U u v isla
B r a sileira
de
E n erg ia
Mapeamento regional para avaliação de
alternativas energéticas para sistemas
isolados na amazônia: - O Estado do Amapá
Marcos V. G. N ascim ento'
ilvui Helena M. P.ires
Ana Castro Lacorte
Paulo C esar F M enezes
C EPEL
M arco A t í d o s Santos
José A ■S- Nascim ento
Jo rge Luiz Borges
fatúlio La Rovere
Ana Paulfl C Guimarães
c o pPEJPPE/UFRJ
Resumo
Este artigo apresenta a m etodologia desenvolvida para a caracteriza­
ção de vocações energéticas regionais e avaliação da v i a b i l i d a d e
u t '>zaÇã°
dos diversos sistem as de geração alternativa, utilizando a te c fo lo g '3
ar>ál1_
se baseada em Sistemas de Inform ação Geográfica (SIG), b^m com o os Pr' “
meiros resultados obtidos para o m apeamento energético do E stac^°
Amapa.
•Cl NTKO 1)1 ri-.SQtUSAS 1)1 BNF.RGIA ELÉTRICA • CEPEL
('« « a P.iMiil 6H>«)7 ■l* * 21 *)4I JMO Km <k Janeiro. RJ - Tel: (021) 598-24Í0
r imi)I vinicCíMuml c*c|n*l lu
I ,i» <021 > í60 L 40
y
1.0 - Introdução
O
projeto “ Im plantação de S istem as de G eração A lternativa na
R egião N o rte” tem a finalidade de an a lisa r a viabilidade técnica, ec o n ô ­
m ica e am biental da utilização de fontes alternativas para geração de en e r­
gia elétrica em su bstituição ao ó leo D iesel nos sistem as isolados da R e­
g ião N orte. Um a das etapas do projeto contem pla o desen v o lv im en to de
um a m etodologia para a ca rac te rizaç ão de vocações energéticas regionais
e av aliação da v iabilidade da utilização dos diversos sistem as de geração
altern ativ a (biom assa, solar, eólica, hidráulica), utilizando a tecnologia de
an álise baseada em S istem as de Inform ação G eográfica (S1G). A dotou-se
com o caso -estu d o para este desen v o lv im en to o E stado do A m apá, co n sti­
tu indo um projeto denom inado “A ltern a tiva s E nergéticas p ara Sistem as
Isolados da A m azônia - o E stado do A m apá".
Neste artigo apresenta-se a estrutura metodológica adotada e os resul­
tados de sua aplicação para o m apeam ento energético do Estado do Amapá. Os
resultados obtidos com esta aplicação são aqui apresentados para o município
de Oiapoque, selecionado tanto em função das carências e potencialidades
identificadas, quanto pela com plexidade de seus aspectos ambientais. Situado
no extrem o norte do estado e distante da capital cerca de 660 km, este municí­
pio abriga uma unidade de conservação e três áreas indígenas.
2.0
-
Metodologia
A m etodologia para a caracterização de vocações energéticas regio­
nais e avaliação da viabilidade de utilização de sistem as de geração alternati­
va, desenvolve-se em três etapas: a) caracterização da região em estudo, no
caso o Estado do Am apá, envolvendo o levantam ento e m apeam ento das in­
form ações relativas aos aspectos sócio-econôm icos e ao sistem a elétrico exis­
tente, com a finalidade de identificar as áreas carentes quanto ao fornecim en­
to de energia elétrica; b) levantam ento e m apeam ento das inform ações relati­
vas aos recursos existentes, visando avaliar o potencial para utilização de
fontes renováveis de geração de energia elétrica; c) proposição de alternativas
energéticas técnica, econôm ica e am bientalm ente viáveis para atender às ca­
rências energéticas identificadas, ou para substituir o óleo Diesel na geração
de energia elétrica.
