Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Centro Federal de Educação Tecnológica Celson Suckow da Fonseca UnED Angra dos Reis ENGENHARIA ELÉTRICA PROJETOS EM ENGENHARIA ELÉTRICA PROF. JOSÉ RAFAEL LEBRE BIODIGESTOR FELIPE SANT’ANA VIEIRA FERNANDA HELENA AMARO VERNEQUE GABRIEL COELHO VARGAS SANT’ANNA SERGIO CABRAL ESTEVAM DA SILVA Angra dos Reis/RJ Março de 2018 RESUMO O presente projeto tem como intuito o estudo e analise da implantação de um biodigestor no CEFET/RJ campus Angra dos Reis, para gerar eletricidade através da reutilização de resíduos gerados no Restaurante Universitário RU. O biodigestor é um aparelho que decompões resíduos sólidos através da fermentação anaeróbica e em consequência libera biogás. Através do biogás seria gerado energia elétrica afim de abater a conta de energia da instituição. A motivação do projeto veio a partir na análise da quantidade de resíduos que são gerados no RU, e através da disciplina de Projetos em Engenharia Elétrica decidiu-se realizar um estudo de viabilidade de implantação de Biodigestores no campus. Pretende-se acoplar o gerador à rede. Em um prévio estudo de caso, o rejeito gerado pelo restaurante universitário seria de aproximadamente 180 kg por semana, o biodigestor terá o funcionamento do tipo batelada, sendo o rejeito reposto semanalmente. Analisando a geração do biodigestor e a quantidade que seria abatida do consumo da instituição verificou-se que com as premissas adotadas a quantidade de resíduos gerados não tornaria o projeto não seria viável, visto que a geração seria muito pouca e o custo relativamente alto. Tentando reverter esse quadro foi analisado uma nova premissa que inclui recolhimento de insumos em estabelecimentos ao redor, desta forma teve-se um retorno bruto de R$ 780,10. Porém o orçamento praticamente duplicou. Realizando a analise do VPL constatou-se que em 22 anos o projeto seria pago e começaria a trazer rendimentos positivos sendo assim o projeto traz rendimentos positivos a longo prazo. Do ponto de vista financeiro o projeto é inviável por demorar mais de 20 anos para ter retorno, porém a implantação traria benefícios nos âmbitos ambientais, sociais e científicos. ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Representação de Biodigestores 6 Figura 2: CHP300 HSB30 8 Figura 3: Modelo de Biodigestores Acqualimp 8 Figura 4: Tarifação Horo-sazonal Verde 10 Figura 5: Localização do biodigestor e gerador 12 Figura 6: Rota de recolhimento de insumos 20 ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1: Listagem de equipamentos e preços 9 Tabela 2: Consumo mensal de energia do CEFET/RJ – Angra dos Reis 9 Tabela 3: Resultado da caracterização dos resíduos orgânicos do RU da UTFPR – Campus Londrina 13 Tabela 4: Média de alimento perdido pela quantidade de pratos fornecidos durante um dia de funcionamento. *(SOTTI, 2013) **(BOCHINA, 2013) 13 Tabela 5: Nova premissa, dados coletados dos restaurantes ao redor do CEFET 18 Tabela 6: Produção de biogás e energia e credito mensal gerado 19 Tabela 7: Listagem de equipamentos e preços 21 Tabela 8: Análise dos retornos financeiros anuais 22 Tabela 9: Fluxo de caixa no período de 25 anos 22 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 5 1.1.CONSIDERAÇÕES INICIAIS 5 1.2. OBJETIVO 5 1.3. MOTIVAÇÃO 6 1.4. BIODGESTORES 6 2. EQUIPAMENTO 7 3. VIABILIDADE DO PROJETO 9 3.1. DEMANDA 9 3.2. LOCAL DE IMPLANTAÇÃO 11 3.3. VIABILIDADE TÉCNICA 12 3.4. VIABILIDADE ECONOMICA 13 4. COMERCIALIZAÇÃO DE ENERGIA PARA GERAÇÃO DISTRIBUÍDA 14 4.1. ANEEL E SUAS PARTICULARIDADES 14 4.2. CONEXÃO À REDE 15 5. IMPACTOS AMBIENTAIS 15 5.1. IMPACTOS DE INSTALAÇÃO DO BIODGESTOR 16 6. CONSIDERAÇOES DE ESTUDO INICIAL 17 7. NOVA PREMISSA 18 7.1. VIABILIDADE TECNICA 18 7.1.1. LOGISTICA 19 7.1.2. ORÇAMENTO 20 7.1.3. FLUXO DE CAIXA 22 7.2. FINANCIAMENTO 23 7.3. OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO 24 8. CONSIDERAÇOES FINAIS 25 9. REFERÊNCIAS 27 BIODGESTOR INTRODUÇÃO CONSIDERAÇÕES INICIAIS O século XVIII foi marco histórico do crescimento industrial e tecnológico no mundo. A Revolução Industrial trouxe diversos impactos na sociedade e ambiente. Durante este período houve um imenso êxodo rural, levando diversas famílias do campo para os pequenos centros urbanos. Com isso o crescimento populacional e energético cresceu de forma desorientada. O crescente uso das maquinas a vapor ocasionou diversos problemas ambientais nos países desenvolvidos. Hoje um dos principais problemas relacionados a este tema é o aumento da demanda energética. Diversos países estão passando por um período transitório, estabelecendo aos poucos seu desenvolvimento. Este desenvolvimento, como um todo, é marcado pelo crescente uso e exploração de energia, tal energia na maior parte