Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz Programa de Pós Graduação em Economia Aplicada

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1 Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz Programa de Pós Graduação em Economia Aplicada Potencial e disponibilidade de biomassa de cana-de-açúcar na região Centro-Sul do Brasil: uma aplicação de modelos de localização ótima para fins energéticos Dissertação para obtenção do título de Mestre em Economia Aplicada Natália de Campos Trombeta José Vicente Caixeta Filho Julho 2015 Permitida a cópia total ou parcial desde que citada a fonte

2 AGENDA Contexto Objetivos Revisão de Literatura Material e Métodos Resultados e Conclusões Energia da biomassa Mercados Gerais Específicos Viabilidade Pesquisa Operacional Mapeamento Modelagem Mapas Indicadores Modelo Conclusões

3 Fonte: Neves (2014), Unica (2014) e Conab (2014). Contexto O setor em grandes Nºs - Setor Canavieiro Safra 2013/14 Brasil 653 milhões t moídas 370 usinas em atividade 8,9 milhões hectares cultivados PIB - US$ 43 bi US$ 108 bi movimentados 613 mil empregos formais 375 mil empregos informais 38 milhões t açúcar 1º do mundo 12 milhões m³ anidro 15 milhões m³ hidratado 2º do mundo 1720 MW médios gerados Energia da Biomassa de Cana

4 Contexto Energia da Biomassa de Cana 1 tonelada de cana Lei nº / kg bagaço 280 kg palha 0,4 MWh/t (50% umidade) E/OU 150 L de etanol celulósico/t (50% umidade) 2 MERCADOS POTENCIAIS Fonte: CTC (2014).

5 Produção (milhões t) PIB (R$ bilhões de 2010) Demanda por Energia (TWh) Contexto Os mercados de biomassa: Energia ACR e ACL OFERTA DEMANDA % % Cana-de-Açúcar Bagaço Palha Fonte: PNE 2030 (2007) e PDE 2022 (2011) % % % % PIB Demanda por Energia Elétrica

6 Contexto Os mercados de biomassa: Porque energia de biomassa de cana? Importação; 8,17; 6% Eólica; 3,78; 3% Outras; 7,72; 6% Proximidade da regiões demandantes Biomasssa de Cana; 9,72; 7% Petróleo; 7,6; 5% Gás; 14,30; 10% Hidroelétrica; 87,62; 63% Menor custo de investimento relativo Complementar a matriz hídrica, especialmente nos períodos de seca Matéria prima renovável e passível a armazenamento sazonalidade controlável Matriz Energética Brasileira: Potencial de Geração (GW) e Market Share (%) Diluição dos custos fixos da usina instalações equivalentes Menor impacto ambiental e balanço energético positivo Fonte: Aneel (2014)

7 Produção (milhões t) Demanda por Etanol (mil m³) Contexto Os mercados de biomassa Etanol Celulósico Tecnologia em transição (experimental - comercial ) OFERTA DEMANDA % % Cana-de-Açúcar Bagaço Palha Fonte: PNE 2030 (2007) e PDE 2022 (2011) % % % % Anidro Hidratado

8 Contexto Síntese OFERTA DEMANDA SIM! PRECISAMOS de ENERGIA ELÉTRICA, PRECISAMOS de BIOCOMBUSTÍVEIS, PRECISAMOS de BIOMASSA DE CANA!

9 AGENDA Contexto Objetivos Revisão de Literatura Material e Métodos Resultados e Conclusões Energia da biomassa Mercados Gerais Específicos Viabilidade Pesquisa Operacional Mapeamento Modelagem Mapas Indicadores Modelo Conclusões

10 Objetivos Gerais e Específicos Qual a real disponibilidade e potencial da biomassa de cana? Qual o nível tecnológico para cogeração das unidades? Como funciona o mercado de energia e de biomassa regional? 1 Quais são as principais regiões geradoras? Onde estão as principais unidades produtivas e as linhas de transmissão? Para maximizar o lucro do setor, quais são os fluxos e melhor localização de unidades cogeradoras? 2

11 AGENDA Contexto Objetivos Revisão de Literatura Material e Métodos Resultados e Conclusões Energia da biomassa Gerais Viabilidade Mapeamento Mapas Mercados Específicos Pesquisa Operacional Modelagem Indicadores Modelo Conclusões

12 Revisão de Literatura Viabilidade uso de biomassa de cana-de-açúcar e Pesquisa Operacional Expectativas e Tendências aos Mercados de Energia e Etanol Viabilidade no uso de biomassa de cana-de-açúcar para cogeração de energia Pesquisa Operacional voltada a localização ótima, alocação e recolhimento de biomassa para fins energéticos

13 AGENDA Contexto Objetivos Revisão de Literatura Material e Métodos Resultados e Conclusões Energia da biomassa Mercados Gerais Específicos Viabilidade Pesquisa Operacional Mapeamento Modelagem Mapas Indicadores Modelo Conclusões

14 Material e Métodos Mapeamento: Levantamento de dados e Indicadores E2G Venda Biomassa de Cana Bagaço Palha no Campo Fardos Palha Solta SLS Outra Rota Matéria Prima Disponível Tecnologia Industrial Energia Elétrica Uso Venda Agronômicos Tecnológicos Mercado

15 Material e Métodos Mapeamento Levantamento de dados TfRcfleXRlnrRaCAeKrmVe6KV528FmE9WNS2d6-_4/viewform

16 Material e Métodos Modelagem Unidades produtivas de cana de açúcar Raio de recolhimento de cana de açúcar pela unidade produtiva Localização de potenciais unidades de cogeração ou E2G Fluxos hipotéticos de biomassa entre unidades Fluxos hipotéticos de biomassa a potenciais unidades de cogeração ou E2G