10
Tendo em vista que este desenvolvim ento m etodológico tem com o
base a ap licação da tecnologia dos “Sistem as de Inform ação G eo g ráfica”
(.MG), para as duas prim eiras etapas foram levantadas, ju n to ao IB G E e à
( l-,A, as in form ações relativas aos aspectos sócio-econôm icos e ao siste­
ma elétric o do estado. Essas inform ações foram organizadas num B anco
ile D ados g eo referenciado para elaboração dos m apas tem áticos que perm iiiram a id en tificação das áreas carentes de energia elétrica. Em seguida,
com base nos dados do IN EM ET, das estações instaladas pelo C EPE L na
região e do M apa S olarim étrico do Brasil, foi realizad o o inventário das
ireas do A m apá com potencial para a geração eó lica e solar. Do C enso
A g ropecuário 95/96 -IB G E , foram levantadas as inform ações relativas às
cu ltu ras e esp écies vegetais que, seja pela sua utilização direta ou pelos
re je ito s, re p resen ta m um p o ten cia l para o a p ro v e ita m e n to en e rg ético
(hiom assa). C onsiderou-se ainda, os dados do S1POT e da ELETRONO RTE
relativos ao potencial h idráulico para im plantação de P C H 's. A través da
análise co n ju n ta destas inform ações foi possível a delim itação de áreas
com carên cia de energia elétrica e a avaliação da viabilidade de aplicação
d esses sistem as de geração alternativa.
3.0 - O Estado do Amapá
3.1 - Aspectos Sócio-Econõmicos
Com uma superfície territorial de 143.453 km 2, correspondendo a
2,18% da totalidade do território nacional, o A m apá destaca-se entre os
estados am azônicos com o o estado com m enor área florestal desm atada da
A m azônia Legal (1.5% da área total estadual e cerca de 0,39% da A m azô­
nia Legal). Com um a população, em 1996, de 379.459 haDitantes, sendo
que, deste total 87% correspondem à população urbana, o A m apá apresenta
baixa densidade dem ográfica, com a população dispersa ao longo dos rios e
nas localidades situadas às m argens das principais rodovias. Os m unicípios
de M acapá, Santana e Laranjal do Jari, por representarem as áreas de m aior
atração econôm ica, são os m ais populosos. O crescim ento urbano, verifica­
do nos últim os anos, não se fez acom panhar dos investim entos necessários
em infra-estrutura, rebatendo na qualidade de vida da população, que em
linhas gerais, é m uito precária, tanto nos term os dos equipam entos disponí­
veis, quanto no nível de atendim ento da população. As atividades extrativas
(m ineral e madeirq ii a ) ainda sao as de m aior expressão na econom ia estadu-
II
al. A agricultura, sem grande expressão econôm ica, é praticada com técn i­
cas tradicionais, e a pecuária, é predom inantem ente extensiva, sem grande
relevância para a econom ia estadual.
3.2- Aspectos da Oferta e Demanda de Energia Elétrica
Assim com o nos dem ais estados da Região Norte, o sistem a elétrico
do A m apá é constituído por um ‘Sistem a da C apital” e por um “Sistem a do
In te rio r” . O su p rim ento de en erg ia ao Sistem a da C apital é feito pela
E letronorte, através da UHE C oaracy Nunes e da UTE Santana que totalizam ,
em 1997 , 91 M W instalados (cerca de 88,3% do total estadual). O “Sistem a
do Interior” de responsabilidade da CEA - Com panhia de Energia do A m apá,
é com posto pelas unidades térmicas instaladas no interior do estado totalizando
12,14 MW de potência instalada, distribuídos entre 16 unidades térm icas a
Diesel. O mapa 2 apresenta as características do sistem a elétrico estadual.
A região atendida pelo sistem a da Eletronorte abrange as áreas de
m aior dem anda no estado, englobando a capital M acapá, e mais sete m unicí­
pios próxim os a esta, totalizando um consum o da ordem de 361,4 GW h, para
cerca de 71.400 consum idores, em 1997. Os sistem as isolados da CEA aten­
dem aos m unicípios que não são atendidos pela Eletronorte. Estas áreas co n ­
sum iram um total de 31.560 M W h, para 9.983 consum idores, sendo que os
maiores consum os verificam-se nos m unicípios de Laranjal do Jari e Oiapoque.
