POTENCIAL DE
APROVEITAMENTO DE FONTES
ALTERNATIVAS NO BRASIL
Mauricio T. Tolmasquim
CENERGIA – COPPE
Centro em Economia Energética e Ambiental
Coordenação de Pós-Graduação em Engenharia
Da Universidade Federal do Rio de Janeiro
Tolmasquim
1

Esta Palestra é baseada no artigo:
Tolmasquim, M. T, Szklo, A S, Soares, J. B (2002),
POTENTIAL USE FOR ALTERNATIVE
ENERGY SOURCES IN BRAZIL , Annual
Petrobras Conference 2002, Oxford, Inglaterra.
Tolmasquim
2
-
Emissões de CO2
Combustíveis Fósseis:
Brasil e Alguns Países Emergentes e da OCDE,
1995
CO2 e economia
(kg CO2/US$90PIBPPP)
CO2 per capita
(t CO2/hab)
Total CO2
(milhões de t CO2 )
Emissões nos
Transportes
(milhões de t CO2 )
Particip. dos Transportes
(%)
Brasil
Japão
União
Europ.
EUA
México
Índia
China
Russia
0,33
0,46
0,51
0,85
0,51
0,73
0,92
2,24
1,81
9,17
8,55
19,88
3,46
0,86
2,51
10,44
287
1151
3180
5229
328
803
3007
1548
119
252
828
1580
101
112
167
108
41,5
21,9
26,0
30,2
30,8
13,9
5,6
7,0
Fonte: International Energy Agency, CO2 Emissions from Fossil Fuel Combustion: 1972-1995, OECD,
Paris, 1997
Tolmasquim
3
Energia Elétrica
Geração Elétrica contribui com 5% das
emissões no Brasil
 OCDE – 30% das emissões

Supondo que o mix fosse 50% hidro, 25%
carvão e 25% témicas a gás
- Emissão evitada: 30 milhões tC em 1996,
- Cerca de 1/3 das emissões
Tolmasquim
4
Álcool da Cana-de-Açúcar
A produção e utilização de etanol
combustível ou misturado a gasolina
reduzem as emissões em 9 milhões tC.
 Final das década de 80, vendas de carros a
álcool – 90% do total – parque: 5 milhões
de veículos
 Final da década de 90 – vendas: menos de
0,5%.

Tolmasquim
5
Carvão Vegetal

Evita um emissão de mais de 3 milhões tC
de CO2
Tolmasquim
6
Duas alternativas se destacam no atendimento
à crescente demanda de eletricidade brasileira
1. Hidroeletricidade - potencial de 260 GW
somente 25% está sendo utilizado
Contudo:
•10% está localizado no NE do Brasil e
• 44% no Norte.
e
•Maiores centros consumidores estão localizados nas regiões Sul
e Sudeste

necessidade de instalação de linhas de transmissão de longa
distância
+
Tolmasquim não são os mesmos que
7
Dilema: os beneficiados dos projetos
sofrem os seus custos sociais
Duas alternativas se destacam no atendimento
à crescente demanda de eletricidade brasileira
2. Termeletricidade a gás natural
O governo brasileiro tentou incentivar o investimento privado em
centrais termelétricas :
• incentivariam a entrada do capital privado no setor
• funcionariam como consumo-âncora para o gás importado da
Bolívia.
Contudo
cláusulas take-or-pay dos contratos de gás

disponibilidade de energia secundária de base hídrica

Nos anos chuvosos teremos
de pagar pelo gás sem
Tolmasquim
consumi-lo
8
Perspectivas para o uso de
fontes alternativas de energia
no Brasil
Pequenas Centrais Termelétricas (PCHs)

Definição:1 a 30 MW + área do reservatório
igual ou menor que 3 km2.

filosofia de implantação, baseada no uso de
quedas naturais, em alguns casos, com
pequenos reservatórios  menor risco

Custo estimado de construção- US$
1,000/kW

Potencial Técnico: 7 – 14 GW
Tolmasquim
10
Pequenas Centrais Termelétricas (PCHs)

Em 1998, existiam:
– 140 PCHs,
– totalizando 775 MW instalados.

