Na Figura 1 está representado, de uma forma esquemática, um balanço comparativo entre
+
um sistema convencional de produção de energia térmica e energia elétrica e um sistema de
+
cogeração, que nos permite verificar que para a mesma quantidade combustível, o sistema de
+
cogeração tem um aproveitamento de energia útil muito superior ao sistema convencional. Sendo
+
ainda possível constatar que na central de cogeração há um maior proveito do calor gerado e de
+
eletricidade, e consequentemente, uma redução nas perdas, sendo evidente uma maior eficiência
+
deste processo.
+
+
Nos sistemas de cogeração, a energia térmica pode ser aproveitada para a produção de
+
vapor, óleos térmicos, água quente ou também ar quente. Ainda pode ser aproveitado sob a forma
+
de frio, geralmente pela produção de água fria. Neste caso, para a produção de frio, o processo
+
designa-se de Trigeração.
+
+
Para medir o crescimento na eficiência da produção de eletricidade através da cogeração,
+
destaca-se o parâmetro do Rendimento Elétrico Equivalente (REE) [^2].
+
+
O REE permite, na prática, comparar o rendimento de um processo de cogeração com um rendimento elétrico de uma central que produza, exclusivamente, energia elétrica. Segundo a legislação (Decreto-Lei n.º 538/99), o REE deveria ser maior ou igual que 55%, que correspondia, na altura, ao rendimento mais elevado de produção de energia elétrica numa central termoelétrica em Portugal. Atualmente, no nosso país, o REE depende ainda da possível utilização de recursos renováveis. Sendo representado pela seguinte expressão:
Portugal assumiu o compromisso de tentar diminuir as emissões de gases com efeito de estufa, ao abrigo do Protocolo de Quioto, e por isso, o uso da Cogeração tornou-se, portanto muito útil. [3]
+
+
Existe ainda em Portugal uma associação para a eficiência energética e promove a cogeração, denominando-se de COGEN Portugal, tendo sido fundada 1994 por um grupo de 16 empresas. [4]
+
+
Em Portugal, a implementação de projetos de Cogeração teve início nos anos 20 do século XX e sofreu um crescimento acentuado até meados da década de 90. Atualmente, o país em questão já conseguiu atingir um patamar de potência elevada de cogeração, com tecnologias de vapor de contrapressão. Já a partir de 1990, instalaram-se em Portugal 64 centrais de cogeração com tecnologias de motor Diesel, perfazendo uma potência instalada de 350 MWe. [5]
+
+
A partir da análise da Figura 2, é possível reparar que a implementação da cogeração em Portugal foi constituída por etapas. Ainda é de ressaltar que se deu uma evolução imensa, e hoje em dia a cogeração já se tornou predominante. [3]
+
+
### Potência instalada em Cogeração por anos, tecnologia e total acumulado (dados 2005) [3]
+
+
<table>
+
<tr>
+
<th>Ano</th>
+
<th>Total (MW)</th>
+
<th>Turbinas - CP</th>
+
<th>Motores - FO</th>
+
<th>Turbinas GN</th>
+
<th>Motores GN</th>
+
<th>Motores - Propano</th>
+
<th>Motores - Biogás</th>
+
<th>Micro-Turbinas</th>
+
</tr>
+
<tr>
+
<td>1960-70</td>
+
<td>200</td>
+
<td>100</td>
+
<td>50</td>
+
<td>30</td>
+
<td>20</td>
+
<td>0</td>
+
<td>0</td>
+
<td>0</td>
+
</tr>
+
<tr>
+
<td>1972</td>
+
<td>250</td>
+
<td>120</td>
+
