A UTILIZAÇÃO DO MODELO DE DISPERSÃO DE POLUENTES ATMOSFÉRICOS ISC3-ST COMO INSTRUMENTO DE CONTROLE E PLANEJAMENTO DE USINAS TERMELÉTRICAS

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1 GIA/11 21 a 26 de Outubro de 21 Campinas - São Paulo - Brasil GRUPO XI GRUPO DE ESTUDOS DE IMPACTOS AMBIETAIS (GIA) A UTILIZAÇÃO DO MODELO DE DISPERSÃO DE POLUETES ATMOSFÉRICOS ISC3-ST COMO ISTRUMETO DE COTROLE E PLAEJAMETO DE USIAS TERMELÉTRICAS Aloisio Alexandre Mendonça de Miranda * André Carlos Prates Cimbleris Rodrigo Chaves Cardoso de Oliveira FURAS CETRAIS ELÉTRICAS S.A. RESUMO este trabalho o modelo de dispersão ISC3-ST (Industrial Short Complex 3 Short Term) foi aplicado a duas usinas termelétricas convencionais em operação, a Usina Termelétrica Santa Cruz e a Usina Termelétrica Campos. Este estudo foi efetuado utilizando-se dados de emissão de poluentes medidos na chaminés das usinas, dados meteorológicos locais, e altura de camada de mistura fornecida pela Base Aérea do Galeão. a UTE Santa Cruz foram utilizados óleos combustíveis de alto e baixo teor de enxofre e na UTE Campos, óleo combustível e gás natural. Evidenciou-se uma nítida redução de SO 2 e material particulado nas áreas ao redor das usinas quando da substituição de combustível. PALAVRAS-CHAVE Qualidade do ar - dispersão de poluentes usinas termelétricas poluição ITRODUÇÃO A progressiva demanda de energia tem exigido a construção de novas usinas geradoras, principalmente termelétricas, cujas emissões aéreas exercem um impacto crescente sobre o meio ambiente. Paralelamente a este fato, a legislação ambiental torna-se cada vez mais restritiva, exigindo que os empreendimentos estejam adequados aos padrões, critérios e diretrizes estabelecidos para as emissões e para a qualidade de ar. De modo a atender a exigências legais, as usinas procuram meios de controlar e reduzir suas emissões, como a troca para combustíveis menos poluentes, além de realização de medições em chaminés e da avaliação da qualidade do ar na área de influência. As duas termelétricas estudadas, UTE Campos (3 MW) e UTE Santa Cruz (62 MW) trocaram de combustível recentemente. Anteriormente, ambas as usinas utilizavam óleo combustível de alto teor de enxofre (A1). A UTE Campos passou a consumir gás natural e a UTE Santa Cruz óleo combustível de baixo teor de enxofre (B1) METODOLOGIA Primeiramente, foram caracterizados os Termos Fonte onde foram avaliadas as emissões dos poluentes, para Rua Real Grandeza 219, Bloco C sala 125 Rio de Janeiro RJ CEP: Tel.: (21) aloisio@furnas.com.br

