Biomassa energética, plantações florestais, biocombustíveis, segurança alimentar e novas tecnologias a partir da biomassa florestal, por Daltro Pinatti, Consultor da Geradora de Energia Elétrica Alegrete
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MADEIRA 2008 - Congresso Internacional de Desenvolvimento Econômico Sustentável da Indústria de Base Florestal e de Geração de Energia, 10 e 11 de Dezembro, Hotel Plaza São Rafael, Porto Alegre, ...

MADEIRA 2008 - Congresso Internacional de Desenvolvimento Econômico Sustentável da Indústria de Base Florestal e de Geração de Energia, 10 e 11 de Dezembro, Hotel Plaza São Rafael, Porto Alegre, RS.

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    Biomassa energética, plantações florestais, biocombustíveis, segurança alimentar e novas tecnologias a partir da biomassa florestal, por Daltro Pinatti, Consultor da Geradora de Energia Elétrica Alegrete Biomassa energética, plantações florestais, biocombustíveis, segurança alimentar e novas tecnologias a partir da biomassa florestal, por Daltro Pinatti, Consultor da Geradora de Energia Elétrica Alegrete Presentation Transcript

    • Daltro G. Pinatti 1 , Álvaro G. Soares 2 , Rosa A. Conte 1 , Érica L. Romão 2 , Isaías de Oliveira 2 , João C. Ferreira 2 , Maria L. G. Pereira 1 , Rosângela L. Resende 2 1- Departamento de Engenharia de Materiais, DEMAR/EEL-USP - Cx.Postal 116 CEP12600-970 - Lorena/SP-Tel. (12) 3159.9902– Fax (12) 3153.3006 e-mail: [email_address] 2 - R.M. Materiais Refratários Ltda. - Av. Dr. Léo de Affonseca Netto, 750 CEP12605-720 - Lorena/SP – Tel/Fax. (12) 3157-4244 e-mail: [email_address] PROBEM Programa Biomassa – Energia – Materiais Refinaria de Biomassa Av. Dr. Léo de Affonseca Netto n°750 Jd. Novo Horizonte – Lorena / SP CEP: 12605-720 Fone/Fax: (12)3157-4244 E-mail: [email_address] 02-12-08 4º Congresso Internacional de Desenvolvimento Econômico Sustentável da Indústria de Base Florestal e de Geração de Energia Hotel Plaza São Rafael – Porto Alegre/RS 10 e 11 de Dezembro de 2008
    • Alimento/Etanol Casca Coleta e Transporte de Biomassa Dispersa Madeira, Resíduo de Reflorestamento Palha Cana/Arroz/Milho 2–ETPh/AL* Líquidos Água Sólidos Celulignina 4 - CBT-Conversão de Baixa Temperatura Lodos 8 - Caldeira de Leito Fluidizado (Ciclo Vapor) 10 – CC-Ciclo Combinado Motogerador - Óleo CBT + Syngas ou Turbina Syngas 7 - Calcinação VIA - Sílica pura: Borrachas e Pneus; Tintas; Vários usos da Sílica; VII- Silício Grau Metalúrgico, Solar e Eletrônico; Energia Fotovoltaica; 3- Furfural: Reator + Destilaria 5 - Hidrólise, Esterificação e Hidrogenação de Óleos 11-Tecnologia GTL-Gas to Liquid (Fischer Tropsch) Pneu Lodos Graxarias Dejetos Vinhaça Seca Tortas, Farelos
      • VIB - Sílica Fly Ash; Cinza Nonamétrica:
        • CAD-Concreto de Alto Desempenho;
        • Cerâmicas.
      Óleo CBT VB - Biodiesel. IVA-Carvão Vegetal; Peneiras moleculares. IVB - Negro de Fumo Recuperado. VA - Óleos (alifáticos, Aromáticos). VIII - Energia Elétrica. IX - Combustíveis: Metanol; Diesel Verde; DME; Querosene; Óleos; Lubrifican- tes; H 2 X - Produtos . Químicos: Amônia e Uréia. III - Gesso Agrícola com Fertilizante NPK e micronutrientes Mo, B, S, Zn e outros.
      • II - Furfural:
      • - Refinaria de Petróleo:
        • Extratante de Óleo;
      • - Álcool Furfurílico:
        • Resinas, Polímeros, Solventes.
      • - Nematocidas.
