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Analise Técnica e Econômica do Uso de Gas de Biomassa Para a Geração de Energia Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Grupo de Pesquisa.

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1 Analise Técnica e Econômica do Uso de Gas de Biomassa Para a Geração de Energia Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Grupo de Pesquisa Prof. Dr. José Luz Silveira Prof.Dr. Julio Santana Atunes Prof. Dr. Celso Eduardo Tuna M.Sc. Antonio Caetano de Souza Mestrando Ronney Arismel Mancebo Boloy Téc. Rodolfo dos Santos

2 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração -Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de 30 MWe -Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo de cogeração de pequeno porte (15 kWe)‏ Com queima suplementar (30%)‏ Sem queima suplementar

3 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe

4 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Dados da Turbina de Vapor Alstom SQS CQS

5 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Valores de fluxo de calor, vapor, syngas e trabalho calculados para cada sistema estudado Valores de fluxo de gas e temperatura calculados para o sistema de recuperação de calor

6 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Parametros das turbinas a gas selecionadas e avaliadas

7 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Fluxo de Gases (kg/s) Temperatura dos gases na saída da turbina (°K) Seleção da Turbina para o sistema de BIGCC-SQS

8 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Fluxo de Gases (kg/s) Temperatura dos gases na saída da turbina (°K) Seleção da Turbina para o sistema de BIGCC-CQS

9 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Valores de eficiência calculados para cada ciclo

10 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Analise Econômica Os calculos forão realizados tomando como referencia o ano base 2007 e um preço de eletricidade 174,68 R$/MWh or 0,1078 US$/kWh (ANEEL 2007)

11 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Analise Econômica Equações utilizadas para o calculo dos parametros economicos, de acordo com (Silveira, J.L., 1990)

12 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Custo de Produção de Eletricidade (US$/kWh) Payback (ano) Comparação dos Custos de Produção de Eletricidade para os Sistemas SQS e CQS da BIGCC

13 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo Combinado de Potencia (BIGCC) de 30 MWe Receita Anual Esperada (US$/ano) Payback (ano) Comparação da Receita Anual Esperada para os Sistemas SQS e CQS da BIGCC

14 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo de cogeração de pequeno porte (15 kWe)‏ Gaseificador Tipo Downdraft de simples estagio, 25 kg/h de Biomassa Motor Gerador Compacto 5 kWe Filtro de manga Trocador de Calor Agua-Gás

15 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Cogerador Compacto Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo de cogeração de pequeno porte (15 kWe)‏

16 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Gaseificador Tipo Downdraft de duplo estagio, 25 kg/h de Biomassa Sistema de Alimentação de Biomassa Ciclone com sistema de preaquecimento de ar Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo de cogeração de pequeno porte (15 kWe)‏

17 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração ParametroValorParametroValor Fluxo de Biomassa25 kg/hTempo de Operação h – 7000 h Ar nas condições ISO P= Pa, T=25 °C Investimento do Trocador700 US$ Temperatura de Agua Quente 40 °C, 45 °C, 50 °C, 55 °C, 60 °C Investimento do Sistema de Gaseificação ,00 US$ Temperatura de Gaseificação * 800 °C Custo de manutenção do Cogerador 0.08 US$/kWh Conteudo de Umidade * 20% Custo de manuntenção do Trocador US$/kWh Efficiencia do Trocador do Calor70% Custo de manuntenção do gaseificador US$/kWh Calor especifico da Agua4,19 kJ/kgK Relação ar/biomassa* 0,20 Entalpia do Syngas * -2470,25 kJ/kg Fluxo de cinzas** 0,25 kg/h Investimento do Cogerador1437,02 US$Juros12% Dados do sistema de cogeração a ser estudado Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo de cogeração de pequeno porte (15 kWe)‏

18 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Resultados do analise tecnico do sistema Gaseificador- Cogerador de 15 kWe Efficiencia de Geração de Eletricidade28,54 % Efficiencia em Frío do Gaseificador32,52 % Efficiencia da Produção de Agua Quente2,63% Efficiencia Global do Sistema de Cogeração31,18% Ecomb do syngas52,55 kW Energia do syngas1,98 kW Calor especifico do syngas1,47 kJ/kgK Fluxo de Ar9,88 Nm 3 air/h Ar teórico para gaseificação3,56 Nm 3 air/kgb Fluxo de syngas29,90 Nm 3 gas/h Gas de biomassa por kilogramos de biomassa1,23 Nm 3 gas/kgb Entalpia de formação de biomassa8502,47 kJ/kg Entalpia de biomassa5030,73 kJ/kg Entalpia de cinzas538,28 kJ/kg Perdas de calor no Gaseificador4,86 kW

19 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Analises Econômico Equações utilizadas para o calculo dos parâmetros econômicos, de acordo com (Silveira, J.L., 1990) Sistemas de Gaseificação de Biomassa Integrado a Ciclo de generação de calor e potencia elétrica (cogeração) de pequeno porte (15 MWe)‏

20 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Resultados do analise economica do sistema Gaseificador- Cogerador Payback (anos) Custo (US$/kWh) Comparação dos custos de produção de eletricidade, produção de agua quente e produção de syngas para um 12% de juros

21 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Resultados do analise econômica do sistema Gaseificador- Cogerador Payback (anos) Receita Anual Esperada (US$/ano) Comparação da Receita Anual Esperada do sector rural e residencial para um 12% de juros Tarifa de Eletricidade Setor Rural 0,07 U$/kWh Tarifa de Eletricidade Setor Residencial 0,12 U$/kWh Tarifas de Acuerdo ANEEL, 2008

22 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Resultados do analise econômica do sistema Gaseificador- Cogerador

23 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Resultados do analise econômica do sistema Gaseificador- Cogerador

24 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Resultados do analise econômica do sistema Gaseificador- Cogerador

25 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Resultados do analise econômica do sistema Gaseificador- Cogerador

26 Otimização de Sistemas Energéticos: Conservação e Geração Programação Preliminar


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