desde a Revolução Industrial, é proveniente de combustíveis fóssil, como petróleo. A queima de combustível fóssil é bastante prejudicial ao meio ambiente por conter altas taxa de carbono, sendo um dos principais colaboradores para o efeito estufa. Além disso, os combustíveis fósseis são formados por matéria orgânica decomposta a milhares de anos, sendo sua renovação muito lenta. Este é um dos principais fatores que tem levado muitos pesquisadores, ambientalistas etc., a procura de fontes mais limpas e renováveis de energia. Muitas destas fontes já são, de conhecimento básico, por muitos, como a energia solar, eólica, hídrica etc. Afim de se complementar este quadro este estudo baseia-se no uso de Biodigestores como uma alternativa de obtenção de energia de forma limpa e renovável. OBJETIVO O objetivo do presente trabalho foi analisar a viabilidade de implantação de um Biodigestor para geração de energia elétrica no CEFET/Rj campus Angra dos Reis. É apresentado um estudo completo desde de as informações técnicas do equipamento a ser utilizado, e toda análise socioeconômica referente ao mesmo. A ideia inicial foi analisar a capacidade de geração do RU para suprir toda a demanda energética da instituição. Como matéria prima para o biodigestor supomos a existência de um Restaurante Universitário (RU) no CEFET/RJ – campus Angra dos Reis, assim todo resíduo gerado seria fonte de biomassa para geração de energia. MOTIVAÇÃO A geração de resíduos sólidos orgânicos está presente em todas as etapas da operação do RU, desde o preparo dos alimentos até o descarte das sobras contidas nos pratos após as refeições. Costa et al. (2004), em uma pesquisa feita no campus I da Universidade Estadual da Paraíba (UEPB), mostra que nas áreas designadas para a alimentação da comunidade acadêmica, os resíduos orgânicos representam um percentual de 97,21% da massa total gerada. A implantação de um biodigestor no campus faria com que os resíduos orgânicos do RU fossem utilizados para gerar energia elétrica por meio da produção de biogás gerado pelo processo de digestão anaeróbica. BIODGESTORES O biodigestor é um aparelho destinado a decompor a biomassa e em consequência produzir biogás, ele fornece condições favoráveis para que bactérias anaeróbicas degradem o material e em consequência liberem o gás metano. O biodigestor compõe-se basicamente de uma câmara fechada onde ocorre a fermentação da biomassa. Existem diversos tipos, mas em geral todos possuem um recipiente que abriga a biomassa e um gasômetro que armazena o biogás. Na figura 1, pode-se observar uma representação de biodigestores. Figura 1: Representação de Biodigestores Fonte: http://diybiodigestores.blogspot.com/p/biodigestor-detalhes.html O Biogás é composto em média de 60 a 80% de metano, 30 a 40% de gás carbônico, apresentando traços de nitrogênio, hidrogênio e gás sulfídrico (SGANZERLA, 1983). O metano é altamente combustível e não deixa fuligem, possuindo o mínimo de poluição. O poder calorífico do biogás pode variar em função da porcentagem de metano: de 5.000 a 7.000 kcal por metro cúbico. Esse poder calorífico pode chegar a 12.000 kcal por metro cúbico uma vez eliminado todo o gás carbônico da mistura (FIGUEIREDO, 2007). Vantagens da utilização de biodigestores: Baixo custo operacionale de implantação; Simplicidade de operação, manutenção e controle; Eficiência na remoção das diversas categorias de poluentes, baixos requisitos de área; Pode ser aplicado em pequena escala com pouca dependência da existência de grandes interceptores; Elevada vida útil e a possibilidade de recuperação de subprodutos úteis como o biofertilizante e o biogás. EQUIPAMENTO Para implementação do projeto seria necessário a compra dos seguintes equipamentos principais, Gerador e do Biodigestor. Abaixo realizamos os equipamentos selecionados: Gerador Marca: CHP Brasil; Modelo: HSB30 Figura 2: CHP300 HSB30 Fonte: CHP Brasil Informações técnicas:/ Potência: 30 kVA Consumo: 9 Nm3/H Dimensões (CxLxA): 260x110x175 cm3 Peso: 900 kg Biodigestor Marca: Acqualimp; Modelo: 1300 Figura 3: Modelo de Biodigestores Acqualimp Fonte: Acqualimp Informações técnicas: Capacidade: 1300L Dimensões (AxD): 198x118 cm2 Peso: 34 kg Além dos equipamentos listados seria necessário cabos elétricos e encanamentos para implantação. Na tabela 1 está exposto o preço e quantidade de cada item a ser utilizado. Tabela 1: Listagem de equipamentos e preços Quantidade Item Preço (R$) 1 Gerador CHP Brasil: 37580,0 1 Biodigestor 1649,89 2 Vara 3m de cano PVC 121,80 1 Cabo Alumínio Triplex 35mm 50m 515,00 Frete 1964,00 Total 41.830,69 VIABILIDADE DO PROJETO Neste tópico será realizado um estudo da demanda do campus em vista de analisar a viabilidade econômica e técnica do projeto. DEMANDA A