Usina de biomassa ajuda as metas da Universidade da Colúmbia Britânica
Desafio
- A Universidade da Colúmbia Britânica (UBC) se comprometeu a reduzir a emissão de gases de efeito estufa.Um dos emissores visados foi a instalação de aquecimento central
Soluções
- Sistema Integrated Architecture™ – Dois controladores ControlLogix gerenciam o controle do sistema
- Controle inteligente de motor – Três centros de controle de motores CENTERLINE 2100 com inversores PowerFlex 40 e PowerFlex 700 integrados. Os inversores fornecem um completo controle de motor na instalação
- Software de visualização e informação – Os softwares FactoryTalk View ME e FactoryTalk View SE fornecem dados de operações em tempo real.O software FactoryTalk Historian ME informa os dados da instalação a um servidor Nexterra
- Projeto e entrega – A Nexterra liderou o desenvolvimento de uma instalação combinada de aquecimento e geração de energia com as tecnologias de movimento e controle da Rockwell Automation
Resultados
- Redução dos gases de efeito estufa em 6.000 toneladas por ano
Histórico
O campus da Universidade da Colúmbia Britânica em Vancouver é uma verdadeira cidade.A comunidade inclui mais de 50.000 estudantes, funcionários e residentes que trabalham, estudam e vivem nos 1.000 acres (4 milhões m²) do campus.Até 2012, a universidade usava a sua instalação de aquecimento central a gás natural para produzir calor para o campus e adquiria eletricidade da BC Hydro para o seu uso.Como líder em sustentabilidade, a universidade está comprometida na redução da emissão dos gases de efeito estufa (GEE).Em 2009, eles iniciaram o projeto e construção de uma instalação combinada de aquecimento e geração de energia (CHP) no campus, alimentada com combustíveis renováveis.
Desafio
A Universidade da Colúmbia Britânica (UBC) se orgulha de ser líder na redução dos gases de efeito estufa (GEE).Em 2007, o campus alcançou as suas metas de Kyoto.Para estabelecer metas agressivas para reduzir mais as emissões de GEE, a universidade desenvolveu o Plano de Ação Climática naquele mesmo ano.Nesse plano, a UBC se comprometeu a reduzir as suas emissões atuais em um terço entre 2007 e 2015. Em 2050, a universidade pretende ser neutra em carbono.Além desse desafio, a UBC estava contando com um crescimento substancial do tamanho do campus devido ao aumento das inscrições e das atividades de pesquisa.
Para acomodar esse aumento, a universidade planejou adicionar milhões de metros quadrados de edificações, que iriam necessitar de aquecimento e energia.A UBC não só queria reduzir as suas próprias emissões de GEE, mas também ser um centro de tecnologias de energia renovável inovadoras que pudessem ser usadas por comunidades.Na Colúmbia Britânica, instituições públicas como a universidade estão sujeitas a uma "taxa de carbono" desde julho de 2007. "Como uma comunidade, queremos nos tornar um verdadeiro líder em sustentabilidade.Se nós não conseguíssemos reduzir o nosso uso de energia e emissões de GEE, como poderíamos esperar que outros o fizessem?”, disse Brent Sauder, diretor de iniciativas estratégicas na Universidade da Colúmbia Britânica.“E também queríamos aproveitar o nosso compromisso agressivo contra os GEE para impulsionar a inovação e novas tecnologias dentro da nossa própria comunidade.”
Solução
O primeiro passo na redução das suas emissões foi identificar os prédios ou as tecnologias que estavam emitindo os GEE.A UBC concluiu um estudo abrangente do campus identificando todas as emissões de GEE.O maior ponto de emissões no campus era a instalação de aquecimento central, que fornecia o calor para laboratórios, salas de aula, prédios e residências.Os líderes da universidade decidiram que eles precisavam aumentar o sistema de queima de gás com um sistema de biomassa usando combustíveis renováveis de biomassa para produzir calor para o campus.
A universidade começou a procurar por um fornecedor de sistema de energia que entendesse os requisitos especiais do campus e pudesse fornecer sistemas de energia renovável em um campus urbano.A Nexterra Systems Corp., uma empresa sediada em Vancouver e fornecedora de sistemas de gaseificação avançados com um registro histórico de projetos de gaseificação de biomassa bem-sucedidos no Canadá e nos EUA atendeu à pesquisa da universidade.A Nexterra ofereceu a sua perícia técnica significativa e também trabalhou junto com a UBC para obter fundos para o projeto junto às agências do governo canadense e da Colúmbia Britânica e de organizações privadas.
A Nexterra projetou, desenvolveu e instalou a unidade CHP que opera com biomassa de madeira – resíduo de madeira limpa como paletes e detritos da construção, além de resíduos da fabricação de produtos de madeira.