<td>60</td>
+
<td>40</td>
+
<td>30</td>
+
<td>0</td>
+
<td>0</td>
+
<td>0</td>
+
</tr>
+
<tr>
+
<td>1981</td>
+
<td>400</td>
+
<td>200</td>
+
<td>100</td>
+
<td>60</td>
+
<td>40</td>
+
<td>0</td>
+
<td>0</td>
+
<td>0</td>
+
</tr>
+
<tr>
+
<td>1990</td>
+
<td>600</td>
+
<td>300</td>
+
<td>150</td>
+
<td>90</td>
+
<td>60</td>
+
<td>0</td>
+
<td>0</td>
+
<td>0</td>
+
</tr>
+
<tr>
+
<td>2005</td>
+
<td>800</td>
+
<td>400</td>
+
<td>200</td>
+
<td>120</td>
+
<td>80</td>
+
<td>0</td>
+
<td>0</td>
+
<td>0</td>
+
</tr>
+
</table>
+
+
_Figura 2 - Potência instalada em Cogeração por anos, tecnologia e total acumulado (dados 2005) [3]_
+
+
Por fim, apresentam-se os vários setores de indústrias existentes em Portugal, e assim é possível concluir que a Indústria têxtil é o que mais contribui para a utilização de cogeração com um valor de 29,76%. Por outro lado, as ETARs são os setores que menos utilizam a Cogeração atualmente.[3]
+
+
### Figura 3 - Distribuição de Cogeração em Portugal por Setores[3]
+
+
| Setor | Percentual (%) |
+
|-------------------|---------------|
+
| Têxtil | 29,76 |
+
| Papel | 18,39 |
+
| Química | 14,77 |
+
| Vidro | 12,55 |
+
| Embalagens | 10,25 |
+
| Madeira | 9,60 |
+
| Hospital | 6,63 |
+
| Cortumes | 1,08 |
+
| Cerâmica | 4,97 |
+
| Metalomecânica | 2,02 |
+
| Alimentar | 5,16 |
+
| ETAR | 0,44 |
+
+
---
+
+
## Tipos de sistemas de cogeração
+
+
Os tipos de sistemas de cogeração existentes estão relacionados com as tecnologias nestes mesmos sistemas, sendo que vão-se dividir em 2 grandes grupos com base no grau de maturidade, desenvolvimento tecnológico e disseminação comercial:
+
+
### Tecnologias convencionais[3] e [6]
+
+
#### ▪ Turbinas a gás
+
+
As turbinas de gás operam segundo o ciclo termodinâmico de Brayton, utilizando mais comumente gás natural como combustível, permitindo assim obter uma potência elétrica na gama dos 1 MW e 100MW. A tecnologia em causa, tem ainda sofrido um desenvolvimento rápido nos últimos anos.
+
+
O ar atmosférico vai entrar no compressor, onde a pressão e a temperatura são elevadas. De seguida, na câmara de combustão, o ar encontra-se em contato com o combustível que está a arder a pressão constante. Os gases resultantes do processo anteriormente falado, encontram-se a temperaturas elevadas e são expandidos na turbina até atingirem a pressão atmosférica, produzindo assim trabalho. Os gases exaustos são rejeitados, aproveitando assim de forma útil o calor associado, e a temperatura dos mesmos encontra-se na ordem dos 400 e 500ºC, podendo, no entanto, atingir os 600ºC para turbinas de maior dimensão. É necessário ainda instalar-se um recuperador de calor visando o aproveitamento deste calor para a produção de vapor ou água quente.
+
+
Esta tecnologia pode ainda operar em ciclo aberto ou fechado, sendo que no último, o processo de combustão é substituído por um processo a pressão constante de gás e da adição de calor.
+
+
O rendimento desta tecnologia vai desde os 60% até aos 80%, sendo que o período de instalação da mesma varia entre os 9 e os 12 meses, podendo até mesmo chegar aos 2 anos para sistemas de maiores dimensões. O tempo de vida destes equipamentos varia entre 15 e 20 anos.