demanda de energia do CEFET-RJ campus Angra dos Reis, dada pela tabela 2, está diretamente ligada aos períodos letivos, e às estações do ano, sendo variável de acordo com estes parâmetros ao longo do ano. Tabela 2: Consumo mensal de energia do CEFET/RJ – Angra dos Reis Período (kWh) (kWhr) Gasto mensal (R$) Janeiro 7.468 459 R$6.832,76 Fevereiro 9.142 550 R$8.212,48 Março 12.554 404 R$13.738,33 Abril 15.558 350 R$14.595,79 Maio 10.518 304 R$10.877,55 Junho 11.122 255 R$9.937,01 Julho 9.222 254 R$8.023,42 Agosto 6.955 295 R$6.896,27 Setembro 10.556 300 R$9.575,42 Outubro 11.007 353 R$9.738,89 Novembro 13.857/ 614 R$17.116,45 Dezembro 12.317 479 R$10.922,34 ANUAL 130.276 4.617 R$126.466,71 Fonte: Secretária do CEFET/RJ – campus Angra dos Reis Observa-se que a média de energia elétrica demandada é de 10856,33 kWh. Pode-se afirmar de antemão, pelo estudo da tabela 2, que no período de férias a demanda reduz drasticamente, e no inverno a mesma segue o patamar da média de todos os meses. Já no verão, nos períodos letivos, constata-se grande elevação na demanda, proveniente do uso dos aparelhos condicionadores de ar. O tipo de demanda da instituição é em grande escala fora de ponta, tendo em vista que a maioria das aulas são lecionadas nos períodos matutino e vespertino. Existem três características de demandas diferentes, a convencional, a horo-sazonal verde e a horo-sazonal azul. Logo possibilita-se afirmar que o CEFET-RJ segue a característica horo-sazonal verde. Esta tarifação segue da seguinte forma: “É a modalidade tarifária indicada às unidades consumidoras onde é possível a reprogramação da utilização da carga (demanda), ao longo das horas do dia, do segmento de ponta para o segmento fora de ponta. Características básicas: Tarifa única de demanda de potência (kW); Uma tarifa de consumo para o horário da ponta seco/úmido (kWh); Uma tarifa de consumo para o horário fora da ponta seco/úmido (kWh); Demanda contratada mínima de 30 kW.” (MINISTÉRIO DO PLANEJAMENTO - 2015). Figura 4: Tarifação Horo-sazonal Verde Fonte: http://www.planejamento.gov.br/secretarias/upload/arquivo/asege/cartilha-de-energia-v03-1.pdf/view LOCAL DE IMPLANTAÇÃO O CEFET-RJ Campus Angra dos Reis localiza-se em um terreno de mais de 12700 m² às margens BR-101 (Rodovia Rio-Santos), tendo pouco mais de 2700m² de área construída, dividido em cinco blocos denominados: A, B, C, D e E, como pode-se observar na figura 5. A localização do biodigestor deve ser próxima a entrada de energia do campus, pois a geração não será isolada, e sim conectada à rede. Sendo assim, a entrada de energia localiza-se acima do bloco E conforme a figura 5. Logo o espaço físico a ser utilizado pelo biodigestor e gerador de energia será acima do bloco D conforme destacado na figura 5. Figura 5: Localização do biodigestor e gerador VIABILIDADE TÉCNICA Foi realizado uma pesquisa, através da análise de artigos científicos e dissertações que abordaram a temática da gestão dos resíduos sólidos em restaurantes universitários a fim de estimar a caracterização dos resíduos orgânicos que são gerados pela operação do restaurante universitário do CEFET/RJ – Campus Angra dos Reis. Os resultados usados como base são da caracterização dos resíduos orgânicos produzidos pelo restaurante universitário da UTFPR – Campus Londrina durante 3 dias distintos. Com base na pesquisa feita, admite-se como premissa que na caracterização dos resíduos orgânicos gerados pelo RU do CEFET/RJ – Campus Angra dos Reis foram encontrados os alimentos da tabela 4. Tabela 3: Resultado da caracterização dos resíduos orgânicos do RU da UTFPR – Campus Londrina Resíduos do RU Arroz Feijão Peito de frango Bisteca de porco Cenoura Vegetais Cebola Repolho Tomate Linguiça Banana Beterraba Pimentão Carne moída Brócolis Milho Chuchu Repolho Roxo Bagaço de Laranja Casca de Laranja QUANTIDADE DE INSUMOS Os insumos gerados dependem diretamente da quantidade de alimentos desperdiçados ou perdidos no RU, será usando a média dos valores encontrados em faculdades que possuem RU, datados na tabela 5. Tabela 4: Média de alimento perdido pela quantidade de pratos fornecidos durante um dia de funcionamento. *(SOTTI, 2013) **(BOCHINA, 2013) Universidade Quant. Resíduo (kg) Refeições Quant. Resíduo (kg)/Refeição *UEPB 450.77 4000 0.1126 *USP 268.6 2000 0.1343 *UFMT 1195.8 9696 0.1233 *UTFPR-LD 68.92 335 0.1941 **UFPR 224 4000 0.056 Valor Médio - - 0.1240 O CEFET/RJ Angra dos Reis possui 3 cursos de graduação e 1 curso tercnico presencial, totalizando 684 alunos presenciais (CEFET/RJ, 2018). Adotando como premissa que a média de alimento desperdiçado no RU do CEFET/RJ – Campus Angra dos Reis é de 0,1240 kg/refeição e que a frequência média dos alunos seja de quatro vezes na semana, a quantidade