Incorporação de novas tecnologias no setor sucroalcooleiro: produção de hidrogênio e aumento da oferta de eletricidade

Abstract

This work studies the incorporation of new technologies in the sugarcane sector. Are considered the ethanol steam reforming and the gasification of sugarcane bagasse(by-product) processes associated with combined cycle systems (Gas Turbine + Steam Turbine), aggregating hydrogen production and increased electricity supply in the sector, respectively. To verify the technical feasibility of the incorporation processes was performed a thermodynamic analysis, considering data from a typical Brazilian Sugar Cane Industry. In another step the economic viability study of the hydrogen production process was made, with consideration on hydrated and anhydrous ethanol steam reform, comparing the cost of hydrogen production. Also considered studies of economic engineering of the gasification process and the generation of electricity associated. As conclusions, it follows that the ethanol steam reforming is a great alternative for hydrogen production, presenting production cost relatively low, especially when is considered the steam reforming of hydrated ethanol. For the gasification process associated with combined cycle, can be observed an increase of 8.56 times of the electricity production in the sugar cane industry, indicating a positive annual saving when the sales price of the supply electricity is greater than 0.070 US$/kWh. Finally it can be concluded that the incorporation of these new processes allow greater profitability and operational flexibility of Brazilian sugarcane mills

Nesse trabalho se estuda a incorporação de novas tecnologias no setor sucroalcooleiro. São considerados os processos de reforma a vapor do etanol e o de gaseificação do bagaço de cana (subproduto) associado a sistemas de ciclo combinado (Turbina a gás e Turbina a vapor), agregando a produção de hidrogênio e aumento de oferta de energia elétrica no setor, respectivamente. Para verificar a viabilidade técnica da incorporação dos processos foi efetuada análise termodinâmica dos mesmos, considerando dados de uma planta típica brasileira. Posteriormente foi verificada a viabilidade econômica do processo de produção de hidrogênio, comparando o custo de produção de hidrogênio pela reforma a vapor de etanol hidratado e anidro. Também, considerou estudos de engenharia econômica do processo de gaseificação e da geração de eletricidade associada. Como conclusões, tem-se que a reforma a vapor do etanol é uma ótima alternativa para produção de hidrogênio, cujo o custo de produção é relativamente baixo, principalmente quando se considera o etanol hidratado como insumo no reformador. Já para processo de gaseificação associado a ciclo combinado, pode-se observar uma elevação de 8,56 vezes na produção de energia elétrica da planta industrial considerada, apontando uma receita anual esperada positiva quando o preço de venda da energia elétrica excedente for maior do que 0,070 US$/kWh. Finalmente pode-se concluir que a incorporação destes novos processos permitirão maior rentabilidade e flexibilidade operacional das usinas sucroalcooleiras brasileiras