leonardo granada midea

08-11-2006

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULOTópicos Avançados em Sistemas Energéticos

para o Desenvolvimento Limpo

Tema 6 – Estudo sobre Biomassa e seu

aproveitamento por combustão direta no Brasil, no

Mundo e Na Região de Araçatuba

Leonardo Granada Midea

08-11-2006



Objetivo

• Levantamento das tecnologias da utilização de biomassa por combustão. • Análise técnico-econômica, ambiental, social e política da evolução destas tecnologias. • Avaliação do grau da sua penetração na Região Administrativa de Araçatuba.

08-11-2006



A BIOMASSA: Classificação

• Natural: São aquelas produzidas pela natureza sem a intervenção humana, por exemplo as árvores das florestas. Este tipo de biomassa parece ser as mais adequada para um aproveitamento energético em grande escala e rápida degradação através dos ecossistemas naturais.

• Residual: São aquelas geradas por qualquer tipo de atividade humana, principalmente nos processos produtivos dos setores agrícolas, florestal, assim como as produzidas nos núcleos urbanos.

• Produzida em plantações energéticas: Neste caso os cultivos energéticos são realizados com a finalidade de produzir biomassa capaz de ser transformada em combustível.

08-11-2006



- Florestas Naturais:

Tipos de BIOMASSA

08-11-2006



Tipos de BIOMASSA

- Cultivos Energéticos

Silviculturas: Plantações de Florestas homogenias visando a geração de energia elétrica a partir da biomassa.

Cultivos Anuais: Além da possibilidade de uso energético da biomassa lignocelulósica das árvores, outros cultivos de ciclo anual também podem ser aproveitados: os sacarídeos, as amiláceas e as oleaginosas.

08-11-2006



Tipos de BIOMASSA

• Cultivos Anuais

Os Sacarídeos: cana de açúcar e beterraba açucareira.

As Amiláceas: mandioca, babaçu, batata doce e milho.

As Oleaginosas:

08-11-2006



Tipos de BIOMASSA

- Resíduos de Biomassa:

a) Resíduos Agrícolas

08-11-2006



Tipos de BIOMASSA


b) Resíduos Florestais: produzidos no corte da árvore e os resíduos nas demais atividades de beneficiamento da madeira.

c) Resíduos Agroindustriais:

- indústria de açúcar e álcool- matadouros e frigoríficos- cervejarias- beneficiamento da madeira- indústria de papel e celulose

08-11-2006



c) Resíduos Agroindustriais:

Tipos de BIOMASSA


08-11-2006



d) Resíduos Urbanos:

- Sólidos: Lixo- Liquidos: Esgoto

Tipos de BIOMASSA


Características médias do lixo do Rio e de São Paulo

08-11-2006



• As tecnologias comerciais são as de conversão direta da biomassa (ciclos a vapor de qualquer capacidade).

• Todas as tecnologias que podem resultar maior eficiência de geração elétrica (a partir de derivados gasosos ou líquidos) ainda não atingiram fase comercial.

Apresentação Arnaldo Walter - Unicamp

Tecnologias da Conversão de BIOMASSA

08-11-2006



• Gaseificação e turbinas a gás – variante mais promissora, já tendo sido atingido estágio pré-comercial para gaseificação de madeira. Custos de capital ainda altos. Em princípio, instalações > 150-200 MW poderiam ser viáveis. Grande interesse para emprego da biomassa residual da cana de açúcar.

• Gaseificação e motores de combustão interna – tecnologia dominada, mas ainda não totalmente comercial, pois ainda há restrições à operação contínua, com baixo custo de manutenção. Uma vez superados os problemas associados à limpeza dos gases (pode haver, também, uma restrição ambiental), a tecnologia pode ocupar nichos de mercado.



08-11-2006



• Combustão e turbinas a ar quente (turbinas de combustão externa). Não houve sequer demonstração da tecnologia. Há restrições de custos de capital (alto custo do material do trocador de calor) e/ou restrições associadas à menor eficiência térmica.

• Combustão (externa) – alguns projetos de desenvolvimento de unidades muito pequenas (3-10 kW), ou pequenas (20-100 kW), ainda sem comprovação da operação contínua por longo tempo.