+
+
### Motores alternativos
+
+
Nesta tecnologia é também importante dividir em duas categorias, sendo que a primeira possui um motor de ignição por compressão, utilizando gasóleo como combustível, utilizando assim o Ciclo Diesel. Neste ciclo, o ar é comprimido num cilindro, e o combustível é injetado na fase final do ciclo de compressão, dando-se uma ignição espontânea devido à alta temperatura do ar comprimido. Os estágios dos motores alternativos que funcionam segundo o ciclo Diesel são:
+
+
1. O ar é inicialmente aspirado para o interior do cilindro com o auxílio de uma válvula de entrada;
+
2. De seguida, o pistão irá subir e o ar dentro do cilindro é comprimido com uma taxa bastante elevada. Assim, a temperatura do ar que foi comprimido vai subir substancialmente até 70°C;
+
3. Injeta-se combustível à alta pressão no ar comprimido que se encontra a elevadas temperaturas. Deste modo segue-se uma combustão espontânea e força o movimento do pistão para baixo;
+
4. Por fim, os gases que se formaram anteriormente são expulsos pelo movimento ascendente do pistão de dentro do cilindro.
+
+
O segundo tipo de motor segue o Ciclo de Otto e utiliza como combustível o gás natural, podendo ser também propano ou gasolina. Este tipo de motores tem o nome de motor de explosão ou ignição por faísca, uma vez que a mistura de ar e combustível é comprimida em cada cilindro, e a ignição é provocada por uma faísca externa. É importante notar, que este tipo de motores são os mais utilizados em instalações de cogeração, uma vez que possuem mais que uma fonte de recuperação de calor. Os motores alternativos que seguem o ciclo de Otto contêm um cilindro, duas válvulas e uma vela de ignição. Numa primeira fase o pistão vai-se mover no interior do cilindro e é acoplado à biela que se articula com a cabota, transformando o movimento que anteriormente era de vaivém, num movimento rotativo. Pode-se então dizer que este tipo de motor se designa por 4 tempos, uma vez que o seu funcionamento dá-se por uma sequência de 4 etapas:
+
+
1. **1º Tempo**: Inicialmente a válvula de admissão é aberta, e de seguida a mistura constituída por combustível e ar é injetada no cilindro através da válvula de admissão. De seguida, a cambota empurra o pistão para baixo enquanto roda;
+
2. **2º Tempo**: A válvula de admissão fecha-se e a mistura é comprimida enquanto o pistão realiza o seu movimento ascendente. Antes que o pistão chegue à parte superior, a vela irá provocar uma faísca.
+
3. **3º Tempo**: Em penúltimo lugar, a mistura vai-se incendiar e consecutivamente explodir. Os gases quentes formados na explosão produzem força que permite ao pistão descer, movimentando a cambota através da biela;
+
4. **4º Tempo**: Por fim, a válvula de escape vai-se abrir e os gases irão ser expulsos pelo pistão enquanto o mesmo se está a elevar.
+
+
Os motores alternativos possuem um rendimento que varia entre os 70 a 85%, sendo que o período de instalação é no máximo de 9 a 12 meses. No entanto, o tempo de vida do equipamento varia conforme o tamanho da unidade. Assim, para grandes unidades, o tempo de vida será aproximadamente 10000 a 30000 horas, o que dará aproximadamente um máximo de 3 anos e meio. Para uma unidade de grandes dimensões, o tempo de vida pode variar entre 15 e 20 anos.
+
+
### Turbinas de vapor
+
+
As turbinas de vapor seguem o Ciclo de Rankine e podem possuir uma de 4 tipos de configurações, Contrapressão, Condensação, Ciclo de base e Sistema com fluido orgânico. Na primeira configuração, o vapor sai da turbina a pressão atmosférica ou a uma pressão elevada. Por outro lado, o segundo tipo de configuração permite que o vapor seja extraído da turbina a pressões inferiores à atmosférica.
+
+
Nesta tecnologia, o processo inicia-se na caldeira, em que a água é convertida em vapor sob certas condições de sobreaquecimento. De seguida, o vapor será expandido numa turbina com mais que um andar, deslocando-se até ao condensador, onde será rejeitado para um condensador a vácuo, dando-se a condensação de vapor. Numa última fase, o condensado é então bombeado para a caldeira, começando o ciclo de novo.
