OPORTUNIDADES DA BIOMASSA PARA GERAÇÃO DE ENERGIA NO NORDESTE

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1 OPORTUNIDADES DA BIOMASSA PARA GERAÇÃO DE ENERGIA NO NORDESTE Profa. Dra. Suani Teixeira Coelho CENBIO Centro Nacional de Referência em Biomassa Instituto de Eletrotécnica e Energia Universidade de São Paulo Recife, 14 de dezembro de 2001

2 Resíduos Urbanos e Agrícolas Briquetes Óleos Vegetais Cana-de-açúcar Carvão Vegetal e Lenha MISSÃO: Promover o desenvolvimento e o uso eficiente da Biomassa como fonte de energia no Brasil. cenbio@iee.usp.br Homepage: Tel:

3 OPORTUNIDADES DA BIOMASSA PARA GERAÇÃO DE ENERGIA NO NORDESTE 1.Combustíveis líquidos Álcool (etanol) Óleos vegetais 2.Combustíveis sólidos - resíduos 3. Gaseificação de biomassa 4. Biogás

4 MÉXICO CIDADE DO MÉXICO Estado de Jalisco Potencial : 2.8 bilhões de litros CANADÁ Consumo atual 200 milhões de litros 440 milhões em 2005 SUÉCIA Ônibus em Estocolmo em operação ÁSIA Tailândia 700 milhões de litros - previsto India 500 milhões de litros - previsto China Provincia Jilin já iniciado Fonte: UNICA

5 Fonte: Berg, Christoph. World Production and Trade: Reforms and Subsidies. World Ethanol 2000, Conference, 9-10 November 2000, London.

6 PROGRAMA ÁLCOOL DIESEL - PROGRAMA PARANAENSE DE COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS Mistura Álcool/Diesel/AEP-102 em teste (Curitiba) PROJETOS PARA PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO A PARTIR DE ETANOL PARA CÉLULA COMBUSTÍVEL Experiências internacionais gasolina, GN e metanol Reforma de etanol ainda em desenvolvimento Vantagens para o Brasil rede de distribuição de etanol no país

7 Onibus usando biodiesel (colza e girassol) na França. Biodiesel = óleo vegetal transesterificado Cortesia DICO - (Grand Couronne, França)

8 FORMAS DE USO DE ÓLEOS VEGETAIS In Natura Modificados Transesterificação Craqueamento Catalítico BIODIESEL Necessidade de adaptação de motores (Ex.: Tecnol. Elsbett) Utilização de direta em motores convencionais

9 CRAQUEAMENTO (custo elevado)! "#$% % &'(!)* TRANSESTERIFICAÇÃO + + ',-./-#$,0$12* '3$451/1$451/* '$2$,* 28 #49 3$0/-#1 1$0/-#1 $6728 $67#49

10 UTILIZAÇÃO DE ÓLEO VEGETAL TRANSESTERIFICADO UNIDADE EM ROUEN FRANÇA t por ano

11 PERSPECTIVAS PARA BIODIESEL NO TRANSPORTE URBANO NO BRASIL :; <= : 46 :. 99>? : $6@!! 8 : 3 =9 :#6A :,!"#$!#"%#&#" '&("!"!")*!" #" $

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14 PROJETO 2: %%*% 2 *% &'(%)%* %, &'( (4%( (%%+)( (% ( ( %%4 5 4 (6(7++8 Localização: Reserva Extrativista Médio Juruá, CARAUARI - AMAZONAS Objetivo: Geração de energia com óleos vegetais de nativas (andiroba). Recursos ($): PTU - ANEEL Execução: UA / INPA / IBAMA... PROJETO 1:% &'(%)%* %+)( (% ( (,-)., )(%(% / %)(0$ /(+,() /12 +)( (% 3+4% Localização: Comunidade Vila Boa Esperança, MOJU - PARÁ Objetivo: Geração de energia a partir de óleo de dendê, extraído localmente, e distribuí-la para uma comunidade de 200 famílias. Operação: de 1997 a 2000 (Luz no Campo) Recursos ($): Programa PTU/CNPq Execução: PROMAK (Eng. Franz Kaltner) PROJETO 3: %(%%)(0 %) 4 %%%3+4%2 % (%(%)%* %+)( (%(,-) Objetivo: Monitorar o funcionamento de 3 tipos de motores diesel; 1 convencional MWM, na comunidade; 1 multicombustível ELSBETT na usina de extração de óleo de dendê e 1 automotivo (motor de kombi). Recursos ($): CNPq e SUDAM Execução:Embrapa Amazônia Ocidental

