Avaliação da viabilidade técnico-econômica de sistemas BECCS na geração de eletricidade com uso de biomassa residual da cana

Autor: Restrepo-Valencia, Sara, 1991
Přispěvatelé: Walter, Arnaldo César da Silva, 1957, Szklo, Alexandre Salem, Moreira, Jose Roberto, Seabra, Joaquim Eugênio Abel, Bannwart, Antonio Carlos, 1955, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica, Programa de Pós-Graduação em Planejamento de Sistemas Energéticos, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Rok vydání: 2022
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Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Arnaldo Cesar da Silva Walter Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A alternativa de combinar bioenergia com captura e armazenamento de carbono (BECCS) oferece a perspectiva de minimizar as emissões de gases de efeito estufa (GEE) ou até mesmo retirar CO2 da atmosfera. BECCS é uma abordagem importante para atingir a meta de 2°C como aumento máximo da temperatura média global até o final deste século. No Brasil, chamam a atenção as oportunidades de BECCS no setor sucroenergético, no qual é possível combinar a produção de combustíveis e a geração de eletricidade a partir de biomassa renovável, e integrá-las à captura do CO2 emitido na conversão. Este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho técnico-econômico de sistemas BECCS na geração de eletricidade utilizando biomassa residual da cana de açúcar, no contexto brasileiro. A integração do processo de captura de carbono a uma típica usina de cana de açúcar for avaliada considerando duas tecnologias distintas de cogeração e, finalmente, foi considerada uma termoelétrica em que essa unidade utiliza biomassa excedente de uma usina próxima. O uso da biomassa residual da cana de açúcar (bagaço e palha) foi considerado devido à sua disponibilidade em larga escala e a um custo relativamente baixo nas usinas brasileiras. As tecnologias para geração de potência são o sistema convencional com turbina a vapor de extração e condensação (CEST) e a gaseificação integrada de biomassa a ciclos combinados (BIG-CC). Para o processo de captura de carbono foram comparadas as rotas de absorção química pré e pós-combustão, ambas tecnicamente viáveis, mas que têm significativas demandas de vapor. Comparados à cogeração, os resultados para a termoelétrica são favoráveis, mas sua localização precisa ser em uma região em que potencialmente haja grande quantidade de biomassa excedente. O atual estágio de desenvolvimento tecnológico da tecnologia BIG-CC indica inviabilidade da geração elétrica e da captura de CO2 em curto a médio prazo, horizonte em que a tecnologia CEST pode ser utilizada em projetos de demonstração. Entretanto, a alternativa de captura do CO2 da fermentação, na produção de etanol, deve ser priorizada, pois implica poucas penalidades energéticas na indústria, tem custo relativamente baixo e pode reduzir a pegada de carbono do biocombustível Abstract: The alternative of combining bioenergy with carbon capture and storage (BECCS) offers the prospect of minimizing greenhouse gas (GHG) emissions or even removing CO2 from the atmosphere. BECCS are an important approach to reach the target of 2°C as the maximum increase in the global average temperature by the end of this century. In Brazil, attention is drawn to the opportunities for BECCS in the sugar-energy sector, in which it is possible to combine the production of fuels and the generation of electricity from renewable biomass, and integrate them to capture the CO2 emitted in the conversion. This work aims to evaluate the technical-economic performance of BECCS systems in the generation of electricity using residual sugarcane biomass, in the Brazilian context. The integration of the carbon capture process in a typical sugarcane plant was evaluated considering two different cogeneration technologies and, finally, a thermoelectric plant was considered in which this unit uses surplus biomass from a nearby industry. The use of residual sugarcane biomass (bagasse and straw) was considered because of its availability on a large scale and at a relatively low cost in Brazilian sugarcane mills. The two power technologies included, the conventional condensing-extraction steam turbine (CEST), and biomass integrated gasification to combined cycles (BIG-CC). For the capture process, pre and post-combustion routes were compared, both technically feasible but impacted by high demands of steam. Compared to cogeneration, the results for thermoelectric power are favorable, but its location needs to be in a region where there is potentially a large amount of surplus biomass. The current stage of technological development of the BIG-CC technology indicates the impossibility of generating electricity and capturing CO2 in the short to medium term, a horizon in which the CEST technology can be used in demonstration projects. However, the alternative of capturing CO2 from fermentation, in the production of ethanol, should be prioritized, as it implies few energy penalties in the industry, has a relatively low cost and can reduce the carbon footprint of the biofuel Doutorado Planejamento de Sistemas Energéticos Doutora em Planejamento de Sistemas Energéticos CAPES 88882.435412/2019-01
Databáze: OpenAIRE
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