A Biomassa Moderna e a A Biomassa Moderna e a Geração Distribuída no BrasilGeração Distribuída no Brasil

Fórum Permanente de Energia e Ambiente – Fórum Permanente de Energia e Ambiente – Universalização do Atendimento de Energia Universalização do Atendimento de Energia

Elétrica e Geração DistribuídaElétrica e Geração Distribuída

Arnaldo WalterArnaldo Walter

awalter@fem.unicamp.brawalter@fem.unicamp.br

DE/FEM e NIPE – UnicampDE/FEM e NIPE – Unicamp

Conteúdo da apresentaçãoConteúdo da apresentação

““Biomassa moderna”Biomassa moderna” Geração DistribuídaGeração Distribuída Aspectos de sustentabilidadeAspectos de sustentabilidade Geração elétrica a partir da biomassa, no Geração elétrica a partir da biomassa, no

Mundo e no Brasil: situação atualMundo e no Brasil: situação atual Tecnologias: convencionais e modernasTecnologias: convencionais e modernas Perspectivas, para o BrasilPerspectivas, para o Brasil

Biomassa modernaBiomassa moderna Conceito associado à conversão da Conceito associado à conversão da

biomassa em vetores tais como eletricidade, biomassa em vetores tais como eletricidade, combustíveis gasosos e líquidos.combustíveis gasosos e líquidos.

Necessidade de desenvolvimento de novas Necessidade de desenvolvimento de novas tecnologias (necessidade de tecnologias (necessidade de competitividade técnico e econômica) e/ou competitividade técnico e econômica) e/ou da superação das barreiras tecnológicas das da superação das barreiras tecnológicas das alternativas já comerciais.alternativas já comerciais.

Aspecto ambiental também é importante Aspecto ambiental também é importante condicionante: sustentabilidade.condicionante: sustentabilidade.

Geração DistribuídaGeração Distribuída Geração distribuída – GD – (caso específico de Geração distribuída – GD – (caso específico de

“recursos distribuídos”) é o novo termo para o “recursos distribuídos”) é o novo termo para o que, no passado, era conhecido como geração que, no passado, era conhecido como geração descentralizada (descentralizada (atendimento da demanda por atendimento da demanda por unidades de geração de pequeno ou médio porte, unidades de geração de pequeno ou médio porte, localizadas próximas aos pontos de consumo).localizadas próximas aos pontos de consumo).

Há várias definições de GD e uma delas estabelece Há várias definições de GD e uma delas estabelece como sendo a geração que prescinde de sistemas como sendo a geração que prescinde de sistemas de transmissão para atendimento do mercado de transmissão para atendimento do mercado consumidor.consumidor.

Quanto à capacidade, aceitam-se como GD Quanto à capacidade, aceitam-se como GD unidades até 300 MW.unidades até 300 MW.

Geração DistribuídaGeração Distribuída

Crescimento

Suprimento básico

Maturidade

GD

ImportaçõesEficientização

Novas tecnologias

Preservação

Automação

Sistema Interligado

Transmissão longa distância

Redes isoladas

Redes de alta voltagem

Tempo/Estágio de desenvolvimento

Co

ns

um

o p

er

ca

pit

a

Fonte: International Power Generation (1997)

Desenvolvimento dos mercados e do suprimento de energia elétrica

Características da sustentabilidade em Características da sustentabilidade em cenários energéticos (WEA, 2000)cenários energéticos (WEA, 2000)

Aspectos sociais – erradicação da pobreza, Aspectos sociais – erradicação da pobreza, diminuição das desigualdades, promoção do diminuição das desigualdades, promoção do acesso universal, redução das tarifas.acesso universal, redução das tarifas.

Aspectos ambientais – redução da poluição Aspectos ambientais – redução da poluição atmosférica, redução dos impactos à saúde, atmosférica, redução dos impactos à saúde, redução das emissões de GHGs, redução do uso de redução das emissões de GHGs, redução do uso de materiais tóxicos.materiais tóxicos.