Em 2001, existiam:
– 864 MW instalado,
– equivalentes a 1.1% do total da
capacidade instalada de geração no Brasil,
– Refletindo um aumento anual médio
modesto de apenas 30 MW.
Tolmasquim
11
Pequenas Centrais Termelétricas –
Programa PCH-COM




Financiado pelo BNDES
Lançado em fevereiro de 2001
Compra da energia gerada pela PCH a um
valor igual a 80% do VN.
A meta: a compra de 1.2 GW de 2001 a
2003.
Tolmasquim
12
Pequenas Centrais Termelétricas –
Programa PCH-COM - Problemas
O número de investidores atraídos por este programa
é ainda muito baixo:
até o momento, apenas 100 MW de capacidade instalada
deram pedido de entrada dentro do programa, ou seja, ¼ do
inicialmente previsto
 Principais Barreiras:
 preço de compra da eletricidade pela Eletrobrás é
apontado como pouco atrativo
 burocracia na concessão de licenças ambientais
Tolmasquim
13
Álcool
O Programa Nacional do Álcool.
maior programa de combustíveis líquidos alternativos do mundo
impulsionado a partir dos choques do petróleo ocorridos na
década de 70 e
também como forma de resolver o problema da flutuação de
preços do açúcar no mercado internacional

Benefícos Sociais
abatimento de emissões de CO2, resultando em emissões
líquidas negativas
melhoria na qualidade do ar em relação às emissões de CO,
hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio, havendo, porém, um
aumento das emissões de aldeídos

Tolmasquim
14
Álcool
Benefícios Sociais (emprego)
• cerca 3% do número total de pessoas envolvidas no setor
agricola of the total number of people involved in Brazil's
agricultural sector (cerca 800,000 empregos).
•200,000 empregos na fase de industrialização da cana e
•700,000 empregos diretos.
•a produção de álcool gera 152 postos de trabalho, para cada
posto equivalente gerado na indústria de petróleo .
Alcool -US$ 36.000/emprego contra US$ 41.000/emprego para o
conjunto dos demais setores produtivo
Tolmasquim
15
Álcool
Benefícios Econômicos
Economia de divisas e aumento da competitividade da indústria
sucro-alcooleira em âmbito internacional
Controle de dívida externa
• Em 1996, enquanto os subsídios ao álcool foram de US$ 2
bilhões, a economia de divisas proporcionada pelo programa foi
de US$ 4,9 bilhões
• Assumindo-se 40% de importação de petróleo consumido no
país
•
•a substituição da gasolina entre 1975-1996 proporcionou ao país
economizar US$ 33 bilhõesTolmasquim
(em US$ de 1996), ou US$
50
16
bilhões, incluindo correção destes valores
Álcool
Atualmente, o emprego do álcool automotivo
principalmente como aditivo à gasolina (24%v.v.)
ocorre
A outra alternativa, que é o uso do etanol hidratado em motores
exclusivamente a álcool, perdeu força nos últimos anos
• 1985 - os carros novos movidos a álcool chegaram a
participar em 96%
•Fim dos anos 90 – contava com menos de 0.5% da venda de
carros novos.
Principal razão: falta de confiança
elevação dos preços do açúcar no mercado internacional,
levando os produtores brasileiros a priorizar a produção de
açúcar em detrimento do etanol

Tolmasquim
17
necessidade de importar etanol/metanol
para suprir a demanda
Bagaço
Além da produção de etanol para uso automotivo, há também o
aproveitamento do bagaço e outros resíduos para geração de
eletricidade, como sub-produto do próprio PRÓ-ÁLCOOL
Tabela 1: Produção de resíduos na indústria sucro-alcooleira brasileira em 2000.
Tipo de resíduo
Milhões de toneladas
Resíduos de palha deixados na lavoura
39,4
Resíduo de palha queimado na lavoura
48,3
Resíduos de bagaço queimado em caldeiras
66,7
Total
115,0
Nota: considerando 55% de colheita mecanizada e 45% de colheita manual e 95% do resíduo de bagaço
sendo utilizado nas caldeiras. Fator de formação de bagaço: 0,26 ton de resíduo seco/ton de cana-de-açúcar.
Fonte: FIESP/CIESP (2001)
Tolmasquim
18
Bagaço
Estes resíduos podem ser utilizados em plantas de cogeração
Barreiras relacionadas com a venda do excedente de eletricidade
e a preponderancia de hidroeletricidade no Brasil

Não encorajou o uso otimizado do bagaço de cana na geração de
eletricidade

a maioria das unidades do setor sucro-alcooleiro brasileiro está
equipada com caldeiras de pequeno porte e turbogeradores que
geram entre 10-20 kWh/tonelada de cana, quantidade suficiente
apenas para o auto-abastecimento da empresa sucro-alcooleira
Tolmasquim
19
Bagaço
Existe potencial de aumento dos níveis de produção de
eletricidade através de três alternativas tecnológica;

