento e arranque do projecto 3 3 1 Planeamento e constru o 3 3 2 Arranque 3 4 Opera o e manuten o 3 4 1 Opera o de um digestor em circunst ncias normais 3 4 2 Opera o de um digestor em caso de mau funcionamento 3 4 3 Manuten o 3 42 4 BIOCOMBUST VEIS L QUIDOS A PARTIR DE MAT RIAS PRIMAS RENOV VEIS 4 1 4 1 Quest es gerais 4 1 4 2 O mercado para biocombust veis l quidos 4 2 4 3 As vantagens dos biocombust veis 4 2 4 4 reas de aplica o 4 3 4 5 Processo para a produ o de biocombust veis l quidos a partir da biomassa 4 5 4 5 1 leos Vegetais Naturais 45 45 2 Biodiesel 47 4 5 3 Etanol 4 8 4 5 4 Combust veis a partir do g s de sintese 4 9 4 5 5 Metanol 411 4 5 6 Hidrog nio a partir da biomassa 411 4 6 Custos dos biocombust veis l quidos 4 12 4 7 Desenvolvimento do mercado de biocombust veis l quidos 4 13 471 leos Vegetais Naturais 4 13 4 7 2 Biodiesel 4 13 47 3 Etanol 4 14 4 8 Utiliza o de biocombust veis l quidos em fontes m vei
355. utputs superiores a 5 MW Contudo estes sistemas s o principalmente operados como centrais de cogera o Em termos de tecnologia de processo estes sistemas s o geralmente comparados a centrais convencionais de condensa o de energia Figura 6 4 Central de aquecimento com madeira Foto Ingenieurbuero Gammel www gammel de As reas de aplica o para estas grandes centrais de aquecimento s o geralmente edif cios municipais ou edif cios de habita o bem como novas reas residenciais com pequenas ou m dias redes de calor locais Os sistemas de aquecimento alimentados a madeira podem ser projectados para serem completamente automatizados Al m disso s o constru dos para terem baixas necessidades de manuten o Output da caldeira As caldeiras para madeira est o dimensionadas para uma certa carga base o que significa que a caldeira est bem dimensionada se atingir pelo menos 2 000 horas de carga completa por ano Isto assegura que 70 da energia necess ria para um edif cio fornecida pela caldeira A parte restante da energia tem de ser fornecida por uma segunda caldeira mais pequena ou outra fonte de energia Figura 6 5 Sec o em corte de caldeira rotativa Gr fico Koeb amp Schaefer KG www koeb schaefer com Armazenamento Os armaz ns para centrais de aquecimento com madeira necessitam muitas vezes de armazenar volumes consider veis de madeira de acordo com o output da caldeira Na maior parte dos
356. utra em CO 2 10 A biomassa como armazenamento de di xido de carbono Os princ pios de agricultura e floresta o sustent vel oferecem formas de reduzir o desenvolvimento das altera es clim ticas globais A expans o cont nua de florestas e o aumento de stocks representa um papel importante uma vez que aumenta a capacidade de armazenamento de di xido de carbono A import ncia da biomassa no equil brio est vel do di xido de carbono deve se ao facto de ser uma fonte renov vel As florestas activas e os espa os verdes s o armaz ns de di xido de carbono que podem servir de sumidouro Existem essencialmente tr s mecanismos de armazenamento relevantes para o di xido de carbono quando este se torna biomassa 1 Crescimento A Biomassa porque cresce rapidamente serve de armazenamento de carbono Na Europa a quantidade de di xido de carbono armazenado est em constante crescimento Nas florestas da Europa crescem todos os anos cerca de 793 milh es de metros c bicos de madeira Contudo apenas cerca de 418 milh es de metros c bicos s o retirados das florestas Figura 2 17 Uma floresta em crescimento Fotografia colec o criativa www sesolutions de Consequentemente a rea de floresta na Europa cresceu 9 milh es de hectares nos ltimos 10 anos Com o aumento das reservas de madeira as florestas europeias retiram cada ano cerca de 140 milh es de toneladas de carbono do ar reduzindo a quantidade
357. vestimento para a instala o 3 2 3 2 Licen as Na fase de cria o foi suficiente conhecer a atitude geral das autoridades legais acerca da DA Nesta fase ser necess rio dar mais um passo e em princ pio tem de se efectuar um pedido de aprova o prov vel que uma pequena descri o do projecto com um esbo o do resultado pretendido seja suficiente 3 2 3 3 Fornecimento de electricidade Na maioria dos casos a maior parte da electricidade fornecida rede desde que seja economicamente atractivo Contudo em determinadas alturas por exemplo horas de pico pode ser mais favor vel utilizar a pr pria energia produzida Em alguns casos tamb m vantajoso possuir uma unidade de CCE de maiores dimens es de modo a produzir electricidade somente nas horas de pico Esta decis o deve ser tomada com base nos picos tarifa de pico m ximo tarifas de fornecimento e custos adicionais da unidade de CCE A empresa de electricidade envolvida poder providenciar informa o de modo a ser tomada a decis o 3 2 3 4 Utiliza o de calor Na fase de cria o foi realizado um invent rio dos poss veis usos do calor produzido Nesta fase o calor exigido deve ser detalhado Um aspecto importante al m da quantidade de calor necess rio a sua varia o no tempo por exemplo para uma habita o o calor exigido no ver o quase nulo Os benef cios do aquecimento utilizado devem ser tidos em conta quanto aos custos das tu
