Estimativa da produção de energia elétrica na Bahia usando resíduos agrícolas

Arthur O. Uchoa e Paulo R. F. de M. Bastos

UFBA – Universidade Federal da Bahiapbastos@ufba.br

arthur_uchoa@yahoo.com.br

TÓPICOS1. INTRODUÇÃO

2. OBJETIVO E ESTRUTURAÇÃO

3. VANTAGENS DO USO DA BIOMASSA E TECNOLOGIAS ASSOCIADAS

4. PRODUÇÃO AGRÍCOLA DA BAHIA E RESÍDUOS

5. METODOLOGIA

6. ESTIMATIVA DA ENERGIA E CAPACIDADE INSTALADA

7. ESTUDOS DE CASO

8. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

1- INTRODUÇÃONo mundo, 80,9% da energia vem de fontes não renováveis (International Energy Agency, 2011)

No Brasil 43% são de origem hidráulica e renováveis (cana, bagaço e lenha) (EPE, BEN 2011).

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Mundo

Brasil

1- INTRODUÇÃO

ENERGIA ELÉTRICA: Mundo 80,5% não renovávelBrasil: hidráulica é 74%, a biomassa 4,7%, eólica é 0,4% Na Bahia:há 33MW de energia elétrica

oriunda do capim elefante20MW origem é o lixo

urbano, 0,4 MW solar fotovoltaica

(PV)O Estado tem alta produção

agrícola, podendo-se usar os resíduos

Fig.: Geração da energia elétrica, no mundo (IEA, 2011)

2- OBJETIVO

Estimar o potencial para geração de eletricidade na Bahia a partir da biomassa proveniente dos resíduos agrícolas;

Analisar de modo preliminar três “estudos de caso”, determinando-se o custo da energia anual produzida

3- VANTAGENS DO USO DA BIOMASSA E TECNOLOGIAS ASSOCIADAS

Biomassa: embora sendo a fonte mais antiga usada pela humanidade, só após 1970 há pesquisas mais profundas

Vantagens para gerar eletricidade:Emissões de gases efeito estufa nula;Geração de postos de trabalho (sobretudo na

produção)Diversificação da matriz de geração de

eletricidade

3- VANTAGENS DO USO DA BIOMASSA E TECNOLOGIAS ASSOCIADAS

Biomassa, definição: “Todo recurso renovável oriundo de

matéria orgânica (animal ou vegetal) que pode ser utilizado para produção de energia”

A geração de eletricidade necessita uma etapa de transformação da biomassa em produto intermediário que vai ser usado na máquina motriz

• Turbinas a vapor (TV), a Contrapressão– Muito utilizado em co-geração no setor sucroalcooleiro

– Domínio da indústria nacional

– Aumento da eficiência: Caldeiras com alta pressão (6 ~ 8 Mpa)

• TV de Condensação e Extração– Não opera necessariamente na condição de co-geração

– Domínio parcial da indústria nacional

– Maior eficiência: Uso de trocadores de calor e expansão do vapor a menor pressão possível

• Gaseificação (BIG–GT/ STIG/GTCC)

3- TECNOLOGIAS PARA GERAR ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DE BIOMASSA

4- PRODUÇÃO AGRÍCOLA DA BAHIA E RESÍDUOS

• Optou-se pelos resíduos das culturas com grandes safras, ainda sem finalidade energética

• São aqui analisados resíduos de:– Algodão

– Arroz

– Café

– Côco-da-baía

– Milho

– Soja

Produção anual dos principais cultivos no Estado da Bahia,

relativa aos anos de 2007 e 2008, toneladas (SEAGRI, 2011)

4- PRODUÇÃO AGRÍCOLA DA BAHIA

• Destaque para a região Oeste: as cidades de Barreiras, Luís E. Magalhães e São Desidério

Produção (toneladas) de Soja na Bahia em 2008

Produção (toneladas) de Algodão na Bahia em 2008

4- PRODUÇÃO AGRÍCOLA DA BAHIA

5- METODOLOGIAMetodologia semelhante à Usada no “Panorama do

Potencial de Biomassa no Brasil” (ANEEL,2002)

EG = Energia Gerada (MWh) Qres = Quantidade resíduos (t)PCI = Poder Calorífico Inferior kCal/kg) ᵑ = Rendimento global do ciclo

6- ESTIMATIVA DA ENERGIA NA BAHIAAlternativas avaliadas:

Opção A: Ciclo a vapor com turbinas de condensação e extração, em média ɳ = 25%

Opção B: Ciclo usando gaseificação, ɳ = 35%

Estimativas por cultivo: energia (MWh/ano), potência (MW)Cultivo Energia Produzida (MWh/ano) Potência Instalada (MW)

