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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA CAMPUS CAÇAPAVA DO
SUL
CURSO DE GEOLOGIA
DICIPLINA
RECURSOS ENERGÉTICOS
RELATORIO DE CAMPO
VISITA TÉCNICA NOS MUNICÍPIOS DE CANDIOTA, OSÓRIO E
MINAS DO LEÃO (RS)
PROFESSOR
IGOR MAGALHAES CLEMENTE (igorclemente@unipampa.edu.br)
ALUNOS (A)
EDUARDA PEDROSO (eduardapedroso.geo@gmail.com)
HENRI ALVES ISHIBA (ishiba33@msn.com)
ROBERT SAUER (rsauer17@gmail.com)
CAÇAPAVA DO SUL 04 DE JUNHO DE 2018
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INTRODUÇÃO
O Rio Grande do Sul abriga um importante potencial energético para o Brasil,
tanto em fontes de energia não renováveis como em fontes de energia renováveis. O
substrato geológico do estado compreende depósitos minerais únicos no cenário
nacional, como é o caso do depósito de carvão na região de Candiota, que representa
a produção de energia do setor termoelétrico. O estado também compreende vasto
potencial energético hidrográfico, uma vez que usinas hidrelétricas foram construídas
nos principais rios, mantendo até hoje um bom fornecimento de energia para a
população gaúcha. Além destas fontes de energia, o estado também apresenta um
bom potencial de energia eólica, majoritariamente no litoral leste e na região da
campanha gaúcha, onde se encontra as principais áreas de passagem de ventos.
Neste trabalho, são analisadas três fontes de energia: (a) termoelétrica –
representada nas minas de carvão de Candiota; (b) eólica – representada no parque
eólico de Osório; (c) biomassa – representada pela produção de biogás em Minas do
Leão. Com isso, objetiva-se conhecer e entender de forma mais aprofundada o
sistema energético do Rio Grande do Sul, bem como entender o funcionamento das
etapas de produção e desenvolvimento de fontes de energia alternativas para o futuro.
A área da jazida de Candiota atinge 2 mil km2, com 23 camadas das quais a
Candiota é a mais relevante. Sua espessura média (camada total) é de 4,5 m,
localmente ultrapassando os seis metros. Junto com as camadas Candiota Inferior 1
e 2, contém 90% dos recursos.
A camada Candiota tem lavra de baixo custo e uso industrial difícil e dispendioso nas
opções tecnológicas atualmente adotadas. Os recursos totais atingem 12,3 bilhões de
tons, até 50 m de cobertura.
Está sendo lavrada pela Companhia Rio-grandense de Mineração (CRM), a céu
aberto, numa mina mecanizada com capacidade de 2 x 106t de carvão ROM por ano.
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DESENVOLVIMENTO
a) ENERGIA TERMOELÉTRICA: CARVÃO CANDIOTA
O trabalho em Campo de Candiota teve um grande parâmetro entre a discussão
cientifica, política e econômica. No que se diz no desenvolvimento dos Recursos
Energéticos do Brasil onde por convenção foi discutido e em cada área dos tipos de
energias renováveis ou não foi democraticamente discutido suas proposições
futurísticas, econômica e ambientalmente corretas.
Em campo
Integrante das camadas sedimentares do Permiano da Bacia do Paraná, a camada
carbonífera de Candiota, da Formação Rio Bonito, abriga vasto depósito de carvão
mineral. Atualmente em alta produção, esse carvão é minerado em mina a céu aberto,
com o uso de detonações e escavadoras, sendo explorado pela Companhia Rio-
grandense de Mineração – CRM.
Cia Rio-grandense de Mineração (CRM) opera ininterruptamente desde 1961. A lavra
é feita pelo Método de Fatias ou Tiras (Stripping Mining), até a profundidade de 50 m.
