A Utilização do Bagaço de Cana para Fins Energéticos

Apresentação em tema: "A Utilização do Bagaço de Cana para Fins Energéticos"— Transcrição da apresentação:

1 A Utilização do Bagaço de Cana para Fins Energéticos
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica EPUSP EPUSP – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PEA – Departamento de Energia e Automação Elétricas Aluno: Fábio Luiz Cuberos Disciplina: PEA 5765 Tópicos Avançados em Sistemas Energéticos para um Desenvolvimento Limpo Professor Dr. Miguel Edgar Morales Udaeta 23 de Novembro de 2005

2 Agenda Biomassa e Cana de Açúcar Bagaço de Cana e Co-Geração
Usina Santa Cruz Aspectos Econômicos / Sociais / Ambientais Incentivos e Perspectivas Conclusões

3 Objetivo Analisar a utilização de Bagaço de Cana para fins energéticos
Avaliar os aspectos Ambientais, Sociais e Econômicos da utilização de Bagaço de Cana para fins energéticos Identificar as perspectivas para a utilização de Bagaço de Cana para fins energéticos

4 A Biomassa no Mundo Biomassa é toda matéria orgânica (de origem animal ou vegetal) que pode ser utilizada na produção de energia Disponibilidade: 2 Trilhões de toneladas 400 toneladas per capita 8 vezes o consumo mundial de energia primária

5 A Biomassa no Mundo Visão Atual – Maior Interesse pela Biomassa
Consumo Mundial de Energia Primária ( MtEP) Visão Antiga - Precariedade e Falta de Informações Países pobres e setores menos desenvolvidos Uso ineficiente Associação a problemas de desflorestamento e desertificação Visão Atual – Maior Interesse pela Biomassa Novos estudos, demonstrações e plantas-piloto Vetor energético moderno Vantagens Ambientais => Emissões de CO2 e Enxofre

6 A Biomassa no Mundo EUA: Public Utility Regulatory Policy Act – PURPA
Criou o espaço institucional para a expansão da co-geração e para o crescimento de geração elétrica a partir de fontes energéticas renováveis Finlândia: 30% de toda eletricidade gerada é produzida em sistemas de co-geração Suécia e Dinamarca: co-geração em fábricas de celulose e papel Tailândia: Fábricas de extração de óleos vegetais, de beneficiamento de arroz e as usinas de açúcar geram 15% da potência elétrica Cuba, Havaí e as Ilhas Maurício: segmento sucro-alcooleiro

7 A Biomassa no Brasil Representa cerca de 20% da oferta primária de energia Excelentes condições Regiões tropicais e chuvosas Grande extensão territorial Potencial de produção alimentar com significativa presença de resíduos vegetais 3% da produção de energia elétrica: 1,2% bagaço de cana de açúcar 0,8% resíduos madeireiros 0,6% resíduos agrícolas e silvícolas diversos 0,2% lenha

8 A Biomassa no Brasil Usinas de açúcar e destilarias de álcool: queimam o bagaço gerado no processamento da cana para a produção de vapor e eletricidade; Cerâmicas e Olaria: utilizam lenha para a secagem e cozimento dos produtos; Fábricas de papel e celulose: complementam os seus requerimentos energéticos com resíduos de processo; Fábricas de suco concentrado de laranja: compram bagaço de cana-de-açúcar para a produção de vapor; Padarias, restaurantes (pizzarias): utilizam-se de lenhas para cocção; Uso doméstico: a biomassa constitui-se principalmente de lenha, coletada ou comercial e utilizada fundamentalmente para cocção e aquecimento; Transporte: alguma biomassa na forma de lenha pode ser utilizada em veículos a vapor tais como locomotivas e barcaças para navegação fluvial.

9 A Biomassa no Brasil

10 A Cana de Açúcar no Brasil
Principal atividade econômica entre os séculos XVI e XVIII Até 1975: álcool anidro para ser adicionado à gasolina 1976: Proálcool Fase 1: expandir o uso do álcool anidro na gasolina Fase 2: produção de álcool hidratado para ser usado como substituto da gasolina (1979) Atualmente: Comercialização do excedente de energia elétrica Automóveis tipo “Flex” Exportação de Álcool anidro

11 A Cana de Açúcar no Brasil
Tradição de 4 séculos no cultivo e utilização da cana-de-açúcar Existência de solos adequados ainda não esgotada A cana-de-açúcar fornece o combustível necessário ao seu processamento (bagaço) A cana-de-açúcar é matéria-prima utilizada na produção de álcool e açúcar Possui o Brasil a maior relação lEtanol/haPlantado Período de colheita da cana-de-açúcar coincide com o de estiagem das principais bacias hidrográficas 3 insumos principais: Bagaço da Cana Álcool / Açúcar Palhas / Folhas e Pontas

12 A Cana de Açúcar no Brasil

13 Bagaço de Cana de Açúcar
Pode-se utilizar o vapor para processos Pode-se utilizar a gaseificação de biomassa e ciclos combinados na geração de energia elétrica A geração de energia elétrica pode ser aumentada em 10 vezes!!! Pode-se utilizar na agricultura e pecuária Modificação do processo de colheita Queima Prévia Cana Crua Protocolo de Kyoto e MDL’s

