Proposal for an autonomous system for a non-interconnected community based on biomass gasification
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Published:
Jun 8, 2021
Keywords:
gasification, syngas, biomass, energy, WtE (Waste to Energy)
Main Article Content
Abstract
Electricity generation through biomass gasification can be a viable and environment-friendly alternative. In this work, residual biomasses from corn, coconut, and coffee were proposed based on the mapping of information in databases, as the immediate and elementary analysis, simulations were performed using Computational Fluid Dynamics tools to determine the fractions molars of the synthesis gas generated from the gasification of each residue. The calorific value was calculated and its performance evaluated when supplied as fuel for a 15kWe engine-generator specified from data obtained in the literature, providing stable electricity from the burning of syngas. With a constant supply of 18 kg/hour, it would be necessary to gasify residues of 6.5 hectares of corn or 17 hectares of coconut, or 124 hectares of coffee. In these conditions, with continuous feeding, 24 hours/day, there is the generation of 10,800 kWh in one month, enough to feed an unconnected community of 67 residences, which proves the feasibility of the research for this application.
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How to Cite
de Oliveira Souza, I., Yepes Maya, D. M., & da Cunha Dias, T. A. (2021). Proposal for an autonomous system for a non-interconnected community based on biomass gasification. Ingenio Magno, 11(2), 147-162. Retrieved from http://revistas.ustatunja.edu.co/index.php/ingeniomagno/article/view/2186
Section
Artículos-11-2
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References
EREIRA, C. A. Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios - Síntese de Indicadores. Rio de Janeiro, 2015. Disponível em: https://biblioteca.ibge.gov.br/visualizacao/livros/liv98887.pdf.
MCKENDRY, P. Energy production frombiomass: Gasification Technologies, 2002.
EPE. Empresa de Pesquisa Energética - Balanço Energético Nacional (BEN): Ano base 2016, 2017, 2017. Disponível em:.
ALVES, E.; GARAVELLI, S. Sistema Interligado Nacional (SIN) com ênfase no Controle de Tensão. Brasília, 2008.
BRIDGWATER, V. A techno-economic comparison of power production by biomass fast pyrolysis with gasification and combustion, 2002.
OLIVEIRA, C. A. V. B. DE S. Estudo experimental da gaseificação do eucalipto em gaseificador cocorrente
de duplo estágio com ar , vapor saturado e oxigênio para produção de gás de síntese. Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, 2015.
BASU. Biomass Gasification and Pyrolysis. Burlington, MA: Elsevier Inc., 2013.
BAYER, P. Gasificación de biomassa Estudios teórico-experimentales en lecho fijo equicorriente. Editor UdeA, 2009.
CASTANHEIRA, D. F. D. Estudo de um sistema de gaseificação para cogeração – Estudo experimental e
de aplicação. Universidade do Porto - Faculdade de Engenharia, 2017.
ASTM - AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS.Standard test method for gross calorific and
ash value of waste materials. West Conshohocken, 8p., 2007.
HUGOT, E. Handbook of Cane Sugar Engineering. 3rd.ed.Amsterdam: ElsevierScience Publishers B.V., 1186p., 1986.
ABIMILHO. Milho: Brasil deve produzir 90 milhões de toneladas em 2018/2019. Disponível em:
CALADO, J. A Cultura do Milho. 1a ed. Évora: Escola de Ciências e Tecnologia Departamento de
Fitotecnia, 2014.
BERTRAND, C.; YPERSELE, J. V.; BERGER, A. Are Natural Climate Forcings Able to Counteract the Projected
Anthropogenic Global Warming? Climatic Change, 2002. Disponível em:.
KOOPMANS, A. Agricultural and forest residues: generation, utilization and availability. Malasia: Regiona
Consultation on Modern Applications of Biomass Energy, 2000.
TEIXEIRA, A.; SIQUEIRA, V. F. DE. Artigo Original Potencial Energético dos Resíduos da cultura do Milho ( Zea mays ). p. 153–164, 2018.
MARTINS, C. R. Produção e Comercialização de Coco no Brasil Frente ao Comércio Internacional:
Panorama 2014. Documentos Embrapa Tabuleiros Costeiros, 2014.
SIGUEIRA, A.; ARAGÃO, M. A introdução do coqueiro no Brasil: importância histórica e agronômica.
Embrapa Tabuleiros Costeiros. Documentos, 47, p. 24, 2002.
ROSA, F. Cellulose nanowhiskers from coconut husk fibers: Effect of preparation conditions on their
thermal and morphological behavior, 2010.
SUPLICY, E. M. Brasil se consolida na tradição de grande produtor mundial de café. Visão Agrícola nº12.