média de refeições servidas semanalmente é 1504. Assim, a média de resíduos orgânicos gerados no RU é de 181,08 kg/semana. VIABILIDADE ECONOMICA A utilização de uma batelada contendo 1 kg de matéria orgânica triturada gera um volume de 200 litros de biogás, usando essa estimativa, a produção de biogás semanal tem como teto um valor de 36.216L ou 36,216 m3/semana. Logo o termogerador para biogás deverá ter essa capacidade de consumo. A quantidade média de insumos produzidos durante uma semana é de 181,08 kg. Isto equivale a uma batelada com capacidade para produzir 36,216m3 de biogás, adotando como tempo de retenção hídrica um período de 1 mês. Se for utilizada 4 bateladas, com um intervalo de inoculação de uma semana entre elas, haverá uma continuidade na produção do biogás. A produção mensal de biogás será de 144,864 m3. A queima de 1 metro cúbico de gás fornece 1,43kWh de eletricidade (OLIVEIRA, 2009), um mês de geração produzirá 207,16 kWh. Segundo a ANEEL o valor médio do kWh regulado pela Enel-RJ é de 0,623 R$/kWh (. Isso representa uma economia média de R$ 129,00 mensais. Tendo em vista que o consumo médio do campus é de 130.276 kWh seria necessário para suprir toda essa demanda uma geração mensal de cerca de 10.856 kWh. Para esta geração mensal necessitasse de um volume de 7.592 m3, cercade 37.960 kg mensais. COMERCIALIZAÇÃO DE ENERGIA PARA GERAÇÃO DISTRIBUÍDA A geração distribuída gera grandes benefícios ao sistema elétrico, diminui-se os investimentos em expansão dos sistemas de distribuição e transmissão, diminui a carga das redes, há um baixo impacto ambiental, uma diminuição da perda de energia e a diversificação da matriz energética. ANEEL E SUAS PARTICULARIDADES De acordo com a resolução da ANEEL n° 182/2012, que está em vigor desde 17 de abril de 2012, permite-se ao consumidor brasileiro gerar sua própria energia elétrica a partir de fontes renováveis e de transmitir o excedente para a rede de distribuição de sua localidade. O faturamento da unidade consumidora com mini/micro geração distribuída deve considerar a energia consumida, deduzidos a energia injetada e eventual crédito de energia acumulado em ciclos de faturamentos anteriores, por posto tarifário, quando for o caso, sobre os quais deverão incidir todas as componentes da tarifa em R$/MWh; De acordo com o artigo 2° da resolução normativa n°482, para centrais de micro geração distribuída com potência menor ou igual a 75KW e para mini geração distribuída com potência superior a 75KW (e menor ou igual a 3MW para fontes hídricas), são conectadas na rede de distribuição por meio de unidades consumidora e a comercialização da energia excedente é feita por meio do sistema de compensação, isto é, o excedente é transformado em créditos que podem ser utilizados para diminuir a fatura de meses seguintes, com uma validade de 60 meses para o uso destes créditos; O excedente de energia que não tenha sido compensado na própria unidade consumidora, pode ser utilizado para compensar o consumo de outras unidades consumidoras, observando o enquadramento como empreendimento com múltiplas unidades consumidoras, geração compartilhada ou autoconsumo; Se uma localidade possui tarifas diferenciadas no decorrer do dia, a compensação pelo excedente em determinado período do dia será aplicada no mesmo período nos dias subsequentes; Caso tenha excedente em um horário fora de ponta, os créditos poderão ser utilizados para abater o consumo no horário de ponta, porém a quantidade de créditos terá uma relação de cerca de 60%, ou seja, o excedente de 100 kWh em um horário fora de ponta seria convertido em 60kWh para utilização do horário de ponta; CONEXÃO À REDE Foram instituídos formulários padrão para a realização da solicitação de acesso pelo consumidor e o prazo total para a distribuidora (ENEL) conectar usinas de até 75KW, que era de 82 dias, foi reduzido para até 34 dias (PRODIST). IMPACTOS AMBIENTAIS O brasil possui cerca de 38% de seu território ocupado por produção agrícola e pecuária. Segundo o IBGvE no terceiro trimestre de 2017 o setor de agronegócios foi responsável por cerca de 23% a 24% do PIB. O setor agrícola é bastante importante para a economia do país e por isso deve ser aproveitado. Em conjunto com a agropecuária vem diversos fatores negativos como degradação e poluição dos solos, água etc. Mas não são apenas as atividades agropecuárias que causam preocupações, o descarte inadequado de lixo nos centros urbanos também. O lixo descartado é levado para áreas de descarte que muitas das vezes não possuem aterros sanitários e poluem o solo com chorume (líquido gerado na decomposição do lixo). Em contrapartida os biodigestores podem ser uma saída para minimizar, e talvez com o tempo até acabar com esses tipos