“ARRANJO TÉCNICO E COMERCIAL PARA GERAÇÃO DE

ENERGIA ELÉTRICA CONECTADA À REDE A PARTIR DO BIOGÁS

ORIUNDO DE DEJETOS DE SUÍNOS NO MUNICÍPIO DE

ITAPIRANGA EM SANTA CATARINA”

PROJETO P&D ESTRATÉGICO (CHAMADA N 014-2012 – ANEEL)

Projeto Biogás Itapiranga P14

ExecutorasExecutoras

Executoras – 6 Entidades

UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina – Florianópolis – SCCoordenação Técnica

FPTI - Fundação Parque Tecnológico Itaipu - Foz do Iguaçu- PR

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – Concórdia - SC

UFSM – Universidade Feral de Santa Maria – Santa Maria - RS

Instituto de Tecnologia Aplicada e Inovação – Foz do Iguaçu- PR

Fundação Centros de Referência em Tecnologia – Florianópolis - SCFundação Centros de Referência em Tecnologia – Florianópolis - SC

Serão interligados 13 biodigestores a uma MCT com capacidade para gerar de 300 a 400 kWe

Executora: Fundação Parque Tecnológico Itaipu – FPTI

Descritivo do ProjetoTRANSPORTE, ARMAZENAMENTO E FILTRAGEM DO BIOGÁS PARA O ARRANJO TÉCNICO E COMERCIAL PARA A GERAÇÃO DE ENERGIA

É R CA CO C ADA À R D A PAR R DO B OGÁS OR DO D D OS D S Í OS O CÍP O D AP RA GA SCELÉTRICA CONECTADA À REDE A PARTIR DO BIOGÁS ORIUNDO DE DEJETOS DE SUÍNOS NO MUNICÍPIO DE ITAPIRANGA-SC

Sistema de TransporteG d tGasoduto

Prospecção e arranjo do sistema; Prospecção e arranjo do sistema;

Projetos básico e executivo;

Acompanhamento das obras;

Aperfeiçoamentos das tecnologias;

Instalação gasodutoCondomínio Ajuricaba

Aperfeiçoamentos das tecnologias;

Monitoramento da operação.

4Fundação Parque Tecnológico Itaipu – FPTI

Executora: Fundação Parque Tecnológico Itaipu – FPTI

Descritivo do ProjetoTRANSPORTE, ARMAZENAMENTO E FILTRAGEM DO BIOGÁS PARA O ARRANJO TÉCNICO E COMERCIAL PARA A GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA CONECTADA À REDE A PARTIR DO BIOGÁS ORIUNDO DE DEJETOS DE SUÍNOS NO MUNICÍPIO DE ITAPIRANGA SCELÉTRICA CONECTADA À REDE A PARTIR DO BIOGÁS ORIUNDO DE DEJETOS DE SUÍNOS NO MUNICÍPIO DE ITAPIRANGA-SC

Microcentral Prospecção e arranjo do sistema;

Termoelétrica Projetos básico e executivo;

Acompanhamento das obras;

Sistemas de Filtrageme Armazenamento

p ;

Aperfeiçoamentos das tecnologias;

Monitoramento da operação.

5Fundação Parque Tecnológico Itaipu – FPTIPulmão de armazenamento

FiltroGranja Colombari

INSTITUTO DE TECNOLOGIA APLICADA E INOVAÇÃO

Monitoramento RemotoRemoto

Fonte: ITAI (2015)

Fonte: ITAI (2015)

Universidade Federal de Santa Maria - UFSM

• Pesquisa e análise da legislação nacional e internacional a respeito da micro eminigeração distribuídas de energia de forma a identificar cenários para estudos del j t t tá l l ã di t ib íd ibilid dplanejamento sustentável que envolva geração distribuída e possibilidades

associadas às redes inteligentes;

• Estudo do impacto da geração de energia elétrica a biogás sobre a características• Estudo do impacto da geração de energia elétrica a biogás sobre a característicasoperacionais do sistema elétrico de distribuição considerando as funcionalidades dasredes inteligentes (smart grid), como suporte à tomada de decisão para aplicaçãootimizada dos recursos disponíveis;otimizada dos recursos disponíveis;

• Desenvolvimento de metodologia inovadora para prospecção de regimesoperacionais da geração distribuída de energia elétrica a biogás.operacionais da geração distribuída de energia elétrica a biogás.

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – Concórdia - SC

Caracterização de substratos e biomassa: caracterização química e física dos substratos utilizados na alimentação dos biodigestores e estimação do potencial teórico de produção de biogás e/ou metano para cada resíduo/substrato.

Biodigestão e pós-tratamento: Levantamento dos parâmetros críticos do processo para a implantação de melhorias nos bi di i d i fi iê i ãbiodigestores visando o incremento na eficiência na geração de biogás.

