simpósio de biogás porto alegre, brazil 5 – 7 abril, 2011 · silagem de trigo 185 ≈450 kw/h...

Simpósio de Biogás

Porto Alegre, Brazil

5 – 7 Abril, 2011 BD AgroRenováveis GmbH & Co. KG

Vechta / Germany

Representada por: Maikel M. Ozório / GM Big Dutchman Brasil

1. The business unit “Renewable Energy“ within the Big Dutchman Group

2. Basics about biogas

3. Biogas plant

4. BD AGRO technique

5. Development and current situation in Germany

6. Current projects of BD AGRO and Krieg & Fischer

7. Examples of biogas plants

8. Conclusions

Content of the presentation

Unidades de Negócios (UEN) do Grupo Big Dutchman

UEN

“Aves”

Grupo Big Dutchman

UEN

“Suínos”

UEN

“Energias Renováveis”

BD AGRO Krieg & Fischer

UEN

“Peixes”

UEN

“Sist. de Força”

1,950 funcionários em todo mundo635 Mio. € de faturamento (2010)130 países

1. A Unidade de Negócios de Agrorenováveis da Big DutchmanAtuação da BD AGRO Renováveis

- distribuição e marketing de plantas de biogás (nacional e internacionalmente)

- projeto e entrega técnica de vários tipos de plantas de biogás

- desenvolvimento de plantas de biogás

- manutenção técnica e biológica

Atuação da Krieg & Fischer

- planejamento e desenvolvimento de plantas de biogás

- longo tempo de experiência (mais de 250 plantas) no negócio de plantas de biogás

- Independência na aquiisição de pedidos

- suporte para a BD AGRO especialmente no caso de plantas baseadas em resíduos orgânicios e em caso de projetos internacionais

1. A Unidade de Negócios de Agrorenováveis da Big Dutchman

Plantas de biogás construídas por BD AGRO e Krieg & Fischer

- número de plantas construídas até o momento: 300 (40 destas pela BD AGRO)

- plantas construídas em 20 diferentes países- tamanho das plantas de biogás: de 25 kWel até 8.4 Mwel

• Substratos usados para produção de biogás:

– Dejetos Animais (suínos, gado, aves)– Sobras orgânicas (alimentos/sobras de festas, sobras de abatedouros,

sobras de vegetais, outras sobras orgânicas derivadas da indústria de processamento de alimentos)

– Energia de colheitas (todos os tipos de culturas, milho, trigo, etc.)

1. A Unidade de Negócios de Agrorenováveis da Big Dutchman

methane

carbon dioxide

water steam

nitrogen

rest

Oque é biogás?

2. Fundamentos sobre biogás

- biogás é um gás utilizado para a produção de energia térmica e elétrica

- componentes:

- biogas possui um calor específico de até 7 kWh por m³

Como desenvolver biogás?

- processo químico em área anaeróbica

- as substâncias orgânicas são digeridas pelas bactérias e biogás é produzido

- esta degradação de diferentes substratos depende principamente da composição destes:

quantidade de matéria sólida e seca (TS)quantidade de sólidos voláteis / matéria seca orgânica (VS)composição química do conteúdo orgânico


Razões para o uso de biogás

- proteção do meio ambiente e conservação dos recurso naturais

- energia térmica e elétrica é produzida simultâneamente

- muitos países incentivam financeiramente o uso da energia vinda do biogás

- plantas de biogás aumentam o potencial econômico das áreas rurais

- boa qualidade de adubo devido ao tratamento anaeróbico

- produção de energia através de degetos orgânicos ao invés de simples deposição dos mesmos


Substratos que podem ser usados na geração de biogás

- Geralmente todas as substâncias que não contém muitas fibras podem ser degradadas sob condições anaeróbicas

- Degetos animais frequentemente servem como substratos básicos

- Sobras orgânicas resultantes da indústria de processamento de alimentos são usadas aumentar o campo do biogás

- Alemanha: colheitas energéticas podem ser digeridas com ou sem a adição de degetos animais


Substratos Selecionados para Biogás

Substrato Campo de Biogás (m³ per t fresh mass)

Esterco Líquido Gado 19-22 ≈ 50 kW/hEsterco Líquido Suínos 18-20 ≈ 50 kW/hDegetos Aves 84-94 ≈ 200 kW/h

Sobras de Alimentos 126-144 ≈ 275 kW/hGorduras 238 ≈ 520 kW/hSilagem de Milho 200 ≈ 500 kW/hSilagem de Trigo 185 ≈ 450 kW/hSilagem de Pasto 168 ≈ 420 kW/h

Todos dependem da qulidade e quantidade do material usado!


