O documento discute a viabilidade da cogeração de energia elétrica a partir do bagaço de cana-de-açúcar em uma unidade sucroenergética de Mato Grosso do Sul. Apresenta informações sobre a matriz energética brasileira e do estado, o setor sucroenergético e o processo de cogeração. Realiza estudo de caso na usina Santa Luzia para calcular o custo de produção do MWh e analisar a viabilidade econômica da venda de excedentes. Conclui que o custo da cogeração
2. Prof. Ms. José Paulo Leandro
Prof. Dr. Celso Correia de Souza
3. A COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
EM UMA UNIDADE
SUCROENERGÉTICA DE MATO
GROSSO DO SUL – PERSPECTIVAS E
VIABILIDADE
4. • IMPORTÂNCIA DO SETOR NO CENÁRIO
NACIONAL ;
• CRESCIMENTO DA PARTICIPAÇÃO DA
BIOENERGIA NA MATRIZ ENERGÉTICA
BRASILEIRA;
• RESOLUÇÃO ANEEL 482 DE 17/04/2012;
INTRODUÇÃO
5. • POTENCIAL DO ESTADO DE MATO GROSSO DO
SUL FRENTE AO CENÁRIO NACIONAL;
• IMPORTÂNCIA DO ASSUNTO COMO FONTE DE
PESQUISA.
INTRODUÇÃO
6. MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA
o DEMANDA DE ENERGIA – FORTE CRESCIMENTO
NOS PRÓXIMOS 25 ANOS
o CRESCIMENTO SUSTENTÁVEL
o CRESCIMENTO DA RENDA PER CAPITA E SUA
MELHOR DISTRIBUIÇÃO
• Tolmasquim (2007)
REVISÃO GERAL DE LITERATURA
7. REVISÃO GERAL DE LITERATURA
MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA
FONTES 2005 2010 2011 2012
Não renováveis 52,7 52,6 54,3 54,0
Petróleo 42,0 42,1 42,5 41,6
Gás natural 8,8 9,0 9,3 9,9
Carvão 1,3 0,8 0,8 1,0
Urânio 0,7 0,7 1,6 1,5
Renováveis 47,3 47,4 45,7 46,0
Energia hidráulica 14,5 13,7 14,4 13,9
Lenha 14,2 10,3 10,1 10,0
Produtos da cana 15,5 19,3 16,9 17,5
Outras renováveis 3,2 4,1 4,4 4,6
Fonte: Adaptado de EPE (2013)
PARTICIPAÇÃO NA MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA
POR FONTE PRIMÁRIA EM PERCENTUAL
Fonte: Adaptado de EPE (2013)
8. Fonte: Adaptado do EPE (2013)
REVISÃO GERAL DE LITERATURA
MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA
Oferta Interna de Energia Elétrica em 2012 em percentual
9. SETOR INDUSTRIAL 0,3%
SETOR RESIDENCIAL 2,10%
REVISÃO GERAL DE LITERATURA
Fonte: EPE (2013)
CRESCIMENTO DO CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA – BRASIL – 2012
PARTICIPAÇÃO DE FONTES RENOVÁVEIS – OFERTA INTERNA DE ENERGIA
BRASIL (2012) 44,1%
MUNDO (2010) 13,2%
10. • A GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Conversão eletromecânica de energia
Fonte: Adaptado de TORO (1994, p.108).
REVISÃO GERAL DE LITERATURA
11. AGENTES DO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO:
• OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA ELÉTRICO
(ONS);
• SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL (SIN).
REVISÃO GERAL DE LITERATURA
12. Representação simplificada do sistema de energia elétrica
Fonte: Adaptado de Xavier (1998)
CENÁRIOS DO SETOR DA ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL
REVISÃO GERAL DE LITERATURA
13. Tipo por tecnologia
Quantidade
(un.)
Potência
(KW) ( % )
CGH 15 5.959 0.07
PCH 11 215.328 2.45
UHE 6 6.788.800 77,3
UFV 8 27 0
UTE 36 1.771.805 20,18
Total 61 8.347.695 100
COMPOSIÇÃO DA MATRIZ ENERGÉTICA DO MS EM 2013
Fonte: MME (2013)
REVISÃO GERAL DE LITERATURA
CGH – CENTRAIS HIDRELÉTRICAS ATÉ 1 MWh
PCH - CENTRAIS HIDRELÉTRICAS ATÉ 30 MWh
UHE - CENTRAIS HIDRELÉTRICAS DE GRANDE PORTE
UFV - CENTRIAS FOTOVOLTÁICAS
UTE - ENTRAIS TERMELÉTRICAS
14. REVISÃO GERAL DE LITERATURA
COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
A COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA, PERMITE
ATRAVÉS DO MESMO ELEMENTO ENERGÉTICO, A
OBTENÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA, VAPOR OU
ENERGIA MECÂNICA E CALOR (CLEMENTINO, 2001).