Remoção biológica de sulfeto na composição do biogás Avaliar em escala piloto o potencial de remoção biológica do gás corrosivo sulfeto por biofiltração do biogásg p ç g

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – Concórdia - SC

Monitoramento da Qualidade da Água Avaliar os principais parâmetros físicos, químicos e microbiológicos relevantes para a classificação da qualidade da água da região

Diagnóstico e monitoramento solos Caracterização de níveis de fertilidade do solo e produtividadede níveis de fertilidade do solo e produtividade agrícola (georreferenciada) em propriedades que usam o biofertilizante como insumo agropecuário.

A áli d l id d t i i l dAnálise do solo, necessidade nutricional das culturas e caracteristicas dos biofertilizantes. Avaliação por software e laudo de recomendação de aplicabilidadelaudo de recomendação de aplicabilidade dos biofertilizantes.

• Aspectos de custos de geração, formação tecnológica e metrológica para geração de energia elétrica conectada à rede a partir do biogás oriundo de dejetos de suínos no g p g jmunicípio de Itapiranga em Santa Catarina.

• Resultados: Subsídios para estudo de viabilidade da usina (central), subsídios para p ( ) panálise da situação de competências para essa área e avaliação metrológica da planta que será instalada.

• Escassez de referências sobre projetos semelhantes;

• Canalização e transporte específico de biogás para direcionamento à central de geração de energia elétrica;

• Falta de informação sobre regramentos/normas/leis sobre a atividade que envolve o uso d d j t í d ã d bi á ã d i l b tó i dde dejetos suínos para produção de biogás e geração de energia. cursos e laboratórios de pesquisa.

• Custos de trocadores de calor e biodigestor de mistura completa no Brasil• Custos de trocadores de calor e biodigestor de mistura completa no Brasil.

Serão interligados 13 biodigestores a uma MCT com capacidade para gerar de 300 a 400 kWe

“Projeto Alto Uruguai: Cidadania, Energia e Meio Ambiente”Eletrosul/Eletrobras e MAB ...

Ordem Proprietário Selecionado pelo Ciclo de Volume de Câmara

de Digestão Plantel a ser

considerado no P-

Estimativa Total de produção de biogás levando em conta o

potencial aproveitável deOrdem Projeto Alto Uruguai Produção Executada ou a ser Executada (m3)

considerado no P14

potencial aproveitável de biomassa de dejetos de

suínos (N m3 de biogás.d-1)

Francisco Heberle ( Nilo1 Francisco Heberle ( Nilo Bourscheid) UPLd 420 500 matrizes 75,4

2 Mauro Bourscheid UPLd 420 450 matrizes 67,9

3 Ilton Edemar Freiberg (Valmir UCT 280 800 animais 38 03 Leismann (Terminação) 280 800 animais 38,0

4 Bruno Nicolau Bourscheid UCT (Terminação) 70 330 animais 15,7

5 Albino Bracht (e Francisco Bracht)

UCT (Terminação) 350 1000 animais 47,5) ( ç )

6 Oto João Rauscher Ciclo Completo 70 4 matrizes 17,0

7 Roque Luiz Wolfart e Teresinha Maria Wolfart UCI (Creche) 70 1600 leitões 15,3

8 Irma Luft UPL + Creche 420 300 matrizes 99,4

9 Lino Antônio Mayer UPLd 210 150 matrizes 22,6

10 Vito Aloisio Sausen UCT (T i ã ) 70 320 animais 15,2(Terminação) 15,2

11 Nilo Bourscheid UPLd 700 2100 matrizes 681,4

12 Ivo Lutf UCI (Creche) 221 5500 leitões 109,6

13 Alfredo Kaufmann UPLd 190 400 matrizes 103,0

Total 1308,0

SISTEMA DE BIODIGESTOR (MCT) 

TermoparCiclone

Saídade gás

Saídade água de

resfriamento Bicos Injetores

Entradade água de

resfriamento

Combustívelpara o

queimador

Queimador

Alimentação de

Biomassa

Ar

Plenum

Leito

Isolante

Freeboard

Aquisiçãode

Dados

Coletor de

Cinzas

Biodessulfurização

MATERIAIS

A i idá l á tili d i t lt ti iAço inoxidável: será utilizado no maior reator, por ser alternativa mais

segura e durável que o Concreto Armado, gera poucos resíduos no canteiro

de obra e usa pouca mão-de-obra;

Ardósia: baixo custo, peso específico alto, satisfatórias propriedades físico-, p p , p p

mecânicas. Material presente na região central do estado de Santa Catarina

e abundante em Minas Gerais;e abundante em Minas Gerais;

Madeira: origem sustentável por ser de floresta plantada, baixo custo,

rapidez e simplicidade na construção.

Concreto Armado: será utilizado nas lajes de fundo dos reatores e dosConcreto Armado: será utilizado nas lajes de fundo dos reatores e dos

anéis da base dos reservatórios de armazenamento de biofertilizante.