Duas perfuratrizes BE 35R, rotativas, perfuram a cobertura de arenito (7 m) e uma
Dragline BE W1260 de 38 jc remove o decapeamento. Para auxiliar no desmonte do
carvão utilizam-se perfuratrizes menores, Atlas Copco e Sandwick. Normalmente
apenas os bancos superiores e inferiores da camada Candiota são lavrados, que
somados tem cerca de 5 m de espessura. O carvão ocorre em várias camadas
intercaladas com estéril e a operação de lavra é feita em bancadas de altura variável,
com retroescavadeiras hidráulicas, pás carregadeiras e caminhões rodoviários. Em
algumas situações da cava eventualmente são lavradas a camada S2 (40cm) e o
banco louco - BL (50 cm). No carregamento do carvão utilizam-se escavadeiras a cabo
PH 1600 de 18 jc (parcialmente fabricadas no Brasil). No transporte são utilizados
caminhões Randon de 64 e 21 t, que alimentam as britagens de mandíbulas e de
rolos. Depois o carvão segue por um sistema de correias transportadoras, que levam
o ROM até o pátio das termoelétricas. Equipamentos de menor porte tais como
retroescavadeira e pás carregadeiras Volvo e tratores D8, auxiliam na remoção das
camadas menos espessas de carvão e estéril intercalados.
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A produção de ROM em 2009 alcançou cerca de 1,9 milhões t, de carvão com cinzas
de 54,4 %, 1,35 % S e poder calorífico de 3100- 3300 Kcal/kg. Foi todo fornecido à
Termoelétrica de Candiota. O carvão é entregue por R$ 50,00/t incluindo manuseios
internos e remoção das cinzas geradas na termoelétrica.
Foi projetada uma planta piloto para o beneficiamento a seco, cujos objetivos são:
Redução de 5,5% no teor de cinzas, aumentando 12% a eficiência térmica da usina
térmica. Objetiva também a melhora na eficiência dos filtros eletrostáticos pela
remoção da fração ultrafina (-0,1mm) e redução de 38% da emissão de SO2.
Para atender a qualidade, certas camadas são beneficiadas separadamente. A
recuperação em produto varia de 50 a 51%.
As reservas medidas em Candiota é superior a 300 milhões de toneladas. O deposito
tem pelo menos 6 camadas e toda a produção futura poderá atender aos projetos
anunciados de termoelétricas: MPX 600 MW; uma unidade de 350 MW para
exportação de energia para o Uruguai; Tractebel e uma usina para 500 MW,
totalizando 1450 MW.
As caldeiras de leito fluidizado (FBC) além de utilizar carvão com granulometria mais
grosseira, possuem temperatura de queima de 840-900ºC, contra 1200 a 1300ºC nas
caldeiras PC. Nesta mais baixa temperatura de combustão corresponde menor
emissão de NOx mas não influi no SO2. Nelas é sempre neutralizado com calcário,
sendo melhor controlado na caldeira de leito fluidizado do que nas de pulverizado. O
mesmo se passa com as emissões de particulados. Estas caldeiras podem também
utilizar combustíveis com cinza superior a 60%, o que será importante, no caso dos
carvões brasileiros. Todas as novas centrais térmicas projetadas, tanto as do Sul
Catarinense em Criciúma quanto as do RS, utilizando carvões de Candiota e do Baixo
Jacuí e adotarão esta tecnologia.
Uma maior participação do carvão nacional na nossa matriz energética
somente será possível quando as termoelétricas estiverem associadas com as minas
locais produzindo maior percentagem de energia firme. Os carvões das bacias
profundas do RS e os carvões mais nobres do PR deveriam ser destinados
preferencialmente à indústria carboquímica, pois traria imensos benefícios à região,
que já é naturalmente mais desenvolvida, seguindo o que se fez na África do Sul e
está sendo feito intensamente no presente na China.