15. REVISÃO GERAL DE LITERATURA
COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Menor custo de energia (elétrica e térmica);
Maior confiabilidade de fornecimento de energia;
Melhor qualidade de energia produzida;
Menor custo de transmissão e de distribuição de eletricidade;
Maior eficiência energética;
Menor emissão de poluentes (vantagens ambientais);
Criação de novas oportunidades de trabalho e negócios.
VANTAGENS:
16. REVISÃO GERAL DE LITERATURA
COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Esquema de um sistema de cogeração
Fonte: Adaptado de Paladino (2004)
17. REVISÃO GERAL DE LITERATURA
COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
TIPOS DE EQUIPAMENTOS UTILIZADOS PARA PRODUÇÃO
DE ENERGIA ELÉTRICA POR COGERAÇÃO
TURBINA A VAPOR
TURBINA A GÁS
CICLO COMBINADO
MOTORES ALTERNATIVOS
Contrapressão
Condensação
18. REVISÃO GERAL DE LITERATURA
COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Sistema de turbina em contrapressão
Fonte: Adaptado de Clementino (2001)
19. REVISÃO GERAL DE LITERATURA
COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Sistema de turbina em condensação
Fonte: Adaptado de Clementino (2001)
20. REVISÃO GERAL DE LITERATURA
SETOR SUCROALCOOLEIRO
FONTE/ANO 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Toneladas equivalentes em petróleo (tep)
Renováveis 108.947 114.553 112.46 119.973 117.322 118.31
Produtos da Cana de Açúcar 40.458 45.019 44.775 48.852 43.27 45.132
PRODUÇÃO DE ENERGIA PRIMÁRIA EM 10.000 tep - BRASIL
Fonte: BIOSUL(2013).
21. REVISÃO GERAL DE LITERATURA
SETOR SUCROALCOOLEIRO
Período
Cana de açúcar
(mil toneladas)
Açucar
(mil toneladas)
Etanol
(mil litros)
Bioenergia
(gwh)
2009/2010 23.100 746 1.262 660
2010/2011 33.500 1.326 1.848 1.100
2011/2012 33.860 1.588 1.620 1.300
CAPACIDADE DE MOAGEM DA CANA-DE-AÇÚCAR E PRODUÇÃO DE SEUS
DERIVADOS NA SAFRA 2011/2012 EM RELAÇÃO ÀS SAFRAS ANTERIORES. - MS.
Fonte: BIOSUL(2013).
24. REVISÃO GERAL DE LITERATURA
COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Processo de extração e obtenção do bagaço da cana de açúcar
Fonte: ETH (2013).
25. REVISÃO GERAL DE LITERATURA
COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Processo de produção de energia elétrica.
Fonte: ETH (2013)
26. OBJETIVOS
Geral:
Investigar a viabilidade econômica na
produção de energia elétrica a partir do
bagaço da cana de açúcar no Estado de Mato
Grosso do Sul, comparando os custos de
produção com outros sistemas de geração de
de energia elétrica de pequeno porte e as
suas vantagens socioeconômicas.
27. OBJETIVOS
Específicos:
Investigar o sistema de cogeração de energia
elétrica por bagaço;
Determinar o custo de produção por MWh
considerando o estudo de caso na ETH
Bioenergia;
Analisar a viabilidade do investimento na
produção e comercialização de excedentes;
29. Questões da pesquisa:
• Quais os princípios básicos da cogeração de
energia elétrica pela queima de bagaço da
cana de açucar?
• O custo do MWh é competitivo frente a
outras tecnologias?
• O sistema é viável para a produção de
energia elétrica excedente?
• Qual a importância do setor para a matriz
energética de Mato Grosso do Sul?
30. PESQUISA REALIZADA NA USINA SANTA LUZIA DA
ETH BIOENERGIA DO GRUPO ODEBRECHT
MUNICÍPIO DA NOVA ALVORADA DO SUL (MS)
ABORGAGEM METODOLÓGICA DE CARÁTER
EXPLORATÓRIO E DESCRITIVO ATRAVÉS LE
LEVANTAMENTOS DE DADOS JUNTO AO CENTRO DE
OPERAÇÕES AVANÇADAS (COE)
MATERIAL E MÉTODOS
31. USINA DE SANTA LUZIA
INÍCIO DE OPERAÇÃO NO ESTADO: 2009
CAPACIDADE INSTALADA:
MOAGEM DE CANA DE AÇUCAR: 6 MILHÕES DE TONELADAS;
PRODUÇÃO DE ETANOL: 640 MILHÕES DE ETANOL;
PRODUÇÃO DE ELETRICIDADE: 518 MIL MW.
