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Economic viability of a canadian biodigester for power generation in dairy farming
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Resumo
Objetivou-se analisar a viabilidade econômica da implantação e utilização de um biodigestor tipo canadense
para a geração de energia elétrica em um sistema de produção de leite. Especificamente, pretendeu-se
estimar a produção de energia elétrica gerada, estimar o custo total de produção (CT), custo operacional
total (COT) e custo operacional efetivo (COE) de um kW de energia gerada, e estimar o ponto de equilíbrio
de energia produzida. A pesquisa foi realizada em uma propriedade localizada no sul de Minas Gerais, no
período entre janeiro a dezembro de 2017. Realizou-se a análise de cenários MOP (mais provável, otimista
e pessimista): cenários 1; 2 e 3. No cenário 1, foram considerados a utilização de energia elétrica para a
climatização apenas dos galpões de free stall em 13 h dia-1, mais aproveitamento de 50% do biofertilizante
produzido. No cenário 2, a utilização da energia elétrica foi de 13 h dia-1, utilizada para climatização dos galpões
de free stall e sala de ordenha, um aumento de energia estimado em 10%, em relação ao cenário 1, mais
aproveitamento de 75% do biofertilizante produzido; e, no cenário 3, adotou-se a utilização de energia elétrica
para a climatização dos galpões de free stall em 6,5 h dia-1, mais aproveitamento de 25% do biofertilizante
produzido. Em todos os cenários foi considerado o valor cobrado por kWh pela Companhia Energética de
Minas Gerais (CEMIG). Realizou-se simulações de Monte Carlo com taxas mínimas de atratividade variando
de zero a 50%. A geração de energia elétrica apresentou viabilidade econômica em todos os cenários,
apresentando valor presente líquido (VLP) positivos, taxas internas de retorno acima da taxa mínima de
atratividade, payback simples e descontados abaixo do horizonte de 10 anos e relações benefício-custo
satisfatórias. O COE de 1 kWh de energia elétrica foi estimado em R$ 0,1990, R$ 0,1791 e R$ 0,3308 para
os cenários 1, 2 e 3, respectivamente, enquanto que o CT médio, considerando todos os cenários, foi de R$
0,5618 (±0,21), acima dos valores de aquisição na CEMIG, que seria de R$ 0,50. Os CT foram de R$ 99.804,42
para os cenários 1 e 2, e de R$ 92.424,09 para o 3, com taxa mínima de atratividade de 8,50, enquanto que
COT foi de R$ 69.486,62 nos cenários 1 e 2, e de R$ 62.229,66 no 3. Em todos os cenários, a quantidade de
energia elétrica gerada foi superior ao ponto de equilíbrio. Todos os modelos de simulação de Monte Carlo
apresentaram VPL positivos, indicando que há grande probabilidade de ficarem acima do esperado.
Abstract
This study aimed to analyze the economic viability of implementing and using a Canadian biodigester for power generation in a milk production system. Specifically, we intended to estimate the generated power production, the total production cost (TC), the total operating cost (TOC), and the effective operating cost (EOC) of 1 kW of power generated, and estimate the break-even point of the power produced. The research was carried out on a farm located in southern Minas Gerais (Brazil) from January to December 2017. Three scenarios were analyzed through the tree-point estimation (most likely, optimistic, and pessimistic). Scenario 1 considered the use of power for the acclimatization of free-stall barns during 13 hours day-1 plus the use of 50% of the produced biofertilizer. Scenario 2 considered the use of power during 13 hours day-1 for the acclimatization of free-stall barns and milking parlor, which means an increase in power consumption estimated at 10% compared to scenario 1, plus the use of 75% of the produced biofertilizer. Moreover, scenario 3 considered the use of power for the acclimatization of free-stall barns during 6.5 hours day-1 plus 25% of the produced biofertilizer. All scenarios considered the amount charged per kWh by the Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG). Monte Carlo simulations were carried out with minimum acceptable rates of return ranging from zero to 50%. Power generation was economically viable in all scenarios, with positive net present value (NPV), internal rates of return above the minimum acceptable rate of return, simple and discounted payback below the 10-year horizon, and satisfactory benefit-cost ratios. The EOC values of 1 kWh of power were estimated at R$ 0.1990, R$ 0.1791, and R$ 0.3308 for scenarios 1, 2, and 3, respectively, whereas the mean total cost (TC) was R$ 0.5618 (±0.21) considering all scenarios, above the purchase values at CEMIG, which would be R$ 0.50. The TC value was R$ 99,804.42 for scenarios 1 and 2, and R$ 92,424.09 for scenario 3, with a minimum acceptable rate of return of 8.50, while the TOC values were R$ 69,486.62 in scenarios 1 and 2, and R$ 62,229.66 in scenario 3. The amount of power generated in all scenarios was higher than the break-even point. All Monte Carlo simulation models showed positive NPV values, indicating that there is a high probability of being above expectations.
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DEMEU, F. A. et al. Economic viability of a canadian biodigester for power generation in dairy farming. Semina: Ciências Agrárias, Londrina, v. 42, n. 1, p. 375-394, Jan./Feb. 2021. DOI: 10.5433/1679-0359.2021v42n1p375.
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