2 2 cada uma das caldeiras das duas usinas, funcionando a plena carga, sendo medidas a composição, velocidade e temperatura dos poluentes liberados nas chaminés. Posteriormente, foi avaliado o impacto causado pelos gases e material particulado nas regiões das usinas utilizando-se o modelo ISC3-ST (Industrial Short Complex 3 Short Term) da EPA (Environmental Protection Agency), baseado na equação Gaussiana. o caso da UTE Campos, só foi estudada a dispersão dos óxidos de nitrogênio (Ox) por ser o único poluente de interesse, quando se utiliza gás natural como combustível, tendo-se em vista a legislação ambiental vigente. Cumpre informar que a troca do combustível praticamente eliminou a emissão de SO 2 e reduziu bastante a emissão de material particulado. Para a UTE Santa Cruz, estudou-se a dispersão de três poluentes (material particulado, SO 2 e Ox ) para os dois tipos de óleo combustível (A1 e B1). Os dados meteorológicos utilizados (velocidade e direção do vento, temperatura ambiente e classe de estabilidade) foram obtidos em estações instaladas nas áreas das usinas. A altura de camada de mistura, fornecida pela Base Aérea do Galeão, foi considerada constante durante as 24 horas do dia (só foi fornecida uma medida referente às 12: GMT). O modelo foi aplicado para todos os dia dos meses de maio, junho e julho de 2, em que foram fornecidos os dados de altura de camada de mistura. Escolheu-se o dia de maior concentração dos poluentes na área ao redor de cada usina. Traçou-se para cada uma das usinas, nos dias escolhidos, as curvas de isoconcentração dos poluentes nas áreas circunvizinhas. Para efeito deste estudo, foram considerados os padrões de qualidade do ar estabelecidos pela Resolução COAMA 3/9, conforme tabela 1abaixo. TABELA 1 PADRÕES DE QUALIDADE DO AR (COAMA 3/9) Padrão primário Partículas totais em suspensão (máxima 24 h) SO 2 (máxima 24 h) O 2 (máxima horária) RESULTADOS E DISCUSSÃO Dados das emissões: Termo Fonte da UTE Campos Conforme pode ser observado na Tabela 2, as emissões de Ox da UTE Campos foram reduzidas consideravelmente após a utilização de gás natural como combustível. TABELA 2 EMISSÃO DE Ox DA UTE CAMPOS Ox Combustível Óleo A1 Gás atural Caldeira 1 11,3 4,1 Caldeira 2 4,1 2, Termo Fonte da UTE Santa Cruz a UTE Santa Cruz, a troca de combustível também propiciou uma grande redução nas emissões de SO 2 e material particulado (Tabelas 3 e 4). Entretanto, ao contrário do verificado na UTE Campos, as emissões de Ox aumentaram após a adoção do óleo combustível B1 (Tabela 5). Cabe ressaltar que as emissões de Ox dependem basicamente das condições de queima da caldeira, sendo pouco influenciadas pela composição do combustível. TABELA 3 EMISSÃO DE SO 2 DA UTE SATA CRUZ SO 2 Caldeira 1 445,4 75, Caldeira 2 94,5 91, Caldeira 3 913, 243, Padrão secundário Caldeira 4 858,6 238,7

3 3 TABELA 4 EMISSÃO DE MATERIAL PARTICULADO DA UTE SATA CRUZ Material Particulado Caldeira 1 21,9 1,5 Caldeira 2 16,5 6,1 Caldeira 3 127,1 87,7 Caldeira 4 152,7 66,7 TABELA 5 EMISSÃO DE Ox DA UTE SATA CRUZ Como pode ser observado, na caso da UTE Campos, as concentrações máximas previstas se situam em patamares bem inferiores aos permitidos pela legislação vigente (ver Tabela 1) Concentração máxima de poluentes na região da UTE Santa Cruz: TABELA 7 COCETRAÇÃO DE Ox A REGIÃO DA UTE SATA CRUZ Ox (máxima horária) dia 22/5/2 3,73 183,46 Ox Caldeira 1 1,3 57,4 Caldeira 2 12,9 67,5 Caldeira 3 24,9 171,1 Caldeira 4 23,1 149, Modelagem computacional Após aplicar o modelo para todos os dias dos meses de maio, junho e julho de 2, para as duas usinas, concluiu-se que o dia de maior concentração de poluentes, na região do entorno das usinas, foi 3/5/2 para a UTE Santa Cruz e 22/5/2 para a UTE Campos Concentração máxima de poluentes na região da UTE Campos: TABELA 6 COCETRAÇÃO DE Ox A REGIÃO DA UTE CAMPOS Ox (máxima horária) Combustível Óleo A1 Gás atural dia 22/5/2 38,2 18,26 TABELA 8 COCETRAÇÃO DE SO 2 A REGIÃO DA UTE SATA CRUZ SO 2 (máxima 24 hs) dia 22/5/2 494,64 129,85 TABELA 9 COCETRAÇÃO DE MATERIAL PARTICULADO A REGIÃO DA UTE SATA CRUZ Material Particulado (máxima 24 hs) dia 22/5/2 62,11 3,85 As concentrações de SO 2 e material particulado sofreram reduções consideráveis quando da substituição do óleo combustível A1 pelo B1. As concentrações máximas permitidas de SO 2 seriam ultrapassadas, utilizando-se o óleo combustível A1, caso a UTE Santa Cruz funcionasse a plena carga. Apesar do aumento das concentrações de Ox, na região da UTE Santa Cruz, essas concentrações não ultrapassaram os padrões permitidos de qualidade do ar (Tabela 1).