O sistema de Calor e energia combinados (CHP) da Nexterra está alojado em um prédio de madeira laminada premiado.O sistema de gaseificação de biomassa Nexterra converte a biomassa em gás de síntese.A biomassa de madeira é transportada em caminhões duas ou três vezes por dia.Os materiais muito grandes que não são de madeira são removidos automaticamente através de um sistema integrado de tela e ímã.Um gaseificador converte a biomassa em um gás combustível e limpo, o gás de síntese.
A nova Instalação de demonstração e pesquisa de bioenergia (BRDF) na UBC é o primeiro sistema de Calor e energia combinados na América do Norte que usa o sistema proprietário de gaseificação da Nexterra combinado com a tecnologia exclusiva de gás de síntese limpo da empresa.A BRDF produz gás de síntese para motores capaz de fazer funcionar um motor de combustão interna produzindo calor e energia.
O sistema tem dois modos de operação principais:um modo térmico comercial e um modo CHP de demonstração.No modo térmico, um oxidante queima o gás de síntese e o gás combustível quente é conduzido à caldeira para produzir vapor.O vapor é usado para aquecer os prédios do campus através do sistema de distribuição existente da universidade.
No modo de demonstração, o gás de síntese é condicionado para remover as impurezas e, em seguida, ele é resfriado e filtrado para gerar calor e eletricidade.Depois o gás de síntese é injetado no motor de combustão interna de alta eficiência que faz o gerador funcionar, produzindo eletricidade. Esta é distribuída por todo o campus da UBC através da rede elétrica.
O sistema também recupera o calor e a exaustão do motor para gerar vapor adicional para o aquecimento do campus.
O controle do processo, por si só, é um fator essencial.Dois controladores ControlLogix® da Allen-Bradley® (PAC) gerenciam o controle do sistema.O operador da instalação é capaz de monitorar as operações e corrigir proativamente qualquer problema no nível de sistema e máquina através dos softwares de IHM FactoryTalk® View Machine Edition (ME) e FactoryTalk View Site Edition (SE).Adicionalmente, o software FactoryTalk Historian envia relatórios dos dados da instalação para o servidor Nexterra onde a empresa é capaz de suportar as operações da instalação em tempo real.
Com a plataforma integrada do controlador e o ambiente de programação simples, o operador no local tem menos peças sobressalentes para cuidar.O controle operacional rígido da plataforma permite que o sistema processe a biomassa com a precisão requerida e, ao mesmo tempo, atenda às metas ambiciosas de redução das emissões da universidade.
“A interconectividade e a ampla aceitação da tecnologia da Rockwell Automation permitiu que nos tornássemos muito eficientes na implementação de soluções”, disse Quamar Jutt, gerente de elétrica e controles do Nexterra.“Pudemos nos dedicar aos nossos recursos para incrementar as ofertas principais como o Calor e energia combinados em vez de converter programas de uma plataforma à outra.”
A abertura da plataforma também auxiliou a integração fácil com um motor GE através da rede EtherNet/IP™.Três centros de controle de motores (CCM) CENTERLINE® 2100 da Allen-Bradley, conectados com os inversores PowerFlex® 40 e PowerFlex 700 da Allen-Bradley, fornecem um controle de motor em toda a instalação.
Resultados
Considerando que as operações começaram em setembro de 2012, a BRDF forneceu em média 12% da necessidade do vapor anual no campus.O sistema conseguiu reduzir as emissões de GEE substituindo o combustível fóssil usado para produzir vapor.Adicionalmente, as emissões aéreas foram mantidas consistentemente bem abaixo e/ou nos níveis permitidos.No primeiro ano de operação, a instalação substituiu mais de 115 bilhões de BTU de gás natural.Isso reduziu as emissões de GEE em 6.000 toneladas por ano, o que equivale às emissões de 1.250 automóveis.Assim que os operadores se acostumarem com o sistema, os números vão continuar aumentando.
EtherNet/IP é uma marca comercial da ODVA.Hoje, a BRDF é uma parte bem-sucedida da iniciativa da UBC “Campus como laboratório ao vivo”.No laboratório de pesquisa da instalação, estudantes e pesquisadores concluem seus projetos de fontes alternativas de energia.A instalação atrai visitas em um ritmo crescente: mais de 1.000 pessoas visitaram as instalações nos primeiros dois anos para aprender novas formas de geração de energia limpa e sustentável.
A universidade e a Nexterra vão continuar avançando ainda mais com a tecnologia da instalação.Áreas potenciais incluem conversão do gás de síntese limpo em biocombustíveis avançados, hidrogênio renovável e outros produtos.
Os resultados mencionados acima são específicos da Universidade da Colúmbia Britânica do uso dos produtos e serviços da Rockwell Automation em conjunto com outros produtos.Os resultados específicos podem variar de um cliente para outro.
