Determinação do Custo do Biogás obtido a partir da Biodigestão Anaeróbia das Vinhaças considerando as Externalidades

Seminário Internacional Impactos da Produção de Biocombustíveis 15 a 17 de abril de 29 Determinação do Custo do Biogás obtido a partir da Biodigestão Anaeróbia das Vinhaças considerando as Externalidades Profª. Drª Karina Ribeiro Salomon Itajubá, 29

Introdução Crise atual Vinhaça: Resíduo ou Subproduto???

METODOLOGIA DE LEVANTAMENTO DO CUSTO DO BIOGÁS Segundo Medeiros (23) a aplicação de vinhaça in natura na dose de 15m³/ha é equivalente a fertilização: N: 61 kg/ha P: 4 kg/ha K: 343 kg/ha

Características físicoquímicas da vinhaça Usina São Martinho. (Cortez, 1998). Parâmetro Vinhaça (antes da biodigestão) Vinhaça (depois da biodigestão) ph DQO (mg/l) Nitrogênio total (mg/l) Nitrogênio Amoniacal (mg/l) Fósforo P 2 O 5 (mg/l) Sulfato (mg/l) Potássio K 2 O ( mg/l) 4, 29. 55 4 17 45 14 6,9 9. 6 22 32 32 14

Parâmetros Operacionais da Planta de Biodigestão Item Alcohol daily production Stillage daily production Biogas daily production Value 5 5, 73,125 Units m 3 /day m 3 /day Nm 3 /day Biogas composition CH 4 6 % CO 2 4 % H 2 S >1 % PCI 21,32 kj/nm 3 Biogas density.784 kg/nm 3 LCV 27,193.9 kj/kg COD Biogas conversion factor.45 m 3 of biogas/kg CODr Electric power consumption 23 kwh

Custos da Planta debiodigestão (Brasmetano, 27) Item Annualized investment Value 328,89.15 Unit US$/year Annualized O&M costs 77,354.21 US$/year Annualized total cost 47,765.23 US$/year Electricity consumption (daily) 25 kwh

Segundo Luz, 25, de 3,1 m 3 /ha, calculase que a quantidade de efluente gerada anualmente, cerca de 9. m 3 /ano, é suficiente para fertirrigar uma área equivalente a 3. hectares/ano. Guagnoni, 23, apresentou um estudo de custos de aplicação da vinhaça e outros adubos minerais por hectare. Para o estudo em questão, o autor considerou uma quantidade 45 kg de NPK (2218) por hectare a um valor de US$ 365,, para uma distancia ideal de aplicação de vinhaça de 4km.

CB = CAPB CAA QBG Onde: CB Custo do biogás CAPB Custo Anualizado da Planta de Biodigestão CAA Custo Anualizado Adubação (NPK) QBA Quantidade de Biogás Gerado

CUSTO DO BIOGÁS Com externalidade: US$/kg ou US$/m³ Sem externalidade:,39 US$/kg ou,3 US$/Nm 3

Premissas Adotadas Durante Avaliação Econômica A taxa de atratividade é de 15 % ao ano; O horizonte estudado foi de 1 anos sem correspondência com o período de financiamento. Isto significa que o investidor deseja que a remuneração do projeto seja tal que, para a taxa de atratividade adotada, o valor presente líquido do fluxo de caixa seja zero no ano 1. Portanto no ano 1 o financiamento deve ter sido amortizado e o capital próprio deve ter retornado (Lamônica, 26); A taxa de juros foi de 9,25 ao ano; (BNDES, 26); Horas efetivas de produção e geração com biogás 4.32 horas/ano; A depreciação é linear ao longo da vida (1%); O valor residual não foi considerado, pois a análise econômica não avalia o fluxo de caixa até o final da vida útil dos equipamentos; O custo da biomassa (bagaço de cana) adotado foi de R$ 35,/ton (Faria, J.M, 26); O custo de venda da levedura considerado foi de R$ 7/ton (Mello, 23); Consumo de biogás para secagem de leveduras:,54 Nm 3 /kg de levedura. (Bancor Internacional, 23); A taxa de câmbio adotada foi de R$ 2,14/US$ (Banco do Brasil, 26) Para fins comparativos utilizouse o valor de venda de energia gerada com biogás de aterro sanitário que foi fixado pelo PROINFA em R$ 169,8 / MWh (MME, mar/24); O poder calorífico inferior do bagaço foi de 9,6MJ/kg com 5% de umidade (NOGUEIRA, 23). Valor dos CEE 1US$/tCO2eq (Pecora, 26).