• Pirólise e uso do óleo em motores de combustão interna ou turbinas a gás. Alternativa que tem a vantagem de permitir desacoplar a produção do óleo da geração elétrica. Há experiências de uso do bio-óleo, com ou sem mistura com diesel, em motores de 80-1.500 kW, mas sempre em períodos relativamente curtos. Há, ainda, as restrições associadas à pirólise.



08-11-2006




08-11-2006



Fonte. Atlas de Energia Elétrica

08-11-2006



BIOMASSA NO MUNDO

08-11-2006



• A biomassa segue sendo a fonte de energia renovável mais utilizada no mundo.

• A utilização de energia renovável na União Européia tem sido uma estratégia chave para atendimento de objetivos ambientais e de segurança de suprimento.

• Na Polônia, por exemplo, ela tem sido identificada como a mais importante e promissora fonte de energia renovável.

• Estima-se que seu consumo atual esteja entre 10% e 14%. Para 2020, há estimativas de que ela atinja 21%.

A energia de biomassa no mundo

08-11-2006



• O consumo é bem superior. Estima-se um consumo médio entre 34% e 38% para os paises em desenvolvimento.

• Estima-se um consumo de 58 a 60% para a África, em particular. No Sudão, por exemplo, de 85% a 87% da necessidade de energia é provida pela biomassa sendo que destes, cerca de 45% na forma de lenha e 30% na forma de carvão.

• Algo muito parecido ocorre em Camarões, onde 64% da energia usada provém da biomassa, em particular da biomassa florestal.

A energia de biomassa no mundo: Países em Desenvolvimento

08-11-2006



A energia de biomassa no mundo: Países Desenvolvidos

• Consumo médio atual de energia de biomassa em relação ao consumo total de energia por volta de 3% .

• Portugal, tem muito pouca ou quase nenhuma reserva de energia fóssil de boa qualidade, sendo dependente de importação de energia e tendo, portanto, bastante interesse em fontes de energia alternativa.

• Nos Estados Unidos, 2,82% da energia utilizada é oriunda de biomassa, existe uma previsão de que 4% da energia elétrica a ser produzida em 2010 seja oriunda de bioenergia, sendo que este valor deve ser de 5% em 2030.

• Na Finlândia e Suécia o uso de energia de biomassa chega a 19,4% e 15,3% do suprimento total de energia sendo quase que totalmente proveniente da biomassa florestal.

08-11-2006




08-11-2006



Fonte. MME

08-11-2006



BIOMASSA NO BRASIL

08-11-2006



• A imensa superfície do território nacional, quase toda localizada em regiões tropicais e chuvosas, oferece excelentes condições para a produção e o uso energético da biomassa em larga escala.

• Além da produção de álcool, queima em fornos, caldeiras e outros usos não-comerciais, a biomassa apresenta grande potencial no setor de geração de energia elétrica.

• A produção de madeira, em forma de lenha, carvão vegetal ou toras, gera uma grande quantidade de resíduos, que podem igualmente ser aproveitadas na geração de energia elétrica.

• Os Estados brasileiros com maior potencial de aproveitamento de resíduos da madeira, oriunda de silvicultura, para a geração de energia elétrica são Paraná e São Paulo.

08-11-2006




08-11-2006



• Atualmente, a maior oferta de energia de biomassa é a Cana de Açúcar, principalmente na produção de etanol.

• São Paulo, é o maior exportador de álcool do País.

• O recurso de maior potencial de geração de energia elétrica de biomassa no País é o bagaço de cana.

• O setor sucroalcooleiro gera também uma grande quantidade de resíduos, que podem ser aproveitados para a geração de eletricidade, principalmente em sistemas de co-geração.

08-11-2006




08-11-2006



• Em alguns Estados brasileiros, principalmente na Região Amazônica, verifica-se também a importância de várias plantas para a produção de óleo vegetal, que pode ser queimado em caldeiras e motores de combustão interna, para a geração de energia elétrica e o atendimento de comunidades isoladas do sistema elétrico.

• Dentre as plantas, destaca-se o dendê, com produtividade média anual de 4 toneladas de óleo por hectare (dez vezes maior que a da soja, por exemplo!) e a maior disponibilidade tecnológica para o uso do óleo.