      Gás quente Esmagamento 6-Secagem Lixo 9 - Reforma Autotérmica Syngas * – ETPh/AL: Estação de Tratamento de Pré-hidrolisado e Água de Lavagem Óleo Vegetal Sementes XI - Álcool de Hemicelulose, Celulose e Lignina. Cru Sintético IA – Celulignina (granel, pó e peletas). 1B-Hidrólise Enzi- mática (ou ácida) 12- Fermentação Alcoólica Bactéria anaeróbica sacaromice IB - Ração animal. Complemento p/ Ração Animal 58% de Digestibilidade (NDT) Matriz do PROBEM ® -Programa Biomassa - Energia - Materiais Refinaria de Biomassa-RB: XII - Silicato de Sódio (Detergente); Zeolitas. Síntese Hidrotérmica Bactéria Engenheirada 1A-Reator de Pré-hidrólise e Reuso do Pré-hidrolisado Sílica Fly Ash CC Óleo CBT Tecnologias Clientes e Outros Fornecedores Tecnologias RM – Materiais Refratários XII - CLASSES DE PRODUTOS BÁSICOS 12 - TECNOLOGIAS BIOMASSAS
    • Vista Geral da GEEA - Geradora de Energia Elétrica Alegrete Ltda e SBS - Sílica Brasil Sul Ltda. – Alegrete-RS 1 - Moega de Descarga Casca Externa 2 - Casca da Pilecco Nobre & Cia 3 – Silo CAZ (futuro) 4 – Silo CAZT 5 – Calcinação 6 – Caldeira HBFS-12t/h – 10kgf/cm² 7 – Termoelétrica (em instalação) 8 – Pré-Hidrólise 9 - Desague; Casa da Química. 10 - ETPh/AL 11 -Desmineralizadora 12 - Reuso Ph 9 2 1 3 4 5 6 7 8 10 11 12
    • Posição Horizontal de Processamento Posição Inclinada de Descarga da Celulignina REATOR DE PRÉ-HIDRÓLISE 30m³; 90TBS/dia; 170°C ; 8 kgf/cm² (c) – Maçarico de Celulignina (b) – Microvulcões na parede interna da fibra de celulose (a) – Estrutura da Parede Celular das Biomassas S 3 Lignina Celulose 0,8 %m Hemicelulose 5,2 %m S 1 Lignina 10,5 %m Celulose 6,1 %m Hemicelulose 3,7 %m S 2 Lignina 9,1 %m Celulose 32,7 %m Hemicelulose 18,4 %m P e ML Lignina 8,4 %m Celulose 0,7 %m Hemicelulose 1,4 %m
      • Lodo Típico: 30% Proteína, 30% lipídios, 30% carboidratos e 10% de cinzas;
      • Biomassa: 71% carboidratos, 20% lignina, 2% proteínas, 3% lipídios, 4% cinzas;
      • Processo termo-catalítico: 280ºC a 450ºC;
      • Meio reacional hermético: ausência de O 2 ;
      • Manutenção das ligações homogêneas: C—C;
      • Ruptura das ligações heterogêneas: C—S,
      • C—N, C—P, C—O, C—Cl, Cl—O, N—O, S—O;
      • Proteínas e lipídios formam : óleo e carvão;
      • Carboidratos formam: carvão;
      • Injeção de H 2 aumenta o teor de óleo e diminui o teor de carvão
      Conversão em Baixa Temperatura-CBT
      • ( CO 2 , H 2 O, NH 3
      • H 2 S, HCl )
      Lodos ou Biomassa (1t) Lodo, tortas, excrementos e pneus Óleo Carvão Óleo Graxo + Carvão (0,20t ou 0,10t) (0,55t) - (Gases Não Condensáveis: 0,25t ou 0,35t) C a H b O c N d S e Cl f C m H n + C x H y O z
    • Caldeira de Leito Fluidizado
    • Caldeira Leito Fluidizado da Geradora de Energia Elétrica Alegrete Ltda e SBS - Sílica Brasil Sul Ltda. – Alegrete-RS Vista Frontal Vista Traseira
    • 11 – Grupo Moto Gerador Estacionário Motor Diesel de Dois Tempos Baixa Velocidade MAN B&W Veloc. r/min Tipo Motor 102.9-103.4 107.1-109.1 107.1-109.1 150 176.5-180 187.5-189.5 211.8-214.3 K98MC-S K90MC-S K80MC-S K60MC-S K50MC-S K42MC-S K35MC-S 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Potência do Motor MW Eficiência Térmica % 20 25 30 35 40 45 50 55 ] 1 5 10 50 100 500 Capacidade da Unidade (MW) Uma Comparação da Eficiência da Unidade Típica, baseada na ISO 3046/1986 Turbina a Gás Turbina a Vapor Motor Diesel de Média Velocidade Motor Diesel Baixa Velocidade Ciclo Combinado com Turbina a Gás 50 – 60 Hz
