analise da viabilidade do aproveitamento da palha da cana de acucar para cogeracao de energia numa...

7/31/2019 Analise Da Viabilidade Do Aproveitamento Da Palha Da Cana de Acucar Para Cogeracao de Energia Numa Usina S

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Campus de Ilha Solteira

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA MECNICA

Anlise da Viabilidade do Aproveitamento da Palha da Cana de

Acar para Cogerao de Energia numa Usina Sucroalcooleira

Ricardo Agudo Romo Jnior

Ilha Solteira SPSetembro/2009


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Campus de Ilha Solteira

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA MECNICA

Anlise da Viabilidade do Aproveitamento da Palha da Cana de

Acar para Cogerao de Energia numa Usina Sucroalcooleira

Ricardo Agudo Romo Jnior

Orientador: Prof. Dr. Ricardo Alan Verd Ramos

Dissertao apresentada Faculdadede Engenharia - UNESP Campus deIlha Solteira, para obteno do ttulode Mestre em Engenharia Mecnica.

rea de Conhecimento: CinciasTrmicas.

Ilha Solteira SP

Setembro/2009


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FICHA CATALOGRFICA

Elaborada pela Seo Tcnica de Aquisio e Tratamento da InformaoServio Tcnico de Biblioteca e Documentao da UNESP - Ilha Solteira.

Romo Jnior, Ricardo Agudo.R766a Anlise da viabilidade do aproveitamento da palha da cana de acar

para cogerao de energia numa usina sucroalcooleira / Ricardo AgudoRomo Jnior. -- Ilha Solteira : [s.n.], 2009.

164 f. : il. color.

Dissertao (mestrado) - Universidade Estadual Paulista. Faculdade deEngenharia de Ilha Solteira. rea de conhecimento: Cincias Trmicas, 2009

Orientador: Ricardo Alan Verd RamosBibliografia: p. 132-136

1. Indstria sucroalcooleira. 2. Colheita mecanizada. 3. Palha - Utilizao.4. Energia eltrica e calor - Cogerao. 5. Sistema de lavagem de cana a seco.


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DEDICATRIA

Dedico este trabalho aos meus familiares Rose Mary Contiero, Marcelo

Romo, Dolores Contiero, Vera Contiero, Gilberto Castilho e Fabiana Souza.

Vivo por quem eu morreria.


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AGRADECIMENTOS

Devo meus agradecimentos s seguintes pessoas:Aos meus familiares que me apoiaram por todos os anos de faculdade e

posteriormente mesmo trabalhando incentivando-me a sempre dar continuidade nos

meus estudos.

Aos colaboradores da Usina Pioneiros Bioenergia S/A que permitiram que

dividisse meu tempo com o trabalho e as obrigaes da ps-graduao, assim como

auxlio tcnico para que essa dissertao fosse mais rica em dados.

Ao meu orientador Prof. Dr. Ricardo Alan Verd Ramos pelo apoio dadodesde minha graduao at a concluso da minha dissertao.

Aos meus amigos da Repblica Gueri-Gueri que, alm de me dar foras nas

horas difceis, sempre deixavam meus dias mais felizes e a outros vrios amigos que

fiz durante o perodo de faculdade e da ps-graduao, assim como no trabalho.


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Mais vale a lgrima da derrota, do que a vergonha de nunca ter tentado.


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RESUMO

Com o aumento da mecanizao da colheita de cana de acar e adiminuio da prtica de queima prvia da palha nos canaviais em funo deprotocolos ambientais estabelecidos entre os usineiros e o governo, crescesignificativamente a quantidade de palha disponvel no campo. Neste trabalho analisada a utilizao de palha como combustvel suplementar para caldeirasconvencionais de alta presso (para bagao), possibilitando assim um aumento degerao de energia excedente com a possibilidade de ser exportada paracomercializao. Para tanto, so realizados estudos de perdas, ganhos einvestimentos com a introduo da palha na indstria atravs de anlisestermodinmicas de gerao de energia, produo de lcool e acar, eficincias deequipamentos como colhedoras de cana, sistema de lavagem de cana a seco,

picador de palha, caldeira de alta presso, moagem da cana, entre outros. Como opoder calorfico inferior da palha quase o dobro do poder calorfico do bagao agerao de energia excedente para comercializao apresenta uma grandevantagem para o setor, sendo as perdas em produo de acar e lcool poucossignificantes devido ao alto valor da venda de eletricidade.