Eficientização do ciclo tradicional de contrapressão, pela
substituição das unidades de geração de vapor por outras de
maior porte, e substituição de turbinas de simples estágio por de
múltiplos estágios - (14-44 kWh/tonelada de cana)

Uso de turbinas a vapor de condensação/extração (CEST):
• - (80-100 kWh/ton de cana);
•Uso de ciclos de geração integrados de gaseificação da
biomassa – (200 kWh/ton de cana)
Tolmasquim
20
Bagaço
Tabela 1: Potencial de cogeração no setor sucro-alcooleiro do Brasil em função da tecnologia.
Método de colheita
Ciclo
Contrapressão atual
Contrapressão eficientizado
Ciclo de condensação e extração
Gaseificação
da
biomassa
combinado
e
ciclo
Potencial (MW)
2001
2005
2010
Sem recuperação
1.040
1.127
1.214
Com recuperação
1.493
1.618
1.742
Sem recuperação
3.121
3.381
3.641
Com recuperação
4.480
4.853
5.227
Sem recuperação
5.964
6.461
6.958
Com recuperação
9.951
10.780
11.610
Sem recuperação
12.344
13.373
14.402
Com recuperação
18.264
19.786
21.309
Nota: o método sem recuperação corresponde àquele em que apenas o bagaço é utilizado, sendo produzido
na quantidade de 270 kg bagaço/tonelada de cana, enquanto que no método com recuperação, a colheita é
mecanizada e utilizam-se palhas e pontas, disponibilizando 390 kg biomassa/tonelada de cana.
Fonte: Tolmasquim & Neto (2002)
Tolmasquim
21
Bagaço
Tabela 4: Comparação de custos de tecnologia de cogeração no setor sucro-alcooleiro.
Alternativa tecnológica
Custo (US$/kW)
Eficientização de ciclo de contrapressão
222-667
CEST
1.450-1.650
Gaseificação da biomassa e ciclo combinado
950-1.150
Fonte: Neto (2001)
Tolmasquim
22
Uso de resíduos urbanos para geração de eletricidade
Brasil
gera cerca de 20 Mt de residuos sólidos a cada ano
Potencial de geração de eletricidade de aproximadamente
25,000 GWh.
Benefícios Ambientais: permitem reduzir os custos com
disposição em aterros sanitários, reduzem a emissão de GEE;

Benefícios Estratégicos: contribuem
para reduzir a
vulnerabilidade do país quanto ao abastecimento de combustíveis
fósseis

Benefícios Sociais e Econômicos:a instalação de usinas
térmicas movidas a partir da queima de resíduos urbanos
constitui também fonte de renda
à população de baixo nível
de
Tolmasquim
23
qualificação profissional.

Uso de resíduos urbanos para geração de eletricidade
Tabela 1: Atratividade de tecnologias para geração de eletricidade a partir de
resíduos.
Item
Coleta simples de
Digestão acelerada
Pré-hidrólise
1.000
1.500
840
Vida útil (anos)
15
30
30
Prazo de instalação (meses)
12
9
18
Emissões evitadas (t
6,3
6,3
1,5
267
535
2.968
Custo de geração (US$/MWh)
44,69
43,03
28,77
Custo de O&M (US$/MWh)
7,13
10,70
5,99
biogás
Investimento (US$/kW)
CO2/MWh)
Potencial brasileiro (MW)
Nota: valores desconsideram a incidência de impostos.
Os potenciais de coleta simples e digestão acelerada são mutuamente excludentes. Desta forma o potencial total de
geração de eletricidade a partir de resíduos varia entre 3235 e 3503 MW.
Fonte: Oliveira (2002)
Tolmasquim
24
Energia Eólica
Dois Problemas Básicos:
1) Baixa densidade energética dos ventos  necessidade de se
interceptar uma grande área de corrente de ar para que se
possa captar uma quantidade razoável de energia disponível
2) A natureza intermitente dos ventos  baixo fator de capacidade
das centrais eólicas
Custo de instalação das fazendas de vento:
de US$ 900 – US$ 1,400 / kW para fazendas instaladas, e
US$ 760  1,000 / kW para a próxima geração de turbinas
Mudança das dimensões:
no final de 1989, turbina eólica de 300 kW com rotor de 30-m era o estado da
arte.
Apenas 10 anos após, turbinas de1500 kW com rotor de cerca de 70 m são
disponíveis por vários fábricantes many
São considerados competitivos os aproveitamentos eólicos em regiões com
regime de vento superior a 6,7 m/s, onde os custos de geração estão na
Tolmasquim
25
faixa de 40 a 50 US$/MWh
Brazilian Wind Energy Atlas – Preliminary
Version 2001
Tolmasquim
Fonte: www.cresesb.cepel.br
26
Energia Eólica
Tabela 7: Estimativa do Potencial de Aproveitamento de Energia Eólica.
Potência
(MW)
Geração
(TWh/ano)
Fator de
Capacidade (%)
Norte
12,84
26,45
24%
Nordeste
75,05
144,29
22%
Centro-Oeste
3,08
5,42
20%
Sudeste
29,74
54,93
21%
Sul
22,76
41,11
21%
Brasil
143,47
272,2
22%
Fonte: MME/ELETROBRÁS/CEPEL (2001)
Tolmasquim
27
Energia Eólica