    • Motor Diesel de Dois Tempos Baixa Velocidade Veloc. r/min 50 – 60 Hz Tipo Motor 102.9-103.4 107.1-109.1 107.1-109.1 150 176.5-180 187.5-189.5 211.8-214.3 K98MC-S K90MC-S K80MC-S K60MC-S K50MC-S K42MC-S K35MC-S 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Potência do Motor MW Potências Eletricas no Ciclo Combinado Motogeradores MAN B&W Dois Tempos e Baixa Velocidade + Caldeira com Combustível Suplementar 0 MAN B&W 1 CBT 200 TBS/dia = 12,12MW; 2CBT200TBS/dia = 24,25MW. (Óleo + Carvão) 2 Ph 30m³ (180TBS/dia) = 11,44MWe; 1 Ph 180m³ (540TBS/dia) = 39,31MWe; 2 Ph 180m³ (1080TBS/dia) = 68,63MWe (Celulignina/Syngas) CBT CBT + Pré-hidrólise (Ph) + Syngas Geração dos Combustíveis 68,20-165,26 44,33-107,42 23,87-57,84 116,23-227,20 75,55-147,68 40,68-79,52 17,00-36,69 11,05-23,85 5,95-12,84 53,80-116,23 34,97-75,55 18,83-40,68 10,20-22,11 6,63-14,37 3,57-7,74 22,80-58,00 14,82-37,70 7,98-20,30 35,60-79,20 23,14-51,48 12,46-27,72 Total Ciclo Combinado Caldeira Leito Fluidizado Motogerador
    • Espaçamento Agro ou Silvo-Pastoril
    • 330dias/ano R$250.923.372     80,0% Investimento Financiado ( IF ) R$62.730.843     20,0% Investimento Próprio ( IP )   R$313.654.215   Investimento Total ( IT ) R$6.031.812     2,0% Capital de Giro R$6.031.812     2,0% Contingências   R$301.590.591 100,0% TOTAL /kW $1.337 MWe 132,70   R$16.081.061 5,3% Sub-total Obras Civis Obras Civis: R$16.301.076 5,4% Sub-total Instalações R$169.706 0,1% material e mão de obra Ar comprimido R$5.282.843 1,8% material e mão de obra Hidraúlicas R$141.421 0,0% material e mão de obra Aterramento R$5.282.843 1,8% material e mão de obra Elétricas R$5.424.264 1,8% serviços Transporte / Montagem Instalações: R$ 92.154.181 30,6% Sub-total Ciclo Vapor /kW $908 MWe 59,70 R$ 5.419.853 1,8% Filtro Manga R$ 6.202.721 2,1% Torre de Resfriamento R$32.345.971 10,7% Gerador elétrico R$26.460.926 8,8% Turbina a Vapor de Extração e Condensação + Condensador R$21.724.710 7,2% Caldeira Leito Fluido - 65kgf/cm² - 120tV/h R$147.291.200 48,8% Sub-total Ciclo Syngas /kW $1.187 MWe 73,00 R$92.000.000 30,5% Turbina Syngas GELM6000(AD) / Gerador Elétrico R$3.165.800 1,0% Compressor Syngas R$5.740.000 1,9% Reforma Auto-Térmica Pressurizada R$46.385.400 15,4% Gerador de oxigênio (Pressure Swing Adsorption ou Criogenia) R$29.763.073 9,9% Sub-total Pré-hidrólise         R$1.500.000 0,5% Conjunto de Painéis de acionamento e Automação R$2.030.000 0,7% Conjunto de Movimentação de Biomassa R$1.837.117 0,6% Conjunto de Secadores de Celulignina R$470.400 0,2% Sistema de Tubulação, Válvulas e Bombas R$1.063.472 0,4% Desmineralização da Água R$433.053 0,1% ETPh / AL - Estação de Tratamento de Pré-hidrolisado e Água de Lavagem R$1.654.121 0,5% Conjunto de Tancagem para Reuso do Pré-hidrolisado R$20.774.910 6,9% 2 reatores de 180 m³ - 540 TBS/dia Reator de Pré-hidrólise Equipamentos: Valor % INVESTIMENTOS: Moeda R$ 160.741 487,09 TBS