Modelagem de ciclos térmicos com aproveitamento energético de resíduos de esgoto

Abstract

Um dos grandes problemas existentes ainda no mundo diz respeito ao destino dado ao esgotamento doméstico, tanto do ponto de vista ambiental quanto do ponto de vista de planejamento de cidades. Diversas formas de aproveitamento dos resíduos de esgoto podem ser propostas, seja na forma de energia, seja na forma de produção de algum recurso ou matéria prima, tais como biogás, nutrientes, biocombustíveis, bioplásticos, biopesticidas, dentre outros. As tecnologias usualmente empregadas para o aproveitamento energético de resíduos de esgoto são as turbinas, microturbinas e motores adaptados ao uso de biogás. O presente estudo tem por objetivos modelar ciclos térmicos de geração termelétrica e de cogeração movidos por biogás derivado do tratamento de esgotos a partir de levantamento tecnológico, avaliar o custo dos produtos energéticos gerados pelas centrais térmicas analisadas, bem como o potencial de aplicação das centrais geradoras de energia em diferentes escalas de capacidade, visando a maior sustentabilidade energética de cidades. A modelagem é feita com base em dados de três municípios com aproximadamente 10 mil, 100 mil e um milhão de habitantes e são feitas análises para o cenário atual, com análise de sensibilidade ao preço de compra e venda de energia elétrica e à taxa de juros, além de analisar alternativas utilizando comercialização de créditos de carbono, cargas parciais e biogás de aterro sanitário em conjunto com o biogás de esgoto. Como resultado tem-se que em nenhuma análise houve geração de energia para a cidade de 10 mil habitantes e que nas cidades de 100 mil e um milhão de habitantes a energia gerada não supre as necessidades da estação de tratamento de esgotos, resultando na compra de energia da concessionária.

One of the still big problems in the world with regard to the destination of the domestic sewage from an environmental point of view and from the point of view of city planning. Various forms of utilization of sewage waste can be brought, either in the form of energy production is in the form of a resource or raw material, such as biogas, nutrients, biofuels, bioplastics, biopesticides, among others. The technologies usually employed for energy recovery of waste sewage are the turbines, engines and micro turbines adapted to the use of biogas. This study aims to model thermal cycles of thermal generation and cogeneration fueled by biogas derived from sewage treatment from technological survey, assess the cost of energy products generated by the analyzed thermal power plants, as well as the application potential of central power generating capacity at different levels, aimed at greater energy sustainability of cities. The modeling is based on three municipalities data with approximately 10.000, 100.000 and 1 million people and analyzes are made to the current situation, with sensitivity analysis to the purchase and sale price of electricity and interest rate, and analyzing alternatives using the trading of carbon credits, partial loads and landfill biogas with biogas sewage. As a result it has been that in any analysis was generating power to the city of 10.000 inhabitants and in cities of 100.000 and 1 million inhabitants the energy generated does not meet the needs of the sewage treatment plant, resulting in the purchase of utility power.