Inicio de 2001: Criação do Programa Emergencial de
Energia Eólica – PROEÓLICA

Objetivo: Implantar 1050 MW de energia eólica até
dezembro de 2003.

Eletrobras deve contratar direta ou indiretamente,
através de suas companhias controladas, a compra
de energia energia eólica por um período de 15 anos
até o limite de 1050 MW.

Valor da compra igual a VN

Em 2001: VN R$ 112/MWh

Problema: Ao contrário de países como a Alemanha
foi estabelecido um teto para a entrada da eólica
(1050 MW)
Tolmasquim
28
Energia Eólica, Biomassa e PCH



Abril de 2002: criação do PROINFRA – Programa de
Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica.
Objetivo: aumentar a participação das fontes eólica,
biomassa e pequenas centrais hidrelétricas no suprimento
ao sistema interligado brasileiro produzida por PIAs.
PIA -Empresa cujo controle acionário não pertence a
qualquer concessionária de geração, transmissão ou
distribuição.
– Fabricantes de equipamentos de geração poderão participar do
capital do PIA, desde que o índice de nacionalização dos
equipamentos seja de no mínimo 50%.
Tolmasquim
29
Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de
Energia Elétrica – PROINFA – Primeira Fase





Acrescentará, em 24 meses, 3.300 MW ao sistema, através
de contratos firmados, preferencialmente, entre a
Eletrobrás e os PIAs
Assegura a compra de energia no prazo de 15 anos a partir
da data de entrada em operação
Os 3.300 MW contratados deverão ser distribuídos
igualmente entre as três fontes.
A aquisição será pelo valor econômico de cada fonte (à ser
determinado pelo poder Executivo).
Piso 80% da tarifa média nacional de fornecimento ao
consumidor final
Tolmasquim
30
Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de
Energia Elétrica – PROINFA – Primeira Fase


O valor pago pela energia elétrica será rateado entre todas
as classes de consumidores finais
Será dado prioridade para a contratação das instalações que
já tiverem a Licença Ambiental
Dúvidas:
Os projetos hoje enquadrados dentro do Proeólica poderão ser
habilitados para o Proinfra ?
Existem hoje cerca de 53 projetos correspondendo a uma
potencia de 4165 MW em consideração pela ANEEL
Eles poderão ser habilitar ao PROINFRA ?
Tolmasquim
31
Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de
Energia Elétrica – PROINFA – Segunda Fase

visa garantir que, ao cabo de 20 anos, as fontes eólica, biomassa e
pequenas centrais hidrelétricas atendam a 10% do consumo anual de
energia elétrica do Brasil.

Os contratos serão feitos com a Eletrobrás por 15 anos e,
responderão por, no mínimo, 15% do incremento anual do mercado
brasileiro de energia elétrica.




Preço dos contratos =equivalente ao valor econômico
correspondente = custo médio ponderado da geração de novos
aproveitamentos hidraulicos e centrais termelétricas a gás natural.
O produtor fará jus a um crédito complementar a ser pago pela Conta
de Desenvolvimento Energético – CDE.
Valor do crédito complementar: valor econômico da fonte – valor
recebido da Eletrobras.
Tolmasquim
32
Solar Fotovoltaico
•Custos de Instalação = US$7,000/kW, atingindo US$9,000 –
12,000/kW, quando são considerados os custos das trocas de
baterias ao longo da vida útil da instalação
•Opção convencional: soluções dispendiosas como a extensão da
rede elétrica tradicional para um baixo número de consumidores
dispersos ou o transporte de combustível para uso em geradores
autônomos de comunidades isoladas
• a geração de energia elétrica em pequenos blocos para
atendimento de comunidades isoladas tem sido a vocação natural
das células fotovoltaicas
Tolmasquim
33
Solar Fotovoltaico – Programas
Programa Luz no Campo (desde 1999)
objetiva a eletrificação, em 3 anos, de 1 milhão de domicílios e
propriedade rurais