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Características do Complexo Termelétrico de Candiota
Capacidade instalada: 796 MW
Fase
A
02 Turbinas: fabricante - Franco Tosi (Itália);
02 Alternadores (2 x 63 MW): fabricante - Asgen (Itália);
02 Caldeiras - fabricante - Ansaldo (Itália);
Fase
B
02 Turbinas: fabricante - Alston (França);
02 Alternadores (2 x 160 MW): fabricante - Brown-Boveri (Suíça);
02 Caldeiras: fabricante - Stein Industrie (França)
Fase
C
01 Turbinas: fabricante - Harbin Turbines Co (China);
01 Alternadores (350 MW): fabricante - Harbin Generator Company Limited
(China);
01 Caldeira - fabricante - Harbin Boiler Co. (China);
Mapa das minas de Carvão no sul do Brasil
Questão Ambiental
Impactos Socioambientais Relevantes Candiota III (Fase C) utiliza para a produção
de energia elétrica o carvão mineral pulverizado. Os impactos ambientais mais
relevantes da queima deste combustível se dão principalmente pelas emissões aéreas
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liberadas durante o período de operação da usina. O impacto na atmosfera determina
que cuidados sejam tomados com a instalação de equipamentos para minimização e
controle dessas emissões.
Os impactos no meio solo e água, apesar de importantes, são menos significativos,
cabendo as maiores preocupações, nestes aspectos, à mineração do carvão. Mesmo
assim, cuidados adicionais quanto ao consumo de água e lançamento de efluentes
foram adotados.
A bacia hidrográfica do Arroio Candiota, e mais especificamente a bacia de
acumulação da Barragem II, fonte de abastecimento de água do complexo Candiota,
garante em condições de estiagem, um mínimo de 1 m3/s (3600 m3/h). Esta vazão é
suficiente para permitir o consumo máximo das Fases A e B de Candiota que é de
0,236 m3/s (850 m3/h), somado ao de Candiota III (Fase C) que é de 0,291 m3/s (1050
m3/h), totalizando um consumo de aproximadamente 0,527 m3/s (1900 m3/h). O saldo
remanescente dos recursos hídricos disponíveis nesta particular situação crítica é
ainda de cerca de 0,473 m3/s (1700 m3/h).
O empreendimento propiciou ainda o desenvolvimento de programas
socioambientais, como por exemplo, o Programa de Educação Ambiental e
Capacitação e Treinamento, essenciais para que a comunidade, ou localidades
próximas, entendessem a importância do empreendimento e pudessem também
usufruir de seus benefícios.
Além desses, deve-se considerar a parcela de investimento feito pela CGTEE
referente à Compensação Ambiental, que é uma exigência legal e representa, no
mínimo, 0,5% (meio por cento) do valor total do empreendimento. No caso, foram mais
de R$ 4,5 milhões em investimentos a esse título, quase todos feitos na Estação
Ecológica do Taim.
Controle das Emissões Atmosféricas
Os padrões de emissão atmosférica, definidos no licenciamento ambiental do
empreendimento, respeitando a legislação, ficaram assim definidos.
Material Particulado, para operação com 80% da Potência Nominal: 265 mg/Nm3
Material Particulado, para operação com 45% da Potência Nominal: 100 mg/Nm3
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SO2 : 1.700 mg/Nm3
NOx : 680 mg/Nm3
Para garantir o atendimento dos padrões de emissão atmosférica fixados, o projeto
adotou tecnologias modernas de abatimento de material particulado integrado ao
sistema de dessulfurização, além da utilização de queimadores de baixa emissão de
NOx.
O sistema de dessulfurização adotado é do tipo semi-seco e emprega a cal virgem
como agente dessulfurizante. As vantagens do processo de dessulfurização,
integrado ao sistema de coleta de pó, escolhido, são sua alta eficiência (> 80% de
redução das emissões de SO2; > 99% de abatimento de material particulado (fly ash),
baixo consumo de água e ainda, não geram efluentes líquidos.
As emissões de NOx são controladas diretamente no processo de combustão. Os
queimadores de baixa emissão de NOx garantem um melhor controle da temperatura
de combustão reduzindo a oxidação do N2 do ar de combustão.
