Seminário SISTEMAS HÍBRIDOS. Cenário Atual, Aplicações e Estudo de Caso na Amazônia

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA PPGEE0022 Análise de Sistemas de Energia Seminário SISTEMAS HÍBRIDOS Cenário Atual, Aplicações e Estudo de Caso na Amazônia Docente: Prof. Dr. Ubiratan Bezerra Equipe: Andreza Ferreira Rafael Ninno Muniz Belém Pará 09 de junho de 2014

2 ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO PANORAMA GERAL DO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO O Sistema Interligado Nacional O Sistema Elétrico Isolado Geração Descentralizada na Amazônia Desafios da Eletrificação em Comunidades Isoladas SISTEMAS HÍBRIDOS Sistemas Híbridos Isolados Sistemas Híbridos Interligados Sistemas Híbridos no Mundo e no Brasil SISTEMAS HÍBRIDOS NA AMAZÔNIA: APLICAÇÕES SHE Solar-Diesel da Vila de Campinas SHE Solar-Eólico da Vila de Joanes SHE Eólico-Diesel da Vila de Praia Grande SHE Solar-Eólico-Diesel da Vila de Tamaruteua SHE Solar-Diesel da Vila de Araras SHE Solar-Eólico-Diesel da Vila de São Tomé SHE Solar-Eólico-Diesel da Vila de Sucuriju ESTUDO DE CASO: RSU-BIOMASSA-DIESEL Tecnologia de Pirólise

3 5.2 O Projeto UAER-SSBV Motivação do Empreendimento Características do Empreendimento Cenário Atual de Geração de Energia e Perspectivas Futuras CONCLUSÃO BIBLIOGRAFIA

4 1. INTRODUÇÃO Dados do último Censo, realizado em 2010 pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) mostram que o serviço de energia elétrico foi o que apresentou a maior cobertura, atingindo 97,8% dos domicílios brasileiros. Nas áreas urbanas este percentual chega a 99,1% e na área rural atinge 89,7%. Segundo o Censo 2010, em 2010 havia 1,3% de domicílios sem energia elétrica, com maior incidência nas áreas rurais do País (7,4%). A situação extrema era a da região Norte, onde 24,1% dos domicílios rurais não possuíam energia elétrica, seguida das áreas rurais do Nordeste (7,4%) e do Centro- Oeste (6,8%). Informações estatísticas adquiridas junto ao Operador Nacional do Sistema (ONS) apontam que 3,4% da capacidade de produção de energia elétrica do país são compostas de pequenos sistemas isolados, localizados principalmente na região amazônica. Deste número, a fonte geradora mais comunmente usada é o grupo gerador diesel. No entanto, este tipo de sistema apresenta um alto custo operacional em função da manutenção do grupo gerador e do consumo, bem como também a logística de estoque e manutenção do óleo diesel. Devido ao alto custo de operacional, muitos desses sistemas operam em condições precárias de manutenção e fornecimento de óleo diesel. Outras desvantagens aos grupos geradores diesel são de caráter socioambiental, relacionadas ao transporte do óleo diesel passível à vazamentos, à emissão de gases poluentes e a geração de ruído. Além disto, estas comunidades localizam-se em locais extremamente afastados dos centros urbanos e condições precárias de acesso. Desta forma, as comunidades rurais não podem esperar ter sua eletricidade suprida externamente; elas precisam encontrar maneiras de gerar sua própria energia elétrica, ou pelo menos, tentar reduzir a sua dependência de recursos externos. Todos esses aspectos negativos do fornecimento de energia elétrica através de grupos geradores pedem ser minimizados, ou até mesmo eliminados, com a utilização de recursos energéticos locais. Neste contexto, inúmeros sistemas híbridos têm sido instalados em muitos países do mundo nas últimas três décadas, fundamentalmente com a 3

5 finalidade de fornecer eletricidade para comunidades isoladas, para pequenos sistemas de bombeamento e dessalinização de água, refrigeração, entre outras aplicações. Atualmente, não há uma base de dados que aponte o número de sistemas híbridos implantados e em funcionamento no mundo, tão-pouco um registro do ano de implantação do primeiro sistema. No entanto, sabe-se que a utilização dos sistemas híbridos teve seu início na década de 1970, provavelmente decorrente da busca de uma alternativa energética frente à crise do petróleo de Dentre os sistemas híbridos implantados na década supracitada, destacam-se os seguintes sistemas como os pioneiros: Sistema híbrido eólico-diesel instalado no ano de 1977 em Clayton, Novo México, Estados Unidos da América (eua) [quinlan, 1996]; Sistema híbrido fotovoltaico-diesel instalado no ano de 1978 na reserva indígena Papago, Arizona, EUA [nelson et alii, 2002]. Esses sistemas tiveram um importante papel na construção dos arcabouços de inúmeros outros sistemas ao redor do mundo, cuja principal finalidade, especialmente na década de 1980, era a redução do consumo de óleo combustível e, conseqüentemente, dos custos operacionais associados. A partir do final da década de 1990, a inserção desses sistemas passou também a ter como motivação a questão ambiental. Na mesma década, a maturidade das tecnologias fotovoltaica e eólica e o bom desempenho dos sistemas híbridos fotovoltaico-diesel e eólico-diesel abriram caminho para a combinação desses dois sistemas em um único, sistema híbrido fotovoltaicoeólico-diesel. Salienta-se que nesse mesmo período surgiram outros tipos de configurações de sistemas, como: Fotovoltaico-eólico de Joanes, estado do Pará, Brasil [barbosa et alii, 2004a]; Microhídrico-diesel de Kun Pae, Província de Chiang Mai, Tailândia [kruangpradit e tayati, 1996]; Fotovoltaico-microhídrico de Taratak, Indonésia [muhida et alii, 2001]. 4

6 2. PANORAMA GERAL DO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO A função principal dos sistemas elétricos é fornecer energia elétrica aos usuários, grandes ou pequenos, com a qualidade adequada, no instante em que for solicitada. Devido ao grande potencial hídrico brasileiro, temos uma matriz energética com base na geração hidráulica, sendo os grandes centros de consumo afastados dos centros de produção. Com isso, é imprescindível a existência de um elemento de interligação para transportar a energia produzida aos centros consumidores. É estabelecido então um sistema de transmissão responsável por transportar grandes blocos de energia aos usuários. Como a elevada tensão de transmissão é inviável para suprir diretamente a demanda dos consumidores, é necessário realizar abaixamento do nível de tensão até os chamados sistemas de distribuição, para então chegar ao nível do usuário. Com isso, os três grandes blocos dos sistemas elétricos de potência podem ser divididos da seguinte maneira: Geração: responsável por converter alguma forma de energia em energia elétrica; Transmissão: realiza o transporte de energia elétrica dos centros de produção aos de consumo; Distribuição: responsável por levar a energia elétrica recebida do sistema de transmissão aos grandes, médios e pequenos consumidores. Entre todos os segmentos de infraestrutura do Brasil, o serviço mais universalizado é a energia elétrica. As localidades não atendidas estão diretamente relacionadas à sua localização e às dificuldades físicas ou econômicas para extensão da rede elétrica. Cada uma das cinco regiões geográficas que se divide o território brasileiro tem características bastante peculiares e diferenciadas entre si. Tais particularidades determinaram os contornos que os sistemas de geração, transmissão e distribuição adquiriram ao longo do tempo, contribuindo para 5

