Perfil de Energia - Cidade de Encina, California

Maior eficiência de energia enquanto mantém a qualidade

Cliente: Encina Wastewater Authority

Local: Carlsbad, Califórnia

Solução: Quatro grupos geradores com motor Cat® G3516

Revendedor Cat: Hawthorne Power Systems

Necessidade de Energia

O tratamento de água residual, principalmente para uma comunidade grande e de rápido crescimento, é uma tarefa dispendiosa e que demanda energia. Com o desafio de operar de modo econômico e manter a alta qualidade, a EWA (Encina Wastewater Authority) percebeu que eficiência de energia seria a melhor chance de obter sucesso.

A EWA, localizada em Carlsbad, na Califórnia, presta serviços de tratamento de água residual para, aproximadamente, 350.000 clientes no norte do Condado de San Diego. Ela estabeleceu uma estratégia abrangente de gerenciamento de energia que lida com cada aspecto do uso de energia da instalação para criar oportunidades para recursos renováveis a partir do biogás e do calor residual. “A EWA orienta-se por três metas: proteger o ambiente marinho do norte do Condado de San Diego, produzir e usar recursos renováveis a partir do fluxo de resíduos que ela trata e dar aos contribuintes um bom negócio,” disse Chuck Bollinger, gerente de projetos da EWA. “A EWA alcança essas metas por meio de inúmeras iniciativas, inclusive a produção de energia verde a partir do biogás coletado como produto derivado do tratamento de água residual.”

Solução

A Instalação de Controle de Poluição da Água de Encina (EWPCF, Encina Water Pollution Control Facility) usa um digestor anaeróbico para reduzir os sólidos na água residual. O processo de digestão anaeróbica converte sólidos orgânicos voláteis em dióxido de carbono e metano, também conhecido como biogás, que pode ser convertido em energia reutilizável. O biogás é usado para abastecer quatro grupos geradores com motor Cat® G3516 fornecidos pelo revendedor Cat local Hawthorne Power Systems. Os grupos geradores também podem funcionar com gás natural. Em um dia normal, a maioria dos grupos geradores opera com biocombustível e um grupo gerador opera com gás natural por quatro a oito horas durante horários de pico. Totalizando cerca de 12 milhões de kW-hora por ano, a eletricidade autogerada atende a cerca de 71 por cento das necessidades de energia da EWA.

A estratégia de gerenciamento de energia da EWA concentra-se em reduzir drasticamente sua dependência na energia comprada. O objetivo específico estabelecido no Plano Estratégico de Emissões e Energia recém-concluído da EWA é que a EWPCF produza 96 por cento de suas necessidades de energia no local até 2020.

Essa dedicação a práticas de energia ambientalmente importantes foi recentemente reconhecida pelo EPA Órgão de Proteção Ambiental (EPA, Environmental Protection Agency) dos EUA. A EWPCF foi indicada para a lista do EPA dos 20 Maiores Geradores de Energia no Local, que representa as organizações que geram e consomem a maior parte da energia verde no local dentro da Parceria de Energia Verde da EPA. A Parceria de Energia Verde é um programa voluntário que apoia o uso de energia verde oferecendo orientação de especialistas, suporte técnico, ferramentas e recursos. As organizações inclusas nessa lista produzem juntas 618 milhões de kWhora de energia verde anualmente - suficiente para abastecer quase 54.000 residências americanas médias todo ano. “A declaração de nossa missão é evidente. Queremos ser um líder ambiental,” disse Bollinger. “Mas nossa missão é mais do que isso. Queremos prestar serviços de água residual responsáveis em termos fiscais e, usando biogás verde para gerar eletricidade, estamos fazendo isso.” A energia térmica do processo de cogeração é usada para aquecer os digestores, reduzindo também o volume de gás natural que deve ser comprado. Como resultado, a operação da fábrica de cogeração economizou para a EWA US$ 2,1 milhões em custos de energia durante 2010. O calor residual também é usado em um resfriador por absorção para resfriar a sala do painel de comutação principal da fábrica. O excesso de calor do processo tem ajudado a EWA a economizar dinheiro de outra maneira. Depois de 15 a 20 dias nos digestores, os sólidos da água residual são bombeados para o prédio de drenagem para tratamento adicional. Em seguida, centrífugas são usadas para remover o excesso de água. Neste ponto, o produto tem cerca de 23 por cento de sólidos e é considerado um biossólido de Classe B, que tem uso comercial limitado. Grande parte do que a EWA produzia precisava ser enviada para aterros para descarte.

No entanto, as bolinhas de biossólido produzidas pelo processo de secagem por aquecimento são biossólidos de Classe A - um material granular estável, seco e limpo que pode ser usado como biocombustível ou fertilizante orgânico. Como biocombustível, elas têm um valor de aquecimento que é cerca de 60 por cento o valor do carvão. Como fertilizante de liberação lenta, elas têm um valor de nitrogênio-fósforo-potássio (NPK, nitrogen-phosphorous-potassium) de 5,7 a 7. A EWA produz cerca de 7.200 toneladas de bolinhas de biossólido por ano. Essas bolinhas são vendidas como uma fonte de energia para uma fornalha de cimento em Victorville, na Califórnia. A EWA também está investigando o uso do produto como fertilizante, o que poderia ser um mercado mais lucrativo.

A implementação do processo de secagem por aquecimento reduziu muito os custos da EWA em relação ao descarte de biossólidos. No passado, quatro ou cinco cargas de caminhão de biossólidos eram transportadas para um aterro todos os dias. Como a maior parte dos biossólidos agora é de Classe A comercialmente viável, apenas uma carga de caminhão é transportada para descarte por dia. Como resultado, o processo economiza para a EWA, e para seus contribuintes, mais US$ 2 milhões por ano.

Resultados

Bollinger da EWA disse que a atualização demorou anos para ser planejada e implementada - os grupos geradores Cat foram comprados em 2006 e entraram em operação em 2008 e 2009. A Hawthorne Power Systems foi uma parceira essencial durante todo o processo.

“Escolhemos os grupos geradores Cat porque gostamos do fato de eles poderem operar facilmente com combustíveis a gás de diferentes conteúdos de energia,” disse ele. “No entanto, as reputações da Caterpillar e da Hawthorne e o fato de a Hawthorne ter suporte nas proximidades também foram fatores importantes.”

A Hawthorne forneceu uma abrangente engenharia e documentação da aplicação relacionadas aos grupos geradores, aos sistemas de controle e monitoramento do motor e aos sistemas de monitoramento e distribuição de energia elétrica durante a instalação. Técnicos da EWA realizam manutenção de rotina e testes dos grupos geradores, mas os mecânicos certificados da Hawthorne fornecem assistência contínua com manutenção principal.

“A Hawthorne tem sido uma excelente parceira,” disse Bollinger.

Para obter mais informações, acesse www.catgaspower.com/pt.