+
+
Este equipamento é dimensionado para otimizar rendimentos de conversão elétrica, e por isso, não é muito utilizado para sistemas de cogeração. Uma melhor opção de equipamento seria as turbinas de contra-pressão, em que o fluxo de vapor já exausto que abandona a turbina é enviado para um processo industrial nas condições que são necessárias para o mesmo.
+
+
As turbinas de vapor oferecem um rendimento na ordem dos 60 a 65% e possuem um tempo de vida útil de cerca de 25 a 35 anos. O período de instalação irá variar mais uma vez com o tamanho dos sistemas, sendo que para sistemas pequenos varia entre 12 a 18 meses, e para sistemas de dimensões superiores, pode atingir os 3 anos.
+
+
---
+
+
### Tecnologia emergentes
+
+
#### Microturbinas
+
+
As microturbinas apresentam um princípio de operação muito semelhante ao das turbinas de gás, recorrendo ao ciclo de Brayton para a caracterização do seu funcionamento.
+
+
O que torna estas duas tecnologias distintas é a sua dimensão. As microturbinas situam-se na gama 30 – 300 kW, enquanto as turbinas de gás estão na gama de 0,5 – 250 MW.
+
+
O funcionamento das microturbinas apresenta a seguinte ordem de estágios:
+
+
1. O ar é pré-aquecido e comprimido para o interior da turbina a alta velocidade e a alta pressão;
+
2. O ar aquecido é misturado com o combustível e queimado na câmara de combustão, onde o processo de queima é controlado de forma a obter a máxima eficiência e baixos níveis de emissões.
+
3. Os gases produzidos na queima são expandidos na turbina.
+
4. Os gases não aproveitados, os gases de exaustão, são libertados para atmosfera ou podem ser aproveitados para outros fins úteis.
+
+
+
+
As microturbinas podem operar com uma grande variedade de combustíveis: principalmente gás natural, mas também combustíveis líquidos como gasolina, querosene e óleo diesel.
+
+
A maioria das microturbinas existentes no mercado têm como função principal produzir eletricidade, podendo funcionar em Cogeração utilizando equipamento adicional, um permutador de calor, de forma a tirar partido da elevada temperatura dos gases de escape.
+
+
- **Pilhas de combustível**
+
+
As pilhas de combustível, ainda se encontrem em constante desenvolvimento, apresentam um modo de obtenção de energia elétrica muito diferente das tecnologias convencionais e até mesmo das tecnologias que recorrem a recursos renováveis.
+
+
As pilhas assemelham-se às tão conhecidas baterias, no sentido em que ambas geram energia em corrente contínua através de um processo eletroquímico, sem recorrer à combustão. Contudo, enquanto as baterias convertem uma quantidade finita e muito limitada de energia química armazenada em energia elétrica, as pilhas de combustível podem, em teoria, operar indefinidamente, desde que lhes seja fornecida continuamente uma fonte de combustível, neste caso, o hidrogênio.
+
+
No entanto, H2 é uma fonte de combustível muito escassa. Sendo assim é necessário recorrer a um processo químico, designado por reformação, para obter hidrogênio através de outro combustível e de vapor de água.
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# Fontes de energia
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+
Apesar da cogeração a partir de combustíveis fósseis de natureza sólida, líquida e gasosa serem preponderantes, a cogeração a partir de recursos renováveis tem tido um crescimento significativo nos últimos anos uma vez que se recorre a um aproveitamento de recursos energéticos com um elevado potencial. Neste sentido, há uma diminuição do consumo de combustíveis fósseis e minimização os impactos no meio ambiente. Existindo uma valorização energética, através de um aproveitamento de resíduos. [8]
+
+
As principais fontes de energias renováveis aplicadas num sistema de cogeração são as seguintes:
+
+
- **Biocombustíveis sólidos**
+
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O aproveitamento de resíduos florestais ou de subprodutos de indústrias transformadoras de resíduos, nomeadamente de madeira ou cortiça, é bastante comum em sistemas de cogeração por turbina de vapor, sendo muito utilizados para produção de vapor na alimentação da turbina.