Brasília, 2013. Disponível em: https://www.esalq.usp.br/visaoagricola/sites/default/files/va12-custos-ecomercializacao03.pdf. Acesso em: 23 de Maio de 2020.
TADEU, L. Consórcio Pesquisa Café - Juntos por um café brasileiro ainda melhor. Belo Horizonte,
2018. Disponível em: http://www.con s o rciopesquisacafe.com.br/index.php/imprensa/noticias/878-2018-08-01-20-31-50. Acesso em: 3 de Julho de 2019.
ARTURO, E.; CECIBEL, N.; MARIEL, K. Propuesta para el aprovechamiento de los subproductos del beneficiado del café como una alternativa para la diversificación de la actividad cafetalera y aporte de valor a la cadena productiva. Universidad de El Salvador, 2008.
KAFLER, L. M.; LIRA, T. S. Casca do café para a geração de energia: Caracterização da Biomassa e Análise dos Gases. Fortaleza, 2016.
SÁNCHEZ, C. Tecnologia da gaseificação de biomassa, Campinas Editora Átomo, 2012.
PHYLLIS. Database for the physicochemical composition of (treated) lignocellulosic biomass, micro- and
macroalgae, various feedstocks for biogas production and biochar. ECN. TNO, Holanda, 2020. Disponível em: https://phyllis.nl/.
PHYLLIS1. Corn Stover (#704). Disponível em: https://phyllis.nl/Biomass/View/704. Acesso em: 16 de
Julho de 2019.
PHYLLIS2. Coconut Shell (#1919). Disponível em: https://phyllis.nl/Biomass/View/1919. Acesso em: 16 de
Julho de 2019.
PHYLLIS3. Coffee Husk (#1917). Disponível em: https://phyllis.nl/Biomass/View/1917. Acesso em: 16 de
Julho de 2019.
VERA, R. Gaseificação de Biomassa na Geração de Eletricidade em Pequena Escala. UnB, Brasília, 2016.
Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/biblioteca/citenel2007/pdf/it34.pdf.
LOOF, R. Multistage reactor for thermal gasification of wood. Energy, v. 19, n. 4, p. 397–404, 2003.
LEMOS, M. V. D. Uso Eficiente de Biogás de Esgoto em Motores Geradores. Universidade Federal do
Rio de Janeiro, 2013.
ALL POWER LABS. Carbon Negative Power & Products: Catálogo. Califórnia, EUA. 20p. Catálogo de
produto, 2015.
MAYA, D. M. Y. et al. Biomass Gasification in downdraft dual stage reactor by experimental analysis and
simulation with CDF tools. European Biomass Conference and Exhibition Proceedings, v. 2017, n. 25thEUBCE, p. 808–816, 2017.
VERSTEEG, H. K.; MALALASEKERA, W. An Introduction to Computational Fluid Dynamics - The Finite Volume Method, 2nd ed. 1996.
MAYA, D. M. Y. Estudo da gaseificação de biomassa em reator co-corrente de duplo estágio mediante análises experimentais e modelagem com ferramentas de Dinâmica dos Fluidos Computacional. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, p. 23. 2016.
MCKENDRY, P. Energy production frombiomass: Gasification Technologies, 2002.
EPE. Empresa de Pesquisa Energética - Balanço Energético Nacional (BEN): Ano base 2016, 2017, 2017. Disponível em:
ALVES, E.; GARAVELLI, S. Sistema Interligado Nacional (SIN) com ênfase no Controle de Tensão. Brasília, 2008.
BRIDGWATER, V. A techno-economic comparison of power production by biomass fast pyrolysis with gasification and combustion, 2002.
OLIVEIRA, C. A. V. B. DE S. Estudo experimental da gaseificação do eucalipto em gaseificador cocorrente
de duplo estágio com ar , vapor saturado e oxigênio para produção de gás de síntese. Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, 2015.
BASU. Biomass Gasification and Pyrolysis. Burlington, MA: Elsevier Inc., 2013.
BAYER, P. Gasificación de biomassa Estudios teórico-experimentales en lecho fijo equicorriente. Editor UdeA, 2009.
CASTANHEIRA, D. F. D. Estudo de um sistema de gaseificação para cogeração – Estudo experimental e
de aplicação. Universidade do Porto - Faculdade de Engenharia, 2017.
ASTM - AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS.Standard test method for gross calorific and
ash value of waste materials. West Conshohocken, 8p., 2007.
HUGOT, E. Handbook of Cane Sugar Engineering. 3rd.ed.Amsterdam: ElsevierScience Publishers B.V., 1186p., 1986.