• Outros resíduos agrícolas que também apresentam grande potencial na geração de energia elétrica são a casca de arroz, casca de castanha de cajú e a casca de coco da baía.

08-11-2006




08-11-2006



OFERTA INTERNA DE ENERGIA - 2005 BRASIL

GÁS NATURAL

9,3%

BIOMASSA29,7%

HIDRÁULICA

E ELETRICIDA

DE15,0%

CARVÃO MINERAL

6,4%

PETRÓLEO E

DERIVADOS38,4%

URÂNIO1,2%

218,6 106 tep

Fonte. BEN 2006

08-11-2006



Fonte. BEN 2006

08-11-2006



Fonte. BEN 2006

OFERTA INTERNA DE ENERGIA - OIE mil tep

FONTES 2004 2005 05/04 %

NÃO RENOVÁVEL 119.768 120.953 0,99

PETRÓLEO 83.391 84.020 0,75

GÁS NATURAL 18.982 20.393 7,43

CARVÃO MINERAL 14.225 13.940 -2,00

URÂNIO (U3O8) 3.170 2.600 -17,97

RENOVÁVEL 93.613 97.695 4,36

ENERGIA HIDRÁULICA 30.804 32.691 6,13

LENHA 28.193 28.560 1,30

PRODUTOS DA CANA-DE-AÇÚCAR 28.756 30.441 5,86

OUTRAS RENOVÁVEIS 5.860 6.002 2,43

TOTAL 213.381 218.648 2,47

% PRODUTO INTERNO BRUTO - PIB 2,30

08-11-2006



OFERTA INTERNA DE ENERGIA (106 tep)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

901

97

4

19

77

19

80

19

83

19

86

19

89

19

92

19

95

19

98

20

01

20

04

PETRÓLEO E DERI VADOS

LENHA E CARVÃO VEGETAL HI DRÁULI CA E ELETRI CI DADE

DERI VADOS DA CANA

CARVÃO MI NERAL

OUTROS

08-11-2006



MATRIZ DE OFERTA DE ENERGIA ELÉTRICA GWh

FONTES 2004 2005 05/04 %

TOTAL 424.836 441.635 4,0

HIDRO 320.797 340.450 6,1

NUCLEAR 11.611 9.524 -18,0

GÁS 19.264 18.234 -5,3

CARVÃO MINERAL 6.993 7.162 2,4

DERIVADOS DE PETRÓLEO 12.128 12.361 1,9

BIOMASSA 16.651 17.431 4,7

IMPORTAÇÃO 37.392 36.473 -2,5

Nota: inclui autoprodutores

Fonte. BEN 2006

08-11-2006



• O estágio de desenvolvimento de tecnologias mais eficientes ainda é incipiente, e pouco foi feito no Brasil no que diz respeito a algumas delas.

• Entretanto, o potencial técnico-econômico é significativo.

• A indústria brasileira é capaz de fornecer praticamente todos os itens de uma termelétrica ou unidade de cogeração a biomassa de pequena e média capacidade baseada em ciclo a vapor.

• Há um potencial significativo para o emprego de biomassa residual, a baixo custo ou mesmo a custo negativo.


Perspectivas para o Brasil

08-11-2006



REGIÃO DE ARAÇATUBA

08-11-2006



08-11-2006



•Localizada no Oeste do Estado, a região de Araçatuba é composta por 43 municípios, dentre eles os quatro maiores são Araçatuba, Birigui, Andradina e Penápolis onde concentram 56% da população regional.

•Apresenta oferta abundante de energia elétrica para as atividades empresariais.

•Possui uma excelente infra-estrutura de transportes de carga, com caráter multimodal: porto fluvial, ramal ferroviário, aeroporto regional e rodovias.

Principais Características da Região

08-11-2006



• A região abriga um dos maiores complexos hidrelétricos do mundo.

• A região e responsável pela geração de 47% da energia no Estado.

• O Consumo de Energia da Região aproximado e de 2.000 GWh, isto corresponde a aproximadamente 2% do consumo do Estado.

Principais Características da Região

08-11-2006



• 13 usinas são responsáveis pela produção de álcool na região.

• O valor total produzido e de 740.000m³ de Álcool Total (Anidro + Hidratado).