Para o controle do atendimento dos padrões de emissão, foram instalados
equipamentos de monitoramento contínuo das emissões atmosféricas.
O tratamento dos efluentes líquidos é feito internamente, com o máximo de
reaproveitamento (recirculação), e o efluente residual, quando existente, já tratado, é
lançado juntamente com os efluentes das Fases A e B, passando pela bacia de
decantação existente. A bacia tem a capacidade de tratamento de cerca de 1000 m3/h,
e recebe atualmente cerca de 300 m3/h.
Resíduos sólidos industriais
Cerca de 80% das cinzas, resíduos minerais resultantes da queima do carvão, do tipo
leve (fly ash) são arrastados através do circuito de ar e gases, entrando nos filtros
eletrostáticos, onde é captado de forma a atender o padrão de emissão estabelecido
no processo de licenciamento ambiental.
As cinzas pesadas (botton ash), que representam 20% das cinzas totais, caem no
fundo da fornalha do gerador de vapor, dentro de uma tremonha com água, onde é
resfriada para a sua posterior extração e destinação às cavas da mina de carvão.
Benefícios
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Maior aproveitamento do carvão nacional/gaúcho, com redução de preço, facilitando
a alavancagem de novos empreendimentos na região de Candiota
Agrega energia firme para atendimento do mercado nacional
Impacta positivamente a economia da região (Metade Sul do Rio Grande do Sul) cujo
desenvolvimento sócio-econômico por muito tempo manteve-se deprimido.
Geração média de empregos: na construção: 1.500 empregos diretos e 3.000
empregos indiretos; na operação e manutenção: 250 empregos fixos.
Operação com combustível nacional garantido, e sem risco cambial.
b) ENERGIA EÓLICA: PARQUE EÓLICO DE OSÓRIO
O Rio Grande do Sul abriga regiões importantes com grande potencial eólico.
Essas regiões caracterizam-se por uma dinâmica de ventos propícia para a geração
de energia limpa, e se localizam principalmente no litoral leste e na região da
campanha gaúcha. Esse potencial eólico foi explorado ao longo dos últimos anos no
estado, visando geração de energia alternativa às tradicionais, como termoelétricas e
hidroelétricas. Com isso, objetiva-se reduzir os níveis de impacto socioambiental
causados por estas últimas, e assim contribuir para a produção e utilização de fontes
de energia limpa e renováveis. No mapa a seguir (Fig. 1), mostra-se o potencial eólico
do Rio Grande do Sul de acordo com a velocidade do vento a cem metros de altura.
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c) ENERGIA DE BIOMASSA: USINA DE BIOGÁS DE MINAS DO LEÃO
A visita de campo do dia 20 de abril se deu na Central de Resíduos do Recreio (CRR)
que opera no município de Minas do Leão - RS, próximo a Capital do Estado Porto
Alegre a uma distância de 80 km e a 180 Km de Caçapava do Sul – RS. Este projeto
é resultado de um planejamento que aproveitou a condição favorável gerada pela
mineração do carvão a céu aberto (Mina do Recreio), favorecida pela hidrogeologia
adequada para a implantação segura de um aterro sanitário.
Sua capacidade total é de 23 milhões de toneladas de resíduos, com prazo de
operação em 23 anos, ocupando uma área de 129 hectares, dos quais 84 hectares
são reservados para receber resíduos e o restante são destinados no processo
operacional na geração da energia. Fazem parte do processo operacional uma área
reservada para o aterro sanitário e uma estação de tratamento para efluentes líquidos
composta por filtros biológicos, lagoa aerada e lagoas facultativas, além de dois
banhados construídos com área de 20 mil m2.
O objetivo deste projeto é reduzir os gases causadores do efeito estufa onde se dá a
captura e a queima do biogás gerado nos aterros.