Aspectos energéticos / tecnológicos – aumento do Aspectos energéticos / tecnológicos – aumento do uso endógeno de recursos, melhora da eficiência uso endógeno de recursos, melhora da eficiência de suprimento e de uso final, maior difusão de suprimento e de uso final, maior difusão tecnológica. tecnológica.

A Geração Elétrica com BiomassaA Geração Elétrica com Biomassa Algumas informações sobre o quadro mundial em Algumas informações sobre o quadro mundial em

1998 (WEA, 2000): 40 GW em operação (1998 (WEA, 2000): 40 GW em operação ( 1,5% 1,5% da capacidade total), taxas de crescimento da da capacidade total), taxas de crescimento da capacidade de 3% a.a., 160 TWh de geração (capacidade de 3% a.a., 160 TWh de geração ( 1% da geração total), fatores de capacidade de 25-1% da geração total), fatores de capacidade de 25-80%, custos de investimento entre 900 e 3000 80%, custos de investimento entre 900 e 3000 US$/kW, custos de geração entre 5 e 15 US$/kW, custos de geração entre 5 e 15 ¢/kWh e ¢/kWh e custos projetados de 4 a 10 ¢/kWh.custos projetados de 4 a 10 ¢/kWh.

Tecnologia dos ciclos a vapor de pequena Tecnologia dos ciclos a vapor de pequena capacidade (cogeração e termelétricas < 50 MW).capacidade (cogeração e termelétricas < 50 MW).

A Geração Elétrica com BiomassaA Geração Elétrica com Biomassa Algumas informações sobre o quadro no Brasil. Algumas informações sobre o quadro no Brasil.

Geração de 37,3 TWh de energia elétrica em 2002 Geração de 37,3 TWh de energia elétrica em 2002 (4,0% do total, considerando “outras (4,0% do total, considerando “outras recuperações” como biomassa) (em 1998, 23,2 recuperações” como biomassa) (em 1998, 23,2 TWh, i.e., 15% da geração mundial). A TWh, i.e., 15% da geração mundial). A capacidade total instalada em biomassa em Março capacidade total instalada em biomassa em Março de 2004 somava 2.730 GW (3,1% da capacidade de 2004 somava 2.730 GW (3,1% da capacidade total). Havia, ainda, mais 12,2 MW em construção total). Havia, ainda, mais 12,2 MW em construção e 495,6 MW outorgados.e 495,6 MW outorgados.

Tecnologia dos ciclos a vapor. Majoritariamente Tecnologia dos ciclos a vapor. Majoritariamente instalações de cogeração e poucas termelétricas.instalações de cogeração e poucas termelétricas.

A Geração Elétrica com BiomassaA Geração Elétrica com Biomassa

Participação da biomassa (%) na geração elétrica no BrasilFonte: BEN (2003)

0

1

1

2

2

3

3

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4

5

1979

1981

1983

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1997

1999

2001

Outras recuperações

Lixívia

Bagaço

Lenha

A Geração Elétrica com BiomassaA Geração Elétrica com BiomassaOs números do World Survey of Descentralized Energy 2002-2003 para o Brasil indicam que em 2000 a capacidade de geração distribuída (biomassa inclusive) representava 4% da capacidade total instalada, sendo a geração efetiva equivalente a 3% da geração total (ver figura ao lado).

A Geração Elétrica com Biomassa, A Geração Elétrica com Biomassa, no Brasilno Brasil

Resíduos de Resíduos de madeiramadeira

17 unidades17 unidades 116 MW116 MW

Bagaço de canaBagaço de cana 188188 1.929,91.929,9

LixíviaLixívia 1111 649,2649,2

Casca de arrozCasca de arroz 22 6,46,4

BiogásBiogás 22 2020

Carvão vegetalCarvão vegetal 11 88

Fonte: ANEEL (2004)

TecnologiasTecnologias

Fonte: (Nussbaumer et al., 1998) Estado da arte das tecnologias de produção de energia elétrica a partir da biomassa

Tecnologias de geração elétricaTecnologias de geração elétrica As tecnologias comerciais são as de As tecnologias comerciais são as de

conversão direta da biomassa (ciclos a conversão direta da biomassa (ciclos a vapor de qualquer capacidade).vapor de qualquer capacidade).