ABIMILHO. Milho: Brasil deve produzir 90 milhões de toneladas em 2018/2019. Disponível em:
CALADO, J. A Cultura do Milho. 1a ed. Évora: Escola de Ciências e Tecnologia Departamento de
Fitotecnia, 2014.
BERTRAND, C.; YPERSELE, J. V.; BERGER, A. Are Natural Climate Forcings Able to Counteract the Projected
Anthropogenic Global Warming? Climatic Change, 2002. Disponível em:
KOOPMANS, A. Agricultural and forest residues: generation, utilization and availability. Malasia: Regiona
Consultation on Modern Applications of Biomass Energy, 2000.
TEIXEIRA, A.; SIQUEIRA, V. F. DE. Artigo Original Potencial Energético dos Resíduos da cultura do Milho ( Zea mays ). p. 153–164, 2018.
MARTINS, C. R. Produção e Comercialização de Coco no Brasil Frente ao Comércio Internacional:
Panorama 2014. Documentos Embrapa Tabuleiros Costeiros, 2014.
SIGUEIRA, A.; ARAGÃO, M. A introdução do coqueiro no Brasil: importância histórica e agronômica.
Embrapa Tabuleiros Costeiros. Documentos, 47, p. 24, 2002.
ROSA, F. Cellulose nanowhiskers from coconut husk fibers: Effect of preparation conditions on their
thermal and morphological behavior, 2010.
SUPLICY, E. M. Brasil se consolida na tradição de grande produtor mundial de café. Visão Agrícola nº12.
Brasília, 2013. Disponível em: https://www.esalq.usp.br/visaoagricola/sites/default/files/va12-custos-ecomercializacao03.pdf. Acesso em: 23 de Maio de 2020.
TADEU, L. Consórcio Pesquisa Café - Juntos por um café brasileiro ainda melhor. Belo Horizonte,
2018. Disponível em: http://www.con s o rciopesquisacafe.com.br/index.php/imprensa/noticias/878-2018-08-01-20-31-50. Acesso em: 3 de Julho de 2019.
ARTURO, E.; CECIBEL, N.; MARIEL, K. Propuesta para el aprovechamiento de los subproductos del beneficiado del café como una alternativa para la diversificación de la actividad cafetalera y aporte de valor a la cadena productiva. Universidad de El Salvador, 2008.
KAFLER, L. M.; LIRA, T. S. Casca do café para a geração de energia: Caracterização da Biomassa e Análise dos Gases. Fortaleza, 2016.
SÁNCHEZ, C. Tecnologia da gaseificação de biomassa, Campinas Editora Átomo, 2012.
PHYLLIS. Database for the physicochemical composition of (treated) lignocellulosic biomass, micro- and
macroalgae, various feedstocks for biogas production and biochar. ECN. TNO, Holanda, 2020. Disponível em: https://phyllis.nl/.
PHYLLIS1. Corn Stover (#704). Disponível em: https://phyllis.nl/Biomass/View/704. Acesso em: 16 de
Julho de 2019.
PHYLLIS2. Coconut Shell (#1919). Disponível em: https://phyllis.nl/Biomass/View/1919. Acesso em: 16 de
Julho de 2019.
PHYLLIS3. Coffee Husk (#1917). Disponível em: https://phyllis.nl/Biomass/View/1917. Acesso em: 16 de
Julho de 2019.
VERA, R. Gaseificação de Biomassa na Geração de Eletricidade em Pequena Escala. UnB, Brasília, 2016.
Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/biblioteca/citenel2007/pdf/it34.pdf.
LOOF, R. Multistage reactor for thermal gasification of wood. Energy, v. 19, n. 4, p. 397–404, 2003.
LEMOS, M. V. D. Uso Eficiente de Biogás de Esgoto em Motores Geradores. Universidade Federal do
Rio de Janeiro, 2013.
ALL POWER LABS. Carbon Negative Power & Products: Catálogo. Califórnia, EUA. 20p. Catálogo de
produto, 2015.
MAYA, D. M. Y. et al. Biomass Gasification in downdraft dual stage reactor by experimental analysis and
simulation with CDF tools. European Biomass Conference and Exhibition Proceedings, v. 2017, n. 25thEUBCE, p. 808–816, 2017.
VERSTEEG, H. K.; MALALASEKERA, W. An Introduction to Computational Fluid Dynamics - The Finite Volume Method, 2nd ed. 1996.
MAYA, D. M. Y. Estudo da gaseificação de biomassa em reator co-corrente de duplo estágio mediante análises experimentais e modelagem com ferramentas de Dinâmica dos Fluidos Computacional. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, p. 23. 2016.