7 definir o grau de facilidade ou dificuldade de acesso da população local à rede elétrica. Para geração e transmissão de energia elétrica, contamos com o Sistema Interligado Nacional (SIN), que compreende uma imensa malha elétrica que abrange grande parte do território nacional. Porém, existem diversos sistemas de menor porte, não conectados ao SIN e, por isso, chamados de Sistema Elétrico Isolado (SEI), que se concentram principalmente na Região Amazônica. Isso ocorre devido às características geográficas dessa região, composta por floresta densa e heterogênea, rios caudalosos e extensos, que dificultam a construção de linhas de transmissão de grande extensão O Sistema Interligado Nacional Único em âmbito mundial, o sistema de produção e transmissão de energia elétrica brasileira é tipicamente hidrotérmico de grande porte, com forte predominância de usinas hidrelétricas e com múltiplos proprietários. Apenas 3,4% da capacidade de produção de eletricidade do país encontram-se fora do Sistema Interligado Nacional (SIN), compreendendo pequenos sistemas isolados localizados principalmente na Região Norte. Entre os benefícios de o sistema ser interligado, está a possibilidade de troca de energia elétrica entre regiões. Isso é uma característica importante em um país do porte do Brasil, onde temos o predomínio de usinas hidrelétricas localizadas em regiões com regimes hidrológicos diferentes. Como os períodos de estiagem de uma região podem corresponder ao período chuvoso de outra, a integração permite que a localidade onde os reservatórios estejam mais cheios envie energia elétrica para outra, na qual os reservatórios estejam vazios. Com isso, permite-se a preservação do estoque de energia elétrica represado sob a forma de água nos reservatórios das usinas. Abaixo, na Figura 1, temos a representação do Sistema de Transmissão Podemos verificar a grande densidade de linhas de transmissão nas regiões Sul e Sudeste, em oposição à baixa densidade ou inexistência de linhas de transmissão na Região Norte. 6

8 Figura 1 Mapa representativo do Sistema de Transmissão Brasileiro, Horizonte Fonte: ONS (2012) O Sistema Elétrico Isolado Predominantemente abastecidos por usinas térmicas movidas a óleo diesel, os sistemas isolados também abrigam Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH), Centrais Geradoras Hidrelétricas (CGH) e termelétricas movidas a biomassa. Estão localizados principalmente na Região Norte, nos Estados do Amazonas, Pará, Roraima, Acre, Amapá e Rondônia. São chamados de sistemas isolados, pois não estão interligados ao SIN, não permitindo com isso o intercâmbio de energia elétrica com outras regiões, em função das peculiaridades geográficas onde estão instalados e da falta de linhas de transmissão. 7

9 Os sistemas isolados, ocupam uma área em torno de 30% do território nacional, contemplando 3,1% da população brasileira, sendo que 99,2% da carga dos sistemas isolados estão na Região Norte. A existência dos sistemas isolados é explicada pelas dimensões continentais do Brasil e por causa da localização afastada de algumas localidades em relação aos maiores centros de consumo, e principalmente pelo objetivo de preservação da Região Amazônica. O atual modelo de geração de energia elétrica nas regiões dos sistemas isolados é oriundo do consumo de combustíveis fósseis (principalmente óleo diesel), através de inúmeras unidades geradoras de pequeno porte, caracterizado pela grande dificuldade de fornecimento e logística. As populações encontradas nestas regiões sofrem intensa restrição aos serviços básicos, encontrando-se em total descompasso evolutivo quanto ao usufruto dos benefícios que a energia elétrica proporciona. Principalmente na região Norte, verifica-se que o modelo de criação e instalação das grandes centrais hidrelétricas, intensificou as desigualdades sociais e econômicas, pois a sua oferta seguiu o mesmo modelo da geração de renda destinada à parte da sociedade localizada nos principais centros urbanos. Aliado a esses problemas, temos a questão dos resíduos, que no caso dos sistemas isolados, torna-se um atrativo para utilização de tecnologias para tratamento dos resíduos com a geração de energia elétrica, contribuindo com o saneamento básico e possibilitando aproveitar a energia produzida para substituir de forma parcial ou total o consumo dos combustíveis fósseis, migrando da dependência fóssil para a interdependência residuária. Os sistemas isolados procuram suprir as descontinuidades ocupacionais existentes devido à dispersão geográfica e grandes distâncias entre centros de carga e potenciais de geração, sendo com isso mais viável a utilização da geração distribuída, construídas para fins específicos, de modo a atender a demanda local e próxima aos respectivos centros de carga. Por serem térmicos na sua maioria, os sistemas isolados apresentam custos de geração superiores aos do SIN. Somam-se a isso as dificuldades de 8

10 logística e de abastecimento dessas localidades, pressionando o frete dos combustíveis, em especial o óleo diesel. Para assegurar à população atendida por esses sistemas, o Governo Federal criou a Conta de Consumo de Combustíveis dos Sistemas Isolados (CCC-ISOL), encargo setorial que subsidia a compra do combustível usado na geração de energia por usinas que atendem às áreas isoladas. Essa conta é paga por todos os consumidores de energia elétrica do país na forma de rateio inserido na conta de consumo de energia elétrica. Na Figura 2, temos um recorte do Mapa Eletrogeográfico Brasileiro, mostrando em pontos vermelhos onde se localizam os sistemas isolados, distribuídos por toda Região Norte. Figura 2 Recorte do Mapa Eletrogeográfico Brasileiro. Fonte: ELETROBRÁS (2012) Geração Descentralizada na Amazônia Na Amazônia, os sistemas isolados incluem instalações de geração de energia da ordem de dezenas a centenas de quilowatts que abastecem comunidades remotas ou famílias, geralmente acessíveis apenas através de vias fluviais. Estes sistemas são frequentemente projetados para lidar com energia elétrica residencial e serviços, não permitindo grandes cargas, como as 9

