A revolucionária geração elétrica hibrida de pequeno porte (solar PV + singas de biomassa, lixo urbano e fezes animais)
Como gerar sua eletricidade hibrida barata e predial/condominial/rural/agroindustrial nos telhados mais com lixos, sobras, podas, biomassas e fezes animais?
Sabemos que para crescer e baratear sua energia elétrica, o Brasil precisa gerar muito mais eletricidade, mas tem que ser via fontes limpas e realmente sustentáveis.
A geração por hidroelétricas, sem duvidas a mais barata (embora com exigências de elevadíssimos investimentos no inicio), não tem mais como ampliar muito, devido aos sérios problemas ambientais já causados mais suas insustentabilidades.
Já as gerações solares heliotérmicas (captura via espelhos mais torre central ou calhas parabólicas PTC – “the solar parabolic trough collector” - e para gerar acima de 10.000 KWh) e as eólicas (para acima de 1.000 KWh) prometem muito mais, embora as perdas e os custos com seus transportes sejam elevados (raramente incluídos nos custos divulgados), pois se localizam mais no interior, isto é, distante dos grandes consumidores, o que no Brasil, em geral, é muito longe.
A energia elétrica solar fotovoltaica (não confundir com captura de aquecimento solar ou mesmo com a geração elétrica heliotérmica acima), embora seja para escalas bem menores (ideal para até 50 KWh/planta) já demonstra bom sucesso no Brasil, exatamente por ter investimentos de implantação bem menores do que a heliotérmica.
Por outro lado, a energia da biomassa mais lixo urbano até agora é a mais simples mais barata (até sem perdas e quase sem custos de transportes) e a mais sustentável (inclusive por solucionar na base os sérios problemas das produções crescentes de lixo urbano, lixo hospitalar e, com certeza, também de esgotos e de fezes de animais e de fezes humanas).
Como a base de tais modernas gerações rápidas é a queima do singas, ou gás de síntese, JÁ LIMPO E TOTALMENTE PURIFICADO - produzido por gaseificadores modernos de alta produtividade e segurança –, tal forma geradora pode ser considerada como o “futuro do futuro” sócio-ambiental e energético limpo e realmente sustentável (atualmente, muitos consideram a energia solar heliotérmica mais a eólica e, principalmente, a do etanol e do biodiesel como pouco ou nada sustentáveis).
Afinal, o bom singas produzido – a partir de matérias-primas sujas, mas bem pré-tratadas - contem até 35% de hidrogênio (considerado como o combustível do futuro) ante apenas 8% do poluente metano (provindo do biogás dos conhecidos biodigestores). De gases carbônicos, o singas contém cerca de 53%, mas este é considerado o gás da vida vegetal e, por tabela alimentar, também da humana. Também, o tempo de residência da matéria-prima nos modernos gaseificadores para singas é apenas de 30 a 50 minutos até virar eletricidade, ante 17 a 42 dias de residência necessária nos biodigestores para metano mais, em media, 150 anos do lixo urbano depositado nos aterros até formar metano (chegando a 550 anos nos casos de plásticos e a 600 anos nos resíduos de borrachas).
Na área rural ou periurbana, além do elevado potencial de geração própria – ou para vendas - de energia gratuita e barata com singas obtido pela gaseificação de sobras de processamentos de grãos (inclusive cascas, palhas, sobras etc.) mais de sobras de alimentos e de madeiras processadas etc. (inclusive de florestas sustentáveis cultivadas, via ILPF ou de certificações, nos cerca de 150 milhões de hectares já devastados e necessários a recuperar rapidamente no Brasil), os modernos gaseificadores já conseguem processar de forma segura e com alta produtividade média as sobras agroindustriais e até as fezes de animais e de humanos (desde que bem preparadas).
Ao me tornar um pesquisador/prospectador muito interessado na moderna gaseificação rápida e segura de biomassas, lixos urbanos e outros detritos (já tenho 6 pedidos de patentes acerca, sendo 02 para projetos pequenos e baratos de energias hibridas de singas com energia solar PV ou pequenas PTC nos telhados), contato, quase que diariamente, os principais centros de pesquisas sérios e fabricantes de porte no Mundo das 2 energias e que já chegam a quase 200 somente para singas (estas em especial do norte europeu mais nos EUA, China e Índia).
