A Biomassa Moderna e a
Geração Distribuída no Brasil
Fórum Permanente de Energia e Ambiente –
Universalização do Atendimento de Energia
Elétrica e Geração Distribuída
Arnaldo Walter
[email protected]
DE/FEM e NIPE – Unicamp
Conteúdo da apresentação
“Biomassa moderna”
 Geração Distribuída
 Aspectos de sustentabilidade
 Geração elétrica a partir da biomassa, no
Mundo e no Brasil: situação atual
 Tecnologias: convencionais e modernas
 Perspectivas, para o Brasil

Biomassa moderna
Conceito associado à conversão da
biomassa em vetores tais como eletricidade,
combustíveis gasosos e líquidos.
 Necessidade de desenvolvimento de novas
tecnologias (necessidade de competitividade
técnico e econômica) e/ou da superação das
barreiras tecnológicas das alternativas já
comerciais.
 Aspecto ambiental também é importante
condicionante: sustentabilidade.

Geração Distribuída



Geração distribuída – GD – (caso específico de
“recursos distribuídos”) é o novo termo para o
que, no passado, era conhecido como geração
descentralizada (atendimento da demanda por
unidades de geração de pequeno ou médio porte,
localizadas próximas aos pontos de consumo).
Há várias definições de GD e uma delas estabelece
como sendo a geração que prescinde de sistemas
de transmissão para atendimento do mercado
consumidor.
Quanto à capacidade, aceitam-se como GD
unidades até 300 MW.
Geração Distribuída
No va s te c n o lo g ia s
Sup rim e nto b á sic o
Im p o rta ç õ e s
Consumo per capita
Pre se rva ç ã o
GD
Efic ie n tiza ç ã o
A u to m a ç ã o
Siste m a In te rlig a d o
Tra n sm issã o lo n g a
d istâ n c ia
Re d e s d e a lta
vo lta g e m
Re d e s iso la d a s
C re sc im e nto
M a turid a d e
Tempo/Estágio de desenvolvimento
Fonte: International Power Generation (1997)
Desenvolvimento dos mercados e do suprimento de energia elétrica
Características da sustentabilidade em
cenários energéticos (WEA, 2000)



Aspectos sociais – erradicação da pobreza,
diminuição das desigualdades, promoção do
acesso universal, redução das tarifas.
Aspectos ambientais – redução da poluição
atmosférica, redução dos impactos à saúde,
redução das emissões de GHGs, redução do uso de
materiais tóxicos.
Aspectos energéticos / tecnológicos – aumento do
uso endógeno de recursos, melhora da eficiência
de suprimento e de uso final, maior difusão
tecnológica.
A Geração Elétrica com Biomassa


Algumas informações sobre o quadro mundial em
1998 (WEA, 2000): 40 GW em operação ( 1,5%
da capacidade total), taxas de crescimento da
capacidade de 3% a.a., 160 TWh de geração (
1% da geração total), fatores de capacidade de 2580%, custos de investimento entre 900 e 3000
US$/kW, custos de geração entre 5 e 15 ¢/kWh e
custos projetados de 4 a 10 ¢/kWh.
Tecnologia dos ciclos a vapor de pequena
capacidade (cogeração e termelétricas < 50 MW).
A Geração Elétrica com Biomassa


Algumas informações sobre o quadro no Brasil.
Geração de 37,3 TWh de energia elétrica em 2002
(4,0%
do
total,
considerando
“outras
recuperações” como biomassa) (em 1998, 23,2
TWh, i.e., 15% da geração mundial). A capacidade
total instalada em biomassa em Março de 2004
somava 2.730 GW (3,1% da capacidade total).
Havia, ainda, mais 12,2 MW em construção e
495,6 MW outorgados.
Tecnologia dos ciclos a vapor. Majoritariamente
instalações de cogeração e poucas termelétricas.
A Geração Elétrica com Biomassa
5
4
4
3
Outras recuperações
3
Lixívia
Bagaço
2
Lenha
2
1
1
2001
1999
1997
1995
1993
1991
1989
1987
1985
1983
1981
1979
0
Participação da biomassa (%) na geração elétrica no Brasil
Fonte: BEN (2003)
A Geração Elétrica com Biomassa
Os 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,
no Brasil
Resíduos de
madeira
Bagaço de cana
17 unidades
116 MW
188
1.929,9
Lixívia
11
649,2
Casca de arroz
2
6,4
Biogás
2
20
Carvão vegetal
1
8
Fonte: ANEEL (2004)
Tecnologias
Fonte: (Nussbaumer et al., 1998)
Estado da arte das tecnologias de produção de energia elétrica a
partir da biomassa
Tecnologias de geração elétrica
As tecnologias comerciais são as de
conversão direta da biomassa (ciclos a
vapor de qualquer capacidade).
 Todas as tecnologias que podem resultar
maior eficiência de geração elétrica (a partir
de derivados gasosos ou líquidos) ainda não
atingiram fase comercial.
 As condições de viabilidade econômica para
o Brasil não correspondem exatamente ao
que é apresentado na figura anterior.