11 necessárias para atividades produtivas. Sistemas fora da rede estão relacionados a um baixo fator de carga. As circunstâncias particulares da região amazônica tem incentivado a implantação de sistemas isolados, que são na sua maioria desenvolvidos em torno geradores à base de diesel de energia, unidades hidrelétricas de pequeno porte e, até menor medida, sistemas fotovoltaicos. Estes sistemas isolados coexistem com o sistema centralizado, como indicado esquematicamente na Figura 3. A figura mostra em branco a área do Sistema Interligado Nacional (SIN), em cinza escuro os sistemas isolados (SEI), e em cinza claro a área em comum entre o sistema interligado e o sistema isolado. Algumas regiões (em cinza claro) são servidas tanto por rede interligada quanto por sistemas isolados, indicando algumas complementaridades entre eles. Figura 3 Sistemas elétricos centralizados na região amazônica. Fonte: GALINDO (2012). Os dados estatísticos oficiais sobre o número de sistemas isolados ou o tipo de tecnologia que eles estão usando são limitados, porque nem todos estão registrados no sistema nacional. De acordo com a ANEEL, a energia elétrica da maior parte da população amazônica é hoje fornecida por usinas térmicas. O número instalado de centrais a diesel com uma capacidade inferior a 1 MW é mais de dez vezes maior do que as usinas hidrelétricas de pequeno porte. Os sistemas isolados que operam na Amazônia excluem parte da população, principalmente moradores de baixa renda que não podem arcar 10

12 com o investimento necessário, a operação subsequente e os custos de manutenção. Como resultado, existem cerca de famílias, algo em torno de 900 mil pessoas, na região amazônica que ainda não possuem acesso aos serviços de energia elétrica. Apesar de uma mobilização política e da definição de acesso à eletricidade como um direito, as comunidades isolados não foram totalmente servidas, e a meta de cobertura total ainda não foi alcançado. Elas encontramse em áreas remotas, longe da rede, e são caracterizado pelo seguinte: (i) são habitantes altamente disperso, (ii) população de baixa renda é predominante, (iii) não há economias de escala, (iv) a topografia é complicada e (v) o sistema é ambientalmente sensível Desafios da Eletrificação em Comunidades Isoladas O desenvolvimento econômico geralmente é associado ao suprimento da oferta de energia para atender plenamente os crescentes níveis de demanda. Porém, essa relação nem sempre é verdadeira quando levamos em consideração o contexto amazônico. Verificamos, principalmente no interior do Pará, a existência de cidades interioranas eletrificadas, mas que estão bastante defasadas do conceito de cidades desenvolvidas. A energia cria condições favoráveis para melhoria da qualidade de vida através dos sistemas de comunicação, saúde, educação, lazer, entre outros, porém ela não é suficiente para sozinha garantir a oferta desses serviços. O atendimento energético para as comunidades isoladas é um desafio muito grande. Temos inúmeras propostas de soluções, mas que grande parte delas é apresentada por pessoas ou grupos que têm pouco ou nenhum conhecimento das reais necessidades da região amazônica. As comunidades isoladas são constituídas principalmente por populações tradicionais, tais como pescadores, seringueiros, ribeirinhos, quilombolas, extrativistas, povos nativos (indígenas) ou descendentes. Possuem carências em comum, não apenas de eletricidade, mas também de educação, saneamento básico, saúde, infraestrutura, transporte e outras demandas específicas. 11

13 O Estado do Pará, com sua grande extensão territorial e extensa bacia hidrográfica, possui uma grande quantidade de rios e ilhas, cada qual com suas dificuldades peculiares de acesso. Embarcações com horários limitados, dependência de maré, tempo de viagem prolongado, forte insolação e alta temperatura durante a maior parte do ano, constituem dificuldades para a universalização da energia elétrica. 3. SISTEMAS HÍBRIDOS Sistemas híbridos para geração de energia elétrica podem ser definidos como associações de duas ou mais fontes de energia com o objetivo básico de fornecer eletricidade a uma determinada carga ou a uma rede elétrica, isoladas ou conectadas ao sistema interligado. A principal vantagem dos sistemas híbridos é a possibilidade do aproveitamento conjunto e otimizado dos recursos locais disponíveis, podendo garantir assim altos níveis de qualidade e confiabilidade do atendimento, com redução de custos de investimento e operacionais (Barbosa et al., 2005a). Quando o atendimento é realizado diretamente a uma carga ou a uma mini-rede onde não haja o suprimento de eletricidade através do sistema interligado, define-se o sistema como isolado. Caso o sistema híbrido seja instalado de forma a complementar o sistema interligado, ele é definido como sistema conectado à rede, sendo essa forma de geração conhecida como geração distribuída. Sistemas híbridos são normalmente compostos por fontes renováveis cujos recursos são intermitentes e, caso necessário, contam com a complementação de grupos geradores com motores a combustão, para suprir eventuais períodos de escassez de recursos renováveis. Entre as fontes renováveis, destacam-se a solar fotovoltaica (FV), a eólica, a hídrica e a biomassa; entre os grupos geradores, são utilizados usualmente geradores a diesel, a gasolina, a gás, ou a biocombustíveis. A aplicação ótima de sistemas híbridos dá-se quando há disponibilidade de recursos energéticos no local de instalação do sistema, e esses recursos são adequadamente combinados para garantir atendimento confiável e de qualidade no ponto de entrega. 12

14 3.1. Sistemas Híbridos Isolados Sistemas híbridos isolados podem ser conceituados como sistemas cuja geração é entregue diretamente a uma carga específica ou a uma rede elétrica não conectada ao sistema interligado. Apesar de existirem diversas aplicações de sistemas isolados, aqui é dada ênfase para a mais comum e importante delas: a eletrificação de áreas remotas. A utilização de sistemas híbridos para o atendimento de locais isolados, onde não haja perspectiva de suprimento através da rede convencional, vem se tornando uma alternativa cada vez mais considerada com o passar do tempo. Na maioria desses casos, a única opção vinha sendo a utilização de grupos geradores, apresentando diversos problemas ambientais e relacionados à sua operação e manutenção. Sistemas híbridos já se mostram como fontes confiáveis e técnica e economicamente viáveis. As principais características de sistemas híbridos isolados para eletrificação são a necessidade do sistema de armazenamento, para suprir a carga em períodos onde não haja disponibilidade de recursos renováveis e a necessidade de estratégias operacionais que indiquem qual a melhor forma de participação do grupo gerador no atendimento. A partir desses pontos, existem inúmeras configurações a serem adotadas. A Figura 4 apresenta uma das configurações de sistemas híbridos isolados, cujas características são comentadas na sequência. Figura 4 - Configuração de um sistema híbrido isolado (Fonte: Eletronorte). 13