Na China e na Índia, a gaseificação de biomassas já existe com sucessos há mais de 100 anos e no norte da Europa mais nos EUA e no Japão há empresas gigantes que já conseguem processar 150 ton./hora de biomassas e lixo urbano para gerar eletricidade ou para produzir combustíveis sintéticos (processo mais conhecido como “BTL” ou “Fischer-Tropsch”). Outras renomadas e sérias mais grandes institutos de pesquisas do norte europeu primam pela alta produtividade média obtida e de forma rápida, chegando a gerar 3,5 MWh com a gaseificação de apenas 01 ton./hora de biomassa e lixo urbano (quase todas utilizando apenas os moderníssimos e seguros gaseificadores em leito fluidizado e circulante – tipo CFB “Circulating Fluidized Bed“ – como proponho no VOLCANO II, uma de minhas patentes solicitadas).
Em termos de gaseificações para gerações locais ou grupais ou microregionais de pequeno porte (uma novidade, mas com mercado potencial gigante no Brasil, o que seria excelente sócio-ambiental e energeticamente descrevendo para todos) consegui identificar 4 empresas pesquisadoras e fabricantes experientes e baratas (ainda não cartelizadas nem vendendo grifes).
Contudo, de forma a se adequar as severas legislações ambientais atuais em muitos países (sobretudo pelos EUA, Europa e Brasil) tais equipamentos tem que praticamente conseguir “zerar” as emissões gasosas e químicas contidas no singas ainda sujo, tendo, obrigatoriamente, que limpar o alcatrão, a lignina, óleos vegetais, compostos sulfúricos e até a dioxina e os nitrofuranos (como já exigido em muitos países). Assim, todos os conjuntos fabricados por elas já contêm tais equipamentos obrigatórios para resfriamento, lavagem e purificação continuadas do singas antes de sua queima para gerações em motores ciclo diesel especiais ou para outros usos. Estes equipamentos em série – ainda não fabricados no Brasil - chegam a representar 30% do volume ou peso total dos sistemas gaseificadores. As plantas também incluem, ou exigem a inclusão, de equipamentos para pré-tratar e padronizar as biomassas, lixo urbano e fezes até o padrão muito usado de RDF “Refuse Derived Fuel”, um resíduo obtido a partir de restos de madeiras e biomassas (oferta na entrada do gaseificador somente com 14% a 18% de umidade; com até 30 mm de tamanho; com temperatura de entrada de 53º C; sem metais e com baixo nível de plásticos de grande porte presentes - até 6% do total -, o que exige catação manual de ambos em esteiras mais passar por esteira magnética.
Contudo, o melhor são seus preços de vendas atuais ainda baixos mais suas amplas possibilidades de usos isolados e, principalmente, na geração hibrida e local familiar, condominial, predial, rural, agroindustrial etc.. de mini e pequeno porte. Embora o ideal seja fabricar-se no Brasil, infelizmente, o preço interno do nosso aço de qualidade chega a custar o dobro do preço na China ou na Índia (talvez subsidiado). Também, as plantas contem muita tecnologia embarcada, a maioria ainda sigilosa.
Os sistemas chineses e indianos completos acima (gaseificador rápido + moto-gerador tipo ciclo diesel + gerador elétrico + purificador completo de singas) podem gerar - ainda de forma isolada - entre 5 KWh e 1.000 KWh. Os sistemas menores (gerações locais ou grupais de 5 KWh, suficiente para eletrificar até 15 residências, a 200 KWh = oferta para até 600 residências - têm custo completo FOB porto entre US$ 3,0 mil/KWh e US$ 4,0 mil/KWh gerado, conforme o local e a matéria-prima) e os para maiores gerações com lixo municipal, ou condomínios de municípios, entre 600 KWh - para eletrificar até 1.820 residências e a partir do lixo somado de até 26 mil habitantes - e 1.000 KWh para eletrificar até 3.030 residências e a partir do lixo de até 42 mil habitantes, tem custo médio FOB porto de apenas US$ 1,0 mil/KWh gerado).
O consumo médio horário de biomassas ou lixo urbano ou sobras alimentos ou fezes animais etc.., todos pré-tratadas, para obter tais gerações fica em torno de 1,3 Kg a 1,7 Kg para gerar 1,0 KWh conforme sua qualidade inicial.
