CO-GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO SETOR SUCROALCOOLEIRO: CADASTRO DAS USINAS EM SÃO PAULO

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1 CO-GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO SETOR SUCROALCOOLEIRO: CADASTRO DAS USINAS EM SÃO PAULO Resumo GUSTAVO GONÇALVES BORGES, FIESP e USP HELEMILTON RIOS MOREIRA, ARSESP EDISON DA SILVA, ARSESP Uma das principais dificuldades para o planejamento da indústria de co-geração de energia elétrica a bagaço de cana-de-açúcar é a determinação do seu verdadeiro potencial. Esta questão esbarra, principalmente, na falta de informações sobre as usinas do setor sucroalcooleiro, pois, para o estudo de potencial, não se pode focar apenas na questão da moagem de cana, mas também na tecnologia, na configuração da planta e na sua capacidade de exportação de energia. Este trabalho apresenta uma proposta que visa minimizar tal dificuldade, detalhando uma solução voltada ao desenvolvimento de um banco de dados para o cadastro e o acompanhamento destas usinas, parte integrante do conjunto de ações previstas no Protocolo de Intenções para a promoção da co-geração a bagaço, firmado entre a FIESP e o Governo do Estado de São Paulo. Abstract One of the major difficult for the planning of co-generation industry of electricity from the sugar cane bagasse is the determination of their true potential. This question comes up, especially in the lack of information about the sugar and ethanol facilities, therefore for the study of potential, we can not just focus on the issue of the cane grinding, but also in technology, the configuration of the power plant and its capacity to export energy. This paper presents a proposal to minimize this difficulty, detailing a solution dedicated to the development of a database for the registration and monitoring of these plants, part of a series of actions regarding in the Understanding Protocol for the promotion of co-generation of bagasse, signed between FIESP and the Government of the State of São Paulo. Palavras-chave Energia elétrica, co-geração, cana-de-açúcar, banco de dados, sistemas de informação Introdução O Estado de São Paulo é responsável por cerca de 60% da produção nacional de cana-de-açúcar, são 296 milhões de toneladas de cana, 13 bilhões litros de etanol e 19 milhões de toneladas de açúcar, em cerca de 4,36 milhões de ha plantados na safra 2006/2007, segundo estimativas da Unica. Cerca de 30% da oferta interna bruta de energia de São Paulo provém da cana, 80% dos fabricantes de equipamentos para a lavoura e usinas, em um setor eminentemente de capital privado. Estes números sinalizam a importância do setor sucroalcooleiro no Estado e justificam uma ação para o desenvolvimento do setor. A co-geração de energia através da biomassa do bagaço de cana-de-açúcar não é nenhuma novidade. A queima do bagaço em caldeiras de vapor é largamente praticada pelas usinas para suprir o consumo próprio de energia elétrica na indústria, e algumas já disponibilizam o excedente para a comercialização direta ou para as concessionárias de energia elétrica. No âmbito do Protocolo de Intenções para a promoção da co-geração de energia a partir do bagaço de cana, firmado em 5 de setembro de 2007 entre a FIESP e as Secretarias de Saneamento e Energia e do Desenvolvimento do Estado de São Paulo, iniciativa inserida dentro do contexto da Comissão Especial de Bioenergia, foram estabelecidas ações para a promoção e o desenvolvimento da indústria da co-geração de bagaço de cana, com o objetivo de identificar as