Biomassa 311.430 943,73 tCL Celulignina Combustível 62.737 190,1 t Açúcar C5+C6 1.140 3,46 t Quantidade: Gesso Agrícola Aplicação Pré-hidrolisado: 285.120 864 t CL da biomassa seca 80%   Celulignina 548.308 1.662 t Úmida: 35% Teor de umidade: 356.400 1.080 TBS Seca: Biomassa: RFR Tipo de Biomassa:   Anual Diário Unidade US$1,00 = R$ 1,70 INFORMAÇÕES TÉCNICAS Pré-hidrólise 2 reatores de 180m³ - 540TBS/dia cada + Termoelétrica de Ciclo Combinado; 2 Turbinas Syngas GELM6000(AD) - 36,5MW cada; 2 Caldeiras / Turbina a Vapor 65kgf/cm²; 120tV/h; 29,85MW cada 3 - ANÁLISE TÉCNICO ECONÔMICA - PRÉ-HIDRÓLISE + TERMOELÉTRICA – (RFR) - 132,70MW
    • Cont. 3 - ANÁLISE TÉCNICO ECONÔMICA - PRÉ-HIDRÓLISE + TERMOELÉTRICA- (RFR) 132,70MW Pré-hidrólise 2 reatores de 180m³ - 540TBS/dia cada + Termoelétrica de Ciclo Combinado; 2 Turbinas Syngas GELM6000(AD) - 36,5MW cada; 2 Caldeiras / Turbina a Vapor 65kgf/cm²; 120tV/h; 29,85MW cada Legenda: TBS - Tonelada de Biomassa Seca 6,6 2,5 Período de Retorno de Investimento - PRI 15,1% 40,2% Taxa Interna de Retorno - TIR R$ 50.422.248 R$ 123.391.305 12% Valor Presente Líquido - VLP a 20% 20% Impostos (ICMS, IPI, etc...) 10% 10% Taxa de Depreciação / ano 34% 34% Imposto de Renda e Contribuição Social R$ 25.092.337 R$ 25.092.337 Grandes Despesas a cada 5 anos - 10 Tempo de Pagamento (anos) - 10,0% Juros do Empréstimo - 2 Tempo de Carência (anos) Fluxo de Caixa em 20 anos 100% IP 20% IP / 80% IF SUMÁRIO FINANCEIRO 13,4% Razão (Sobra / Falta) ¸ Custo Total R$15.814.410 Sobra / falta ( = RT - CT ) R$134.173.259 Receita Total ( RT ) R$106.453.670 R$ 112,00 950.479 120,01 Venda     100.505 12,69 Consumo próprio     1.050.984 132,70 Geração   Preço Unitário (R$/MWh) Energia (MWh) Potência (MW)   Energia elétrica R$12.547.392 R$ 200 62.737 190,1 t Açúcares C5 + C6 contidos no pré-hidrolisado R$456.192 R$ 400 1.140 3,5 t Gesso Agrícola R$0 R$ 0 0 0,0 t Taxa de disposição de Lixo (bruto) Produtos R$14.716.004 =(311.430+160.741) x 2/3 x 44/12 x US$15,00 x R$1,70/US$1,00 x 50% Crédito de Carbono Anual Diária Receita Anual Preço Unitário Quantidade Unidade PRODUÇÃO E RECEITA ANUAL R$118.358.848   Custo Total ( CT ) = ( CC + CO ) R$39.945.295   Custo Operacional Total - CO R$3.631.390   10,0% Custos Eventuais R$36.313.904 100,0% Sub-Total R$535.412 1,5% 5% + 5% + 5% = 15% da mão de obra Treinamento + Viagens + Diárias R$6.273.084 17,3% 1% + 1% = 2% do investimento Serviços de Terceiros + Consultoria R$6.273.084 17,3% 2% do investimento Custo de Manutenção R$9.320.088 25,7% Insumos químicos R$10.342.820 28,5% R$20,00/TBS Valor unitário: Biomassa (RFR) R$3.569.415 9,8% Mão de Obra (4 turnos x 24 horas) Custo Operacional (CO) R$78.413.554 100,0% Custo de Capital Total - CC R$47.048.132 60,0% Retorno ( 15% do investimento total ) R$31.365.421 40,0% Depreciação ( 10% do investimento total ) Custo de Capital Valor % CUSTOS ANUAIS
    • Variação do Preço do RFR e do Custo de Capital (CC) Análise de Sensibilidade Pré-hidrólise + Termoelétrica (Resíduo de Reflorestamento - RFR) Variação do Custo Operacional (CO) e do Investimento (Invest) Preço de Venda da Energia Elétrica (R$/MWh) Variação Percentual do Custo Operacional CO=R$39.945.295,00