ESTUDO DE VIABILIDADE DE UMA PEQUENTA CENTRAL TÉRMICA A CARVÃO NO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL

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1 ESTUDO DE VIABILIDADE DE UMA PEQUENTA CENTRAL TÉRMICA A CARVÃO NO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL

2 Equipe de Trabalho Rui Dick 1, Ricardo B. Orling 2, Luiz A. L. Miraflores 2, José C. G. Silva 2, Bayard Schreiner 3, Cláudio M. Muller 3, Jorge D. Gavronski 3, Nilo A. Rigotti 3, Rui G. Osório 3, Leandro D. Zen 4, Paulo J. Gallas 4 & Rodnei Pacheco 4. 1 Secretaria de Infraestrutura do Estado do Rio Grande do Sul SEINFRA 2 Companhia Estadual de Geração e Transmissão de Energia Elétrica CEEE-GT 3 Companhia Riograndense de Mineração CRM 4 Fundação de Ciência e Tecnologia CIENTEC

3 Investimento no Setor Elétrico Introdução O cenário atual do setor energético do Brasil, em especial o da energia elétrica, é o de busca contínua por alternativas de geração de energia, de forma a sustentar o crescimento econômico do país. Crescimento Econômico do País Este trabalho tem por objetivo apresentar o Estudo de Viabilidade Técnica e Econômica EVTE, para a implantação de uma Pequena Central Termoelétrica PCT - a carvão mineral, de 20,0 MW, em função da disponibilidade de fornecimento da mina escolhida, junto ao empreendimento, localizada no município de Minas do Leão/RS.

4 Características da Jazida A jazida escolhida é a da Unidade Mineradora Leão, Mina São Vicente Norte, onde atualmente a CRM já vem extraindo carvão, com produção mensal de 20 mil toneladas de carvão ROM run of mine. A área da Mina São Vicente Norte, com 132 hectares, foi concedida à CRM pelo DNPM em 1963.

5 O Carvão A partir de 3 amostras de carvões, fornecidas pela CRM, a CIENTEC efetuou uma série de análises químicas e, posteriormente, uma série de testes experimentais em um combustor piloto, visando encontrar a composição blending mais adequada ao uso na PCT. Carbono Hidrogênio Nitrogênio Enxofre Oxigênio Cinzas Umidade Higroscópica PCS PCI 39,25% 3,04% 0,69% 1,45% 5,64% 49,93% 3, Foi selecionada a seguinte composição padrão: Camada S1-15%, Camada S2/1-51%, Camada I2/I3-34%. O preço de R$ 60,00/t para comercialização do carvão com a PCT foi estabelecido com base na estrutura de custos operacionais da CRM (OPEX). Na composição desse valor foram agregados os custos de transporte, de britagem e de manutenção das condições operacionais da mina em operação.

6 Descrição da Tecnologia A opção proposta da tecnologia de combustão de carvão foi a do processo em leito fluidizado borbulhante, por tratar-se de uma tecnologia conhecida pela CIENTEC e que, a partir de testes em planta piloto, demonstrou-se adequada para a combustão de carvão não beneficiado ROM, tendo como objetivo a utilização de um combustível de baixo custo. O carvão é mantido em suspensão borbulhante por uma corrente de ar, com velocidade convenientemente controlada, fazendo com que a superfície de contato ar/combustível seja a maior possível, garantindo uma eficiência de combustão da ordem de 99%, similar aos processos de queima de fluidos (gases ou líquidos) e de carvão pulverizado.

7 Benefícios do Leito Fluidizado Borbulhante Possibilita a utilização de carvões com altos teores de cinzas tal como são os carvões gaúchos; Facilidade de promover-se o processo de dessulfuração durante a combustão com a adição de calcário juntamente com o carvão (dessulfuração interna) dando flexibilidade para poder operar com carvões com elevados teores de enxofre; A característica de constituir-se de um processo multicombustível permite que sejam utilizados combustíveis misturados (blendas), combustão mista ou co-firing, permitindo a utilização de resíduos de biomassas ou outros, concomitantemente ao carvão; Baixa influência da umidade do carvão no processo de combustão devido à inércia térmica do leito;