Todas as tecnologias que podem resultar Todas as tecnologias que podem resultar maior eficiência de geração elétrica (a partir maior eficiência de geração elétrica (a partir de derivados gasosos ou líquidos) ainda não de derivados gasosos ou líquidos) ainda não atingiram fase comercial.atingiram fase comercial.

As condições de viabilidade econômica As condições de viabilidade econômica para o Brasil não correspondem exatamente para o Brasil não correspondem exatamente ao que é apresentado na figura anterior.ao que é apresentado na figura anterior.

Tecnologias de geração elétricaTecnologias de geração elétrica Gaseificação e turbinas a gás – variante Gaseificação e turbinas a gás – variante

mais promissora, já tendo sido atingido mais promissora, já tendo sido atingido estágio pré-comercial para gaseificação de estágio pré-comercial para gaseificação de madeira. Custos de capital ainda altos. Co-madeira. Custos de capital ainda altos. Co-firing pode ser alternativa para redução dos firing pode ser alternativa para redução dos riscos e ganhos de eficiência. Em princípio, riscos e ganhos de eficiência. Em princípio, instalações > 150-200 MW poderiam ser instalações > 150-200 MW poderiam ser viáveis. Grande interesse para emprego da viáveis. Grande interesse para emprego da biomassa residual da cana de açúcar.biomassa residual da cana de açúcar.

Tecnologias de geração elétricaTecnologias de geração elétrica

Esquema de uma instalação BIG-CC, segundo proposta da TPS

Tecnologias de geração elétricaTecnologias de geração elétrica

Semi integração de um sistema BIG-GT à uma usina de açúcar e álcool

Tecnologias de geração elétricaTecnologias de geração elétrica Gaseificação e motores de combustão Gaseificação e motores de combustão

interna – tecnologia dominada, mas ainda interna – tecnologia dominada, mas ainda não totalmente comercial, pois ainda há não totalmente comercial, pois ainda há restrições à operação contínua, com baixo restrições à operação contínua, com baixo custo de manutenção. Uma vez superados custo de manutenção. Uma vez superados os problemas associados à limpeza dos os problemas associados à limpeza dos gases (pode haver, também, uma restrição gases (pode haver, também, uma restrição ambiental), a tecnologia pode ocupar nichos ambiental), a tecnologia pode ocupar nichos de mercado.de mercado.

Tecnologias de geração elétricaTecnologias de geração elétrica Combustão e turbinas a ar quente (turbinas de Combustão e turbinas a ar quente (turbinas de

combustão externa). Não houve sequer combustão externa). Não houve sequer demonstração da tecnologia. Há restrições de demonstração da tecnologia. Há restrições de custos de capital (alto custo do material do custos de capital (alto custo do material do trocador de calor) e/ou restrições associadas à trocador de calor) e/ou restrições associadas à menor eficiência térmica.menor eficiência térmica.

Combustão (externa) e motores Stirling – alguns Combustão (externa) e motores Stirling – alguns projetos de desenvolvimento de unidades muito projetos de desenvolvimento de unidades muito pequenas (3-10 kW), ou pequenas (20-100 kW), pequenas (3-10 kW), ou pequenas (20-100 kW), ainda sem comprovação da operação contínua por ainda sem comprovação da operação contínua por longo tempo.longo tempo.