15 A carga não crítica (dump load) conectada à barra CC é uma carga alternativa que pode ser alimentada quando a energia gerada é maior que a consumida e o banco de baterias está em sua plena carga. Nessa situação, o sistema de controle de carga interrompe a geração e, caso não haja a presença de uma carga alternativa, o excedente de energia não será aproveitado. Variações dessa configuração podem prever a utilização de seguidores de ponto de máxima potência conectados ao arranjo fotovoltaico, utilização de controle único para as três fontes, medidores conectados entre a barra CA e a mini-rede, em casos onde haja tarifação, entre outras Sistemas Híbridos Interligados Sistemas híbridos interligados à rede são aqueles instalados de forma a complementar a geração de uma outra fonte, que já entrega sua energia gerada a uma rede elétrica de pequeno, médio ou grande porte. Essa forma de geração é conhecida como geração distribuída. Existem duas configurações típicas para sistemas interligados: sistemas que somente injetam energia na rede, e sistemas que realizam intercâmbio de energia com a rede. Em ambas as configurações, especial atenção deve ser dada à qualidade da energia no ponto de entrega. Neste sentido, componentes eletrônicos de potência devem ser utilizados para, juntamente com o inversor de tensão, garantir que a geração híbrida não cause qualquer tipo de prejuízo à rede elétrica já existente, em condições normais de operação, ou em condições extremas (faltas na rede, perda de geração, entre outras). O estudo completo da qualidade da energia injetada na rede por sistemas híbridos foge ao escopo deste curso, e não será abordado de forma profunda. Diversos estudos já vêm sendo desenvolvidos no sentido de garantir interconexões ótimas entre fontes renováveis e redes elétricas contendo outras fontes de geração primárias. A Figura 5 apresenta uma das configurações de sistemas híbridos interligados. 14

16 Figura 5 - Configuração de um sistema híbrido interligado (Fonte: Eletronorte). A utilização de grupos geradores em sistemas interligados está bastante relacionada a situações onde o atendimento deve ser prioritário em horários específicos, como horários de ponta, por exemplo. Nessas situações, havendo escassez de recursos renováveis, o atendimento à carga não estaria garantido, sendo a presença do grupo gerador fundamental nessas condições. Por fim, vale comentar a utilização do medidor entre a barra CA e a rede elétrica. As setas indicam que a medição é realizada em duplo sentido, caso típico de sistemas com intercâmbio de energia. Sistemas que somente injetam energia na rede dispensam esse tipo de medidor, utilizando apenas o medidor de energia entregue à rede Sistemas Híbridos no Mundo e no Brasil Diversos sistemas híbridos têm sido instalados em muitos países do mundo nas ultimas três décadas, fundamentalmente com a finalidade de fornecer eletricidade para comunidades isoladas, para pequenos sistemas de bombeamento e dessalinização de água refrigeração, entre outras aplicações. A Figura 6 apresenta resumidamente a evolução do emprego dos sistemas híbridos (Barbosa, 2006). Figura 6 Evolução do emprego dos sistemas híbridos (Fonte: Barbosa, 2006). 15

17 Em termos mundiais, a utilização dos sistemas híbridos vem se ampliando a cada ano, sendo nos países desenvolvidos a sua maior disseminação. Alguns exemplos de sistemas híbridos implantados no mundo são listados na Tabela 1. Tabela 1 Exemplos de sistemas híbridos implantados no mundo (Fonte: Pinho et al.,2008). Locais/Pais Ano Configuração - Capacidade Clayton/EUA 1977 Eólico (200 kw)-diesel (ND) Papago Indian Reservation/EUA 1978 Fotovoltaico (3,5 kwp)-diesel (ND) Block Islands/EUA 1979 Eólico (150 kw)-diesel (1.125 kw) Natural Bridges/EUA 1980 Fotovoltaico (100 kw)-diesel (40 kw) Inis Oirr/Irlanda 1981 Eólico (63 kw)-diesel (82 kw) ECN/Holanda 1982 Eólico (2-30 kw)-diesel (50 kw) Chalmers University/Suíça 1982 Eólico (22 kw)-diesel (20 kw) Fair Isle/Inglaterra 1982 Eólico (55 kw)-diesel (70 kw) Lundy Island/Inglaterra 1982 Eólico (55 kw)-diesel (33 kw) Schnittlingen/Alemanha 1983 Eólico (11 kw)-diesel (25 kw) RAL/Inglaterra 1983 Eólico (16 kw)-diesel (7 kw) RisØ/Dinarmaca 1984 Eólico (55 kw)-diesel (35 kw) Kythnos Island/Grécia 1984 Eólico (5-22 kw)-diesel (31,4 kw) Askeskar/Suíça 1984 Eólico (18,5 kw)-diesel (8,1 kw) Sal Island/Cabo Verde 1985 Eólico (55 kw)-diesel (ND) Ft. Severn/Canadá 1985 Eólico (60 kw)-diesel (405 kw) 16

18 Cape Clear/Irlanda 1985 Eólico (2-30 kw)-diesel (65 kw) Martingy/Suécia 1985 Eólico (160 kw)-diesel (130 kw) Fernando de Noronha/Brasil 1986 Eólico (75 kw)-diesel (50 kw) Calvert Island/Canadá 1986 Eólico (2-3 kw)-diesel (12 kw) Calbria/Itália 1986 Eólico (20 kw)-diesel (20 kw) Bujaraloz/Espanha 1986 Eólico (25 kw)-diesel (16 kw) Machynileth/Inglaterra 1987 Eólico (15 kw)-diesel (10 kw) Sta. Catarina/Cabo Verde 1987 Eólico (55 kw)-diesel (125 kw) Tarrafal/Cabo Verde 1987 Eólico (30 kw)-diesel (70 kw) AWST/Canadá 1987 Eólico (37,5 kw)-diesel (2-5 kw) Cambridge Bay/Canadá 1987 Eólico (4-25 kw)-diesel (ND) Hellgoland/Alemanha 1987 Eólico (1.200 kw)-diesel (1.200 kw) Domaine de Las Tour/França 1987 Eólico (10-12 kw)-diesel (152 kw) Shetland Islands/Inglaterra 1988 Eólico (750 kw)-diesel (ND) Taratak/Indonésia 1989 Fotovoltaico (48 kwp)-micro-hídrico (6,3 kw) Froeya/Noruega 1989 Eólico (55 kw)-diesel (50 kw) Inner Mongólia/China 1990 Eólico (10 kw)-diesel (18 kw) Terschelling/Holanda 1990 Fotovoltaico (ND)-eólico (ND)-diesel (ND) El Oyameyo/México 1991 Fotovoltaico (ND)-eólico (ND) Maria Magdalena Village/México 1992 Fotovoltaico (4,3 kwp)-eólico (5 kw)-diesel (16,7 kva) Waturru/Austrália 1992 Fotovoltaico (0,6 kwp)-eólico (20 kw) 17