15 GERAÇÃO DE ELETRICIDADE EM MOTORES ELSBETT EM SISTEMAS ISOLADOS ÓLEO IN NATURA Reserva Extrativista do Médio Juruá. Comunidade do Roque. Geração de energia com óleo de andiroba. Galpão para o motor. Fonte: Universidade do Amazonas

16 GERAÇÃO DE ELETRICIDADE EM MOTORES ELSBETT EM SISTEMAS ISOLADOS ÓLEO IN NATURA Reserva Extrativista do Médio Juruá. Comunidade do Roque. Geração de energia com óleo de andiroba. Fonte: Universidade do Amazonas

17 GERAÇÃO DE ELETRICIDADE EM MOTORES ELSBETT EM SISTEMAS ISOLADOS ÓLEO IN NATURA Vila Boa Esperança - Mojú Pará - Geração de eletricidade com óleo de palma (dendê)

18 GERAÇÃO DE ELETRICIDADE EM MOTORES ELSBETT EM SISTEMAS ISOLADOS ÓLEO IN NATURA Município de Moju, Pará. Vista da Micro-Usina Foto CENBIO

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20 , : ' #"!".&# :..&&" &(.!1 &". ". : "-2/3 &$45&#6#2 &$/#%"37 :..&&" /)0"5!"/8+#."2.&' #" &$47

21 Capacidade instalada Cana de açúcar MW 150 MW excedentes Papel/celulose MW Sem excedentes Foto Colheita de cana crua. São Paulo, 2000 Resíduos de madeira Resíduos agrícolas (casca de arroz, etc) Tecnologia convencional sistemas a vapor

22 !"#$!!%# GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA Tecnologias mais eficientes Menores emissões poluentes Possibilidades de geração em menor escala GASEIFICAÇÃO = PRODUÇÃO DE GÁS DE BAIXO PODER CALORÍFICO (monóxido de carbono e hidrogênio) = 1500 a 2000 kcal por m3 USOS FINAIS aquecimento energia elétrica DIFICULDADES Sistema de maior porte não comercializados Fase de testes limpeza do gás uso em motores ou turbinas a gás Custo elevado 2000 a 4500 US$ por kw instalado

23 !"#$!!%# Gaseificação de leito fixo pequeno porte Down draft Updraft Contracorrente Gaseificação de leito fluidizado maior porte Pressurizado ou atmosférico Leito circulante ou borbulhante

24 "#!$!"&'#&!%(!&!)"& &!%(!&!)"& '##('!)"& Projeto Varnamo Gaseificador CFB pressurizado Turbina Alstom Thyphoon modif. 6 Mwe + 9 MWth Vários tipos de biomassa Situação testes terminados em Fonte: Sydkraft, Varnamo, Suécia. Projeto Hawaii Maui Gaseificador CFB pressurizado 5 MWe Bagaço de cana Situação cancelado Problemas com alimentação Maui, Hawaii. Fonte CENBIO, 1998.