Layout de uma planta de biogás


Principais Componentes

- unidade de armazenamento (tanques, lagoas, etc.) para os substratos

- se necessário: pré-tratamento dos substratos (ex. aquecimento)

- estágios de digestão e fermentação

- em muitos casos: CHP unidade de geração de energia elétrica e térmica simultaneamnte

- se necessário: pós-tratamento / processamento posterior do efluente do digestor

3. Planta de Biogás

4. Técnica da BD AGROPrincipal layout of a biogas plant

Sistema de entrada de líquidos: reservatório de esterco líquido feito em ferroconcreto

4. Técnica da BD AGRO

Sistema de entrada para substratos sólidos: misturador vertical combinado com transportadores (esquerda) e piso deslizante combinado com trabsportador e êmbolo


Sistema de entrada para substratos sólidos: combinação de misturador vertical sistema de descarga (sistema de descarga pode também ser combinado com piso deslizante)


UniFerm (incluindo o chamado digestor pizza com alturas de 6 a 8 metros)

• Alternável para substratos com alta viscosidade (baixa TS-contents)

– Grandes quantidades de esterco líquido misturado com sobras orgânicas e/ou colheitas energéticas

– Relativamente baixa quantidade de esterco líquido misturada com colheitas energética facilemnte degradáveis (ex. Silagem de milho)

• Ideal para pequenas plantas de biogás (até 500 kWel.), baixo investimento se comparado a uma planta BD AGRO MegaFerm

• Grande tempo de retenção hidráulica/menor carga orgânica comparada com BD AGRO MegaFerm

• Não alterável para substratos difíceis que tendem a formar uma corrente pesada e/ou camada sedimentada


Digestor (respectivamente digestor secundário): barras para uma dupla menbrana de gás Teto aranha


Digestor (respectivamente digestor secundário): técnica de agitamento (rápidos-agitadores contínuos)


Digestor (respectivamente digestor secundário): técnica de agitamento (grande-agitadores hélice)


MegaFerm

• Grande digestor com pilar feito em concreto ou aço esmaltado equipado com um telhado fixo feito de concreto ou aço inox

– Diâmetro: entre 12 e 20 m

– Altura: entre 12 e 20 m

– Concreto ou aço esmaltado

• Teto fixo necessário (unidade central de agitamento), armazenagem de gás no topo do segundo tanque ou numa unidade externa de armazenamento

• Mistura é feita via uma unidade central de agito (misturador de baixa velocidade equipado com conversor de frequência)

• Aquecimento é feito via troca de calor externo


MegaFerm: layout geral do digestor

Unidade central de agito

Troca de calor externa

Entrada de substratos

Saída de digeridos


MegaFerm: efeito do misturador


MegaFerm: agitador central


MegaFerm: trocador de calor externo


5. Desenvolvimento e atual situação na AlemanhaVista geral de atuais tarifas

Até 150 kW 150 kW-500 kW 500 kW-5 MW

Tarifa básica 11.67 Cent per kWh 9.18 Cent per kWh 8.25 Cent per kWh

Bônus por colheitas energéticas 7 Cent per kWh 7 Cent per kWh 4 Cent per kWh

Bônus por degetos animais (associado àcolheitas energéticas)

4 Cent per kWh 1 Cent per kWh ---

CHP-bônus (uso do excesso de calor) 3 Cent per kWh 3 Cent per kWh 3 Cent per kWh

Bônus por tecnologia/inovação 2 Cent per kWh 2 Cent per kWh 2 Cent per kWh

Bônus por emissão (limite de valor para formoldeído)

1 Cent per kWh 1 Cent per kWh ---

No total 28,67 Cent per kWh 23,18 Cent per kWh 17,25 Cent per kWh

Número de plantas de biogás na Alemanha

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

Augus

t 200

8

Foreca

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Num

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gas

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ts

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

Ints

alle

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ectri

cal e

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y (M

Wel

.)

Number of plants Installed electrical energy (MW)

5. Desenvolvimento e atual situação na Alemanha

Novas plantas por ano

20 2788 96 80

167233

200250

300

150

300

630

820

211180

780

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

Augus

t 200

8Fore

cast

2009

New

pla

nts

per y

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5. Desenvolvimento e atual situação na Alemanha

- Alemaha: aproximadamente 50 projetos em 2009/2010

- Substratos de entrada:degetos animais (principalmente esterco líquido de suínos e gado)colheitas energéticas (silagem de milho, silagem de trigo, cereais, etc.)sub-produtos da produção de etanol