2 dificuldades e os gargalos, incentivar a atração de novos investimentos, e dar mais agilidade para o aprimoramento e a implementação de projetos. O plano de ação proposto pelo grupo de trabalho multidisciplinar composto para orientar a produção de energia limpa e renovável no Estado prevê as seguintes atividades: Atualizar o cadastro das usinas sucroalcooleiras, existentes e previstas; Analisar as principais características dessas usinas; Identificar as oportunidades de ampliação, modernização e aumento de eficiência; Avaliar as novas tecnologias disponíveis; Analisar os modelos comerciais, encargos financeiros e tributários; Analisar as regras e os procedimentos de conexão elétrica; Identificar os gargalos legais, normativos regulatórios e de planejamento estratégico; Avaliar os critérios de cálculo de geração e despacho Capacitação de mão de obra; Fomentar a implementação de unidade de referência; Desenvolver sistema de apoio à indústria paulista para equipamentos e serviços à cogeração; Propor medidas para aquisição de bens de capital, objetivando desembaraçar a implantação de novos empreendimentos; Debater o aperfeiçoamento da legislação tributária e fiscal; Realizar eventos para a discussão e eventual revisão dos termos do protocolo; Medidas para agilizar os processos de licenciamento; Programa de desenvolvimento de novas tecnologias; Crédito para projetos de P&D, visando o aproveitamento do bagaço, palha, vinhaça etc. Possíveis desonerações tributárias. O desenvolvimento de um sistema de informações para o acompanhamento das usinas de cogeração de energia elétrica a partir do bagaço de cana é a base para os estudos deste setor. Para este propósito, foi adotada a estratégia de criação de um banco de dados completo e consistente, capaz de agregar informações detalhadas das usinas, com base: nos dados cadastrais, nas caldeiras, nas turbinas e nos geradores em funcionamento, além de dados de safras realizadas e previstas. A ARSESP Agência Reguladora de Saneamento e Energia do Estado de São Paulo (antiga CSPE Comissão de Serviços Públicos de Energia) tem como uma de suas atribuições, por delegação da ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica, a fiscalização nas usinas de cogeração de energia elétrica e a responsabilidade pela elaboração dos relatórios sobre as fiscalizações. Devido a este fato e a infra-estrutura tecnológica disponível, definiu-se que a ARSESP seria a organização mais preparada e capaz de assumir a responsabilidade de coletar, armazenar, consistir e disponibilizar as informações sobre as usinas. Modelo do Banco de Dados A modelagem do banco de dados está baseada no relatório modelo de fiscalização da ARSESP, que foi o documento mais detalhado encontrado para a especificação das usinas de co-geração do setor sucroalcooleiro. Assim, a base de dados contempla informações de: Cadastro geral da usina: Nome (Razão Social) da Usina Nome Fantasia Denominação da Termelétrica (UTE)

3 CNPJ Endereço Complemento Município UF CEP Caixa Postal Representante Legal Cargo Telefone Coordenadas Geográficas Altitude Concessionária Local de Energia Elétrica Resolução ANEEL Tipo de Exploração Sistema de Conexão Venda de Energia Caldeiras Fabricante Modelo Tipo de Caldeira Ano de fabricação Ano Repotenciação / reforma Data do Início de Operação Capacidade (t/h) Pressão nominal (kgf/cm²) Pressão máxima trabalho (kgf/cm²) Temperatura do vapor na saída (ºC) Turbinas Fabricante Modelo Tipo de Turbina Ano de fabricação Início de Operação (mês e ano) Potência Máxima Contínua (kw) Consumo de vapor (t/h) Pressão vapor admissão (kgf/cm²) Temperatura vapor de admissão (ºC) Pressão de extração (kgf/cm²) Pressão de escape (kgf/cm²) Rotação (rpm) Geradores Fabricante Modelo Tipo de Gerador Ano de fabricação Repotenciação / reforma (ano) Início de Operação (mês e ano) Potência (kw) Tensão (V)