25 "#!$!"&'#&!%(!&!)"& &!%(!&!)"& %*#$+'! TPS Termiska Processer - Gaseificador de leito fluidizado circulante atmosférico ARBRE Inglaterra início em 2001 Greve-in-Chianti Itália Brasil Projeto CHESF madeira início projeto em 1992 construção a definir Projeto Copersucar bagaço e palha testes na Suécia

26 "#!$!"&'#&!%(!&!)"& &!%(!&!)"& %*#$+'! Projeto ARBRE ARable Biomass Renewable Energy - IGCC Gaseificador CFB - TPS (Suécia) Alstom Power turbina a gás mod. Typhoon adaptada (5 Mwe) 8 Mwe total Biomassa plantada (Willow) Selby, North Yorkshire, UK Situação atual pré-operação Projeto ARBRE. Construção. Fonte H. Stassen, Interbio, 2001

27 "#!$!"&'#&!%(!&!)"&%*#$+'! &!%(!&!)"&%*#$+'!, Projeto VERMONT BATELLE (NREL-DOE- USA) Local - Burlington, Vermont, EUA McNeil Power Co., USDOE, Batelle, NREL, FRECO 15 Mwe Gaseificação indireta 200 t de biomassa por dia 1a. Fase 1998 construção 2a. Fase partida a. Fase TG 2001

28 GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA PEQUENO PORTE Gaseificadores de Leito Fixo (Down Draft) - < 100 Kw Indian Institute of Science - Bangalore Comunidade isolada (Bangalore, India) 20 kw resíduos de madeira/coco Operação e manutenção - própria comunidade

29 Dificuldade principal: Disposição do particulado e alcatrão retirado dos gases Rios/campo GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA Gaseificadores de Leito Fixo (Down Draft) Indian Institute of Science - Bangalore Outra possibilidade verificada: secagem e briquetagem

30 Aspectos econômicos: GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA Gaseificadores de Leito Fixo (Down Draft) Indian Institute of Science - Bangalore Investimento total 1200 us$/kw (FOB, incluindo motor) Nas comunidades isoladas: doação do governo Dificuldade: cobrir custos de O&M nas comunidades

31 GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA Gaseificadores de Leito Fixo (Down Draft) PERSPECTIVAS PARA O BRASIL Eletrificação de comunidades isoladas Região Amazônica e outras Geração de pequeno porte Uso de resíduos locais Dificuldades: Necessidade de testes com diferentes tipos de biomassa da região Limpeza dos gases/água residual dos scrubbers

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34 .+,* ( Cortesia Jenbächer Motores a gás (ciclo otto) Potência 30 kw 20 MW Rendimento com gás natural em torno de 40 % (geração de eletricidade); Rendimento com biogás = 30 a 34% Emissões de N0x: < 3000 ppm (EPA, EUA) Motores com baixa emissão: < 250 ppm Motores diesel: biogás + diesel Emissões de NO x : 27 ppm em média Rendimento de conversão elétrica: 30 a 35% (operação dual) Necessidade de diesel com baixo teor de enxofre

35 .+,* ( Turbinas a gás para biogás: Turbinas de pequeno-médio porte (500 kw-150 MW): Rendimento: 20 a 30% Emissões de N0x: 35 a 50 ppm gás de aterro (Solar Turbines, Caterpillar) Microturbinas (30 kw 100 kw): Rendimento: 27% Emissões de N0x : máx de 9 ppm (Capstone) Cortesia: Solar Turbines/Caterpillar CO. Cortesia Capstone Co.

36 .+,* ( /## %###012 Motores ciclo OTTO para geração de 25 MW Barcelona/ Espanha. ETE de Besos. Fonte: SABESP

37 .+,* ( 0/#2$.3042 Burnbanks Landfill (Burbanks Department of Water and Power) 10 turbinas de 30 kw = 300 kw (gás de aterro) Venda de energia para a rede US$ US$ 1.800/kW US$ doado pela California Energy Comission Foto CENBIO 2001

38 .+,* ( -+,-+5 -* o o o Aspectos técnicos eficiência de conversão: o Motores maior eficiência de conversão elétrica o Turbinas a gás maior eficiência global de conversão (calor e eletricidade) Aspectos ambientais: o Turbinas menores emissões Aspectos econômicos: o Motores menor custo de instalação (valores não incluem sistema de tratamento e compressão do biogás) o Turbinas a gás menores custos de O&M e menores custos globais o Fontes: Departamento de Energia/EUA Capstone Co. - Caterpillar Co.