+
+
- **Biocombustíveis gasosos com origem industrial**
+
+
Nos processos industriais há produção de resíduos e efluentes com uma elevada carga orgânica, o que leva a que o tratamento anaeróbio origine uma fração gasosa com um alto potencial energético, o biogás. Este combustível apresenta um elevado teor de metano (50-70%), pelo que a sua utilização e valorização em sistemas de cogeração se pode tornar tão importante.
+
+
- **Biocombustíveis gasosos com origem em aterros sanitários**
+
+
O descarte de resíduos orgânicos em aterros sanitários gera uma decomposição anaeróbia, produzindo um gás de aterro. Este gás é composto por um elevado teor de metano (35-60%) sendo um ótimo combustível para sistemas de cogeração.
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+
## Aplicações
+
+
Para implementar um sistema de cogeração é preciso dimensionar as necessidades de calor, responsáveis pela produção de energia elétrica, de forma a aplicar nos diversos setores industriais e serviços.
+
+
Desta forma, as principais e diversas aplicações em vários setores são:
+
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- **Setor industrial**
+
O envolvimento do calor do processo, para a produção de vapor, é muito comum na indústria química, petroquímica e farmacêutica, e também da indústria alimentar e na indústria de papel e têxtil.
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Para aquecimento direto, implicando um forno a altas temperaturas, são conhecidas as indústrias do vidro, do cimento e da siderúrgica.
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+
- **Setor comercial e serviços**
+
Neste setor, a implementação do sistema em ar condicionado central e aquecimento de água, é muito usado em centros comerciais, Hotéis, hospitais e até supermercados.
+
+
Apesar dos sistemas de cogeração serem mais frequentes no setor industrial, destacam-se, através da sua intensidade, no setor terciário, uma vez que está em constante atividade.
+
+
## Legislação
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+
Através do decreto-lei n.º 186/95, a cogeração é definida como o processo de produção combinada de energia elétrica e térmica, destinando-se ambas a consumo próprio ou de terceiros, com respeito pelas condições previstas na lei. [9]
+
+
Ao longo dos anos a legislação orientada para a cogeração tem sofrido alterações tanto a nível nacional como a nível europeu, que hoje em dia permitem que haja um maior controlo desta técnica, das respetivas matérias-primas utilizadas e consequentemente das emissões libertadas, e uma estabilidade económica nos projetos implementados. [4]
+
+
Neste sentido, apresentamos algumas legislações implementadas:
+
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- **Decreto-Lei n.º 23/2010 de 25 de março**
+
Estabelece as regras aplicáveis à produção combinada de calor e eletricidade, a cogeração. Desta forma foi possível conhecer novos desafios organizacionais e ambientais.
+
+
- **Decreto-Lei 68-A/2015**
+
+
Estabelece disposições em matéria de eficiência energética e produção em cogeração, transpondo a Diretiva n.º 2012/27/UE, do Parlamento Europeu e do Conselho, de 25 de outubro de 2012, estabelecendo um novo enquadramento que promove a eficiência energética na união europeia e que define as ações associadas às propostas incluídas no plano de eficiência energética de 2011 e ao mesmo tempo, considerando as necessidades identificadas no roteiro de transição para uma economia de baixo carbono competitiva, em 2050.
+
+
- **Despacho n.º 8965/2019**
+
+
Determina que a concessionária da Rede Nacional de Transporte, na qualidade de Entidade Emissora de Garantias de Origem, deve criar e manter uma plataforma que assegure a gestão da certificação de instalações de cogeração e de produção de eletricidade a partir de fontes de energia renováveis e a emissão das garantias de origem da respetiva produção.