Assim, uma fazenda ou condomínio periurbano ou pequena agroindústria, por exemplo, com um mini projeto para gerar 5 KWh de energia própria – de forma ainda isolada - com sua própria biomassa ou lixo ou sobras de alimentos etc.. teria que investir apenas entre Us $ 10,0 mil e Us $ 20 mil/planta completa, a depender do local e da matéria-prima. Quanto maior a disponibilidade de resíduos locais, maiores serão as possíveis gerações e menores os valores a investir. Também se podem ter sistemas mistos locais ou grupais do tipo CHP (“Combined Heat and Power”), sendo parte para gerar eletricidade e parte para produzir aquecimento e até parte para refrigerações locais (principalmente, com os usos de chiller de absorção).
Considerando somente as economias de não-compras de energia elétrica da rede (mesmo com os menores preços da energia rural subsidiada), tais plantas se pagam em até 3 anos após a implantação, além de poder resolver-se, localmente, os sérios problemas de faltas e de quedas energéticas e, principalmente, os graves e caros problemas e multas pelos lançamentos de dejetos altamente poluentes nos cursos de água, no ar, no solo, subsolo, fossas, tanques de decantação e até nos biodigestores para biogás.
O melhor é que tais sistemas gaseificadores rápidos acima podem perfeitamente serem somados com a captura elétrica solar fotovoltaica (chamada de geração hibrida), principalmente nos mini e pequenos sistemas geradores e nos mesmos locais.
Mesmo com os ainda elevados preços de venda de captadores de energia elétrica fotovoltaica no Brasil, em torno de US$ 4,0 mil a US$ 6,0 mil/KWh, os maiores problemas não são os preços praticados, mas a ainda baixa eficiência captadora real e as altíssimas perdas de captura e sem isto contar com as também elevadas perdas e custos do transporte em alguns casos. A maioria dos pesquisadores insiste em afirmar que a captura solar efetiva por qualquer sistema e em 95% dos locais no Mundo (inclusive para aquecimento ou via heliotérmica) só ocorrem – de forma técnica e economicamente viável - por até 9 horas/dia. Também, mesmo com os moderníssimos materiais de captura atuais, do total capturado naquelas 9 horas/dia ainda somente se consegue reter entre 15% a 35% nos melhores sistemas (há perdas elevadíssimas de 65% até 85% com chuvas, dias nublados, neves, sombras, ventos frios, poeiras, tempestades de areias, baixas temperaturas do solo e subsolo etc..). Obviamente, quanto menores as perdas maiores os preços de venda.
A UNIVATES (Lajeado-RS), em parceria com o INMETRO, prestaram um excelente serviço para o Brasil solar em 2015 ao mapearem, de forma cientifica e completa, tais perdas e captações horárias efetivas.
https://www.univates.br/bdu/bitstream/10737/932/1/2015MateusLongo.pdf
Contudo, mesmo assim, é perfeitamente possível somar-se pequenas captações solares fotovoltaicas locais/familiares ou condominiais ou prediais ou rurais e para gerar de 5 KWh a 50 KWh (acima disto, exigiria muitos painéis e muita manutenção) com a energia, também local, mas obtida com a gaseificação de biomassas, lixos, fezes, sobras alimentos etc..
Nossa proposta é montar sistemas híbridos em que durante o dia entre 7:00 horas e 16:00 horas (soma de 9 horas) houvesse a captura solar para usos e/ou entrega imediata fora do pico da demanda, enquanto as biomassas, lixos etc..locais seriam estocadas e pré-tratadas para a geração e/ou estocagens vespertinas e noturnas entre 16:01 horas e 6:59 horas do dia seguinte (soma de 15 horas), isto é, principalmente nos momentos de maiores demandas e compras (ou vendas) por preços bem mais elevados. Contudo, seria perfeitamente possível a geração pela gaseificação de biomassa por até 23 horas seguidas, restando 01 hora para as necessárias manutenções diárias. Modernamente, podem-se somar a geração vespertina mais noturna pela gaseificação – não usada ou não vendida diretamente - à estocagem das sobras horárias (oferta menos demanda horária) em baterias especiais para outros usos elétricos locais e até para vendas. Alguns equipamentos modernos já conseguem ler a demanda temporal local, grupal etc.. e redirecionam as ofertas temporais para onde são mais importantes, financeiramente.