19 Argestues/Espanha 1992 Fotovoltaico (ND)-eólico (ND)-diesel (ND) X-Calak/México 1993 Fotovoltaico (ND)-eólico (ND)-diesel (ND) San Antonio Agua Bendita/México 1993 Fotovoltaico (12,4 kwp)-eólico (20 kw)- diesel (40 kw) Darling Scarp/Austrália 1994 Fotovoltaico (0,48 kwp)-eólico (1 kw)- gasolina (ND) Eneabba-Camamah/Austrália 1994 Fotovoltaico (1 kwp)-diesel (5 kva) Ashikaga I. T./Japão 1995 Fotovoltaico (ND)-eólico (ND) Islas Canárias/Espanha 1995 Eólico (ND)-diesel (ND) Isla Huapi/Chile 1996 Eólico (ND)-diesel (ND) Puacho/Chile 1996 Eólico (ND)-diesel (ND) Jujuy/Argentina 1996 Micro-hídrico (50 kw)-diesel (48 kw) Vila Campinas/Brasil 1996 Fotovoltaico (51,2 kwp)-diesel (96 kw) Costa de Cocos/México 1996 Fotovoltaico (1 kwp)-eólico (10 kw)-diesel (15 kw) Joanes/Brasil 1997 Fotovoltaico (10,2 kwp)-diesel (40 kw) Praia Grande/Brasil 1998 Eólico (7,5 kw)-diesel (12 kw) Volcanoes National Park/EUA 1998 Fotovoltaico (0,9 kwp)-propano (4,5 kw) Joshua Tree/EUA 1998 Fotovoltaico (21 kwp)-diesel (ND) Praia Grande/Brasil 1998 Eólico (7,5 kw)-diesel (15 kw) Cayo Romano/Cuba 1999 Eólico (10 kw)-diesel (10 kw) Tamaruteua/Brasil 1999 Fotovoltaico (3,84 kwp*)-eólico (15 kw)- diesel (32 kw*) 18

20 San Juanico Village/México 1999 Fotovoltaico (17 kwp)-eólico (100 kw)- diesel (80 kw) Chorreras Icemaker/México 1999 Fotovoltaico (2,4 kwp)-diesel (6,3 kw) Isla Tac/Chile 2000 Eólico (15 kw)-diesel (12 kw) Rote Island/Indonésia 2000 Morn Salnave/Haiti 2001 Hilaire/Haiti 2001 Fotovoltaico (22 kwp)-eólico (10 kw)-diesel (20 kw) Fotovoltaico (2,24 kwp)-eólico (1,2 kw)- diesel (6,5 kva) Fotovoltaico (2,24 kwp)-eólico (2,4 kw)- diesel (12,5 kva) RAPS Indiana/Peru 2001 Fotovoltaico (60 kw)-diesel (200 kw) Araras/Brasil 2001 Fotovoltaico (20,5 kw)-diesel (162 kw) Pheriche/Nepal 2001 Fotovoltaico (0,75 kwp)-eólico (5 kw) São Tomé/Brasil 2003 Fotovoltaico (3,2 kwp)-eólico (7,5 kw)- diesel (16 kw) O primeiro sistema híbrido no Brasil corresponde ao sistema híbrido eólico-diesel de Fernando de Noronha, no Estado de Pernambuco. Este sistema é composto por uma potência eólica de 75 kw e diesel-elétrica de 50 kw. A Figura 7 mostra os Aerogeradores de 75 kw desse sistema. Figura 7 Aerogerador de 75 kw de Fernando de Noronha (Fonte: Barbosa, 2006). 19

21 4. SISTEMAS HÍBRIDOS NA AMAZÔNIA: APLICAÇÕES Os demais sistemas híbridos implantados no Brasil encontram-se na Região Amazônica suprindo vilas isoladas. A Figura 8 mostra a distribuição desses sistemas na Região. Tais sistemas buscam principalmente reduzir o consumo de óleo diesel e promover a troca de conhecimentos e experiências através da formação de mão-de-obra especializada, além de proporcionar benefícios socioeconômicos aos moradores locais. Figura 8 Distribuição dos SHE s na Região Amazônica. Tabela 2 Sistemas Híbridos Implantados na Região Amazônica. Fonte: Barbosa, Ano Sistema Híbrido Configuração Localização Acesso 1996 Fotovoltaico-Diesel 1997 Fotovoltaico-Eólico 1998 Diesel - Eólico Vila de Campinas Município Manacapuru Estado do Amazonas Vila de Joanes Município de Salvaterra Estado do Pará Vila de Praia Grande Município de Ponta de Pedras Estado do Pará Fluvial Fluvial ou aéreo Fluvial ou aéreo 20

22 1999 Fotovoltaico-Eólico-Diesel 2001 Fotovoltaico-Diesel 2003 Fotovoltaico-Eólico-Diesel Vila de Tamaruteua Município de Marapanim Estado do Pará Vila de Araras Município de Mamoré Estado do Pará Vila de Araras Município de Maracanã Estado do Pará Rodo-Fluvial Rodoviario Rodoviario ou Rodo-Fluvial 4.1. SHE Solar-Diesel da Vila de Campinas A comunidade Campinas, situa-se no município de Manacapuru/AM, à margem do Rio Manacapuru, próximo ao Paraná do Anamã. O projeto do SHE da vila de Campinas, juntamente com o da vila de Joanes foi concebido no ano de 1994 através da parceria Brasil/Estados Unidos. Porém, somente no ano de 1996 complementou-se a geração dieselelétrica (existente desde 1987) com um sistema de geração solar fotovoltaica, conforme a Figura 9, de capacidade nominal 51,2 kwp, tornando híbrido (solar-diesel) o sistema de geração e suprindo aproximadamente 120 unidades consumidoras (Barbosa et al.,2005b; Barbosa, 2006). A Tabela 3 mostra os principais dados do sistema. Figura 9 Arranjo solar fotovoltaico de vila Campinas A Figura 10 mostra o diagrama de blocos simplificado do sistema híbrido de Campinas. 21

23 Figura 10 Diagrama de blocos simplificado do sistema de Campinas Tabela 3. Dados do SHE de Campinas. Fonte: Barbosa, Tecnologia Energia solar fotovoltaica, banco de baterias, inversor e grupos geradores diesel. Subsistema solar fotovoltaico 1 Arranjo fotovoltaico de 51,2 kwp (módulos de 64 Wp). Componentes 1 Banco de baterias unidades chumbo-ácido 8 V cc / 200 Ah (série/paralelo 240 V cc ). 1 Inversor 50 kw. Subsistema diesel-elétrico 2 Grupos geradores a diesel de 60 kva (48 kw) cada SHE Solar-Eólico da Vila de Joanes A comunidade de Joanes situa-se no município de Salvaterra/PA, à margem da Baía de Marajó. O projeto do SHE solar-eólico da vila de Joanes, conforme mencionado anteriormente, foi concebido no ano de 1994; porém, o sistema entrou em pleno funcionamento só em junho de 1997 para atender às 170 unidades consumidoras da vila (Barbosa et al., 2004). 22

24 Esse sistema, Figura 11, foi concebido para ser interligado à rede da usina termelétrica a diesel da localidade de Salvaterra, que atende Joanes. Com o objetivo de complementar a geração do sistema térmico nos momentos de déficit e aliviar a geração termelétrica de Salvaterra durante o horário de ponta (Barbosa et al.,2005b; Barbosa, 2006). A Figura 12 mostra uma visão geral do sistema de geração dando destaque para o arranjo fotovoltaico (sobre a casa de força) e aerogeradores. Figura 11 Vista geral do sistema de geração de Joanes Figura 12 Diagrama de blocos simplificado do sistema de Joanes. 23