Tecnologias de geração elétrica

Gaseificação e turbinas a gás – variante
mais promissora, já tendo sido atingido
estágio pré-comercial para gaseificação de
madeira. Custos de capital ainda altos. Cofiring pode ser alternativa para redução dos
riscos e ganhos de eficiência. Em princípio,
instalações > 150-200 MW poderiam ser
viáveis. Grande interesse para emprego da
biomassa residual da cana de açúcar.
Tecnologias de geração elétrica
Esquema de uma instalação BIG-CC, segundo proposta da TPS
Tecnologias de geração elétrica
Semi integração de um sistema BIG-GT à uma usina de açúcar e
álcool
Tecnologias de geração elétrica

Gaseificação e motores de combustão
interna – tecnologia dominada, mas ainda
não totalmente comercial, pois ainda há
restrições à operação contínua, com baixo
custo de manutenção. Uma vez superados
os problemas associados à limpeza dos
gases (pode haver, também, uma restrição
ambiental), a tecnologia pode ocupar nichos
de mercado.
Tecnologias de geração elétrica


Combustão e turbinas a ar quente (turbinas de
combustão externa). Não houve sequer
demonstração da tecnologia. Há restrições de
custos de capital (alto custo do material do
trocador de calor) e/ou restrições associadas à
menor eficiência térmica.
Combustão (externa) e motores Stirling – alguns
projetos de desenvolvimento de unidades muito
pequenas (3-10 kW), ou pequenas (20-100 kW),
ainda sem comprovação da operação contínua por
longo tempo.
Tecnologias de geração elétrica

Pirólise e uso do óleo em motores de
combustão interna ou turbinas a gás.
Alternativa que tem a vantagem de permitir
desacoplar a produção do óleo da geração
elétrica. Há experiências de uso do bio-óleo,
com ou sem mistura com diesel, em
motores de 80-1.500 kW, mas sempre em
períodos relativamente curtos. Há, ainda, as
restrições associadas à pirólise.
Perspectivas, para o Brasil



O estágio de desenvolvimento de tecnologias mais
eficientes ainda é incipiente, e pouco foi feito no
Brasil no que diz respeito a algumas delas.
Entretanto, o potencial técnico-econômico é
significativo no que diz respeito às tecnologias
comerciais (ciclos a vapor).
A indústria brasileira é capaz de fornecer
praticamente todos os itens de uma termelétrica ou
unidade de cogeração a biomassa de pequena e
média capacidade baseada em ciclo a vapor.
Perspectivas, no Brasil




Ademais, os custos de capital são muito mais
baixos, no Brasil, para os ciclos a vapor para
queima de biomassa (em muitos casos, 50%).
Outro aspecto fundamental para a viabilidade
econômica é o baixo custo da biomassa (efetivo ou
de oportunidade) (< 1-1,5 US$/GJ).
Há um potencial significativo para o emprego de
biomassa residual, a baixo custo ou mesmo a custo
negativo.
O números a seguir representam uma estimativa
preliminar do potencial para três biomassas
residuais.
Perspectivas, no Brasil




Biomassa residual da cana de açúcar (bagaço e
pontas e folhas) = 4.000 MW adicionais (potencial
passível de viabilização a curto-médio prazo).
Tecnologia tal qual a apresentada a seguir.
Biomassa residual do arroz = 340 MW e biomassa
residual da madeira = 290 MW.
Há concentração desses potenciais nas regiões Sul
e Sudeste.
Condições ideais de fomento: política estável de
médio-longo prazo de incentivos e compra da
eletricidade produzida a partir da biomassa.
PROINFA é parte da solução.
Perspectivas, no Brasil
Esquema de sistema de cogeração com com turbinas de dupla extração e
condensação