14 Bagaço de Cana de Açúcar
Recepção de Cana Cana Descarga Armazenamento Caldo Extração de Caldo Pesagem Amostragem Lavagem Preparo Bagaço 1 Caldo Tratamento do Caldo Concentração Cozimento Secagem Açúcar Torta de Filtro Xarope Mel Xarope Mel Caldo Tanque de Preparo do Mosto 2 Tratamento do Caldo Mosto Vinho Álcool Anidro Álcool Hidratado Fermentação Destilação Torta de Filtro Tratamento do leite da levedura Vinhaça Óleo fusel Álcool de Segunda Fonte: Camargo, 1990

15 Bagaço de Cana de Açúcar
Fonte: Neto, 2001

16 Co-Geração “A cogeração de energia é definida como o processo de produção combinada de calor útil e energia mecânica, geralmente convertida total ou parcialmente em energia elétrica, a partir da energia química disponibilizada por um ou mais combustíveis” Resolução ANEEL n.º 21, de 20 de Janeiro de 2000

17 Co-Geração Configuração Topping Configuração Bottoming
O combustível é queimado primeiramente em uma máquina térmica para produção de energia mecânica ou elétrica e o calor rejeitado é utilizado sob a forma de calor útil em um processo Configuração Bottoming A energia térmica rejeitada de processos industriais, normalmente através de gases de exaustão, é aproveitada em caldeiras recuperadoras para gerar vapor. Este vapor será utilizado como fluido de acionamento em um turbogerador para produzir energia mecânica

18 Co-Geração Fonte: Neto, 2001

19 Co-Geração - Gaseificação
Processo de conversão de combustíveis sólidos em gasosos, através de reações termoquímicas, envolvendo vapor quente e ar, ou oxigênio Remoção de componentes químicos nefastos ao meio ambiente e à saúde humana Monóxido de carbono (CO) Hidrogênio (H2) Metano (CH4) Dióxido de Carbono (CO2) Nitrogênio (N2) Pode ser utilizado em motores de combustão interna e turbinas a gás Pode produzir gás sintético => usado na síntese de qualquer hidrocarboneto Gás Produzido

20 Co-Geração - Gaseificação
Leito Fixo Leito Fluidizado Biomassa: pedaços grandes Temperaturas: de 500ºC à 1200ºC Combustão no fundo Biomassa: pedaços pequenos Temperaturas uniformes: aprox. 900ºC Combustão ao longo do leito Biomassa Gás Gás Biomassa Vapor / Ar Vapor / Ar Ar Ar Cinzas Cinzas

21 Usina Santa Cruz Américo Brasiliense (SP)
Açúcar, Álcool e Energia Elétrica Produz 3 milhões de ton. de cana por safra Entre as 15 maiores do Brasil Fornece excedente de energia à CPFL desde 1988 Sistema Elétrico Potência Nominal: 11,4 MW Consumo: 8,5 MW Capaz de abastecer cerca de residências

22 Usina Santa Cruz

23 Aspectos Econômicos Eficiência energética da conversão termodinâmica de combustíveis em eletricidade relativamente baixa Subsídio governamental Financiamento do Projeto Garantia de Compra da energia Valor Médio: R$ 93,00 / MWh Estabilidade Regulatória

24 Aspectos Econômicos Fonte: Neto, 2001

25 Aspectos Ambientais Redução na emissão de poluentes
Não emite enxofre (SO2) Emissão equilibrada de gás carbônico (CO2) => reabsorção pela fotossíntese Redução da Queima na colheita Compactação do Solo (negativo) Menor concentração do peso dos equipamentos Redução do peso Global

26 Aspectos Sociais Possibilidades de eletrificação Geração de empregos
3º Trimestre/2005: setor com maior crescimento na geração de empregos no Estado de SP Melhoria da qualidade de vida Redução do Preço do Álcool Combustível Formação de Cooperativas

27 Principais Incentivos
Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica – PROINFA Diversificação da Matriz Energética Brasileira Implantação de MW de capacidade até Dez/2006 Compra da energia assegurada pela ELETROBRÁS por 15 anos Suporte do BNDES de até 70% do investimento Automóveis “Flex” Movidos à gasolina e álcool Reativação do Proálcool Protocolo de Kyoto

28 Perspectivas Aumento na produção de cana de açúcar
Necessidade da redução nos níveis de emissão de poluentes Escassez do Petróleo e seus derivados Aumento na eficiência do processo de conversão de energia Utilização do Gaseificador Novas tecnologias Redução no custo da geração de energia elétrica a partir do Bagaço de Cana

29 Conclusões Os investimentos no setor elétrico podem ser reduzidos
Redução no valor da tarifa Alternativa viável à “substituição” de petróleo e seus derivados Alternativa viável à redução de emissão de poluentes Protocolo de Kyoto