- Tamanho das plantas: 150 kWel até 2.5MWel

- Utilização do biogás:geração de eletricidade e calor, primeiros projetos com melhoria do gás

gerado para a qualidade de gás natural

6. Atuais projetos da BD AGRO e Krieg & Fischer

- exterior: aproximadamente 15 projetos em 2009 / 2010

- regiões: Europa (Chipre, França, Grã-Bretanha, Irlanda, Italia, Espanha), América do Norte (Canadá, USA), Ásia

- substratos de entrada: degetos animais (principalmente esterco líquido de suínos e gado), sub-produtos da indústria de processamento de alimentos

- uso do biogás: geração de eletriicidade e/ou calor

6. Atuais projetos da BD AGRO e Krieg & Fischer

7. Exemplos de plantas de biogás

Alemanha:

- Falkenhagen- Semlow- Kruge- Kirchhatten- Wense- Dorum- Altbarnim- Lichterfelde

Exterior:

- Pavia/Italy- Niedoradz/Poland

D-16928 Falkenhagen, AlemanhaConstruída em: 2007/08 2,65 MWel. + 2,65 MWth.

Substratos de entrada por ano: 15.000 t esterco líquido de gado, 45.000 t silagem de milho

D-49326 Melle, Alemanha BD AGRO MegaFerm 500 Construída em: 2008/09500 kWel. + 500 kWth.

Substratos de entrada por ano : 9.000 t silagem de milho, centeio verde, 1.000 t esterco de aves

D-18334 Semlow, AlemanhaBD AGRO UniFerm Compacta 250Construída em: 2009/2010250 kWel.

Substratos de entrada por ano : 4.500 t silagem de milho, 2.500 t esterco líquido de suínos

D-16259 Kruge, AlemanhaBD AGRO UniFerm 500 Construída em: 2009/2010500 kWel. + 500 kWth.

Substratos de entrada por ano : 9.000 t silagem de milho, 1.000 t esterco de aves

Substratos de entrada por ano: 3.500 t silagem de milho, 2.300 t esterco líquido , 800 t esterco de perús

D-26209 Kirchhatten, AlemanhaBD AGRO UniFerm Compact 250 Construída em: 2009/2010250 kWel.

D-27404 Wense, AlemanhaBD AGRO UniFerm Compact 370Construída em: 2009/2010370 kWel.

Substratos de entrada por ano : 6.000 t silagem de milho, 3.000 t esterco líquido de suínos

D-27632 Dorum, AlemanhaBD AGRO UniFerm Compact 250Construída em: 2009/2010250 kWel.

Substratos de entrada por ano : 3.350 t silagem de milho, 2.500 t esterco líquido de gado, 360 t silagem de pasto, 80 t degetos de gado

D-15320 Altbarnim, AlemanhaBD AGRO UniFerm 500 Construída em : 2009/2010500 kWel. + 500 kWth.

Substratos de entrada por ano : 9.000 t silagem de milho, 4.000 t esterco líquido de gado

D-39615 Lichterfelde, AlemanhaBD AGRO UniFerm 500Construída em: 2009/2010500 kWel..

Substratos de entrada por ano: 7.500 t silagem de milho, 2.000 t silagem de pasto, 1.000 t degetos de gado

Construção dos tanques

Pavia, ItáliaBD AGRO UniFerm Planejada em 2009, construída em 20101 MWel. + 1 MWth.

Substratos de entrada por ano: 19.000 t Silagem de milho, 6.000 t esterco líquido

Container para bombas e dispositivos de controles

Niedoradz, Polônia BD AGRO UniFerm 250 Planejada em 2008/09, construída em 2010 250 kWel. + 250 kWth.

Substratos de entrada por ano: 35.000 t esterco líquido de suínos

8. Conclusões

• Foram construídas aproximadamente 4,600 plantas de biogás na Alemanha até 2010

• Grande variedade de plantas de biogás

– Pequena escala de plantas somente baseadas em degetos animais (< 100 kWel.)

– Plantas agrícolas baseadas em degetos animais e sobras orgânicas ou colheitas energéticas (100 - 500 kWel.)

– Plantas agrícolas baseadas em degetos animais e/ou colheitas energéticas (principalmente de 500 kWel.)

– Escala industrial de plantas principamente baseadas em sobras orgânicas com porções de degetos animais (> 1 MWel.)

• Alemanha detêm a liderança tecnológica no campo de plantas/sistemas de geração de biogás

Obrigado por sua Atenção!

BD AgroRenewables GmbH & Co. KGP.O. Box 116349360 VechtaPhone: +49-4447-801-4300Fax: +49-4447-801-237http://www.bd-agro.de/[email protected]

simpósio de biogás porto alegre, brazil 5 – 7 abril, 2011 · silagem de trigo 185 ≈450 kw/h...

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