Sistema híbrido solar-biogás de geração de eletricidade para uma indústria de laticínios: aspectos energéticos, econômicos e ambientais

Abstract

A partir da Revolução Industrial a emissão de gases poluentes na atmosfera aumentou consideravelmente agravando o excessivo efeito estufa no planeta, assim, isso motiva pesquisadores a procurar fontes alternativas de geração de eletricidade. Uma das tecnologias de produção de energia elétrica são os sistemas híbridos solar-biogás, pois, além de usarem recursos renováveis, podem abastecer regiões isoladas brasileiras. Deste modo, a pesquisa deste Trabalho de Graduação baseia-se em dimensionar e analisar a utilização de um sistema híbrido gerador que engloba o uso de placas solares fotovoltaicas e motores de combustão interna a biogás para a geração de eletricidade renovável ou bioeletricidade para uma suposta indústria de laticínios em uma localidade na região do nordeste brasileiro. Foram considerados na pesquisa estudos de viabilidade energéticos, econômicos e ambientais de implementação. O sistema fotovoltaico foi dimensionado com 260 módulos e uma potência de 85,80 kW onde geraria 453,26 kWh por dia, enquanto o grupo motor-gerador a biogás possui 51,00 kW no regime contínuo de operação e produziria 612,00 kWh por dia com uma operação de 12 horas diárias. Para a viabilidade de implementação do sistema proposto faz-se necessário que a indústria tenha ao menos 462 bovinos leiteiros, onde houve retorno do investimento a partir de 2 anos de seu funcionamento para uma taxa de juros de 2%, 7% e 12% ao ano. Também mostrou-se viável ambientalmente com uma redução de 1,48% de CO2- eq por produção de energia elétrica na planta a biogás, e de 59,18% de CO2-eq por energia na planta fotovoltaica em relação à emissão média do Sistema Integrado Nacional brasileiro

Since the Industrial Revolution the emission of polluting gases into the atmosphere has increased considerably aggravating the excessive greenhouse effect on the planet, thus, this motivates researchers to look for alternative sources of electricity generation. One of the technologies of electric energy production are the solar-biogas hybrid systems because, in addition to using renewable resources, they can supply isolated Brazilian regions. Therefore, this graduation thesis is based on dimensioning and analyzing the use of renewable energy with hybrid applications that encompasses the use of solar photovoltaic plates and internal combustion engines to biogas for the generation of renewable electricity or bioelectricity for a dairy industry in a locality in the northeastern region of Brazil. In the research, energy, economic and environmental feasibility studies for implementation were considered. The photovoltaic system was dimensioned for 260 modules with a power of 85.80 kW where it would generate 453.26 kWh per day, while the biogas motor-generator set has 51.00 kW in continuous operation and would produce 612.00 kWh per day with a 12 hours daily operation. For the feasibility of implementing the proposed system it is necessary that the industry has at least 462 dairy cattle, where there has been a return on investment after 2 years of operation for an interest rate of 2%, 7% and 12% per year. It also proved to be environmentally viable with a reduction of 1.48% of CO2-eq per energy production in the biogas plant, and 59.18% of CO2-eq per energy in the photovoltaic plant in relation to the average emission of the Brazilian National Integrated System