39 .+,* ( PERSPECTIVAS PARA O BRASIL o o o Geração de energia elétrica com biogás de aterro/tratamento de esgoto o Dificuldades: custo de geração elevado o Necessidade de limpeza e compressão do biogás o Equipamentos importados o Vantagem colaboração pra viabilidade do saneamento básico Uso do biogás como combustível para transporte: o Dificuldades: Necessidade de retirar o CO2 (custos?) o Vantagem substituição de combustível - diesel o Testes? Uso do biogás para aquecimento na zona rural o Produção doe biogás a partir de resíduos rurais (agrícolas/animais) o Vantagens o substituição de GLP importado o Tecnologia simples

40 . 6#.#/$#.3 Projeto conjunto SABESP CENBIO (Barueri - SP) Situação atual: projeto para geração de 2 MW a partir de biogás usando motores ciclo Otto. Projeto conjunto: instalar e testar 1 microturbina Capstone (30 kw) com biogás. Testar: eficiência, emissões, O&M Comparar resultados: motores OTTO vs biogás Vantagens da microturbina: geração em pequena escala baixa emissão de NOx Desvantagem: preço: US$ 2.500,00/kW (posto SP)

41 !# %. 6# %! $#/#$% Regiões Tipo de Biomassa Potencial Teórico (MW) Cana-de-açúcar 329 Centro-Oeste Resíduos de madeira 70 Resíduos agrícolas Cana-de-açúcar Sudeste Resíduos de madeira 135 Resíduos agrícolas Cana-de-açúcar 283 Sul Resíduos de madeira 67 Resíduos agrícolas Cana-de-açúcar 725 Nordeste Resíduos agrícolas 593 Resíduos de madeira 56 Cana-de-açúcar 10 Norte Resíduos agrícolas Resíduos de madeira 103 Cana-de-açúcar Resíduos de madeira 430 Resíduos agrícolas TOTAL Fonte: CENBIO, 2001

42 !#7 #$#8#/ Levantamento do potencial real de cogeração de excedentes no setor sucroalcooleiro no Brasil Como foi? Estados visitados: MS, SE, MT, GO, PR, PE, AL SP (CSPE). Outros estados: AM, BA, CE, ES, MA, MG, PA, PB, PI, RJ e RN. Informações: ANEEL, ÚNICA, CPFL, BNDES, APREL e Ministério da Agricultura e Abastecimento.

43 !#7 #$#8#/ Metodologia: questionário proposto a todas as usinas do Brasil. Objetivo: Determinar o potencial instalado atual para geração de eletricidade. Levantar os projetos previstos para geração de excedentes (dependentes de políticas adequadas): Curto: 2001/2002 Médio: 2003/2004 Longo prazo: 2005

44 !# %. 6# 9 # ##%##% ##$% Produção Capacidad Potencial Excedent Geração Unidades Safra inst. de técnico gerado Pot. exc. da Federação 00/01 geração (safra/es) 00/01 inst. (tc) de eletr. 126 total (MW) (kwh/tc) (MW) (MW) BRASIL Região CENTRO/SUL Região N/NE : $#;4<<1

45 #/ 3# Necessidade de redução no consumo de diesel no país Necessidade de aumentar a oferta de energia nos Sistemas Interligado e Isolado Desenvolvimento Sustentável Uso de Energias

46 !#!#!#$% Modificações na política para venda de energia Tarifas de transmissão: Projeto de Lei 4798/01 de 03 de Outubro de 2001 do Senado Federal Obrigatória a compra Preço de venda mínimo estabelecido

47 !#!#!#$% Aspectos de financiamento Linhas de crédito especiais Viabilizar o montante do capital próprio Valor normativo de biomassa: caso do biogás correção pela taxa de câmbio (equipamentos importados)