25 A Tabela 4 mostra os principais dados do sistema solar-eólico. Tabela 4. Dados do SHE de Joanes. Fonte: Adaptado de: Barbosa et al., Tecnologia Energia solar fotovoltaica e eólica, banco de baterias e inversor. Subsistema solar fotovoltaico 1 Arranjo fotovoltaico de 10,2 kwp (módulos de 55 Wp). Subsistema eólico Componentes 4 Aerogeradores de 10 kw cada. 1Tranformador de 75kVA. 4 Torres treliçadas estaiadas (2x24 m e 2x30 m de altura). Comuns às fontes de energia 1 Banco de baterias unidades seladas reguladas à válvula 2 V CC /1.000 Ah. 1 Inversor rotativo de 52,5 kw. Operação O sistema pode operar tanto de forma isolada (preferencial) quanto conectado à rede existente em Joanes e energizada pela UTE- Salvaterra. Enquanto há geração suficiente proporcionada pelos aerogeradores e pelos painéis fotovoltaicos, o sistema opera isolado, caso contrário, interligam-se ambos os sistemas (híbrido e UTE). Ressalta-se que a operação do sistema não é feita de forma automática SHE Eólico-Diesel da Vila de Praia Grande A comunidade de Praia Grande situa-se no litoral do município de Ponta de Pedras/PA, às margens da Baía de Marajó. Em setembro de 1998, com financiamento do Ministério de Ciência e Tecnologia (MCT), Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnológico (CNPq)/ Programa do Trópico Úmido (PTU), implantou-se o SHE eólico-diesel da vila de Praia-Grande para abastecer as residências, o centro comunitário, a escola, o sistema de bombeamento de água da vila e a 24

26 iluminação pública (Barbosa et al.,2005b; Barbosa, 2006). As Figuras 13a, 13b e 13c mostram o aerogerador de 75 kw e o sistema de condicionamento de potência, respectivamente. (a) (b) (c) Figura 13 (a) Aerogerador de 7,5kW ; (b) Sistema de condicionamento de potência de Praia Grande; (c) Banco de Baterias (Fonte: Pinho et al.,2008). Figura 14 Diagrama de blocos simplificado do sistema de Praia Grande. (Fonte: Pinho et al.,2008). 25

27 Os principais dados do sistema são apresentados na Tabela 5. Tabela 5. Dados do SHE de Praia Grande. Fonte: Adaptado de: Barbosa et al., Tecnologia Energia solar fotovoltaica e eólica, banco de baterias e inversor. Subsistema eólico 1 Aerogerador de 10 kw. 1 Controlador de carga (retificador). 1 Transformador de 30 kva. Componentes 2 Inversores estáticos de 4 kw cada. 1 Banco de baterias - 20 unidades chumbo-ácido 12 V CC / 150 Ah (série/paralelo 48 V CC ). 1 Torre treliçada estaiada (20 m de altura). Subsistema diesel-elétrico 2 Grupos geradores a diesel de 7,5 kva (6 kw) cada. Operação Os aerogeradores fornecem a energia necessária à vila até que haja insuficiência de vento e/ou o banco de baterias esteja com carga inferior à mínima para o suprimento de energia. Com a saída da geração eólica, entra em operação a geração diesel-elétrica, que opera até que a geração eólica se estabilize. Ressalta-se que a operação do sistema não é feita de forma automática. 4.4 SHE Solar-Eólico-Diesel da Vila de Tamaruteua A comunidade de Tamaruteua situa-se no litoral do município de Marapanim/PA, na embocadura do Rio Cajutuba, próximo ao oceano Atlântico. O sistema solar-eólico-diesel, Figura 15, de Tamaruteua, financiado pelo MCT/CNPq/PTU, foi implantado em junho de Sua geração abastece residências, escola, comércios, igrejas, prédios de uso diverso (salga de peixe, depósito e casa de farinha) da vila e iluminação pública (Barbosa et al.,2005b; Barbosa, 2006). A Figura 16 e a Tabela 6 apresentam os componentes e os dados do sistema híbrido de Tamaruteua, respectivamente. 26

28 (a) (b) (c) Figura 15 (a) Arranjo fotovoltaico; (b) Aerogeradores de Tamaruteua; (c) Grupo Gerador Diesel novo ao lado do Velho (Fonte: Pinho et al.,2008). Figura 16. Diagrama de blocos simplificado do sistema de Tamarateua. (Fonte: Pinho et al.,2008). Tabela 6. Dados do SHE de Tamarateua. Fonte: Adaptado de: Barbosa et al., Tecnologia Subsistema solar fotovoltaico Componentes 1 Arranjo fotovoltaico de 1,92 kwp (módulos de 120 Wp). Subsistema eólico 2 Aerogeradores de 10 kw cada. 27

29 2 Controladores de carga (retificador). 2 Transformadores de 30 kva cada. 2 Torres treliçadas estaiadas (24 m e 30 m de altura). Comuns às fontes de energia renováveis 1 Banco de baterias - 64 unidades chumbo-ácido 6 V CC / 350 Ah (série/paralelo 48 V CC ). 3 Inversores estáticos de 5,5 kw cada. Subsistema diesel-elétrico 1 Grupo gerador a diesel de 30 kva (24 kw). Operação De acordo com as condições do banco de baterias, o sistema renovável supre a carga. Se a geração renovável não for suficiente para atender à demanda solicitada, este sistema é desconectado e o grupo gerador a diesel é então acionado para suprir as necessidades da comunidade. Ressalta-se que a operação do sistema não é feita de forma automática SHE Solar-Diesel da Vila de Araras O sistema híbrido fotovoltaico-diesel de Araras, Figura 17, entrou em operação no ano de 2001, logo após a inserção de uma planta solar fotovoltaica com uma capacidade nominal de 20,48 kwp no sistema de geração diesel-elétrica (162 kw) pertencente a GUASCOR DO BRASIL, a qual é um Produtor Indepedente de Energia (PIE) contratada pelas Centrais Elétricas de Rondônia S.A (CERON).Sua geração supre uma demanda máxima de aproximadamente 47 kw (Barbosa et al.,2005b; Barbosa, 2006). 28

30 (a) (b) Figura 17 (a) Arranjo fotovoltaico; (b) Grupos geradores a diesel de Araras. (Fonte: Pinho et al.,2008). A Figura 18 apresenta o arranjo fotovoltaico e os grupos geradores diesel de Araras. Figura 18 Diagrama de blocos simplificado do sistema de Araras. Tabela 7. Dados do SHE de Araras. Fonte: Adaptado de: Barbosa, Tecnologia Subsistema solar fotovoltaico 1 Arranjo fotovoltaico de 20,48 kwp (módulos de 64Wp). Componentes 32 Inversores estáticos de 650 W (cada). Subsistema diesel-elétrico 3 Grupos geradores a diesel de 60 kva (54 kw) cada. 29