Esse sistem a opera de forma parcial e descontínua, sendo considerado precá­
rio e deficiente. Um dos principais problem as de operação reside nos custos
de geração devido ao consum o especifico elevado das unidades a Diesel.
4.0 - Identificação das Áreas Carentes de Energia Elétrica
Para avaliar o grau de atendim ento de energia elétrica nas diferentes
lo calid ad e s do E stad o do A m apá, tom ou-se com o ponto de p artid a a
m etodologia adotada no âm bito do C TEM /G C PS1 que adota a relação entre o
núm ero de consum idores residenciais e a população total com o base de cálcu­
lo da taxa de atendim ento do setor. A análise histórica destes parâm etros re­
vela um a tendência crescente, levando à saturação deste indicador em torno
de 33%, correspondente ao atendim ento pleno.
1(,'THM - Comitê Técnico paru Hstudos de Merendo
12
I
oi utili/iido com o indicador para a identificação das áreas carentes
tlc energia elétrica 1 1 0 estado, a taxa de atendim ento por m unicípio calculada
i partir da relação entre o núm ero de consum idores residenciais do m unicípio
e i população total. Para avaliar o atendim ento nas sedes municipais e distritais
adotüu-se com o indicador a relação entre o núm ero de seus consum idores
residenciais e sua população urbana.
Os resultados, apresentados no mapa 1, indicam que, de um m odo
l’eral, os m unicípios atendidos pela CEA apresentam taxas de atendim ento
sem elhantes àqueles atendidos pela Eletronorte, com o por exem plo, os munii ipios de Amapá. C alçoene e Laranjal do Jari, onde o grau de atendim ento
aproxim a-se da capital M acapá (15,71% ). Em bora todas as sedes m unicipais
sejam atendidas, existem seis (6) sedes distritais sem fornecim ento de energia
elétrica. Esses dados sugerem que, enquanto a população que vive nos cenno s urbanos são atendidas, m esm o que de forma precária, nas áreas rurais o
mesm o não acontece. O grau de atendim ento nestas áreas, obtido a partir da
relação entre o núm ero de consum idores rurais e a população rural, pode ser
considerado, de um m odo geral, nulo, exceção feita aos municípios de Macapá,
M azagão, Porto G rande e Santana, atendidos pelo Eletronorte.
Além das sedes m unicipais e distritais, existem , conform e o mapa
estadual IBGE - 1994, 116 localidades no Am apá, sendo que, deste total, 26
s.io atendidas pela CEA. D evido à ausência de inform ações relativas ao nú­
mero de habitantes, não foi possível efetuar o cálculo da taxa de atendim ento
para estas localidades. No entanto, foram feitas algum as inferências a cerca
do fornecim ento de energia elétrica a partir do georeferenciam ento destas
localidades e das inform ações relativas ao núm ero de consum idores, obtidas
imito à CEA. A análise conjunta destas inform ações permitiu identificar as
localidades que contam com fornecim ento de energia elétrica e aquelas que
não são atendidas, conform e indicado no mapa 1. C abe observar que das 26
localidades atendidas pela CEA, devido à im possibilidade de determ inar sua
posição geográfica, apenas 8 foram georeferenciadas.
5.0 - Potencialidades Energéticas
Para a avaliação das potencialidades energéticas, foram, inicialm en­
te. levantados c georufm enciados os dados relativos à irradiação solar, veloci­
dade e direção dos ventos, e localização e potencial das P C IF s estim ado e
inventariado. No caso do .i|noveitam ento da biom assa, considerou-se a utiII
lização dos resíduos da m andioca, por ser esta a principal cultura agrícola do
estado, t pelo grande potencial de aproveitam ento de seus resíduos (110%).
Os m apas 2, 4 e 5 apresentam estas potencialidades.