+
+
---
+
+
### Bibliografia
+
+
3. [marioloureiro.net](http://marioloureiro.net)
+
4. COGEN Portugal – Wikipédia, a enciclopédia livre ([wikipedia.org](https://pt.wikipedia.org))
+
5. Cogeração | A Cogeração em Portugal (3ª PARTE) | ([voltimum.pt](https://www.voltimum.pt))
Por exemplo, segundo Ferraz et al, em 1980 [^1], um litro de gasolina
-
equivale a aproximadamente 0,61 m³ de biogás, o que significa que essa
-
quantidade de biogás seria necessária para gerar a mesma energia contida
-
em um litro de gasolina. Para o diesel, os valores são semelhantes,
-
variando entre 0,55 e 0,6 m³ de biogás conforme diferentes fontes. Isso
-
demonstra que o biogás pode ser uma alternativa viável para a
-
substituição desses combustíveis fósseis em aplicações industriais e de
-
transporte.
-
-
Outro ponto relevante é a equivalência com a eletricidade. Ferraz et al
-
[^1] indicam que 1,43 m³ de biogás podem gerar 1 kWh de eletricidade,
-
enquanto Santos [^14], em 2000, apresenta um valor consideravelmente
-
maior, de 6,5 m³ por kWh. Essa discrepância pode ser atribuída a
-
diferenças na eficiência dos sistemas de conversão utilizados nos
-
estudos, bem como à variação na composição do biogás, especialmente em
-
relação ao teor de metano.
-
-
Além disso, a Tabela 2 também compara o biogás com outros combustíveis
-
como gás liquefeito de petróleo, querosene, carvão, lenha e álcool,
-
reforçando seu potencial como fonte energética versátil. Esses dados são
-
fundamentais para embasar a aplicação do biogás em diversas áreas, como
-
substituição do diesel e do gás natural veicular em veículos, seu uso no
-
lugar do gás liquefeito de petróleo em processos industriais e a geração
-
combinada de energia elétrica e térmica.
-
-
A seguir, serão exploradas essas aplicações, seus processos necessários
-
e os impactos na sustentabilidade, de acordo com Muncinelli (2019)
-
[^13].
-
-
### 5.1 Aplicação do biogás como alternativa de substituição ao diesel
-
-
Após passar por etapas de purificação e compressão, o biogás pode
-
representar uma alternativa viável ao óleo diesel, cuja origem está em
-
recursos não renováveis. Para que seja utilizado em motores
-
originalmente projetados para diesel, o biogás deve passar por um
-
processo industrial específico. Esse processo inclui diversas fases, que
-
são apresentadas no diagrama da Figura 2 a seguir.
-
-
-
-
_**Figura 2.** Aplicação do biogás como alternativa de substituição ao diesel_
-
-
Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado de: Muncinelli, 2019 [^13].
-
-
A substituição do diesel pelo biogás não é completa e exige modificações
-
nos motores para que possam operar de forma bicombustível, combinando
-
diesel e metano. Nessa configuração, a proporção da mistura pode variar,
-
com o diesel representando entre 40% e 100% do total, enquanto o metano
-
pode compor de 0% a 60%. No entanto, uma quantidade mínima de diesel
-
será sempre necessária para garantir o funcionamento adequado do motor.
-
-
Além da economia no consumo de combustível, essa conversão traz
-
benefícios ambientais e reduz a dependência do diesel, o que pode ser
-
estratégico diante de eventuais oscilações no seu fornecimento.
-
-
Segundo a reportagem “Energia limpa: biogás pode ser alternativa ao diesel” disponível em [^15], a utilização do biogás como alternativa ao diesel poderia substituir até 70% do diesel consumido por ônibus e caminhões no Brasil, reduzindo significativamente os custos operacionais com combustível.
-
-
### 5.2 Aplicação do biogás como alternativa de substituição ao gás
-
natural veicular (GNV)
-
-
O biogás, após ser devidamente tratado, também pode ser empregado como
-
combustível em veículos originalmente abastecidos com gás natural
-
veicular (GNV). Para viabilizar essa substituição, é necessário
-
submetê-lo a processos semelhantes para obtenção de diesel, conforme
-
Figura 3.
