Sistema de conversor de energia
A conversão energética do biogás é o processo de transformação da energia química das moléculas do biogás, por meio de uma combustão controlada, em energia mecânica, que por sua vez será convertida em energia elétrica.
As tecnologias convencionais para a transformação energética do biogás são as turbinas a gás e os motores de combustão interna, que estão detalhadas a seguir. Existem também tecnologias emergentes como as células de combustíveis que, ainda em fase de desenvolvimento e aperfeiçoamento, pode ser considerada uma tecnologia promissora.
Motores combustão interna
O motor ciclo Otto é o equipamento mais utilizado para queima do biogás, devido ao maior rendimento elétrico e menor custo quando comparado às outras tecnologias. Para promover a queima de biogás em motores ciclo Otto, são necessárias pequenas modificações nos sistemas de alimentação, ignição e taxa de compressão (Figura D.43).
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Os motores ciclo Otto aspiram a mistura ar-combustível antes de ser comprimida no interior dos cilindros e a combustão da mistura é dada por centelha produzida na vela de ignição. Esses motores são chamados de 4 tempos, pois seu funcionamento ocorre sequencialmente em quatro etapas.
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| Vantagens |
Desvantagens |
- Geração de energia elétrica para o próprio consumo do aterro;
- Economia de R$ em relação à energia proveniente da concessionária;
- Possibilidade de obtenção de receita adicional pela venda de excedente de energia;
- Possibilidade de obtenção e comercialização de créditos de carbono (considerada 100% de eficiência de queima).
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- Motores de grande porte são importados, já que, no Brasil, a maior potência disponível é de aproximadamente 230 kW. Isso faz com que o investimento inicial seja elevado. As potências hoje disponíveis no mercado variam de 5 kW a 1,6 MW;
- Baixo rendimento: aproximadamente 28%;
- Altos valores de emissão de NOx (gás de grande impacto ambiental).
- Dependendo do porte do motor, a emissão de NOx varia entre 250 e 3.000 ppm (parte por milhão).
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Microturbinas
Nas microturbinas (Figura D.44) o ar é aspirado e forçado para seu interior à alta velocidade e pressão, misturado ao combustível (biogás) para, então, ser queimado na câmara de combustão.
Os gases quentes resultantes da combustão são expandidos na turbina e o calor remanescente dos gases de exaustão pode ser aproveitado para aquecimento do ar de combustão (Figura D.45).
| Vantagens |
Desvantagens |
- Além das vantagens apresentadas nos motores ciclo Otto, as microturbinas apresentam os seguintes benefícios.
- Baixos níveis de ruídos e vibrações.
- Flexibilidade de combustível, dentre eles o biogás.
- Dimensões reduzidas e simplicidade de instalação, podendo ser instaladas em locais cobertos ou ao ar livre.
- Baixas emissões de NOx.
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- Equipamentos importados: investimento inicial elevado. As potências hoje disponíveis no mercado variam de 30 kW a 1,0 MW.
- Baixo rendimento: aproximadamente 28%. Porém, quando utilizadas em instalações de cogeração, sua eficiência pode chegar a mais de 80%.
- Alto custo de operação e manutenção, quando comparada a outras tecnologias existentes.
- Necessidade de um rígido sistema de limpeza do biogás e remodelação da microturbina para sua queima, já que é um gás de baixo poder calorífico.
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