358. volume do digestor m altura do digestor m x 3 14 Di metro do digestor m 2x Exemplo Um digestor de 461 m tem 5 metros de altura O di metro do digestor igual a 461 2X 15x314 10 8 metros Capacidade de CCE Capacidade de CCE kWe efici ncia el ctrica x fprodu o de biog s m ano x poder calor fico do biog s MJ Nm 3 6 Horas de labora o completa ano O poder calor fico do biog s em MJ pode ser calculado pelo seguinte quantidade de metano no biog s x 34 podendo utilizar se um valor m dio de 20MJ Nm Regra geral usada uma efici ncia el ctrica de 30 Para CCE maiores do que 50 kW este valor pode aumentar enquanto que para CCE menores do que 30 kW pode diminuir Se a unidade CCE usada a tempo inteiro o n mero de horas operacionais rondar as 7500 por ano Exemplo 5000 m de efluente de bovinicultura e 1000 m de desperd cio agr cola s o digeridos anualmente e produzem 192 400 m de biog s ano A unidade de CCE necess ria 30 x 192 400 x 20 3 6 x 7500 42 8 kWe As seguintes f rmulas s o usadas para o dimensionamento da flare e dos componentes de aquecimento Entrada t rmica CCE kWt capacidade de CCE kWey efici ncia el ctrica Sa da t rmica CCE kWt entrada t rmica CCE kWt x efici ncia t rmica de CCE Uma unidade m dia de CCE para digestores escala de explora es agro pecu rias tem uma efici ncia t rmica de cerc
359. xas relacionadas com o processo como o caso da produ o de electricidade por meio de uma combust o directa da biomassa Por esta raz o tem sido levada a cabo muita investiga o para tentar tornar esta tecnologia dispon vel em centrais de larga escala Contudo existem muito poucas centrais de gaseifica o em opera o no mercado e apenas para produ o de calor Existem particulares dificuldades com a purifica o do g s visto que a biomassa gaseificada mostra um elevado teor de poeiras e por vezes quantidades consider veis de materiais org nicos condens veis Os motores de combust o convertidos e as turbinas a g s requerem um g s combust vel condensado e sem poeiras N o existe um gaseificador ideal para os diferentes tipos de biomassa Os diferentes gaseificadores dispon veis t m vantagens e desvantagens em termos da biomassa a ser gaseificada a qualidade desejada do g s bem como os custos de investimento e opera o Os diferentes sistemas de gaseifica o diferem em e Tipo de reactor de base fixa base fluidizada reactor de fluxo por arrastamento e O m todo de fornecimento de calor calor aplicado do exterior ou atrav s da oxida o parcial do combust vel e A direc o do fluxo da biomassa e os meios de gaseifica o gaseifica o contra corrente ou fluxo directo e O meio de gaseifica o usado ar oxig nio vapor 7 2 2 Poss veis utiliza es da energia do g s produzido a par
360. xistem fabricantes locais e comerciantes interessados nos sistemas de aquecimento com madeira Sim 1 N o O 7 A comunidade tem recursos financeiros suficientes para efectuar um investimento Sim 1 N o O 8 Existem empresas contratantes de confian a Sim 1 N o O 9 Existe pessoal interessado e capaz para fornecer apoio t cnico ao sistema Sim 1 N o O Total para outras circunst ncias favor veis Avalia o Menos de 10 pontos Existe ainda um longo caminho a percorrer na comunidade Contudo a implementa o de um pequeno projecto poder fazer a diferen a 11 a 20 pontos A altura prop cia para instalar um primeiro sistema de caldeira alimentada a madeira come ar pelo melhoramento das condi es b sicas para usufruir da realiza o do projecto com sucesso Mais do que 20 pontos Est o estabelecidas as condi es ideais para um sistema de aquecimento com madeira Dever ser instalado idealmente para 100 de calor renov vel em edif cios p blicos Nota adicional A diferen a de resultados nas categorias mostra onde devem ser feitos melhoramentos 6 2 2 Lista de verifica o para projectos privados Lista de Verifica o 1 A empresa est preparada e A gest o empresarial apoia projectos inovadores A empresa tem clientes que preferem a qualidade e o progresso t cnico N Existe dispon vel algum projecto adequado e O planeamento est prestes a come ar ou acabou de come
361. zoto N que directamente absorvida pelas plantas aumentou Este o resultado da convers o de compostos org nicos facilmente degrad veis Com o uso apropriado do efluente digerido por exemplo estrumar no in cio da poca de cultivo para evitar a lixivia o do azoto poss vel poupar adubo qu mico Esta poupan a na utiliza o de adubo qu mico pode atingir valores na ordem dos 10 20 e Os compostos org nicos que se degradam muito devagar compostos do g nero de h mus tamb m chamados lenhose n o s o degradados no processo de digest o anaer bia mantendo se portanto a fun o de fertilizante do solo e O composto tem menos odores e mais homog neo A quantidade de microorganismos patog nicos e germes reduzida Figura 3 8 Substrato no digestor Fotografia PlanET GmbH www planet biogas com Co Substratos Aquando da utiliza o de co substratos deve se prestar aten o a uma s rie de factores Para al m de se reunirem as condi es do processo devem ser tidos em conta os seguintes aspectos e Aspectos Qu micos Os co substratos poder o conter metais pesados como zinco e cobre ou outros contaminantes inorg nicos e poluentes org nicos persistentes POPs Quando o composto a mistura digerida do efluente e dos co substratos for usada em solo agr cola aconselha se a verifica o das concentra es destes contaminantes no composto para verificar a conformidade com padr es nacionais e ou

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