Tecnologias de geração elétricaTecnologias de geração elétrica Pirólise e uso do óleo em motores de Pirólise e uso do óleo em motores de

combustão interna ou turbinas a gás. combustão interna ou turbinas a gás. Alternativa que tem a vantagem de permitir Alternativa que tem a vantagem de permitir desacoplar a produção do óleo da geração desacoplar a produção do óleo da geração elétrica. Há experiências de uso do bio-elétrica. Há experiências de uso do bio-óleo, com ou sem mistura com diesel, em óleo, com ou sem mistura com diesel, em motores de 80-1.500 kW, mas sempre em motores de 80-1.500 kW, mas sempre em períodos relativamente curtos. Há, ainda, as períodos relativamente curtos. Há, ainda, as restrições associadas à pirólise.restrições associadas à pirólise.

Perspectivas, para o BrasilPerspectivas, para o Brasil O estágio de desenvolvimento de tecnologias mais O estágio de desenvolvimento de tecnologias mais

eficientes ainda é incipiente, e pouco foi feito no eficientes ainda é incipiente, e pouco foi feito no Brasil no que diz respeito a algumas delas.Brasil no que diz respeito a algumas delas.

Entretanto, o potencial técnico-econômico é Entretanto, o potencial técnico-econômico é significativo no que diz respeito às tecnologias significativo no que diz respeito às tecnologias comerciais (ciclos a vapor).comerciais (ciclos a vapor).

A indústria brasileira é capaz de fornecer A indústria brasileira é capaz de fornecer praticamente todos os itens de uma termelétrica ou praticamente todos os itens de uma termelétrica ou unidade de cogeração a biomassa de pequena e unidade de cogeração a biomassa de pequena e média capacidade baseada em ciclo a vapor.média capacidade baseada em ciclo a vapor.

Perspectivas, no BrasilPerspectivas, no Brasil Ademais, os custos de capital são muito mais Ademais, os custos de capital são muito mais

baixos, no Brasil, para os ciclos a vapor para baixos, no Brasil, para os ciclos a vapor para queima de biomassa (em muitos casos, 50%).queima de biomassa (em muitos casos, 50%).

Outro aspecto fundamental para a viabilidade Outro aspecto fundamental para a viabilidade econômica é o baixo custo da biomassa (efetivo ou econômica é o baixo custo da biomassa (efetivo ou de oportunidade) (< 1-1,5 US$/GJ).de oportunidade) (< 1-1,5 US$/GJ).

Há um potencial significativo para o emprego de Há um potencial significativo para o emprego de biomassa residual, a baixo custo ou mesmo a custo biomassa residual, a baixo custo ou mesmo a custo negativo.negativo.

O números a seguir representam uma estimativa O números a seguir representam uma estimativa preliminar do potencial para três biomassas preliminar do potencial para três biomassas residuais.residuais.

Perspectivas, no BrasilPerspectivas, no Brasil Biomassa residual da cana de açúcar (bagaço e Biomassa residual da cana de açúcar (bagaço e

pontas e folhas) = 4.000 MW adicionais (potencial pontas e folhas) = 4.000 MW adicionais (potencial passível de viabilização a curto-médio prazo). passível de viabilização a curto-médio prazo). Tecnologia tal qual a apresentada a seguir.Tecnologia tal qual a apresentada a seguir.

Biomassa residual do arroz = 340 MW e biomassa Biomassa residual do arroz = 340 MW e biomassa residual da madeira = 290 MW.residual da madeira = 290 MW.

Há concentração desses potenciais nas regiões Sul e Há concentração desses potenciais nas regiões Sul e Sudeste.Sudeste.

Condições ideais de fomento: política estável de Condições ideais de fomento: política estável de médio-longo prazo de incentivos e compra da médio-longo prazo de incentivos e compra da eletricidade produzida a partir da biomassa. eletricidade produzida a partir da biomassa. PROINFA é parte da solução.PROINFA é parte da solução.

Perspectivas, no BrasilPerspectivas, no Brasil

Esquema de sistema de cogeração com com turbinas de dupla extração e condensação