de problemas. Estes equipamentos podem auxiliar na correta destinação dos dejetos animais, dos resíduos agrícolas, e resíduos urbanos. Todos estes resíduos sofrem naturalmente decomposição, que em lugares inadequados geram poluição. Porém como foi discutido os biodigestores podem utilizar esses resíduos de forma positiva, utilizando a decomposição anaeróbica. Os produtos deste processo podem gerar insumos para uso dos próprios descartantes de resíduos, como fertilizantes naturais para a produção, gás de cozinha e até mesmo energia elétrica que é o objetivo deste estudo. Essa alternativa impede que os resíduos sejam despejados in natura (sem tratamento), preservando solos e rios, e ainda reduz a emissão de gases de efeito estufa por capturar o gás gerado nesse processo. IMPACTOS DE INSTALAÇÃO DO BIODGESTOR O biodigestor ocupará uma determinada área que dependerá do tipo utilizado e da capacidade que se deseja gerar. É recomendável que o local de instalação seja arejado para evitar acumulo de odores indesejados. O equipamento deve estar bem vedado, para evitar a entrada de ar na câmara, o que dificulta a produção de biogás. Além de disso, pode ocorrer vazamentos o que seria prejudicial para o ambiente e pessoas ao redor. Deve estar próximo a fonte de biomassa e também a uma fonte de água. A biomassa a ser utilizada deve estar a algumas semanas guardada para eliminar o excesso de umidade. E antes de entrar no biodigestor deve ser novamente misturada a água, facilitando a fermentação. Deve ser feito sempre que trocado a biomassa o carregamento e descarregamento do biogás, caso contrário pode ocorrer variação da pressão interna o que pode ocasionar danos ao equipamento e também ao ambiente. CONSIDERAÇOES DE ESTUDO INICIAL De acordo com os estudos realizados verifica-se que a implementação do projeto ao campus não é viável, visto que a demanda da instituição é alta e a capacidade de geração pequena. Como forma de contornar este problema e talvez tornar o projeto viável, pode-se realizar alguns novos estudos de viabilidade de aquisição de insumos de terceiros e de outras formas como rejeitos de animais e também a compra de mais alguns biodigestores. Também é necessário frisar que a implementação para suprir por completo a demanda sereia ainda mais inviável, visto a quantidade de insumos necessária, cerca 37.960 kg mensais. NOVA PREMISSA Como foi discutido até aqui somente o RU do CEFET não é suficiente para suprir 10% da demanda do campus, objetivo inicial. Sendo assim propõe-se suprir uma demanda igual ou superior a 5%, ou seja, o projeto deverá fornecer uma oferta de potência mensal igual ou superior a 543 kWh. Também será adotado uma logística de recolhimento de insumos de alguns restaurantes ao redor do campus, para maior geração mensal. Para conhecimento do descarte de alimentos de alguns restaurantes ao redor do campus foi realizado uma pesquisa local. Como a maioria dos estabelecimentos não tinham conhecimento da quantidade de matéria orgânica descartada foi feito uma estimativa a partir da quantidade de refeições servidas, dados recolhidos na tabela 5. Tabela 5: Nova premissa, dados coletados dos restaurantes ao redor do CEFET Estabelecimento Pratos diários Descarte semanal [kg] Delicias do Norte 100 62 Raízes 100 62 Engenharia Gourmet 50 31 Shalon 200 124 Hospedagens da Usina 800 496 RU 547,20 339,26 Wernek 25 15,5 Total 1765,4 1094,55 A estimativa realizada considera 0,124 kg matéria orgânica desperdiçada por prato, o desperdício neste caso seria de pré preparo e pós preparo, ou seja, uma soma do desperdício pelos funcionários para preparar os alimentos e o desperdício do cliente. Como a maior parte dos estabelecimentos funcionam com selfie-servisse a estimativa feita é razoável, pois o desperdício pelo cliente dente a ser o mínimo. Adiante será apresentado o novo orçamento, operação/manutenção entres outros tópicos importantes para operação do projeto. VIABILIDADE TECNICA Na tabela 6, está exposto o resultado de uma pesquisa de campo realizada para conhecimento da quantidade de pratos servidos por alguns restaurantes ao redor do campus, e assim calculou-se uma média de desperdício semanal. Tabela 6: Produção de biogás e energia e credito mensal gerado Estabelecimento Descarte semanal [kg] Volume de biogás semanal [m³] Potência elétrica semana [kWh] Potência elétrica mensal [kWh] Projeção de economia com energia elétrica/Mês Delicias do Norte 62 12,4 17,73 70,93 R$ 44,19 Raízes62 12,4 17,73 70,93 R$ 44,19 Engenharia Gourmet 31 6,2 8,87 35,46 R$ 22,09 Shalon 124 24,8 35,46 141,86 R$ 88,38 Usina 496 99,2 141,856 567,424 R$353,51 RU 339,26 67,85 97,03 388,12 R$ 241,80 Wernek 15,5 3,1 4,433 17,732 R$11,05 Total 1094,55 218,91 313,04 1252,16 R$780,10 Assim como