8 Benefícios do Leito Fluidizado Borbulhante A preparação do carvão é mais simples e menos dispendiosa quando comparado com os custos de preparação de carvão para a combustão pulverizada (utiliza-se granulometria do carvão entre 3 e 6mm, ao contrário do pulverizado, da ordem de 0,2mm); A maior estabilidade de queima, em função da grande inércia térmica do leito, faz com que não seja necessária uma chama de sustentação e, também, não sofre problemas de deslocamento de chama; A partida térmica do processo pode ser efetuada com queimadores ecológicos que utilizem biodiesel; Por tratar-se de combustão efetuada em baixa temperatura ( C), as cinzas serão bem menos cristalinas, praticamente amorfas, produzindo um produto com características reativas desejáveis para aplicação como matéria prima em materiais de construção;

9 Seleção da Potência e Pressão do Ciclo Foram efetuados uma série de cálculos preliminares e um levantamento de custos para uma unidade de 10 MW de potência. Estes resultados permitiram um melhor entendimento da estrutura de custos, esclarecendo a participação de cada elemento na composição do preço do MW. Um dos elementos que nos fez pensar em uma unidade maior (20 MW) foi a mão de obra, que praticamente se manteria inalterada, permitindo a redução no custo da energia gerada. Além disto, nesta faixa de potência observa-se, também, um pequeno ganho de rendimento com o aumento da escala. Outro item que afeta o custo de geração e mereceu atenção neste trabalho, diz respeito ao rendimento do Ciclo Ranquine. É sabido que este aumenta com o crescimento da pressão de trabalho (custo de implantação também cresce). Alternativa Consumo Específico Eficiência (Capacidade/ pressão) (t carvão/mwe prduzido) 10MWe, 42 kgf/cm 2 21% 1,28 10MWe, 65 kgf/cm 2 23% 1,17 20MWe, 42 kgf/cm 2 22% 1,22 20MWe, 65 kgf/cm 2 25% 1,07

10 Fluxograma do Processo Ar Torre de Resfriamento Condensador

11 Controle de Emissões A escolha de um sistema de redução dos gases sulfurosos esteve baseada, principalmente, no atendimento à legislação ambiental, onde o limite da concentração de SO2 no gás tem sido licenciado para o valor de 400 mg/nm³, a 8% de O2. Tecnologias Sistema Úmido Sistema Semi Seco Investimento Inicial Total p/ planta custo anual Dessulfurização com Calcário é geração de gesso c/ produto final MR$ e filtro de mangas para cinzas Reator Semi seco CaO+ Filtro de Mangas MR$ Sistema Seco Bicarbonato de Sódio Reator seco + Filtro de Mangas MR$ R$ R$ R$

12 Resíduos Basicamente, os resíduos serão as cinzas provenientes da combustão e o gesso proveniente do processo de dessulfuração a úmido proposto. Se as cinzas fossem utilizadas para a produção de tijolos maciços comuns, seriam produzidos aproximadamente milheiros de tijolos que comercializados a um valor de R$300/milheiro, seria obtido um faturamento anual extra de R$13,5 milhões. Deste valor deve ser subtraído o custo adicional de cal para a confecção dos tijolos, no montante aproximado de R$3 milhões, produzindo um resultado positivo de R$10,5 milhões. Outro subproduto do processo é a geração de gesso, que poderia ser comercializado para empresas que produzem placas de gesso acartonado para divisórias internas. Serão geradas 700 toneladas por ano. (As possíveis receitas advindas da comercialização dos resíduos não foram contempladas no fluxo de caixa)

13 Conexão da PCT A conexão da PCT Minas do Leão ao sistema elétrico deverá ser realizada na rede de distribuição da concessionária local (CEEE Distribuição), tendo em vista a proximidade do local do projeto, e o nível de tensão da rede disponível. De acordo com a legislação atual, definida nos Procedimentos de Distribuição da ANEEL PRODIST, e em resoluções normativas, o acessante é o responsável por efetuar estudos, projetos e implantação das instalações de sua responsabilidade, necessárias à conexão.

14 Conexão da PCT Para a Pequena Central Termoelétrica de Minas do Leão, com a perspectiva de uma potência instalada de 20 MW, é definida, preliminarmente, uma alternativa de interligação através do agente concessionário CEEE Distribuição. Conexão na futura Subestação Minas do Leão/Butiá, barramento de 69 kv Custo estimado: Implantação da LT 69 kv, aproximadamente 13 km - R$ ,00; Implantação de módulo de LT 69 kv no barramento da nova subestação - R$ ,00; Total de R$ ,00, de responsabilidade do acessante. Obs1.: Essa alternativa poderá ser viável com a execução do recondutoramento de 30 km da linha 69 kv Charqueadas 2 Areal e da implantação da nova subestação Minas do Leão/Butiá. Obs2.: Não estão contabilizados os custos da subestação particular para conexão na referida alternativa.