31 4.6. SHE Solar-Eólico-Diesel da Vila de São Tomé A vila São Tomé situa-se na parte norte do município de Maracanã/PA, à margem da Baía do Maracanã. O sistema híbrido solar-eólico-diesel de São Tomé, Figura 19, financiado pela Petróleo Brasileiro S.A. (PETROBRÁS) e a Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), através do fundo CT-PETRO, foi implantado em setembro de 2003, com a finalidade de abastecer as 67 unidades consumidoras da vila (residências, escola, comércio, igrejas, etc.) (Barbosa et al.,2005b; Barbosa, 2006). A Figura 20 mostra uma visão geral do sistema de geração através das fontes renováveis e a Tabela 8 lista seus principais componentes. (a) (b) (c) Figura 19 (a) Arranjo fotovoltaico; (b) Vista geral do sistema de São Tomé; (c) Grupo Gerador a diesel. (Fonte: Pinho et al.,2008). Figura 20 Diagrama de blocos simplificado do sistema de São Tomé. 30

32 Tabela 8. Dados do SHE de São Tomé. Fonte: Adaptado de: Barbosa et al.; Barbosa, Tecnologia Subsistema solar fotovoltaico 1 Arranjo fotovoltaico de 3,2 kwp (módulos de 80 Wp). Subsistema eólico 1 Aerogerador de 10 kw. 1 Controlador de carga (retificador). Componentes 1 Torre treliçada estaiada (30 m de altura). Comuns às fontes de energia renováveis 1 Banco de baterias - 40 unidades chumbo-ácido 12 V CC / 150 Ah (série/paralelo 120 V CC ). 1 Inversor estático de 15 kw. Subsistema diesel-elétrico 1 Grupo gerador a diesel de 20 kva (16 kw). Operação De acordo com as condições do banco de baterias, o sistema renovável supre a carga. Se a geração renovável não for suficiente para atender à demanda solicitada, este sistema é desconectado e o grupo gerador a diesel é então acionado para suprir as necessidades da comunidade. Ressalta-se que a operação do sistema não é feita de forma automática SHE Solar-Eólico-Diesel da Vila de Sucuriju O sistema híbrido, Figura 21, localiza-se na vila de Sucuriju, nordeste do estado do Amapá à margem do Rio Sucuriju, próximo à sua foz, em terreno alagável. Com financiamento do Ministério de Minas e Energia (MME) e CNPq, através do fundo CT-ENERG. Esse sistema híbrido fotovoltaico-eólico-diesel foi implantado com objetivo de suprir cerca de 120 unidades consumidoras (residências, comércios, igrejas, escola, posto de saúde, etc.) e um sistema de 31

33 dessalinização de água (Barbosa et al.,2005b; Barbosa, 2006). O diagrama de blocos do sistema híbrido é mostrado na Figura 22. (a) (b) Figura 21 (a) Arranjo fotovoltaico; (b) Grupos geradores a diesel de Sucuriju. (Fonte: Pinho et al.,2008). Figura 22 Diagrama de blocos simplificado do sistema de Sucuriju. 32

34 5. ESTUDO DE CASO: RSU BIOMASSA DIESEL Nessa parte do trabalho, apresentaremos um estudo de caso para a região Amazônica, em um município localizado na Ilha do Marajó. Esse estudo de caso faz parte do Projeto Usina de Aproveitamento Energético de Resíduos São Sebastião da Boa Vista (UAER SSBV), onde é proposto um sistema híbrido interligado à rede elétrica utilizando resíduos sólidos urbanos (RSU), biomassa residuária e sistema diesel (já existente no município). No sistema híbrido proposto, o uso de resíduos sólidos urbanos do município para geração de energia é apoiado pela Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), Lei /2010, onde é permitido e incentivado o aproveitamento energético de resíduos desde que não seja caracterizada a queima dos resíduos. A tecnologia utilizada no Projeto UAER-SSBV é a pirólise lenta a tambor rotativo, úmida e catalisada (CHAMON, CARDOSO e BARROS, 2013). Possui a característica de não ter emissões atmosféricas, por não utilizar oxigênio no processo, e todo gás gerado pela pirólise lenta é filtrado e purificado para posterior uso em grupos geradores. O projeto em questão foi elaborado após a conclusão do Plano de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos (PGIRS) do município, o qual originou a Lei Municipal de Resíduos Sólidos de São Sebastião da Boa Vista. Com isso, a principal justificativa para a elaboração do projeto é o fato do município pertencer ao Sistema Elétrico Isolado Brasileiro, tendo um gasto anual em 2012 de quase 5 milhões de reais com consumo de óleo diesel, segundo relatório do ONS. Dessa formal, com o aproveitamento energético de resíduos urbanos, temos a possibilidade de promover o saneamento ambiental, assim como desonerar o município e consequentemente a União, com os gastos de investimento e manutenção dos sistemas isolados A Tecnologia de Pirólise A pirólise consiste na degradação térmica de hidrocarbonetos na ausência de oxigênio. Este processo requer uma fonte externa de calor para aquecer a matéria e a temperatura pode variar de 300 a mais de 1000 C. Pela definição já se observa que qualquer processo térmico a temperaturas superiores a 300 C e na ausência de oxigênio são considerados 33

35 métodos de pirólise, o que torna o termo extremamente abrangente. Inicialmente é possível fazer uma distinção quanto aos parâmetros de operação como tempo de residência dos resíduos e a temperatura a qual ele é submetido: Pirólise Lenta - Processo a temperaturas superiores a 400 C e longos períodos de residência (40min 1hora) em que a proporção dos produtos obtidos normalmente é 30% líquidos, 35% carbonáceos e 35% gases. Pirólise Rápida - Processo a temperatura entre 400 C e 600 C e períodos de residência curtos (t < 2 seg) em que a proporção dos produtos obtidos normalmente é de 75% líquidos, 12% carbonáceos e 13% gases. Flash Pirólise - Processo a temperaturas superiores a 800 C e períodos de residência curtos (t~1 seg), a proporção dos produtos obtidos normalmente é de 5% líquidos, 10% carbonáceos e 85% gases. Os processos de pirólise utilizados para tratamento de resíduos sólidos urbanos que tiveram sucesso são quase que exclusivamente os que utilizam a Pirólise Lenta. Uma característica dessa tecnologia é a modularidade, onde é possível atender desde pequenas quantidades de resíduos (populações de 10 a habitantes), até grandes quantidades de resíduos gerados (acima de habitantes). Os tipos de reatores utilizados em processos de pirólise podem ser divididos em diferentes modelos, nos quais o modo de movimentação e aquecimento dos resíduos difere significativamente, possibilitando classificar quanto a tipos de reatores: Tambor Rotativo As temperaturas de operação nesses tipos de reatores variam entre 400oC e 850oC e a granulometria do material pode ser da ordem de 200mm. O reator é aquecido externamente e os resíduos são alimentados em uma das entradas do tambor, que roda lentamente e provoca uma movimentação deles em direção à outra extremidade do reator; Tubo Aquecido Os tubos são aquecidos externamente a temperaturas da ordem de 800oC. O processo pode utilizar material com maiores dimensões 34