Cerca
de 25% dos domicílios rurais brasileiros não dispunham
de iluminação elétrica, quando se criou o Programa
Os
recursos deste programa provêm da Reserva Global de
Reversão, financiando-se, a fundo perdido, até 75% do custo total
do projeto proposto, com juros de 5%ªa
Em
2000, o valor global gasto no programa atingiu cerca de R$
2 bilhões, resultando na ligação de 106.791 consumidores à rede
No entanto, a eletrificação rural no Brasil tem privilegiado,
sobretudo, a extensão da rede ou a instalação de grupos
Tolmasquim
34
geradores a óleo diesel

Solar Fotovoltaico – Programas Solar
Programa
de Desenvolvimento Energético de Estados e
Municípios (PRODEEM) (desde 1995) –
No âmbito deste programa, o custo total de instalação de um
sistema fotovoltaico foi de cerca de 20 US$/Wp
Isto resulta num custo de geração de cerca de 370
US$/MWh, incluindo-se os impostos e os custos de reposição

Até 2001, este programa instalou 5.744 sistemas com potência
média igual a 535 Wp

Como
meta, o PRODEEM planeja atender 100.000
comunidades em localidades remotas, o que representaria um
potencial instalado de sistemas de geração fotovoltaica da ordem
de 35 MW
Tolmasquim
35
Solar PV
A
dispersão dos consumidores e seu consumo real são
elementos-chave na definição da alternativa de menor custo para
atendimento das demandas energéticas de comunidades isoladas
Adotando
a configuração de consumidores eqüidistantes, este
autor observou que:

Para um cenário conservador, os sistemas fotovoltaicos
apresentam sempre um nicho de mercado nas condições de
baixa concentração de consumidores – i.e., densidades abaixo de
10 consumidores/km2.
Quando
o número de consumidores da comunidade é inferior a
30, a densidade limite para a escolha dos sistemas fotovoltaicos é
igual a 20 consumidores/km2.
Tolmasquim
36
Conclusões
Tabela 1: Perspectivas de uso de fontes alternativas no Brasil.
Situação Atual
Potencial/Perspectivas
Potencial entre 7.000 e 14.000 MW. Os programas
PCH-COM e PCH-MG têm, respectivamente, metas
de 1.200 MW e 400 MW, em 3 anos.
Em 2001, potencial técnico com ciclo CEST: 4480
MW; potencial técnico com ciclo com gaseificação de
biomassa: 18.264 MW (1)
Álcool etílico
Capacidade Instalada de 864 MW, capacidade
em construção de 463 MW e em outorga de
1088 MW.
Autoprodução de energia no setor sucroalcooleiro, com uso de equipamentos de baixa
eficiência (turbinas a vapor de contrapressão),
que geram entre 10 e 20 kWh/t de cana-deaçúcar.
Aditivo à gasolina em teor de 24% v/v
Geração com resíduos
Uso desprezível na geração de energia elétrica.
Eólica
Capacidade atualmente instalada de 20,3
MW e autorização da instalação de
3.319,48 MW adicionais
Capacidade instalada estimada de 1 MW,
através do PRODEEM (4)
PCH
Bagaço de cana-deaçúcar
Solar Fotovoltaico
Solar Térmico
Uso ainda pouco disseminado no país,
observando-se casos isolados no uso deste
sistema
Tolmasquim
Aumento da produção de carros movidos
exclusivamente a álcool e adição de álcool anidro ao
diesel
Em 2002, o potencial total de geração varia entre
3.235 e 3.503 MW.
Potencial técnico de geração de 143.470 MW (NE:
52%; SE: 21%; S: 16%, N: 9%; CO: 2%) (3)
Instalação de sistemas fotovoltaicos em regiões de
baixa concentração de consumidores, onde estes
sistemas encontram melhores nichos de mercado. O
PRODEEM tem como meta atingir 100.000
comunidades isoladas, o que representa cerca de 35
MW de painéis fotovoltaicos.
O aumento do imposto aplicado aos chuveiros
elétricos de mais de 4 kW deve aumentar
competitividade dos coletores solares
37
Conclusões
Em
linhas gerais, três são os principais papéis das fontes
alternativas de energia no país:

Diversificação da matriz energética, não apenas a fim
de aumentar a confiabilidade da oferta interna de energia, mas
também como forma de implementar alternativas de
suprimento que dinamizam as potencialidades de cada região

Universalização do acesso aos serviços energéticos:
parcela importante da população brasileira não é atendida
pela rede de energia elétrica

Manutenção do perfil renovável da matriz energética
brasileira
Tolmasquim
38