Sua estrutura é composta por um moderno sistema de coleta e oxidação térmica do
biogás, sopradores, tanque de separação de condensação e queima controlada em
flare enclausurado, o que possibilita uma redução anual em torno de 170 mil toneladas
de CO2. A CRVR Riograndense de Valorização de Resíduos Ltda. opera no estado do
Rio Grande do Sul com foco na área de valorização de resíduos. Originalmente
denominada Sil Soluções Ambientais Ltda., iniciou suas atividades no ano de 1992
com estudos na área denominada Central de Resíduos do Recreio-CRR, localizada
no município de Minas do Leão.
O processo inicial aproveitava as cavas geradas pela mineração do carvão mineral.
No ano de 1998, a FEPAM/RS autorizou o licenciamento para preparação da área e,
no ano de 2001, iniciaram as atividades de destinação final no local. A Companhia
Riograndense de Valorização de Resíduos (CRVR) uma unidade de geração de
energia, tendo como combustível o aproveitamento do biogás obtido da decomposição
dos rejeitos depositados. A unidade geradora tem uma potência de 8,5 MWh, podendo
atender uma população de aproximadamente 100 mil habitantes.
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Sistema de tratamento
O tratamento e destinação de resíduos sólidos urbanos através de aterro sanitário
com unidade de triagem e compostagem do município de Minas do Leão - RS prevê
a implantação de um Sistema alternativo de tratamento de lixiviado composto por duas
etapas:
Tratamento primário, a ser realizado em filtro anaeróbio da base do aterro, tanque
equalizador de fluxo ascendente e filtro aeróbio de taxa intermediária.
Tratamento secundário, a ser realizado em três lagoas facultativas. Ver (fig. xx)
Realizado por sistema de tratamento por osmose reversa. Este sistema tem como
características de operação em unidade compacta, fácil instalação, eficiência com
independência de condições climáticas e ambientais e elevada capacidade de
tratamento até 100 m³/dia. O objetivo principal deste sistema é desenvolver mais uma
opção de tratamento do lixiviado gerados nos aterros. Ampliando assim a capacidade
de tratamento dos aterros, bem como outra solução as já implantadas e em operação.
(Sistema de aterro sanitário e ao lado sistema de tratamento dos fluidos)
Ao final do tratamento os rejeitos concentrados serão injetados novamente no aterro
e os efluentes tratados poderão ser utilizados em irrigações, na cobertura vegetal do
aterro, nos ajardinamentos do aterro, sendo o excedente lançado uma vez atendidos
aos padrões de emissão.
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O projeto em escala piloto, denominado de GNVerde, visa purificar o biogás gerado
no aterro sanitário, tendo como produto final um gás com composição equivalente ao
gás natural veicular. O biogás gerado da decomposição biológica dos resíduos
orgânicos visa a geração de energia elétrica.
Como vimos na figura() todo o processo se origina no aterro sanitário onde são
implantado mecanismo de converter resíduos "biomassa" em gás metano.
Os aterros são preparado e são altamente vedados por uma camada de brita, argila e
uma manta geotêxtil. E são implantados sistemas de flare biogás nos aterros
sanitários em um sistema de malhas. Ver (fig. xx)
(FLARE BIOGÁS)
Este sistema são interligados a uma matriz de sucção desses gases por tubulações
de diâmetros superiores. Ver fig.(xx)
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(INTERLIGAÇÃO DAS MALHAS DE FLARE DE BIOGÁS EM UM SISTEMA DE
SUCÇÃO)
Este sistema de duto conduz o gás metano para um sistema de tratamento onde serão
retiradas as impurezas dos gases e filtrados.
CENTRAL DE SUCÇÃO
Este gás passa por um processo de purificação e resfriamento transformando em GLP
onde são comprimidos por um sistema chillers de condensação. Ver Fig. (xx).
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CHILLERS DE CONDENSAÇÃO
Esses gases ao passar por todos esses processos então estarão prontos para o
consumo onde serão destinados como combustível em uma rede de grupo geradores