consta no tópico 3.4 “Viabilidade Econômica” consideramos: 1 kg de matéria orgânica fornece 0,2 m³; 1 m³ de biogás produz 1,43 kWh; 1 kWh equivale a 0,623 R$/kWh; Sendo assim por mês haveria uma economia de R$ 780,10. Visto que a demanda média de energia do campus é 10.856,33 kWh utilizando esta nova premissa seria suprido um total de 11,53% da demanda total. LOGISTICA Para a coleta de insumos será utilizado o veículo do CEFET-RJ tipo FORD Ranger 2011 de combustão à gasolina, este veículo faz em média 9 km/L, e a coleta será feita nos restaurantes na seguinte ordem: Hospedagem I, Hospedagem III, Shalon, Raízes, Delicias do Norte, Wernek e Engenharia Gourmet, iniciando e terminando o trajeto no CEFET-RJ. (Hospedagem I e III referem-se ao restaurante da usina). Na figura 6 consta a rota gerada utilizando o Google Maps. Figura 6: Rota de recolhimento de insumos Fonte: Google Maps Este trajeto foi contabilizado em 24,5 km segundo o Google Maps, o valor da gasolina atual no município de Angra dos Reis é em média R$ 5,45, e considerando a coleta sendo uma vez por semana, a média de gasto com logística de coleta é de R$ 60,00 mensais. Para coleta diária a media de gasto seria R$ 300,00 mensais. ORÇAMENTO Devido ao aumento de insumos apenas 1 biodigestor não será suficiente, será adotado um arranjo com quatro biodigestores interligados entre si, todos gerando biogás ao mesmo tempo. O gerador será o mesmo e alguns outros equipamentos serão necessário. Todos os equipamentos juntamente com seus orçamentos constam na tabela 7. Apresentado dois valores totais, o primeiro, Sub Total, refere-se ao orçamento apenas dos equipamentos. No segundo considerou-se 5% do Total anterior destinado para eventuais custos de instalação. Apesar da instalação ser bem simples pode ocorrer algum problema, principalmente com a fixação dos biodigestores, devido a isto a estimativa é razoável. Tabela 7: Listagem de equipamentos e preços Quantidade Item Preço unit. (R$) 4 Biodigestor 3000L 7.299,00 4 Biodigestores 1300L 1949,89 1 Cabo Alumínio Triplex 35mm x 50m 515,00 8 Vara 3m de cano PVC 60 mm Tigre 121,90 8 Registros de PVC 60 mm Tigre 65,99 1 Gerador CHP Brasil 48.980,00 2 Bombona atóxica 50L 120,00 4 Bombona atóxica 100L 260,00 7 Bombona atóxica 450L 690,00 1 Adesivo PVC Tigre 14,40 Frete 1964,00 Sub Total 96.078,52 Total 100.882,46 Para a elaboração do orçamento, foi considerado o recolhimento semanal de 1.094,55 kg de insumo, como 1 litro de insumo equivale a 0,8 kg do mesmo, o total em litros, de insumo, é de 1.368,18 L. O espaço útil nos biodigestores destinado ao insumo é de 40% da sua capacidade total, os outros 60% devem ser destinados ao armazenamento do biogás, dessa forma os biodigestores de 3000L e 1300L tem capacidade útil de 1200L e 520L respectivamente. Somados os biodigestores tem-se 1720L disponíveis para armazenamento de insumos. Para conectar os biodigestores ao gerador serão usados canos e registros de 60mm, com a finalidade de levar o biogás até o gerador, sem que haja perdas durante a troca de matéria orgânica. Os canos e registros serão colados com o adesivo PVC para que não haja nenhum vazamento. Para o armazenamento e transporte dos insumos serão usadas bombonas atóxicas com capacidade de 50, 100 e 450 L. As de 50 e 100 serão distribuídas aos estabelecimentos, exceto os restaurantes da Usina e o RU que receberão bombonas de 450L devido a quantidade de insumos. As 3 restantes de 450L e uma de 50L serão utilizadas para transporte. Para transformação do biogás em energia elétrica, será usado o gerador da CHP Brasil, que gerará 48 kW/h (60kVA/h), consumindo 20NM^3/h, funcionará durante aproximadamente 10h semanais ou 1:27 horas diárias para queima do biogás. Ele será conectado à rede por um cabo de alumínio triplex 35mm de 50metros. FLUXO DE CAIXA A partir dos novos insumos e dos novos orçamentos foi realizado duas analises de caixa, uma considerando a coleta diária e outra considerando a coleta semanal. Sendo que para segunda opção seria disponibilizado aos estabelecimentos tambores hermeticamente fechados para armazenamento dos insumos, este tipo de tambores é indispensável por possuírem alta vedação evitando que gere mal cheiro e proliferação de pestes nos restaurantes. Para as análises do fluxo de caixa foi considerado uma geração mensal de acordo com a tabela 5, e a eventual economia gerada R$ 780,10, estimando que este mesmo valor se repetisse durante todo o ano, e considerando as duas situações de coleta acima obtém-se a tabela 8, abaixo. Tabela 8: Análise dos retornos financeiros anuais Coleta Economia Mensal Gasto Mensal Economia Mensal Real Orçamento Diária R$ 780,10 R$ 300,00 R$ 480,10 R$ 96.766,45 Semanal R$ 780,10 R$ 60,00 R$ 720,10 R$ 100.882,45 O orçamento em cada