15 Comercialização da Energia da PCT ACR Ambiente de Contratação Regulado Participação em Leilões de Energia do Governo, onde o empreendimento deve ser vencedor. Obtenção de CCEAR ( PPA ), necessário para a obtenção da garantia para o financiamento do empreendimento. Estes contratos de compra de energia têm prazos compatíveis à amortização completa do investimento. Outra possibilidade para a comercialização da energia da PCT no ACR é a participação em uma chamada pública, promovida pela distribuidora da área em que o empreendimento estiver instalado, na forma de Geração Distribuída. ACL Ambiente de Contratação Livre O ACL é o mercado por conta e risco, onde o empreendedor precisa prospectar o mercado em busca de clientes livres/autoprodutores. Fornecimento da energia deve acontecer a valores inferiores aos praticados pela concessionária pela qual ele é atendido. Depende do mercado. Representa aproximadamente 25% da carga do país.

16 Base das Estimativas de Investimentos (CAPEX) e de Custos Operacionais (OPEX) Todas as estimativas de investimentos (CAPEX) e de custos operacionais (OPEX) foram baseadas em cotações obtidas junto a fornecedores e às bases de dados das empresas participantes deste convênio, e são apresentadas em reais (R$), tendo como data base o mês de Fevereiro de A paridade cambial adotada foi de R$ 1,972/US$. Foi considerada uma verba de contingenciamento de 5%. Os valores de custos operacionais estão baseados em cálculos de técnicos especialistas da CIENTEC, CEEE-GT e CRM. O preço do combustível carvão mineral foi estabelecido pela CRM para o CE 3200 originário da Mina do Leão.

17 Avaliação Econômico-Financeira Foram adotadas algumas premissas básicas: Ao longo da vida útil do projeto, o reajuste de preços dos insumos, principalmente do combustível carvão, será correspondente ao reajuste do preço da energia vendida; Considerada, de forma simplificada, depreciação de 100% do CAPEX a uma taxa constante ao longo de 20 anos; Foram escolhidos, por critério dos autores, valores de TIR de 4,00% a.a. a 12,00% a.a. como intervalo para cálculo do preço simulado da energia de cada alternativa de PCT adotada; Foram consideradas como descontos da Receita Bruta as seguintes incidências: PIS 1,65% COFINS 5,00% (7,65% s/receita Bruta deduções) TFSEE* 0,50% Total - 7,15% *TFSEE - Taxa de Fiscalização dos Serviços de Energia Elétrica (ANNEL) Os parâmetros de mercado e operacionais considerados estão apresentados na tabela a seguir, correspondentes a cada uma das alternativas de PCT estudadas.

18 Parâmetros de Mercado e Operacionais USINAS PCT 10/43 PCT 10/65 PCT 20/43 PCT 20/65 MERCADO Potência Instalada Potência comercializada (MW) Disponibilidade Programada (h/ano) Prazo Contratual (anos) Fator de Utilização 0,93 0,93 0,93 0,93 Energia Comercializada OPERACIONAIS Pressão de Geração de Vapor (kgf/cm 2 ) 43,0 65,0 43,0 65,0 Carvão de Aimentação da Usina CE CE CE CE Custo CE (R$/t) 60,00 60,00 60,00 60,00 Consumo Específico (t/mwh) 1,13 0,97 1,13 0,97 Consumo Anual CE (t) Custo de Combustível (R$/ano)

19 Preço de Energia e Taxa Interna de Retorno (TIR) Desejada para o Projeto A Tabela Resumo, a seguir, demonstra o resultado das simulações de fluxo de caixa realizadas para cada uma das alternativas de PCT consideradas, variando a TIR do projeto no intervalo de 4,00% a 12,00% ao ano e determinando o preço de comercialização do MWh, necessário para compatibilizar com estas taxas. Uma análise da mesma permite identificar a vantagem, sob o ponto de vista econômico-financeiro, da alternativa de PCT com potência de geração de 20MW e pressão de vapor de 65Kgf/cm² (PCT 20MW-65 Kgf/cm²). Embora esta alternativa tenha um valor de CAPEX maior, isto é facilmente compensado pela sua maior eficiência térmica refletida no menor consumo específico de carvão e, por consequência, em um menor OPEX ao longo de 20 anos.