36 (200mm). Os resíduos são conduzidos através do tubo a uma velocidade fixa que garante que o material seja completamente pirolisado; Contato Superficial São exigidos materiais com pequenas dimensões, sendo necessário um pré-tratamento avançado. O objetivo maior desta tecnologia é garantir uma reação de pirólise otimizada. Uma evolução da tecnologia de pirólise é alcançada quando o gás de síntese é purificado através de um processo de lavagem, transformando-o em um gás de síntese limpo, sem qualquer contaminante e que pode ser utilizado para geração elétrica e térmica em grupos geradores a gás (cogeração), ou então em processos térmicos para gerar calor (vapor, água quente, ar quente) ou frio. Do ponto de vista ambiental, o controle de pureza desse gás garante que a combustão de gases limpos irá produzir emissões limpas, ou seja, a combustão de hidrogênio, hidrocarbonetos e monóxido de carbono irá produzir somente dióxido de carbono e vapor d água. Também é garantido que nem a matéria inerte, nem os gases passam por nenhum processo oxidante (não há combustão/queima), e, portanto não há produção de dioxinas, furanos, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, cinzas volantes, vapores de metais pesados, etc. Essa tecnologia é o único exemplo de processo que é capaz de tratar o resíduo indiferenciado, sem qualquer pré-tratamento. Esta característica permite a redução da cadeia de gestão dos resíduos em um único processo e reduz ao mínimo a dependência de aterros para a disposição das cinzas O Projeto UAER-SSBV A Usina de Aproveitamento Energético de Resíduos do município de São Sebastião da Boa Vista (UAER SSBV), terá capacidade de tratamento de resíduos sólidos total bruta de 10 ton/dia, com capacidade para gerar até 200 kwe, utilizando o Gás de Síntese gerado no processo. A conexão será feita diretamente no sistema de distribuição em 13,8 kv do município. O tipo de construção previsto é modular, permitindo a qualquer momento a sua expansão. 35

37 A usina proposta utiliza tecnologia de Pirólise Lenta a Tambor Rotativo, um diferencial dentre as tecnologias de pirólise existentes, que permite obter as características especificadas nos objetivos do projeto. A operação será local e a manutenção ficará sob a responsabilidade da fornecedora do equipamento. Além disso, será executado um programa de operação e manutenção de modo a maximizar a vida útil do equipamento. Todos os equipamentos utilizados na usina serão novos e fornecidos por fabricantes internacionais e nacionais de qualidade com tradição de fornecimento nas suas especialidades Motivação do Empreendimento A UAER-SSBV tem como objetivo fornecer ao Município de São Sebastião da Boa Vista uma ferramenta inovadora para o aproveitamento energético dos resíduos sólidos não aproveitáveis. Através desta solução será possível simplificar a gestão dos resíduos e deste modo reduzir os custos associados, assim como suprir parte da energia elétrica necessária no local, reduzindo o consumo e a dependência de combustíveis fósseis na localidade. A tecnologia proposta para usina é de Pirólise Lenta a Tambor Rotativo, que utiliza processo termoquímico para transformar os resíduos em um gás combustível, chamado gás de síntese, que por sua vez é utilizado como combustível em grupos geradores a gás para gerar energia elétrica limpa e renovável. O fato de o município pertencer ao Sistema Isolado Brasileiro é colocado como desvantagem, pois a geração de energia atual é oriunda de combustível fóssil (diesel), sendo uma energia dispendiosa e de qualidade inferior ao Sistema Interligado Nacional (SIN). Porém, essa é uma característica motivacional para execução do projeto proposto, propiciando uma solução descentralizada na geração de energia com base nos resíduos, fonte renovável e não poluidora. 36

38 Figura 23 Recorte do Mapa Eletrogeográfico Brasileiro, com destaque para Ilha do Marajó (Fonte: Eletrobrás, 2012) Na Figura 23 acima, podemos verificar uma imagem do Sistema Isolado do Marajó, onde cada marcação em vermelho significa municípios que possuem geração diesel Características do Empreendimento No Brasil a tecnologia de pirólise foi analisada por grupos de pesquisa da Universidade Federal do Rio de janeiro (COPPE/UFRJ) e pela Universidade Federal Fluminense (UFF) como a melhor alternativa tecnológica para tratar resíduos sólidos com as características específicas do resíduo brasileiro (alta umidade, heterogeneidade e baixo poder calorífico). Para o caso específico de São Sebastiao da Boa Vista, os estudos prévios conduzidos apontam as seguintes vantagens para a implantação do projeto: Usina com capacidade entre 8 e 10 toneladas de resíduos por dia, volume gerado no município, que serão convertidos em 200kWe de capacidade elétrica para uso local; Redução de cerca de 18% no consumo de diesel do município; 37

39 Geração de fonte renovável, previsível e constante (geração de base, 90% de disponibilidade), que não causa complicações na gestão do sistema elétrico isolado; Eliminação de problemas como odores e vetores de doença; Simplificação do sistema de destinação final dos resíduos sólidos urbanos; Trata resíduos indiferenciados, simplificando e flexibilizando a gestão dos Resíduos Sólidos Urbanos do Município (não há necessidade de prétratamento dos resíduos); Emissões mais limpas que as obtidas com diesel (redução de emissões poluentes); Tratamento de vários tipos de resíduos, inclusive resíduos de poda, caroço de açaí, casca de palmito, lodo de ETE (Estação de Tratamento de Esgoto), borra de tanques de combustível, restos de abate de animais, etc; Tratamento de resíduos infectantes, em especial lixo hospitalar; Alto índice de automação, com pequeno uso de mão de obra e supervisão remota; Redução de 90% do volume dos resíduos; Produção de biocarvão ( biochar Terra Preta) como subproduto (resíduo do processo), passível de ser utilizado como fertilizante, em especial quando resíduos orgânicos são processados separadamente. Estudos conduzidos há mais de 10 anos pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) demonstram que a aplicação do biocarvão no solo pode duplicar a produtividade da cultura de grãos; Baixa necessidade de espaço físico, fácil deslocamento, disponível em 2 containers de 40 pés mais acessórios externos e grupo gerador a gás; Devido ao montante de resíduos disponíveis, a produção de energia elétrica a partir desta fonte é equivalente a cerca de 18% do consumo do município, podendo ser integrada com outras fontes renováveis como a energia solar e a eólica; 38