Gerador de biomassa: o que é e como funciona

O termo cogeração refere-se à produção combinada de energia elétrica e energia térmica, garantindo uma melhor eficiência energética em comparação com as duas produções separadas.

Tradicionalmente:

• a energia elétrica é produzida em centrais termoelétricas, que dissipam no ambiente energia térmica a baixa temperatura;
• a energia térmica é produzida com sistemas de aquecimento como caldeiras que convertem a energia do combustível em energia térmica.

Num sistema de cogeração, essa produção é desenvolvida de forma combinada a partir de uma única fonte de energia primária, que pode ser um combustível como gás natural, GPL, gasóleo ou biomassa.

Neste artigo, vamos tentar entender todas as características de um gerador de biomassa, os benefícios que proporciona e, sobretudo, como avaliar se pode ser a escolha mais adequada para a sua propriedade.

O que é e como funciona um gerador de biomassa?

Um gerador de biomassa é uma máquina que produz energia elétrica e térmica alimentada por matéria orgânica, ou seja, a chamada biomassa.

A biomassa é definida como “a parte biodegradável dos resíduos provenientes da agricultura (incluindo substâncias animais e vegetais) e da silvicultura e indústrias relacionadas, bem como a parte biodegradável dos resíduos industriais e urbanos”.

A partir da energia produzida por motores alimentados com resíduos agrícolas, florestais, lascas de madeira de acordo com diferentes processos, um sistema de cogeração em comparação com os tradicionais, consegue reutilizar o calor dissipado, recuperando-o e produzindo assim energia térmica.

O processo de cogeração tem origem num combustível, neste caso a biomassa, que alimenta uma turbina, que produz energia mecânica.

A energia mecânica produzida gera:

• energia elétrica, graças à conversão da energia mecânica por um gerador;
• calor residual, que é recuperado através de um trocador de calor. O calor recuperado pode ser usado para aquecimento ou produção de AQS.

Os microcogeradores de biomassa funcionam com base no mesmo princípio, sendo muito comuns nos últimos anos em residências e espaços públicos como escritórios, hotéis, restaurantes, centros desportivos, porque, ao garantir também um fornecimento independente de energia elétrica, se apresentam como uma alternativa eficaz ao sistema de aquecimento normal.

Assim, obtém-se uma produção de energia térmica diretamente no local, garantindo economia energética e econômica.

Esquema de um gerador de biomassa

Como usar biomassa em uma planta de cogeração?

Em uma planta de cogeração, a biomassa pode ser usada na sua forma bruta, se for inserida diretamente no queimador biomassa seca, prensada e triturada, ou pode ser processada para produzir biogás ou óleo vegetal.

A biomassa sólida em estado bruto é geralmente preferida apenas quando está diretamente disponível no local. Em estado bruto, a biomassa tem um baixo conteúdo energético por volume, pois possui uma composição complexa e contém umidade, o que resultaria em custos e problemas de transporte muito superiores a outras soluções.

Por isso, geralmente, em um cogenerador, prefere-se usar a biomassa somente após um processo químico-físico que converta seu vetor energético: por meio de um processo de digestão ou fermentação, pode-se obter biogás, uma mistura composta principalmente por metano e CO2. O biogás pode, por sua vez, ser purificado para obter o biometano, composto por cerca de 95% de metano, adquirindo um rendimento maior que o biogás e comparável ao gás natural.

Além disso, a partir de um processo de prensagem e extração química de algumas biomassas oleosas, também é possível obter o óleo vegetal, que também pode ser usado como combustível.

Quais são os principais tipos de cogeneradores de biomassa?

Vimos que um cogenerador de biomassa pode ser alimentado por biomassa sólida, óleo vegetal, biogás ou biometano.

Vamos analisar agora quais são os principais cogeneradores de biomassa e suas características. Geralmente, podemos ter:

1. cogenerador com turbina a gás: neste sistema, o biogás ou biometano é usado para alimentar uma turbina a gás que atua como motor primário. O movimento rotativo é transmitido a um gerador elétrico para a produção de energia elétrica, enquanto os gases de escape são direcionados para um trocador de calor para a produção de energia térmica;
2. cogenerador com turbina a vapor: podem ser de contrapressão, se o calor é recuperado do vapor descarregado pela turbina, ou de extração, se o calor é obtido a partir do vapor extraído em um estágio intermediário da turbina;
3. motore a combustione interna (ciclo Diesel ou ciclo Otto): o calor provém principalmente dos gases de escape e do líquido de arrefecimento do motor;
4. instalações de ciclo combinado turbina a gás/turbina a vapor.

As turbinas a vapor e as instalações de ciclo combinado turbina a gás/turbina a vapor são usadas principalmente em aplicações industriais de alta potência. Enquanto os motores a combustão interna e as turbinas a gás são empregados tanto em instalações de alta potência quanto em sistemas de micro e mini-cogeração.

Vantagens e desvantagens de um cogenerador de biomassa

Um cogenerador de biomassa permite aproveitar os recursos locais que estão sempre disponíveis e acessíveis, e ao usar materiais residuais, evita-se a produção excessiva de resíduos.

Além disso, garante um menor consumo de energia primária, reduzindo as emissões e os custos de transporte de energia, que será produzida no próprio local de uso.

No entanto, é importante mencionar que os tratamentos preliminares para reduzir a umidade intrínseca da biomassa ou os processos químico-físicos para transformá-la em biogás são bastante caros, exigindo também uma certa quantidade de energia para serem realizados.

Portanto, é sempre necessário avaliar previamente a viabilidade técnica e econômica e a obtenção de uma economia de energia adequada a longo prazo.