No que se refere ao potencial eólico, devido ao número reduzido de
estações e à descontinuidade nas medições, não foi possível obter uma série
temporal consistente, de modo a permitir uma boa correlação dos dados, que
levariam à identificação das áreas com maior ou m enor potencial. Tendo em
vista os valores de vento encontrados no Norte do Pará, pode-se supor que a
costa do Am apá apresente um potencial eólico promissor. Entretanto, observase que grande extensão do litoral do estado é coberta por vegetação fluviomarinha e solos hidromórficos, que pela análise cartográfica parecem ser inade­
quados para a instalação de plantas eólicas, desconsiderando a opção offshore.
6.0 - Avaliação das Alternativas Energéticas
P ara a co m paração técnica, econôm ica e am biental das altern ati­
vas en erg éticas, foi selecionado o m unicípio do O iapoque. Este m unicípio
é aten d id o pela CEA , através de um a unidade térm ica a D iesel com cap a­
cidade instalada de 6,5 MW. A taxa de atendim ento para o m unicípio com o
um todo é de 9,82% , sendo a da sede igual a 16%, e o atendim ento rural
nulo, in d ican d o que som ente alguns núcleos urbanos localizados nas p ro ­
x im idades da sede são atendidos. U m a das sedes d istritais, Vila Velha,
não tem acesso à energia elétrica. O atendim ento a esse m unicípio através
da ex ten são do sistem a da E L E T R O N O R T E , fica inviabilizado em virtu­
de da gran d e distância entre o O iapoque, localizado no extrem o norte do
estad o , e as áreas atendidas por este sistem a.
Do ponto de vista das potencialidades, o O iapoque é o maior produ­
tor estadual de m andioca, apresenta altos valores de radiação solar, e a cerca
de 40 km das áreas de concentração populacional, no rio Cricou, existe um
local com potencial para implantação de uma PCH (Roque de Souza Pennafort),
com 6 M W de potência nom inal, com o pode ser observado nos m apas 2, 4 e
5. Com relação ao potencial eólico, além da carência de inform ações já cita­
da, no caso do Oiapoque deve ser ainda m encionada a existência de uma
U nidade de C onservação que abrange toda a faixa litorânea do município, e
de terras indígenas situadas no seu interior, que se configuram com o restri­
ções tanto para a im plantação de aerogeradores com o da rede de transm issão
necessária para levar a energia até a área de m aior concentração da popula­
ção. (Ver M apa 3)
II
( )<, «HflWOs de geração para cada uma d e ssa s altem alivas energéticas
Itii :im eslim ados e com parados com os custos d e geração da unidade térm ica
uxistentu Nesta com paração econôm ica, u u iizo u -se o m étodo das m ínimas
1 1 L-eilas requeridas (LiPRI). C onsiderou-se um a taxa de juros de 15% a.a., 20
.mós de operação, 2% de seguro e 38% de im posto no dinheiro próprio.
Itioniiissii: C onsiderou-se a produção total de m andioca no municí|)in (4419 lon/ano), com aproveitam ento de resíduos da ordem de 110% e
poder calorífico de 3000 kcal/kg. F oram feitas duas hipóteses: um total de
IDOOkW instalados operando cerca de 10 horas p o r dia (f.c.=40% ); e um total
di- '*>() k W instalados operando 17 horas por dia (f.c=70% ). O custo da gera­
ção. considerando a eficiência de 20% na conversão, foi estim ado em:
- custo de investimento: R$ 1300/kW
- custo do transporte da m andioca: R $ 2,33/M B TU (considerado
com o custo do com bustível)
- distância à sede m unicipal: 20km e 50 km.