caso é diferente pois com a coleta sendo realizada diariamente não seria necessário distribuir as bombonas aos estabelecimentos, diminuindo o custo inicial Segundo Tesouro Direto a taxa Selic mínima no ano de 2018 é de 6,5%, considerando que está taxa se mantenha constante por um período de 25 anos foi calculado o retorno que o projeto traria nesse período. O cálculo foi realizado utilizando a função VPL do Excel. Os resultados são expressos na tabela 9. Tabela 9: Fluxo de caixa no período de 25 anos Coleta Taxa Economia Anual Real VPL Diária 6,65% R$ 5.761,17 -R$25.176,90 Semanal R$ 8.641,17 R$3.793,45 Foi realizado uma tabela com os retornos de cada ano que se encontra em anexo, não foi posta aqui para não estender ainda o trabalho. A partir do anexo é possível observar que a partir do 22 ano de funcionamento o projeto com coleta semanal já apresenta um retorno positivo de R$3.255,50, enquanto com a coleta diária o projeto ainda “deve” R$25.176,90. Em 25 anos de operação a segunda opção de coleta não foi capaz de pagar o investimento inicial. Podemos concluir que a coleta semanal é a melhor opção e apresenta resultados positivos a longo prazo. É importante salientar que não foi considerado os eventuais aumentos de alunos e clientes nos restaurantes nem mesmo as variações da taxa Selic, desta forma a analise não é totalmente certa e sim uma estimativa. Levado em consideração o aumento do número de alunos e funcionários do campus e até mesmo o aumento do número de funcionários da Usina se teria mais insumos e consequentemente um retorno maior. FINANCIAMENTO O Pacto Global é uma iniciativa desenvolvida pela Organização das Nações Unidas (ONU), com o objetivo de mobilizar a comunidade empresarial para a adoção, em suas práticas de negócios, de valores fundamentais e internacionalmente aceitos nas áreas de direitos humanos, relações de trabalho, meio ambiente e combate à corrupção. Essa iniciativa conta com a participação de agências das Nações Unidas, empresas, sindicatos, organizações não-governamentais e demais parceiros necessários para a construção de um mercado global mais inclusivo e igualitário. A Eletrobras Eletronuclear aderiu ao Pacto Global da Organização das Nações Unidas – ONU, expressando o suporte da Empresa aos seus preceitos do pacto. Baseado na transparência, o Pacto Global não é um instrumento regulatório. A partir de seus dez princípios, oferece diretrizes que incentivam as empresas a desenvolverem, de forma voluntária, práticas empresariais que promovam o desenvolvimento sustentável e a cidadania empresarial. Em demonstração de seu apoio ao Pacto Global a Eletrobras Eletronuclear apresenta à ONU a cada ano,desde 2008 (ano base 2007), seu Relatório de Sustentabilidade Socioambiental, com o progresso de suas atividades, de acordo com os temas do pacto. Esta é uma obrigação assumida pela empresa e também uma prestação de contas à sociedade. Todos os relatórios apresentados estão publicados no site da ONU. Os princípios do Pacto Global da ONU são distribuídos em tópicos de direitos humanos, trabalho, meio ambiente e anticorrupção. Abaixo estão os tópicos mais relevantes, que nos respaldam para a realização de pedido de financiamento deste projeto, apelando para a responsabilidade socioambiental da Eletrobras Eletronuclear. DIREITOS HUMANOS Princípio 1: Apoiar e respeitar a proteção dos direitos humanos internacionais dentro de seu âmbito de influência; TRABALHOS Princípio 7: Adotar uma abordagem preventiva para os desafios ambientais; Princípio 8: Tomar iniciativas para promover maior responsabilidade ambiental; MEIO AMBIENTE Princípio 9: Incentivar o desenvolvimento e a difusão de tecnologias ambientalmente sustentáveis. OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO O biodigestor utilizado é caracterizado como sendo de batelada. Durante todo período de inoculação da carga orgânica, o bolo alimentar ficará isolado do meio externo, isso evita mal cheiros e garante uma geração contínua de biogás. O período de inoculação da matéria orgânica será de uma semana, desta forma a operação/manutenção do arranjo Biodigestor/Termogerador também deverá ser semanal. Toda semana deverá acontecer uma troca da carga orgânica antiga por uma nova caga orgânica. Outra atividade que deverá ser executada é a partida do gerador, com frequência única semanal. Todo biogás produzido semanalmente ficará retido no arranjo dos biodigestores e liberado em um dia especifico para queima. Isso permitirá suprir a vasão mínima de biogás requerida pelo gerador e evitará a necessidade da contratação de um funcionário especifico para fazer a operação contínua do gerador. A solução proposta pelo grupo a fim de suprir a demanda da manutenção/operação necessária sem que haja a