4 Freqüência (Hz) Fator de Potência (cos φ) Rotação (rpm) Documentação Autorização ANEEL Licença Prévia - LP Licença de Instalação - LI Licença de Operação - LO Outorga para a Captação de Água Diagramas Diagrama Unifilar Simplificado Fluxograma Térmico Simplificado Além das informações constantes nos relatórios de fiscalização de 2004 a 2006, foram enviadas a todas as unidades produtoras constantes deste primeiro cadastro, bem como a outras identificadas posteriormente, uma ficha técnica com dados complementares. Assim, foram agregadas informações sobre as safras e a conexão à rede básica, a saber: Safra Safra Moagem para açúcar (t cana) Moagem para álcool (t cana) Moagem Total (t cana) Produção de açúcar (t métricas) Produção de álcool (m³) Horas efetivas de moagem Mão de Obra empregada na Indústria e na Lavoura Fibra % cana Pol % cana Pol % bagaço Pureza % do caldo residual (após último terno) Umidade % bagaço Área total cultivada (ha) Produtividade agrícola (t cana/ha) % Cana própria Consumo específico de processo (kg vapor/t cana) Adição de água no vapor de processo (m³/h) Temperatura da água de alimentação das caldeiras Previsão de ampliações Montantes de Energia Elétrica por Safra Geração para Consumo Próprio Importada da Concessionária Exportada para a Concessionária Consumo Total Geração Total Produção / Geração de Energia por safra Moagem (t cana) Energia Elétrica Exportada (kw médio) Dados de conexão Tipo de Contrato Tipo de Conexão

5 Ponto de Conexão Tensão de conexão (kv) Extensão da LT (km) N de Circuitos (CS ou CD) Arranjo de Barras Transformador Sistema de Informações A plataforma de desenvolvimento escolhida foi a da Microsoft (MS SQL e ASP.NET), com atualização assíncrona das páginas com o AJAX. Para os elementos gráficos, como mapas georeferenciados, diagramas unifilares e fluxos térmicos, adotou-se o padrão SVG (Scalable Vector Graphics), por apresentar características de formato aberto e de fácil implementação via sistemas web, sem a necessidade de instalação de programas adicionais, porém mantém várias funções úteis para a visualização, como layers, zoom e seleção. Por competência e pela conveniência da estrutura de sistemas de coleta e análise de informações, escolheu-se a ARSESP como repositório deste banco de dados. As atualizações são realizadas periodicamente na Agência, por questões de segurança e de acesso restrito pela Prodesp. A infraestrutura disponível é mostrada no quadro a seguir. Figura 1 Infra-estrutura disponível para coleta e pesquisa dos dados sobre as usinas termoelétricas do setor sucroalcooleiro. O sistema de coleta de informações estará disponível através do Portal de Coleta de Dados da ARSESP e substituirá a atual ficha técnica enviada as usinas para o preenchimento. No formulário constarão informações básicas, cujo conteúdo será de responsabilidade da usina. Informações complementares e a ratificação dos dados inseridos pelas usinas serão tratadas nas fiscalizações técnicas in loco. Os dados obtidos pelas fiscalizações serão incorporados ao banco de dados. A visualização dos dados coletados, assim como os relatórios analíticos, estarão disponíveis aos integrantes do Protocolo e ao público em geral. O nível de detalhamento das informações será controlado pelo nível de acesso. Quanto maior o nível, maior a quantidade de informações disponíveis.

6 Prevê-se ainda, em outra fase do projeto, a integração com outros bancos de dados oficiais, por exemplo, informações sobre os licenciamentos ambientais emitidos pela CETESB e pelo DAIA. A seguir, são apresentadas algumas telas desse sistema: Figura 2 Tela do cadastro das caldeiras. Figura 3 Tela do histórico dos indicadores. Figura 4 Tela do fluxograma térmico das usinas.

7 Figura 5 Tela do diagrama unifilar simplificado. Figura 6 Tela do mapa georeferenciado com a localização das usinas. Resultados Preliminares O banco de dados, nesta fase de desenvolvimento, conta com 175 usinas de açúcar e álcool cadastradas em funcionamento no Estado de São Paulo. Dessas, 137 já foram fiscalizadas pela ARSESP. Outra parte, basicamente usinas novas ou em construção, estão sendo agregadas ao banco de dados. Um dos resultados imediatos pretendidos através do desenvolvimento deste banco de dados é a avaliação minuciosa do potencial de geração de excedentes de energia elétrica. Através do estudo dos tipos e idades das caldeiras, turbinas e geradores, será possível aferir, por exemplo, o impacto da mudança de tecnologia, através do uso de caldeiras mais eficientes e de melhorias no processo, na geração de energia elétrica.