TABELA 1 - Estimativa dos Custos de Geração: Resíduos da Mandioca
Capital
Com bustível
O&M
Custo Total
C ustos (RS/M W h)
550kW
50 km
20 km
52,00
52,00
99,50
39,00
10,00
10,00
161,50
102,00
lOOOkW
20km
50km
92,00
92,00
39,00
99,50
10,00
10,00
141,00
201,00
l*CH: Foi considerada a im plantação da usina Roque de Souza
IVnnafort, localizada no rio C ricou, distando cerca de 40 km da sede m unici­
pal, com potência nom inal igual a 6 M W e fator de capacidade de 78%. O
custo da rede foi estim ado em R$ 44.000,00/km e o custo de investim ento em
R$ 3 600,00/kW , obtendo-se os seguintes custos para geração de energia:
- Custo de Capital:
R$ 140,50/MWh
- Custo de O&M:
R$
C usto Total:
5,80/MWh
R$ 146,30/MWh
Solar: Grande parte do m unicípio situa-se na região correspondente
a valores de radiação glohaj rruidia anual de 5(XK) W h/m ’dia. Para a latitude
15
das localidades de O iapoque e Clevelândia do Norte estes valores são de
5490 W h / m 2dia. E ste nível de radiação não é adequado para projetos
term osolares, mas poderia ser utilizado para fotovoltaicos. Os custos da ener­
gia para sistem as fotovoltaicos são: R$1.827,00/M W h e R $1.182,00/M W h,
obtidos considerando-se R$16.2(X),00/kW instalado e fator de capacidade igual
a 25%. O segundo valor não incorpora seguro e im postos, tendo em vista a
possibilidade de sua aplicação para atender a dem andas sociais.
G rupo G erador Diesel: C onsiderou-se a instalação de um novo
grupo gerador com capacidade suficiente para atender à sede m unicipal,
rendim ento de 30% (» 0,27 l/kW h), fator de capacidade igual a 40% , e custo
de instalação de RS> 600,00/kW . Foi feita a estim ativa dn custo do D iesel,
incluindo o transporte a partir de M acapá para todo o estado (m apa 6), ten­
do sido estim ado para O iapoque (660km ) o custo de R $0,57/1. O bteve-se o
seguinte custo para a geração de energia:
Custo Total:
R$ 231,00/M W h
C usto de com bustível
- R$ 179,00/M W h
Custo de investim ento
- R$ 42,00/M W h
Custo de O&M
- R$
10,00/M W h
Os custos de operação das turbinas hoje existentes loram estim ados
para servir de base para a com paração. Para o custo de operação, foi conside­
rado o custo do Diesel R$ 0,57/1, incluindo transporte, e utilizados os seguin­
tes indicadores de operação fornecidos pela CEA:
-
consum o diesel = 0,86 I/kWh
fator de capacidade = 40%
O
custo atual da energia, considerando a parcela do com bustível, foi
estim ado em R$ 576,00 /M Wh
A nalisando os resultados apresentados na tabela 2, observa-se que
todas as alternativas consideradas, com exceção da geração solar, levam a
custos inferiores àqueles da geração hoje existente no município.
TABELA 2 - Custos de Geração das Alternativas Energéticas
C U ST O DE G E R A Ç Ã O (RS/M W h)
C apita]
C om bustível
O&M
Total
16
M andioca
20 km
52,00
39,00
10,00
102,00
50 km
52,00
*9,50
10,00
161,50
PCH
S o lar
140,50
1827,00
-
5,80
146,30
1827,0 t
G ru p o
Diesel
42.00
179.00
10.00
231.00
T u rb in a
existente
_
576.00
.
576.00
() aproveitam ento dos resíduos da m andioca aparece com o o mais
prom issor, e tanto mais quanto m enor forem as distâncias para o transporte
ili i , imsíttuos. A capacidade estim ada a partir da produção total do municí1 1 n i iiprsur dc não proporcionar o atendim ento pleno da sede m unicipal, trará
iiiiia^cns por reduzir a necessidade de energia dieselelétrica. A sua utiliza. 1 1 1 para atendim ento às com unidades rurais e pequenos povoados, mais próniiiios da área de produção, será ainda mais vantajosa. Entretanto, é necessái í q iiiula investir no desenvolvim ento de sistem as para geração em pequena
■*Mül ( *S()kW). O utro fator restritivo ao aproveitam ento de resíduos agrícoI.I .. i’ o baixo rendim ento das lavouras verificado no estado com o um todo.
A g eração hidráulica, a p artir da im plantação da PCH R oque
IViuiafort, apresenta custos com patíveis com a geração por biom assa, e bem
mlV'1 iores aos custos da geração térm ica existente, m esm o considerando os
i uslos da transm issão. A lém disso, a proxim idade da sede m unicipal e a
pOifincia disponível, tornam esta alternativa atraente para a substituição do
I >if*.d no atendim ento a esta sede.