Cálculo dos créditos de carbono Utilizando este conceito o valor de referência para a intensidade de carbono do setor elétrico ficou estabelecido em,14tc/mwh ou,5 tco2eq/mwh. Este valor contribui para melhorar a eficiência dos projetos de MDL baseados em emissões evitadas, pois aumenta quantidade de carbono evitada por MWh gerado (Pecora, 27) Total de CO2eq. Evitado (tco2eq./ano) = Total de energia elétrica gerada (MWh/ano) x Fator de Intensidade de carbono (tco2eq/mwh) Total de U$ (ou R$) em certificados = Total de CO2eq. Evitado (tco2eq./ano) x Valor de Certificado de emissões evitadas (CEE) (US$/tCO2eq)

Cenários Avaliados Cenário I: Geração de energia elétrica com Motor de Combustão Interna; Cenário II: Geração de energia elétrica com Microturbinas a gás; Cenário III: Geração de energia elétrica com o bagaço substituído a partir da queima conjunta do mesmo com o biogás nas caldeiras; Cenário IV: Venda do bagaço substituído (para geração de enegia elétrica em outra unidade); Cenário V: Venda de leveduras (uso do biogás em sacadores spray dryers).

Características dos cenários avaliados Characteristics Case I Case II Case III Case IV Case V Power (kw) 5,413 5,774 Electric efficiency (%) 3 32 2 2 Fuel consumption (kg/s).464.464.663.663.49 1 Electricity (kwh/h) consumption 18 2 Electricity generation costs at the sugar mill (US$/MWh) 22.78 3 Electricity generation costs (US$/MWh) 63,12 156,34 Electricity sale tariff (US$/MWh) 79 79 43.81 43.81 1 Menegueli, 26./ 2Consumo de combustível considerando uma planta típica para 1 ton/dia de levedura. / 3 Consumo de eletricidade da planta (spray drier, exaustor, ventilador, motores)

Investments costs in US$/year of the evaluated case. Description Case I Case II Case III Case IV Case V Electricity system generation 518,7 a 864,229 b Investment in yeast drying plant 182,79 c Electricity consumption of the yeast drying plant 1,771 Gas cleaning d 718.5 531.5 531.5 531.5 Installation and energy costs 1,35 131,645 674.33 e 674.33 e Electricity connection to the grid 148,2 12,685 Annualized investments 766,936 1,597,344 1,25.38 1,25.38 183,255 a Brasmetano (27). b Tiangco (26). c Guiraldini (27). d USEPA (1997). e Costs of biogas ducts to the boiler (USEPA, 1997). The costs of the biodigestion plant is just considered in the biogas cost.

Electricity costs Fuel costs Incomes Yeast sale Operation and maintenance costs (US$/year) and revenues for the appraised cases. Description Yeast drying plant Gas cleaning Electricity sale Bagasse sale generation Carbon credits commercialization d Total annual income Case I 93,457 O&M costs 93,457 1,46,8 1, 1, 162,431 Depreciation b 181,723 32,777 12 c 12 c 38,94 1,847,663 116,926 1,964,59 Case II 1,36,8 1, 1,97,84 124,722 2,95,562 Case III 1, 1,947 15,59 17,537 Case IV 1, 95,617 95,617 Case V 15,66 a 1, 588,785 588,785 a Freire (23). (111.6 US$/ton of dry yeast) b Depreciation (1% in 1 years). c Depreciation of the biogas ducts.

Resultados Com externalidades Parameters Case I Case II Case III Case IV Case V IRR Internal Return Rate, % 32.9 3 72 832 54,19 Return years period, 3.9 9.4 1,52.12 1.86 Sem externalidades Parameters Case I Case II Case III Case IV Case V IRR Internal Return Rate, % 26.2 49.76 Return period, years 3.9 17 2,2

Conclusões O custo convencional do biogás não permite avaliar corretamente as opções da sua utilização energética. Mostrando as vantagens da internalização dos custos externos na análise econômica do projeto Com externalidade: Cenários viáveis: I,III,IV,V Sem externalidade: Cenários viáveis: I,V

Obrigada!