• A produção de todo o estado e de 9.102.000m³ de Álcool Total. • Representa 8,1% da Produção total do Estado.

Biomassa na Região

08-11-2006



UNIDADES REGIÃO ARAÇATUBA Municípios CANA (MIL T) Açúcar (t) Álcool (m3)

Alcoazul Araçatuba 1.171 47.155 66.754

Aralco Santo Antonio do Aracanguá 1.738 88.245 80.556

Benálcool Bento de Abreu 1.305 100.073 47.849

Campestre Penápólis 1.442 64.989 85.692

Cosan Destivale Araçatuba 862 33.696 48.887

Cosan Gasa Andradina 1.085 60.032 50.645

Cosan Mundial Mirandópolis 810 57.970 34.766

Cosan Univalem Valparaíso 1.735 125.240 75.528

Diana Avanhandava 785 40.375 32.237

Everest Penápólis 0 0 0

Clealco Clementina 2.519 233.362 67.528

Pioneiros Sud Menucci 1.300 85.158 55.613

Unialco Guararapes 2.097 162.537 73.416

Total 16.849 1.098.832 719.471

Fonte. UDOP

Biomassa na Região

08-11-2006



08-11-2006



Na região do Oeste Paulista as usinas termelétricas são movidas a bagaço

de cana de açúcar e utilizadas, em sua maioria, especificamente para

autoprodução, podendo ser comercializado seu excedente com base de

acertos comerciais junto às concessionárias de energia locais ou através

de contratos de energia no âmbito do mercado livre de energia,

Biomassa na Região

08-11-2006



UsinaPotência Instalada

[MW]Energia Ano [MWh/ano]

Fator Conversão

TEP

Pioneiros 3,60 15.768 0,086 1.356,05Gasa 4,00 17.520 0,086 1.506,72

Generalco 3,60 15.768 0,086 1.356,05Aralco 4,80 21.024 0,086 1.808,06

Destivale 3,20 14.016 0,086 1.205,38Alcoazul 7,40 32.412 0,086 2.787,43

Campestre 6,32 27.682 0,086 2.380,62Diana 2,40 10.512 0,086 904,03

Equipav 2,40 10.512 0,086 904,03Clealco 6,20 27.156 0,086 2.335,42

Benalcool 3,80 16.644 0,086 1.431,38Univalem 8,00 35.040 0,086 3.013,44Unialco 2,40 10.512 0,086 904,03TOTAL 58,12 254.566 21.892,64

Energia Gerada nas Termelétricas da Região

Fonte. BESP

08-11-2006



Fonte. BESP

Localização das Usinas da Região de Araçatuba

08-11-2006



68%

21%

1% 10%

Eletricidade Petróleo Gás Natural Álcool

Porcentagem de Oferta de Energia da Região de Araçatuba

08-11-2006



CONCLUSÕES

08-11-2006



• Conceito associado à conversão da biomassa em vetores tais como eletricidade, combustíveis gasosos e líquidos, é relativamente simples.

• Há a necessidade de desenvolvimento de novas tecnologias (necessidade de competitividade técnico e econômica) e/ou da superação das barreiras tecnológicas das alternativas já comerciais.

Técnico-Econômica

08-11-2006



• A Biomassa contribuir para a redução das emissões de gases de efeito estufa;

• Pode se tratar de uma solução para a geração de energia elétrica, ambientalmente correta.

Ambiental

08-11-2006



• Gerar condições para permitir a interiorização e regionalização do desenvolvimento, fundado na expansão da agricultura de energia e na agregação de valor na cadeia produtiva;

• Suportar oportunidades de expansão do emprego no âmbito do agronegócio;

• Permitir a ampliação das oportunidades de renda, com distribuição mais eqüitativa entre os atores;

Social

08-11-2006



• Geração distribuída ou geração descentralizada, por atendimento da demanda por unidades de geração de pequeno ou médio porte, localizadas próximas aos pontos de consumo, atingindo os pequenos centros de consumo mais distantes.

• Importância da energia de biomassa para efetuar a transição para uma nova matriz energética e substituir o petróleo como matéria prima, em seu uso como combustível .

Política

08-11-2006



FIM

leonardo granada midea

Documents