A im plantação de um novo grupo gerador, m ais eficiente, só é m ais
vantajosa do que a opção de m anutenção em funcionam ento da unidade
it rftljca existente no m unicípio.
A geração a partir de energia solar, apresenta custos elevados. No
n iian to , estes custos têm apresentado com portam ento decrescente e, tendo
■mi vista o potencial m apeado, devem ser considerados em análises futuras,
|ii iik ipalm ente para o m eio rural de baixa densidade populacional.
17
MAPA 1 - Taxa de Atendimento Municipal
MAPA 2 - Sistema Elétrico do Amapá
ESTADO DO AMAPA:
SISTEMA ELETRICO
LEG EN D A
□ C,A
[~~1 111 IBONOflTÍ
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MAPA 3 - Áreas de Preservação do Estado do Amapá
/y
MAPA 4 - Média Anual de Radiaçao Global - Amapá
ESTADO DO AM A PA :
MED IA A NUAL DE
RADIAÇAO GLOBAL (M J/m 2)
Dado* tU Inaâlacae ranratíoi do A H A S 60LARJMÍ THICO
DO BRASIL 11917) OatJoa da Radiaçao Global gaitdoa
a pa<tlr da Madalo da BENNETT adaglado p v a g hamlafatto
Í U t («Jf NliNCfi (19721
LEQtWDA
Cariai I HMlual
MAPA 5 - Produção Municipal de Mandioca - Amapá
ESTADO DO AMAPA:
PRODUCAO MUNICIPAL
DE M ANDIOCA
L ia iN O A
~j
S*«i Infoimacae
(
|
Ala 1000 lafüAno
|
|
Emia 1000 « 2000 T o n llrti
[~1
Eniia 2000 a 3000 TenMne
Enlr* 3000 a 4000 TonMno
|
20
Aefcna 4m 4000 TonJAna
|Q j
Capital Etiadual
| m|
Sada Municipal
■
••
MAPA 6 - Mapa
oc C usto de O eset
7.0 - Considerações Finais:
As análises apresentadas referem -se à prim eira etapa do desenvolvi
m ento do projeto, sendo fundam entadas em dados secundários. A utilização
da tecnologia de SIG com o ferram enta de análise básica para o desenvolvi
m en to da m e to d o lo g ia , p erm itiu um a v isão esp a c ia l das c a rê n c ia s e
potencialidades energéticas no estado, facilitando a definição de estratégias
para o planejam ento do atendim ento energético das localidades isoladas. Foi
possível avaliar para cada m unicípio alternativas diferenciadas de oferta de
energia a partir de sua base de recursos naturais.
Essas análises, en tretan to , têm ca ráter indicativo, devendo ser
com plem entadas com trabalhos de campo, visando o aprimoramento da base de
dados e o envolvim ento das com unidades nas decisões. Esses primeiros resulta
dos alcançados dem ostram que o desenvolvim ento metodológico é adequado à
análise de vocações energéticas regionais, sugerindo que os desafios colocados
para o planejamento do suprim ento energético da região Amazônica, poderão
ser melhor equacionados através da utilização deste modelo.
8 . 0 - Bibliografia
(1) N A SCIM ENTO , M.V.G. et ali. Im plantação de Sistem as de G eração Al
tem a tiva na Região Norte, XIV Sem inário Nacional de Produção e T rans­
m issão de Energia Elétrica. Belém , 1997
(2) PPE/COPPE/UFRJ. C aracterização Energética e Sócio-Econômica do Es
tado do Amapá. Rei. Tec. 1, Rio de Janeiro,1998.
(3) PPE /C O PPE /U FR J. Banco de Dados Sócio-Econôm ico e Energético do
Estado do Am apá - Rel.Tec.2, Rio de Janeiro, 1998.
(4) EPRI. Technical Assessment Guide - EPR1P-6587-L, Vol.l, R evisão6, 1989