32. METODOLOGIA UTILIZADA PARA O CÁLCULO DO CUSTO DO MWh E
VIABILIDADE ECONÔMICA
SOUZA et. al, CUSTO DA ELETRICIDADE GERADA EM
CONJUNTO MOTOR GERADOR UTILIZANDO BIOGÁS DA
SUINOCULTURA, 2004
AVACI et al, FINANCIAL ECONOMIC SCENÁRIO FOR
MICROGERATION ENERGY FROM SWINW CULTURE –
ORIGINATES BIOGAS, 2013
33. 1)1(
)1(
1
n
n
j
jj
FRC
FRC – Fator de Recuperação do Capital
j – Taxa de desconto
n – Prazo de amortização
EQUAÇÕES PRINCIPAIS
PE
CABCAG
Ce
Ce – Custo de energia elétrica
CAG – Custo anualizado do conjunto
motor-gerador
CAB – Gasto anual com bagaço da cana
PE – Produção de eletricidade
35. RESULTADOS E DISCUSSÃO
DESCRIÇÃO VALOR UNIDADE
Taxa de desconto 8 %
Prazo para amortização do investimento 20 Ano
Custo investimento caldeira-gerador 161.000.000 R$
Custo operação e manutenção 800.000 R$ ano
Consumo de bagaço pelo conjunto caldeira-gerador 1.150.288 Toneladas/ano
Disponibilidade da planta 6.240 Horas/ano
Produção de bagaço de cana 1.168.914 Toneladas/ano
Gasto anual com energia elétrica adquirida na rede 50.000 R$/ano
Gasto com operação e manutenção da planta 800.000 R$/ano
Valores de referência de projeto. Unidade de Santa Luzia (MS). 2013
Fonte: ETH (2013).
36. Custo de Produção (MWh). Unidade de Santa Luzia (MS). 2013
Fator Descrição Valores
FRC Fator de recuperação de capital 0,11119
CIG Custo investimento do conjunto motor/gerador R$ 41.000.000,00
CAG Custo anualizado do investimento do conjunto motor/gerador
R$ 84.537.900
CIB Custo investimento da caldeira R$ 120.000.000,00
CB Custo do bagaço R$ 10,77
CNB Consumo de bagaço pelo conjunto motor/gerador 1.168.914 t/ano
CAB1 Gasto anual com bagaço R$ 14.220.000
Pot Potência nominal da planta 130.000KWh
T Tempo de disponibilidade da planta 6.240 h/ano
PE Produção de energia elétrica 811.200 MWh/ano
Ce Custo de energia elétrica produzida por bagaço R$ 121,74/MWh
37. Custo de Produção do MWh por tempo de operação.
Unidade Santa Luzia (MS). 2013
121,74
38. FONTE R$
Óleo diesel 491,61
Óleo combustível 330,11
Eólica 197,95
Gás natural 140,60
Nuclear 138,75
Carvão 135,05
Hidrelétrica 118,42
PCH 116,55
Biomassa (cana de açúcar) 101,75
Custos de produção de energia elétrica no Brasil, em 2008
Fonte: ANEEL (2008).
39. VIABILIDADE ECONÔMICA
CENÁRIO 1
Considera que toda a energia excedente ( média de 66MWh)
é comercializada a um valor médio de R$136,77 tendo como
base, os valores alcançados nos Leilões de Energia Nova
(LEN), e que a receita resultante remunera o capital investido
40. VIABILIDADE ECONÔMICA
CENÁRIO 2
Considera apenas a energia gerada para utilização da própria
indústria (média de 33 MWh), caso fosse comercializado,
considerando o mesmo valor de remuneração do cenário 1.
Nesse caso supõem-se que o investimento foi realizado para
a produção de energia equivalente ao consumo da própria
usina.
42. RESULTADOS
Produção média de 66MWh
Valor de comercialização de R$ 136,77
Tempo de operação de 6240 horas
VPL encontrado - R$ 210.747.356,00
Tempo de retorno do investimentos de 4,2 anos
44. Produção média de 33MWh
Valor de comercialização de R$ 136,77
Tempo de operação de 6240 horas
VPL encontrado - -R$ 65.767.907,00
RESULTADOS
45. Variação do VPL em relação a produção MWh
RESULTADOS
-R$ 50.000.000
R$ 0
R$ 50.000.000
R$ 100.000.000
R$ 150.000.000
R$ 200.000.000
35 40 45 50 55 60 65
VARIAÇÃO DO VPL EM RELAÇÃO A PRODUÇÃO (MWh)
VPL
48. A cogeração por bagaço de cana de açúcar é uma
excelente oportunidade como complemento de produção de
energia elétrica na composição da matriz energética
brasileira;
Disponibilidade de uma energia limpa e sustentável a
preços competitivos;
CONCLUSÕES
Apresenta vantagens econômicas devido a produção estar
próximo aos centros consumidores;
Pela sua lucratividade, impulsiona o desenvolvimento
econômico do estado produtor.