Opção A Opção B Opção A Opção B

Algodão 183.341 256.677 34,9 48,8Arroz 12.532 17.545 2,4 3,3Café 36.006 50.409 6,9 9,6Côco-da-baía 484.430 678.203 92,2 129,0Milho 2.049.443 2.869.221 389,9 545,9Soja 26.358 36.901 5,0 7,0Total 2.792.111 3.908.955 531,2 743,7

6- ESTIMATIVA DA ENERGIA NA BAHIA

Apenas com estes seis cultivos considerados pode-se ter 531,2 MW usando turbina a vapor (ɳ=25%), ou 743,7 MW com gaseificação

Por região há duas áreas promissoras:Oeste do Estado: Formosa do Rio Preto pode

produzir 318.147 MWh/ano, ou 3 municípios próximos que com algodão, soja e arroz produziriam 204.172 MWh/ano;

Litoral Norte: resíduos do côco-da-baía, 313.172 MWh/ano

7- ESTUDOS DE CASO

• Oeste do Estado da Bahia, duas usinas, e uso de 60% dos resíduos agrícolas:uma de 36,0 MW usando resíduos de milho,outra de 17,0 MW com resíduos do algodão

• Litoral Norte, 12,0 MW, uso de 73% dos resíduos da safra de côco-da-baía do município de Conde

• Viabilidade econômicaVida útil de 25 anos Investimento R$3.156,00/kW ou Juros 9,0% ao ano

7- ESTUDOS DE CASOFormosa Rio

PretoSão

DesidérioConde

Resíduo de Milho Algodão Côco-da-baía

Qtde Resíduo (t/ano) 125.345 74.836 34.164

Potência (MW) 36,0 17,0 12,0

Fator Capacidade 0,6 0,6 0,65

Energia (MWh/ano) 189.216 89.352 68.328

Investimento (R$) 102.254.400 53.652.000 37.872.000

Inv. Infraestrut. (R$) 20.450.880 10.730.400 7.574.400

Custo biomassa (R$/t) 10,00 10,00 15,00

Custo anual capital 12.492.164 6.554.530 4.626.727

Outros custos (R$/ano) 6.263.920 3.377.310 2.368.188

Custo Energia (R$/MWh)

99,13 111,15 102,37

7- ESTUDOS DE CASO

• O custo do investimento ficou em US$1.532/kW (para as usinas abaixo de 20 MW), e em US$1.379/kW para a usina de 36 MW (milho)

• Menores custos para milho e côco, ~R$100/MWh (ou R$0,10/kWh). Deve-se adicionar os impostos, taxas e margem de lucro

• O governo pode incentivar com subsídios pois resulta em maior oferta de postos de trabalho em regiões do interior do Estado da Bahia

8- CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

• Geração sustentável com biomassa: captura de CO2 e postos de trabalho

• Bahia tem alta produção agrícola com ênfase no milho, côco, algodão e soja. A geração pode chegar a 743,7 MW e a energia a 3.909 GWh/ano

• Destaque: região Oeste da Bahia e Litoral Norte• Três estudos de caso: dois no Oeste com milho e

algodão, um no Litoral Norte com côco-da-baía. Menores custos de energia com milho e côco

• Recomendam-se estes estudos futuros:Verificação do Poder Calorífico dos resíduos com amostrasPara as Centrais mais viáveis: aprofundar estudos

(interligação) Avaliação de outras fontes de biomassa

REFERÊNCIAS PRINCIPAIS

• International Energy Agency, 2011. Key World Energy Statistics 2011. Disponível em <www.iea.org>. Acesso em 10.10.12.

• Secretaria de Agricultura, Irrigação e Reforma Agrária do Estado da Bahia (SEAGRI). Disponível em www.seagri.ba.gov.br. Em 19.07.11.

• Empresa de Pesquisa Energética (EPE), 2011. Balanço Energético Nacional 2011. Disponível em www: ben.epe.gov.br . Em 25.11.11.

• TOLMASQUIM, M. T. (Organizador). Fontes Renováveis de Energia no Brasil – Rio de Janeiro. Interciência: CENERGIA, 2003.

• CORTEZ, L. A. B.; LORA, E. S.; GÓMEZ, E. O. (Organizadores) Biomassa para Energia. Campinas. Editora da Unicamp, 2008.

• ANEEL, Agência Nacional de Energia Elétrica. Panorama do potencial de biomassa no Brasil, Brasília, 2002. Disponível em www.aneel.gov.br, acesso em 27.05.12

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