Calor a partir da Biomassa
Análise de Projeto
Curso Análise de Projeto de Energia Limpa
Planta Aquecimento Distrital por Biomassa, Suécia
Foto cedida por: Bioenerginovator
© Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – 2006.
Objetivos
• Revisar conceitos básicos
do Sistemas de Calor a partir da
Biomassa
• Ilustrar considerações a respeito da
Análise de Calor a partir da Biomassa
• Introduzir o Modelo RETScreen® de Projeto de Calor a
partir da Biomassa
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O que fornece um sistema de
calor a partir da Biomassa?
• Aquecimento para

Edificios

Comunidades

Processos Industriais
Planta de Aquecimento Distrital,
Calor oriundo de semente de girasol, Alemanha
…porém também…

Criação de empregos

Utilização para materiais
residuais

Uma oportunidade para
utilizar aquecimento distrital
e recuperação de calor
residual
Foto cedida por : Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing- und Entwicklungs-Netzwork
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Descrição do Sistema de Calor a partir
da Biomassa
• Planta de Aquecimento

Sistema de recuperação de calor
residual

Sistema de combustão à Biomassa
para carga de base

Systema de aquecimento para carga
de Pico

Sistema redundante opcional
Pequeno pacote de resíduo de madeira em Bales, Finlandia
• Sistema Distribuição de Calor

Fornecimento de água quente,
retorno de água fria

Para edificios individuais ou aquecimento distrital
Foto cedida por : Bioenergia Suomessa
• Operação de fornecimento de combustível

Recepção, armazenagem e transporte de combustíveis

Automatismo típico para transfêrencia do combustível do tanque diário para a
combustão
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Descrição do Sistema de Calor a partir
da Biomassa(Cont.)
Recepção de
combustível Biomassa
(alimentador)
Armazenamento
de combustível
Biomassa
(alimentador)
Transporte de combustível
Biomassa (alimentador)
Caldeira de
apoio e pico
Fornecimento de
água quente
Sistema de exaustão
e chaminé
Trocador de calor
Coletor de
partículas
Transferência
Câmara de combustão
Remoção e armazenamento
de cinzas
Diagrama: Guia do Comprador de Pequenos Sistemas Comerciais de Combustão de Biomassa NRCan
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Sistemas de Carga de Base vs. de
Pico
Os sistemas de Biomassa podem ser dimensionados por:
•
Carga de Pico
Gráfico de Projeto do Sistema
RCR
•

Uso de bio-combustível maximizado e de combustível
fóssil minimizado

Sistemas maiores e mais caros

Operação em carga parcial reduz eficiência caso carga
variável
Carga de Base

Opera próximo a capacidade de projeto, portanto
eficiência alta

Investimento muito menor

Sistema convencional requerido para carga de pico
Biomassa
Carga
(Potência)
Pico
Demanda
(Energia)
Gráfico de Projeto do Sistema
RCR
Carga
(Potência)
Biomassa
Pico
Demanda
(Energia)
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Sistemas de Aquecimento Distrital
• Calor de uma planta central pode ser distribuído para outros
edifícios próximos para aquecimento de água para calefação e
serviço

Tubos de aço isolados são enterrados entre 0,6 e 0,8 m no solo
• Vantagens comparativas a cada edifício tendo sua própria planta:

Maior Eficiência

Menores emissões

Segurança

Conforto

Conveniência Operacional
Planta Aquecimento Distrital
Rede Água p/ aquec. Distrital
• Altos custos iniciais
• Requer mais atenção do
que plantas de combustível
fóssil
Foto cedida por : SweHeat
Foto cedida por : SweHeat
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Combustíveis Biomassa
•
•
Combustíveis Biomassa (alimentadores)
incluem

Madeiras & resíduos (cavaco, serragem, peletes,
pedaços)

Resíduos agrícolas (palha, chaff, cascas, estercos
e urina animais)

Cementes Energéticas (choupos híbridos, grama
alteradas, salgueiros)

Resíduo Sólido Municipal (RSM)
Madeira para Combustão por Biomassa
Foto cedida por : ECOMatters Inc
Casca de castanha para Combustão
Considerações importantes sobre estocagem

Poder calorífico e teor de umidade

Confiabilidade, segurança e estabilidade de preços

Condições de Transporte e Armazenamento
Foto cedida por : Warren Gretz/ NREL Pix
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Atributos Ambientais dos Combustíveis
Biomassa
• Se cultivados de maneira sustentável:

Cavaco de madeira
Produção líquida de gases de efeito estufa Zero
• Baixo teor de enxofre reduz chuva
ácida
• Emissões de poluidores locais do ar

Particulados (grãos)