Num mesmo caso pratico acima (fazenda ou condomínio periurbano ou pequena agroindústria, por exemplo, para gerar 5 KWh agora com energia solar) - mesmo considerando-se os elevados preços atuais dos equipamentos de captura elétrica fotovoltaica no Brasil (média de US$ 5,0 mil/KWh) - o interessado teria que investir somente Us $ 35 mil a Us $ 45 mil /10 KWh num sistema hibrido, agora para gerar 10 KWh no mesmo local (suficiente, por exemplo, para cerca de 25 residências do tipo classe média com consumo médio de 400 Watts/hora), ou seja, dobrando a oferta elétrica e/ou térmica e sem precisar de baterias para estocagem da geração solar diurna.
Também, nossos estudos comprovam que quando da adição dos sistemas geradores híbridos completos acima (após as importações e liberações) nos prédios urbanos a construir somente ampliaria o preço final de venda de cada apartamento funcional, tipo classe média, em cerca de 12%, mas gerando eletricidade própria por até 30 anos. Também, cada prédio poderia pleitear e se isentar das taxas de limpeza urbana; idem recuperar bons volumes de água reaproveitáveis e, melhor, criar um novo padrão de ofertas e de vendas de imóveis 100% sustentáveis e ambientalmente limpos e positivos (uma nova grife). Obviamente, os equipamentos solares seriam instalados nos telhados e/ou em paredes laterais adequadas e tais gaseificadores podem perfeitamente ser instalados em contêineres e/ou caminhões deslocáveis ou em locais bem ventilados e vizinhos, já havendo ofertas desta forma nos EUA, China e Índia.
Também, os sistemas híbridos de pequeno e médio porte acima (inclusive também gaseificando gramados, podas de arvores e até lixo urbano de vilas vizinhas ou resíduos industriais vizinhos) poderiam ser perfeitamente utilizados (após às devidas liberações e licenças) para gerar eletricidade própria, a partir de lixos, sobras de alimentos, fezes humanas etc.. por prisões, hospitais, aeroportos, prédios comerciais, prédios públicos, shoppings (também podem produzir refrigeração barata via chiller de absorção, já muito usados em laboratórios, fabricas alimentos e até aeroportos do norte europeu).
Para os investidores, possíveis importadores/distribuidores e até fabricantes no Brasil, como potencial gerador barato e sustentável, local ou microrregional, além dos cerca 5.700 imóveis rurais existentes (boa parte do total já com eletricidade, mas pagando valores significativos ou com muitas quedas), temos mais cerca 350 mil indústrias (cerca de 60% - inclusive cooperativas e pequenas familiares/associativas - na forma de agroindústrias fornecedoras mais fábricas de alimentos mais entrepostos de tradings etc..) mais 5.570 municípios, todos produzindo muito lixo urbano mais biomassas urbanas mais esgotos e precisando, urgente, de se adequar à rigorosa Lei ambiental 12.305 de 2010 (ainda somente para correta destinação de resíduos sólidos - RSU, mas, proximamente, também virá Lei para ordenar e exigir corretas destinações também para resíduos líquido, ou seja, para disciplinar e despoluir esgotos, descartes industriais inclusive em fossas e outras formas).
A correta destinação, pelo menos, do lixo municipal – fundamental para todos - pode não ser mais um problemaço ou uma grande e continuada despesa para os munícipes, mas uma ótima fonte de receita para os municípios e suas empresas de limpeza, desde que utilizando tecnologias ambientais e geradoras elétricas corretas e sustentáveis, como as que apontamos e até solicitamos patentes.
A PRESSÃO CRESCENTE AMBIENTAL ATUAL NO MUNDO, EM ESPECIAL NO BRASIL, ESTÁ APENAS COMEÇANDO E NÃO SE TRATA DE MODA OU DE INTERESSE EMPRESARIAL OU DA IMPRENSA, MAS DE UMA NECESSIDADE REAL PARA A SOBREVIVÊNCIA DO SER HUMANO MAIS DOS ANIMAIS.