necessidade de contratação de outros funcionários é o incentivo a criação de um projeto de extensão que una as partes necessárias para a manutenção/operação do arranjo e a elaboração de pesquisas que tenham como eixo temático a utilização de biodigestores para geração de energia. A carga horaria semanal mensurada para a execução dessas atividades foi de 3 horas semanais, estando adequada a agenda dos alunos e professores do campus. Durante o período de férias devido ao baixo consumo de eletricidade, meses de julho, dezembro e janeiro, não haveria necessidade de operação. CONSIDERAÇOES FINAIS Após toda a análise feita até aqui, tem-se como conclusão a inviabilidade financeira deste projeto, visto que o valor investido retornará após um período superior a 20 anos. No entanto uma visão mais criteriosa desta viabilidade é necessária, pois muitas variáveis que influem na diminuição deste payback foram desconsideradas, como o aumento do número de alunos no campus ao longo dos anos; a retomada das obras da Usina Nuclear de Angra III; o crescente desenvolvimento do bairro Parque Mambucada, corroborando assim para que haja um número maior de empreendimentos que tenham como atividade fim a manipulação e venda de alimentos prontos, todos esses fatores influem diretamente em uma maior geração de rejeitos sólidos orgânicos e consequentemente uma possibilidade de aumento na geração de biogás. Durante todo o estudo, uma análise qualitativa da implantação deste projeto foi deixada de lado, e quando se para pra discorrer sobre os benefícios trazidos pela implantação deste nos âmbitos ambientais, sociais e científicos como a possibilidade de proporcionar um fim adequado e inteligente aos rejeitos orgânicos que são gerados na comunidade ao redor do CEFET/RJ campus Angra dos Reis; o incentivo no desenvolvimento de novas tecnologias que possibilitem estabilidade energética respeitando e preservando o meio ambiente, chega-se à conclusão de que a inviabilidade financeira se transforma em um investimento para a evolução da humanidade como um todo. REFERÊNCIAS [1] – SOTTI Gustavo, Biogás de digestão anaeróbica dos resíduos orgânicos de restaurante universitário com efluente sanitário, trabalho de conclusão de curso, Londrina, 2013 [2] - BOCHINA João, SANTOS José T., SILVA Adir G. e SILVA Cesar A., A gestão de resíduos sólidos gerados no restaurante universitário de uma universidade de ensino superior, Espírito Santo do Pinhal, 2013. [3] – CEFET/RJ, Campus Angra dos Reis, apresentação. Disponível em: http://www.cefet-rj.br/index.php/angra-dos-reis Acesso em 17 de setembro as 22:50) [4] ANEEL, Procedimentos de distribuição de energia elétrica no sistema elétrico nacional - PRODIST, 2016, Módulo 3 – Acesso ao Sistema de Distribuição. Disponível em: http://www.aneel.gov.br/modulo-3. Acesso em: 28/03/2018. [5] OLIVEIRA, Rafael Deleo, Geração de energia elétrica a partir do biogás produzido pela fermentação anaeróbia de dejetos em abatedouro e as possibilidades no mercado de carbono. 2009 [6] ANEEL, Ranking das Tarifas. Disponível em: <http://www.aneel.gov.br/ranking-das-tarifas> Acesso em: 26/09/2018 [7] SGANZERLA, Edílio. Biodigestor, uma solução. Porto Alegre: Agropecuária, 1983. [8] FIGUEIREDO, N. J. V., Utilização do Biogás de Aterro Sanitário Para Geração de Energia Elétrica e Iluminação a Gás – Estudo De Caso - Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie. São Paulo, 2007. [9] SAKA Valter, Informações sobre os Biodigestores. Publicado em: 18/04/2016. Disponível em: <https://pt.linkedin.com/pulse/biodigestores-defini%C3%A7%C3%B5es-vantagens-e-seguran%C3%A7a-valter-saka> Acesso: 05/09/2018; [10] LAZZARI Natalia M., Biodigestores: utilização e precauções. Disponível em: <https://www.cpt.com.br/cursos-agroindustria/artigos/biodigestor-utilidades-instalacao-e-precaucoes > Acesso em: 10/09/2018 [11] Governo BRASIL, Em 2016 biomassa é a segunda maior fonte do país. Publicado em: 13/03/2017. Disponível em: <http://www.brasil.gov.br/noticias/infraestrutura/2017/03/em-2016-biomassa-e-a-segunda-maior-fonte-de-energia> Acesso em: 09/09/2018 [12] MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA, Biomassa é a segunda maior fonte de energia em 2016. Publicado em: 13/03/2017. Disponível em: < http://www.mme.gov.br/web/guest/pagina-inicial/outras-noticas/-/asset_publisher/32hLrOzMKwWb/content/biomassa-e-a-segunda-maior-fonte-de-energia-em-2016> Acesso em: 09/09/2018. [13] ELETROBRAS ELETRONUCLEAR, Pacto Global. Disponível em: <http://www.eletronuclear.gov.br/Quem-Somos/Governanca/Paginas/Pacto-Global.aspx>. Acesso em: <12/11/2018>. [14] TESOURO DIRETO, Rentabilidade Acumulada. Disponível em: < http://www.tesouro.fazenda.gov.br/-/rentabilidade-acumulada > Acesso em: 25/11/2018
Compartilhar