20 Resumo das Alternativas de PCT Simuladas CAPEX Inicial (R$) OPEX Anual (R$) Preço (R$/MWh) PCT 10 MW PCT 20 MW Pressão Caldeira 43 kgf/cm 2 65 kgf/cm 2 43 kgf/cm 2 65 kgf/cm 2 Usina (Turn Key) Dessulfurizarão e Inst. Acessórias Infraestrutura Elétrica Total CAPEX Contingências (5,0%) Total CAPEX c/ Contingências M.O Operação Manutenção Terceirizada Combustível (CE 3.200) Calcário Depreciação e Amortização Outros + PDEE Total OPEX TIR = 4,00% 221,60 213,00 177,40 167,70 TIR = 5,00% 235,70 227,40 186,90 177,50 TIR = 6,00% 250,40 242,40 197,00 187,80 TIR = 7,00% 265,70 258,20 207,50 198,60 TIR = 8,00% 281,80 274,60 218,50 209,90 TIR = 9,00% 298,50 291,80 229,90 221,60 TIR = 10,00% 315,80 309,59 241,80 233,70 TIR = 11,00% 333,80 327,80 254,10 246,30 TIR = 12,00% 352,30 346,80 266,70 259,30

21 Análise de Sensibilidade Foi efetuada uma análise de sensibilidade com base no modelo de avaliação adotado com as projeções de DRE e Fluxo de Caixa para uma PCT 20MW 65Kgf/cm². Foi avaliada a sensibilidade do VPL (Valor Presente Líquido) às variações de CAPEX, OPEX e preço da energia a ser comercializada, considerando uma taxa de desconto de 5,00% a.a. A Figura abaixo demostra esta sensibilidade.

22 TIR para a Sociedade de Propósitos Específicos SPE Foi simulado o efeito da alavancagem financeira propiciada pela tomada de um financiamento na rentabilidade do empreendimento. Tomando como exemplo a linha de financiamento existente no Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social BNDES para geração térmica a carvão mineral, que possui taxas, limites de financiamento e prazos penalizados em relação às demais alternativas de geração de energia elétrica, ainda assim permite que a TIR média do intervalo de simulação de 8,00% a.a. passe para 11,94% a.a.. Portanto uma melhora de quase 50% na rentabilidade do empreendimento. A avaliação econômico-financeira mostra que o preço de energia possível de ser praticado para um empreendimento de geração térmica baseado em uma PCT de 20 MW e 65Kgf/cm² seria competitivo no cenário atual e futuro do mercado de energia elétrica nacional.

23 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Principais atrativos imanentes ao projeto de uma PCT de 20 MW, a leito fluidizado borbulhante, a ser implantada na Região do Baixo Jacuí, alimentada com carvão mineral a ser provido pela Companhia Riograndense de Mineração (CRM): Geração de energia elétrica: o projeto estará contribuindo para com o esforço que deverá ocorrer no país, em termos de um aumento da base térmica de geração de energia elétrica; Leito fluidizado borbulhante: é tecnologia de queima mais eficiente, garantia de um maior rendimento térmico e de um melhor controle das emissões, tudo isto também contribuindo para a consecução de uma licença ambiental; Carvão mineral jacente em subsolo gaúcho: desatrelado do caráter da sazonalidade, este bem mineral que normalmente apresenta preços muito estáveis, deve ser utilizado para gerar riqueza (empregos, renda, tributos, etc.) em toda a cadeia produtiva, com expressivos efeitos multiplicadores nas sociedades em que os projetos estarão inseridos.

24 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES A constituição de uma SPE (Sociedade de Propósito Específico) deve ser considerada para fins de implantação do projeto. A SPE pode ser conceituada como uma estrutura de negócios que reúne interesse e recursos (financeiros, tecnológicos e industriais, entre outros) de duas ou mais pessoas jurídicas para a consecução de empreendimento de objeto específico e determinado, mediante a constituição de uma nova sociedade com personalidade jurídica distinta da de seus integrantes. O capital social da SPE pode ser integralizado pelos sócios com dinheiro, bens móveis e imóveis e, ainda, com direitos, desde que a estes possam ser atribuído valor econômico e, uma vez integralizado o capital, as contribuições dos sócios passam a compor o patrimônio da SPE tornando-se legítimos proprietários. Financiar por hipótese 50 % do CAPEX orçado, para a finalidade de alavancar o empreendimento, pode ter papel importante para a viabilidade econômico-financeira do projeto.

25 Muito obrigado! Ricardo Barreira Orling (51)

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