17 Material e Métodos Modelagem Objetivo Receitas - Custos de Geração de Energia - Custos Logísticos da Biomassa

18 Material e Métodos Modelagem Restrições Cenário Oferta Demanda Capacidade

19 Material e Métodos Modelagem Cenários Analisados Cenário Descrição A Base 2013/14 B Preços Energia 2014/15 C Rankeamento Stand Alone D Inclusão E2G curto e médio prazo - CTBE

20 AGENDA Contexto Objetivos Revisão de Literatura Material e Métodos Resultados e Conclusões Energia da biomassa Gerais Viabilidade Mapeamento Mapas Mercados Específicos Pesquisa Operacional Modelagem Indicadores Modelo Conclusões

21 Resultados Mapas Temáticos: Disponibilidade Biomassa, safra 2013/14, Região Centro-Sul Fonte: Resultados da pesquisa e Unica (2014)

22 Resultados Mapas Temáticos: Usinas com potencial de exportação e linhas de transmissão, safra 2013/14, Região Centro-Sul. Fonte: Resultados da pesquisa, Unica (2014) e Aneel (2014)

23 Resultados Mapas Temáticos: Capacidade Instalada e Relação Consumo x Exportação de energia elétrica, safra 2013/14, Região Centro-Sul Fonte: Resultados da pesquisa, Unica (2014) e Aneel (2014)

24 Resultados Amostragem 26% 38% 41% 53%

25 Energia Potencial Média (GWh) Resultados Indicadores Agronômicos Médios - Brasil ; 10,37% ; 15,56% ; 74,07% Bagaço (t) Palha Solta (t) Palha Enfardada (t) 246 dias de safra 3 milhões t 36 mil ha 88% cana crua 8,1% Impureza Vegetal 1,3% Impureza Mineral Geração de Energia Potencial Média: 450 GWh/safra Variável de acordo com o nível tecnológico e disponibilidade de utilização de palha

26 Resultados Indicadores Industriais Médios - Brasil 74; 34% 87; 39% Até 21 bar Entre 22 até 45 bar 222 caldeiras amostradas Produção de Vapor Média: 156 tv/h Entre 46 até 64 bar Pressão Média: 47 bar 12; 5% Acima de 65 bar Idade Média: 14 anos 48; 22% 223 turbogeradores amostrados Potência Nominal Média: 20 MW 38; 17% Contrapressão Simples Idade Média: 11 anos Consumo de Energia Médio: 22 KWh/t cana Excedente de Energia Médio: 34 KWh/t cana 32; 14% 153; 69% Contrapressão com Extração Condensação

27 Resultados Indicadores de Mercado Médios - Brasil Exportação Média: MWh/safra Preço Médio Leilão: R$ 191,49/MWh Preço Médio Spot: R$ 230,64/MWh Preço Médio Bagaço: R$ 75,41/t

28 Resultados Modelagem Cenário A Autofornecimento Expansão 1 unidade na regional de Araraquara Mix biomassa: 91% Bagaço/98% Palha Carga/17% Fardos Energia: 40 mil GWh ou MWmédio

29 Resultados Modelagem Cenário B Expansão Preços 2014/15 Expansão 66 unidades Mix biomassa: 91% Bagaço/ 98% Palha Carga/ 53% Fardos/ 55%Palha Solta Energia: 65 mil GWh ou MWmédio

30 Resultados Modelagem Cenário C Stand Alone - preços 2014/ projetos stand alone Expansão 60 unidades Mix biomassa: 99% Bagaço/ 98% Palha Carga/ 98% Fardos/ 60%Palha Solta Energia Total Produzida: 67 mil GWh ou MWmédio

31 Resultados Modelagem Cenário D E2G Médio Prazo 68 projetos E2G especialmente região tradicional Energia Total Produzida: 36 mil GWh ou 4100 MWmédio Etanol Celulósico Produzido: 9 milhões m³

32 Conclusões 1. As biomassas de cana-de-açúcar apresentam papel estratégico na segurança energética do país e seu potencial tem sido subutilizado, especialmente no que se diz respeito ao aproveitamento de palha; 2. Identificou-se gargalos setoriais e de investimento em tecnologia para o melhor aproveitamento de palha, expansão do parque cogerador e viabilidade econômica atual da produção de etanol celulósico; 3. Previsibilidade a partir de Leilões de energia regionalizados, periódicos e típicos as termelétricas a biomassa; Políticas Públicas para o etanol (considerando suas externalidades positivas); Linhas de Financiamento para estimular o recolhimento e processamento de palha, para ampliação e renovação do parque cogerador e para viabilizar a tecnologia de etanol de segunda geração.

33 Referências Bibliográficas Agência Nacional de Energia Elétrica. Banco de Informações de Geração (BIG) Matriz Energética. Disponível em: Centro de Tecnologia Canavieira. Comunicação verbal Desenvolvimento de Negócios. Piracicaba, Empresa de Pesquisa Energética. Plano Nacional de Energia 2030 (PNE 2030). Brasília: Ministério de Minas e Energia, Empresa de Pesquisa Energética. Plano Decenal de Energia 2022 (PDE 2022). Brasília: Ministério de Minas e Energia, NEVES, M.F. A Dimensão do Setor Sucroenergético: Mapeamento e Quantificação da Safra 2013/14. Ribeirão Preto: Markestrat, Fundace, FEA-RP/USP, União da Indústria de Cana-de-Açúcar. UnicaData: produção de etanol anidro, hidratado e moagem de cana-de-açúcar. Disponível em:

34 Obrigada! Dissertação disponível em: Natália Trombeta Calori Permitida a cópia total ou parcial desde que citada a fonte