Poluição gasosa

Traços carcinogênicos

Pode estar sujeito à regulação
Foto cedida por : Bioenerginovator
Bagaço
Foto cedida por : Warren Gretz/NREL Pix
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Exemplos de Custos de Sistemas de
Calor a partir da Biomassa
Óleo
• Para um sistema de
150 kW para aquecer
edificio de 800 m2:
Custo inicial
21.000 $
80.000 $
O&M anual
1.000 $
8.000 $
Combustível
anual
18.000 $
1.700 $
Preço
• Altos custos iniciais,
potencialmente baixo
custo de combustível:
Cavaco
Custo do
calor
($/GJ)
0,08$/kWh
22,50
Propano
0,40$/L
15,60
Óleo combustível
0,30$/L
8,50
Eletricidade
0,20$/m3
Gas
Resíduo moinho 10$/tonne
5,80
40$/tonne
6,70
Cavaco árvore
1,70
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Projeto de Calor a partir da Biomassa
Considerações
• Disponibilidade, qualidade e preço do suprimento de Biomassa
contra o de combustível fóssil

Futuro uso não energético da biomassa (p.ex., celulose)

Contratos de longo prazo
• Área disponível para recepção, armazenamento de combustível e
grande caldeira
• Necessidade de operadores dedicados e confiáveis

Compra de combustível e manuseio da retirada de cinzas
• Regulamento ambiental da qualidade do ar e despejo de cinzas
• Considerações de seguros e de segurança
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Exemplos: Áustria, Alemanha e Eslovênia
Sistemas de Energia Comunitários
Manuseio Alimentador Automático
• Conjuntos de edifícios incluindo
escolas, hospitais e
condomínios residenciais
AD Convertido de Comb. Fóssil p/ Biomassa, Slovenia
Caldeira à Lenha
Foto cedida por : Centrales
Agrar-Rohstoff-Marketing-und
Entwicklungs-Netzwerk
Foto cedida por :
Ken Sheinkopf/ Solstice CREST
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Exemplo: Canadá
Edifícios Comerciais e Institucionais
• Prédios individuais podem prover seu aquecimento a
partir da Biomassa

Institucionais: escolas, hospitais, edifícios municipais

Comerciais: lojas, estacionamentos, etc.
Pequeno Sist. Aquec. Comercial por Biomassa, Canada
Foto cedida por : ECOMatters Inc.
Foto cedida por : Grove Wood Heat
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Exemplos: Brasil e EUA
Aquecimento de Processo
• Freqüentemente encontrado onde a biomassa é
produzida e há necessidade de aquecimento

Serrarias, usinas de açúcar e alcool, fábricas de móveis e sistemas de
secagem para processos agrícolas
Cana de Açúcar para Aquec.
de Processo, Hawaii
Foto cedida por : Warren Gretz/ NREL Pix
Bagaço para Aquec. de Processo
em Moinho, Brazil
Foto cedida por : Ralph Overend/ NREL Pix
Interior de Câmara de Combustão
Foto cedida por : Ken Sheinkopf/ Solstice CREST
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RETScreen® Modelo de Projeto de
Calor a partir da Biomassa
• Análise mundial da produção de energia,
custo do ciclo de vida e redução
de emissões dos gases de
efeito estufa



Edificios individuais até grandes
condominios com aquecimento distrital
Recuperação de calor residual
de pico e de apoio da Biomassa
Dimensionamento e custo da rede de
distribuição de calor distrital
• Atualmente não incluidos:

Aquecimento distrital de grande escala
(> 2,5 MW)

Usar alternativamente o modelo de
Co-geração
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RETScreen® Cálculo da Energia
de Calor a partir da Biomassa
Calcular equiv. Grausdias para aquecimento
de água quente
domiciliar
Calcular pico da
carga de
aquecimento
Calcular curvas
duração da carga e de
energia e equiv. horas
plena carga
Calcular demanda
total de energia
Determinar Mix
de energia
Determinar dimensão
das linhas da rede
Ver e-Manual
Análise de Projeto de Energia Limpa:
RETScreen® Engenharia e Casos
Capítulo de Análise de Projeto de Calor
a partir da Biomassa
Calcular necessidade
de combustível
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Exemplo Validação do RETScreen®
Modelo de Projeto de Calor a partir da Biomassa
da curva de carga

Comparado com o
modelo Sueco DD-IL
para 4 cidades da
Europa e América do
Norte
• Dimensionamento da
tubulação da rede de
aquecimeto distrital

Porcentagem da Carga de Pico
• Calculo da duração
100
Curva duração da carga para Uppsala, Suécia
80
RETScreen
DD-IL
60
40
20
Comparado com o
programa R22 da ABB
– Bons resultados
0
0
2.000
4.000
6.000
Número de Horas
8.000
• Poder calorífico da Madeira


Comparando com 87 amostras de casca de árvore do Leste do Canadá
®
RETScreen estima o residuo de madeira em 5% da amostra colhida
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Conclusões
• O custo do aquecimento por Biomassa pode ser bem
menor do que o custo convencional para aquecimento,
mesmo considerando um maior investimento inicial do
sistema de biomassa
• RETScreen® calcula as curvas de duração da carga,
biomassa necessária e capacidade de pico da planta,
além do diâmetro dos tubos da rede de aquecimento
distrital, utilizando entradas de dados mínimas
• RETScreen® proporciona grande economia de custo do
estudo preliminar
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Perguntas?
Módulo de Análise de Projeto de Calor a partir da Biomassa
RETScreen® International Curso de Análise de Projeto de Energia Limpa
Para informações adicionais consultar a página Web do RETScreen em
www.retscreen.net
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