Cimentos com alta resistência a sulfatos e proteção à base de epóxi paraCimentos com alta resistência a sulfatos e proteção à base de epóxi, para

proporcionar boas condições de resistência e durabilidade;

Biodigestores metálicos na alemanha

Reservatório em ardósia, V = 50 m3

Reservatório em ardósia, V = 80 m3 Reservatório em madeira, V = 60 m3

Reservatórios metálicos, V = 200 m3

Reservatório em ardósia, V = 250 m3

Fonte: YPIOCA (2015)

F t TIMBERTANKS (2015)

Biodigestores

Fonte: TIMBERTANKS (2015)

Biodigestores de madeira construídos

na Nova Zelândia

Ardósia: ocorrência em SC e aplicações

Foram executados os seguintes ensaios: - Resistência Uniaxial;Resistência Uniaxial;- Módulo de Ruptura;- Flexão em 4 Pontos;- Absorção de Água;Absorção de Água;- Densidade Aparente;- Porosidade Aparente;- Resistência ao Impacto de Corpo Duro. p p

Reservatório metálico sobre o solo, V = 200 m3, em uma avicultura, Peritiba - SC

Maquete de um Biodigestor a ser executado com materiais alternativos (ardósia ealternativos (ardósia e madeira)

Biodigestor instalado no DBFZ (Deutsches Biomasseforschungszentrum)em Leipzig - Alemanha

Biodigestor em Madeira AutoclavadaBiodigestor em Madeira Autoclavada

Reservatório apoiado com paredes sobre anel de concreto e com revestimento interno com geomembrana.

PROJETOS (Principais Dimensões)BIODIGESTOR  ‐ Produtor 11

REATOR

MATERIALVOLUME  ÚTIL 

(m3)DIÂMETRO EXTERNO(m) ALTURA (m) COBERTURA

Aço inox ou AçoAço inox ou Aço Vitrificado 701 14,09 4,80 sim

RESERVATÓRIO 1VOLUME ÚTIL DIÂMETRO

MATERIALVOLUME  ÚTIL  

(m3)DIÂMETRO EXTERNO (m) ALTURA (m) COBERTURA

Madeira 433 11,58 4,50 simRESERVATÓRIO 2RESERVATÓRIO 2

MATERIAL VOLUME (m3)DIÂMETRO EXTERNO (m) ALTURA (m) COBERTURA

Madeira 433 11,46 4,50 sim

BIODIGESTOR  ‐ Produtor 12REATOR

VOLUME ÚTIL DIÂMETROMATERIAL

VOLUME  ÚTIL(m3)

DIÂMETRO EXTERNO (m) ALTURA (m) COBERTURA

Ardósia 240 8,48 4,80 simRESERVATÓRIO de DIGESTATO

MATERIALVOLUME  ÚTIL

(m3)DIÂMETRO EXTERNO (m) ALTURA (m) COBERTURA

Madeira 240 8,65 4,50 não

ANÁLISE ESTRUTURAL

Ações consideradas:

Permanentes: peso próprio da estrutura, das plataformas, das

coberturas (quando existirem) e dos equipamentos acoplados;coberturas (quando existirem) e dos equipamentos acoplados;

Variáveis ou acidentais: pressões dos dejetos dos suínos líquidosVariáveis ou acidentais: pressões dos dejetos dos suínos líquidos

(armazenamento e descarregamento), térmicas, agitação do substrato

te vento;

Excepcionais: impactos de veículos e explosão de gás.

As ações foram combinadas e a mais desfavorável é a que

prevalecerá para o dimensionamento.

ANÁLISE ESTRUTURAL

Pré-dimensionamento das estruturas : Teoria de Cascas e com auxílio

dos softwares MathCad e Matlab.

Classificado como tubo longo, as análises realizadas:

a) Estrutura engastada na base (com momento);

b) Estrutura rotulada na base (sem momento).

Fonte: Guimarães (1995).

ANÁLISE ESTRUTURALSimulação de túnel de vento: tanque cilíndrico de

12m de diâmetro e 6m de altura, com vento

característico de 50 m/s por meio do programa Flow

Design da AutoDesk.gAnálise do Vento:

NBR 6123 (ABNTNBR 6123 (ABNT, 1988).

R iã It iRegião: Itapiranga

Velocidade básica de 45 a 50 m/s.

Flow Design da AutoDesk.

ANÁLISE ESTRUTURAL

Modelagem por elementos finitos: para análise das estruturas o software SAP2000 v15 da CSI com elementos de cascas (shell).

SAP2000.

OBRIGADO

Contato:

FEPESE/UFSCCoordenador Técnico Geral: Marcio AndradeLaboratório de Análise Ambiental – CFH/UFSC(48) 91762496

i d d @ f bmarcio.andrade@ufsc.br

ELETROSUL CENTRAIS ELÉTRICAS S.A.ELETROSUL CENTRAIS ELÉTRICAS S.A.Diretoria de Engenharia – DECoordenador de Projeto PeD: Dalvir Maguerroski(48) 32317057dalvir@eletrosul.gov.br