-
-
-
-
_**Figura 3.** Aplicação do biogás como alternativa de substituição ao GNV_
-
-
Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado de: Muncinelli, 2019 [^13].
-
-
Vale destacar que, diferente da substituição do diesel, a troca do GNV
-
pelo metano ocorre de maneira direta e completa, exigindo apenas ajustes
-
simples na configuração dos motores para garantir sua compatibilidade e
-
desempenho adequado.
-
-
### 5.3 Aplicação do biogás como alternativa de substituição ao gás liquefeito do petróleo (GLP)
-
-
O biogás representa uma alternativa sustentável ao GLP, pois, quando
-
tratado para remover impurezas e contendo pelo menos 50% de metano, pode
-
ser empregado em sistemas que utilizam GLP com pequenas adaptações nos
-
queimadores. O que é indicado na Figura 4.
-
-
-
-
_**Figura 4.** Aplicação do biogás como alternativa de substituição ao GLP_
-
-
Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado de: Muncinelli, 2019 [^13].
-
-
### 5.4 Aplicação do biogás como alternativa de geração de energia combinada elétrica e calorífica
-
-
Após passar pelo processo de purificação, o biogás pode ser utilizado
-
como combustível na geração simultânea de eletricidade e calor em
-
motores do ciclo Otto projetados especificamente para sua combustão.
-
Esses motogeradores são desenvolvidos para operar com a explosão do
-
biogás, garantindo um aproveitamento eficiente dessa fonte de energia. O
-
procedimento pode ser observado na Figura 5.
-
-
-
-
_**Figura 5.** Aplicação do biogás como alternativa de geração de
-
energia combinada elétrica e calorífica_
-
-
Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado de: Muncinelli, 2019 [^13].
-
-
Os sistemas de cogeração, conhecidos como “Combined Heat and Power”
-
(CHP), permitem a produção simultânea de eletricidade e calor a partir
-
do biogás. Motores do ciclo Otto adaptados para esse combustível possuem
-
um gerador que permite converter o torque do motor em energia elétrica
-
de forma contínua. Além disso, o calor gerado no processo pode ser
-
reaproveitado em aplicações industriais ou na própria planta de biogás,
-
otimizando o uso da energia e aumentando a eficiência do sistema.
-
-
Nesse sentido, o biogás demonstra ser uma fonte de energia versátil e
-
eficiente, com aplicações que vão desde a substituição de combustíveis
-
fósseis, como diesel, GNV e GLP, até a geração combinada de eletricidade
-
e calor. É importante relembrar que sua viabilidade depende da
-
composição e do tratamento adequado, garantindo, assim, sua
-
compatibilidade com diferentes sistemas energéticos. Além das aplicações
-
abordadas, outras possibilidades podem ser exploradas conforme avanços
-
tecnológicos e necessidades industriais, ampliando ainda mais o seu
-
impacto na transição para fontes energéticas mais sustentáveis.
-
-
-
## 6. Limitações
-
-
Apesar do seu grande potencial energético e da sua contribuição para a
-
transição para fontes renováveis, o biogás enfrenta desafios técnicos e
-
econômicos que devem ser considerados para que sua implementação seja
-
eficaz. A seguir, serão discutidos esses desafios e possíveis soluções
-
para viabilizar o aproveitamento sustentável do biogás.
-
-
### Problemas de armazenagem, transporte e utilização
-
-
O armazenamento, transporte e utilização do biogás apresentam desafios
-
que devem ser geridos para garantir segurança e eficiência. No
-
armazenamento, é essencial considerar a presença de H₂S, que é corrosivo
-
e tóxico, além de equilibrar volume e pressão para otimizar espaço e
-
operação segura [^16]. No transporte, o controle da temperatura é
-
crucial para evitar riscos e perdas [^2]. Já na utilização, é necessário
-
garantir um fornecimento estável e seguro para aplicações como geração
-
de eletricidade, aquecimento e uso como combustível, evitando variações
-
de pressão ou composição que possam comprometer o desempenho dos
-
sistemas [^5].