4 Dispersão dos poluentes As figuras 1 e 2 apresentam a simulação da dispersão do Ox na região da UTE Campos para o dia 22/5/2 para os dois combustíveis estudados. As figuras 3 e 4 apresentam a simulação da dispersão do Ox na região da UTE Santa Cruz para o dia 3/5/2 para os dois combustíveis estudados. As figuras 5 e 6 apresentam a simulação da dispersão do SO 2 na região da UTE Santa Cruz para o dia 3/5/2 para os dois combustíveis estudados. As figuras 7 e 8 apresentam a simulação da dispersão do Material Particulado na região da UTE Santa Cruz para o dia 3/5/2 para os dois combustíveis estudados BIBLIOGRAFIA REBELLO, R. B. M. - Metodologia para Internalização dos Custos Associados a Problemas de Saúde Humana Decorrentes de Emissões de SO 2 em Empreendimentos Termelétricos Informe Técnico apresentado no XIV Seminário acional de Produção e Transmisão de Energia Elétrica (SPTEE) Brasil SATOS, M.G.S. - Análise da Dispersão Atmosférica e Impacto das Emissões de Usinas Térmicas a Carvão -. Tese se Mestrado em Engenharia uclear. Universidade Federal do Rio de Janeiro Brasil U.S. EVIROMETAL PROTECTIO AGECY User s Guide for the Industrial Source Complex (ISC3). Dispersion Models., Estados Unidos Como pode ser observado a concentração máxima de poluentes se situa próximo das usinas cerca de 1 km no caso da UTE Campos e de pouco mais de 2 km no caso da UTE Santa Cruz. a região da UTE Santa Cruz, a concentração de SO 2 ultrapassa o padrão primário (Tabela 9) a sul-sudoeste da usina, região desabitada COCLUSÕES Os exemplos estudados visam demonstrar que, ao permitir o acompanhamento da dispersão de poluentes atmosféricos, o modelo pode ser utilizado como instrumento de planejamento de novos empreendimentos, bastando, para isso, que sejam reunidos os dados meteorológicos, bem como os dados de emissão das indústrias já presentes em determinada área. O uso generalizado de modelos como o ISC3 ST, permitirá que a avaliação e controle de emissões torne-se mais eficiente e transparente, tanto para os órgãos reguladores quanto para as usinas, possibilitando a prevenção de ocorrência de situações prejudiciais à saúde da região.

5 FIGURA 1 GRÁFICO DE ISOCOCETRAÇÕES DE Ox A REGIÃO DA UTE CAMPOS ÓLEO COMBUSTÍVEL A1 METROS X METROS FIGURA 2 GRÁFICO DE ISOCOCETRAÇÕES DE Ox A REGIÃO DA UTE CAMPOS GÁS ATURAL METROS X METROS FIGURA 3 GRÁFICO DE ISOCOCETRAÇÕES DE Ox A REGIÃO DA UTE SATA CRUZ ÓLEO COMBUSTÍVEL A1 METROS X METROS FIGURA 4 GRÁFICO DE ISOCOCETRAÇÕES DE Ox A REGIÃO DA UTE SATA CRUZ ÓLEO COMBUSTÍVEL B1 METROS X METROS

6 FIGURA 5 GRÁFICO DE ISOCOCETRAÇÕES DE SO 2 A REGIÃO DA UTE SATA CRUZ ÓLEO COMBUSTÍVEL A1 METROS X METROS FIGURA 6 GRÁFICO DE ISOCOCETRAÇÕES DE SO 2 A REGIÃO DA UTE SATA CRUZ ÓLEO COMBUSTÍVEL B1 METROS X METROS FIGURA 7 GRÁFICO DE ISOCOCETRAÇÕES DE MATERIAL PARTICULADO A REGIÃO DA UTE SATA CRUZ ÓLEO COMBUSTÍVEL A1 METROS X METROS FIGURA 8 GRÁFICO DE ISOCOCETRAÇÕES DE MATERIAL PARTICULADO A REGIÃO DA UTE SATA CRUZ ÓLEO COMBUSTÍVEL B1 METROS X METROS