8 Em estudo preliminar da ARSESP, foi possível determinar 7 grandes grupos de usinas, através do levantamento e diagnóstico dos seus sistemas de geração em usinas sucroalcooleiras no Estado de São Paulo. Essas famílias estão agregadas pela moagem total de cana-de-açúcar, pressão das caldeiras a vapor, tipos de turbinas e ciclo térmico típico. São elas: Família 1: Moagem: t cana Pressão da caldeira a vapor: 21 kgf/cm² Ciclo térmico: turbinas de simples estágio no sistema de preparo e moagem Família 2: Moagem: t cana Pressão da caldeira a vapor: 21 kgf/cm² Ciclo térmico: turbinas de múltiplo estágio no sistema de preparo e moagem Família 3: Moagem: t cana Pressão da caldeira a vapor: 42 kgf/cm² Família 4: Moagem: t cana Pressão da caldeira a vapor: 60 kgf/cm² Idade das caldeiras: 15 anos Consumo específico de processo: alto Família 5: Moagem: t cana Pressão da caldeira a vapor: 60 kgf/cm² Idade das caldeiras: 15 anos Consumo específico de processo: baixo Família 6: Moagem: t cana Pressão da caldeira a vapor: 60 kgf/cm² Idade das caldeiras: 10 anos Motorização elétrica no sistema de preparo e moagem Família 7: Destilarias de álcool

9 Conclusão Figura 7 Diagrama característico de usina antiga, com caldeiras de 60 kgf/cm² e alto consumo específico de vapor (Família 4). A venda de excedentes de energia elétrica produzida pela co-geração no setor sucroalcooleiro tem sido percebida como um negócio lucrativo pelos empresários, com prazos de retorno do investimento relativamente baixos, impactos ambientais insignificantes e algumas vantagens regulatórias em relação às fontes convencionais. Os números apresentados vêm demonstrar que o universo dos equipamentos passíveis de substituição por outros mais modernos e eficientes, com maior nível de pressão e temperatura, mostram um enorme potencial de geração no Estado de São Paulo, fortalecendo ainda mais a importância da cana na matriz energética. Nesse sentido, a identificação das usinas existentes e previstas é fundamental para avaliar o seu potencial realizável, verificar a situação econômico-financeira de cada unidade industrial, assim como analisar a respectiva conexão à rede, possibilitando a efetivação de estudos para fomentar a co-geração elétrica, que beneficiará não só o saldo energético do Estado, mas também toda a cadeia produtiva de máquinas, equipamentos e insumos, aquecendo os mercados e implicando na criação de novos postos de trabalho e, conseqüentemente, na geração de mais riqueza dentro de São Paulo. Ainda em fase de testes, o sistema de informações que está sendo implantado será oportunamente disponibilizado para consultas via internet. Referências [1] ANDRADE & CANELLAS;Termo de Referência TR8 Geração de energia elétrica a partir de biomassa e biogás; São Paulo; [2] ARSESP; Relatórios de Fiscalização das Pequenas Centrais Termelétricas; São Paulo; período de 2004 a 2006, no âmbito do Convênio com a Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL. [3] FIESP/CIESP; Ampliação da Oferta de Energia Através da Biomassa; São Paulo; 2001 [4] GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO, FIESP; Protocolo de Intenções para a promoção da co-geração a bagaço; São Paulo; Links: União da Indústria de Cana-de-açúcar Unica:

10 Agência Reguladora de Saneamento e Energia do Estado de São Paulo ARSESP: Secretaria de Saneamento e Energia do Estado de São Paulo: Secretaria do Desenvolvimento: Federação das Indústrias do Estado de São Paulo FIESP: Agência Nacional de Energia Elétrica ANEEL: Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental CETESB: Departamento de Avaliação de Impacto Ambiental DAIA: cprn/daia.htm