-
-
### Fumos de combustão com poluentes (SOx, NOx e CO)
-
-
A combustão do biogás gera poluentes atmosféricos, como óxidos de
-
enxofre (SOₓ), óxidos de nitrogênio (NOx) e monóxido de carbono (CO). Os
-
SOₓ resultam da presença de sulfeto de hidrogênio no biogás e podem
-
contribuir para a chuva ácida. Os NOₓ formam-se a partir do nitrogênio
-
do ar durante a combustão em altas temperaturas, sendo responsáveis pelo
-
smog fotoquímico. Já o CO é gerado quando a queima do metano é
-
incompleta, podendo ser tóxico em concentrações elevadas. Para mitigar
-
essas emissões, é essencial purificar o biogás antes da combustão,
-
otimizar a eficiência da queima e controlar a relação ar-combustível
-
[^2].
-
-
### Necessidade de tecnologia para limpeza/purificação
-
-
A purificação do biogás é um requisito essencial para viabilizar seu uso
-
eficiente e seguro pelos consumidores. Como sua composição varia
-
conforme a matéria-prima utilizada e o processo de produção adotado, é
-
necessário empregar tecnologias de limpeza para remover impurezas e
-
componentes indesejáveis. Embora existam métodos físico-químicos
-
consolidados para esse fim, a otimização desses processos continua sendo
-
um desafio na cadeia de suprimento do biogás, reforçando a necessidade
-
de aprimoramento tecnológico para garantir um combustível de qualidade
-
[^3].
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### Elevado investimento econômico
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A geração de biogás requer um investimento inicial elevado,
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principalmente devido ao alto custo dos equipamentos e da infraestrutura
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necessária para sua produção [^17]. Além disso, os custos operacionais
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também são significativos, abrangendo a manutenção dos sistemas, a
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purificação do gás e a sua distribuição. Esses custos devem ser
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compensados por receitas adequadas, o que torna essencial um ambiente
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regulatório favorável, com políticas e incentivos que garantam a
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viabilidade econômica do setor [^3].
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### Riscos de explosão quando misturado com ar/oxigênio
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A introdução controlada de pequenas quantidades de oxigênio (2-6%) no
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sistema de biogás, utilizando um compressor, é uma técnica eficaz para
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reduzir a concentração de sulfeto de hidrogênio. Esse processo resulta
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na formação de enxofre e água, permitindo uma purificação mais eficiente
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do biogás sem necessidade de produtos químicos ou equipamentos
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complexos, além de ser uma solução de baixo custo. No entanto, é
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fundamental monitorar a quantidade de ar adicionada, pois o biogás pode
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se tornar explosivo quando a mistura atinge uma faixa de 6-12%,
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dependendo do teor de metano presente. Para evitar riscos, é recomendado
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manter a concentração de metano fora da faixa de 5-15% (em volume) e a
[^3]: **DE SOUZA, José.** [_Os desafios do setor do biogás e a sua importância para o meio ambiente, a economia e a sociedade._](https://www.researchgate.net/profile/Jose-Souza-8/publication/358841692_Os_desafios_do_setor_do_biogas_e_a_sua_importancia_para_o_meio_ambiente_a_economia_e_a_sociedade/links/63173eee61e4553b956d5955/Os-desafios-do-setor-do-biogas-e-a-sua-importancia-para-o-meio-ambiente-a-economia-e-a-sociedade.pdf) Sociedade, Tecnologia e meio ambiente: avanços, retrocessos e novas perspectivas - volume 2., Editora Científica Digital, 2022. p. 454-465.
[^4]: **FERREIRA, G. L.; MASETTO ANTUNES, S. R.; FERREIRA DE SOUZA, E. C.** [_Biogás: análise dos pontos positivos e negativos e sua contribuição para atingir os Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (ODS)._](https://sbpe.org.br/index.php/rbe/article/view/832/577) Revista Brasileira de Energia, 2024, 29.4.