Palavras-Chave: Indstria sucroalcooleira. Colheita mecanizada. Palha. Cogeraode energia. Sistema de lavagem de cana a seco.


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ABSTRACT

With the increasing mechanization of the sugar cane harvest and the decline

in the prior practice of burning of sugar cane straw, due to ambient protocolsestablished by government and sugar and alcohol industries factories, there is asignificant increase of the amount of straw available in the field. This paper considersthe use of straw as additional fuel in conventional high-pressure boilers (of bagasse),thus enabling an increase in generation of energy surplus with the possibility to beexported for commercialization. For this, studies of losses, gains and investments arecarried out with the introduction of straw in the industry through thermodynamicsanalysis to generate energy, production of alcohol and sugar, efficiencies ofequipment like as mechanical cane harvest, washing system of cane to be dried,mincer of straw, high-pressure boiler, milling of sugar cane, among others. As thelower power heating of the straw is nearly twice of lower power heating the bagasse

the generation of energy for commercialization presents a great advantage for thefactories, and the losses in production of sugar and alcohol are not much significantdue to the high value of electric energy sale.

Keywords: Sugar and alcohol factories. Mechanical harvest. Straw. Cogeneration ofenergy. Cane washing system.


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LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1 Participao da biomassa na matriz eltrica brasileira 26

Figura 1.2 Demanda por energia eltrica x Potencial da bioeletricidade

(em MW mdios) 27

Figura 2.1 Sistema Smokejack 35

Figura 2.2 Estimativa da produo de cana e de bioeletricidade. 38

Figura 2.3 Seqncia do processo de gerao de potncia e calor em

sistemas de cogerao 38

Figura 2.4 Representao esquemtica de um ciclo Rankine 40

Figura 2.5 Representao esquemtica de um ciclo Brayton simples 42

Figura 2.6 Representao esquemtica de um ciclo combinado 44

Figura 2.7 Cogerao com motor alternativo 46

Figura 2.8 Sistema de cogerao com turbina de extrao-condensao 47

Figura 3.1 Colheita mecanizada da cana de acar 54

Figura 3.2 Prazos para eliminao da queima da palha no Estado de

So Paulo 55

Figura 3.3 Montantes de energia provenientes de biomassa de cana

comercializados em 2007 no Estado de So Paulo 56

Figura 3.4 Separao de impureza mineral 58

Figura 3.5 Picador de palha 60

Figura 3.6 Palha inteira e palha picada 60

Figura 3.7 Sistema de lavagem a seco de cana (Projeto Antigo - CTC) 61

Figura 3.8 Sistema de lavagem a seco de cana (Projeto Novo - CTC) 62

Figura 3.9 Relao da rotao do extrator primrio da colhedora com a

quantidade de impurezas a seco 63

Figura 3.10 Projeto atual do sistema de lavagem de cana a seco 64


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Figura 3.11 Mesa alimentadora 65

Figura 3.12 Transporte de cana picada pela esteira de talisca 65

Figura 3.13 Sistema de ventilao do sistema de limpeza de cana a seco 66

Figura 3.14 Sadas de ar do sistema de limpeza de cana a seco 66

Figura 3.15 Caixa coletora de palha e terra 67

Figura 3.16 Sistema de lavagem a seco em uma usina sucroalcooleira 67

Figura 4.1 Diviso da cana de acar 68

Figura 4.2 Sistema aberto em comunicao com a atmosfera e n

reservatrios trmicos. 81

Figura 5.1 Produo energtica global para o Caso 1 100

Figura 5.2 Perdas de ART convertidas em perdas de lcool hidratado

(Caso 1). 100

Figura 5.3 Perdas de ART convertidas em perdas de lcool anidro (Caso 1)101

Figura 5.4 Perdas de energia com a queima da palha no Caso 1

(Base cana queimada) 101

Figura 5.5 Receita final com a venda de energia excedente na primeira

Safra (Caso 1). 102

Figura 5.6 Rentabilidade da energia excedente exportada no Caso 1


Figura 5.7 Eficincia energtica global no Caso 1 ( 100% colheita

mecanizada) 104


safra do Caso 1 (Base cana queimada 100 % colheita

mecanizada) 104

Figura 5.9 Produo energtica global para o Caso 2 111


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Figura 5.10 Perdas de ART convertidas em perdas de lcool hidratado

(Caso 2) 112

Figura 5.11 Perdas de ART convertidas em perdas de lcool anidro

(Caso 2) 112

Figura 5.12 Perdas de ART convertidas em perdas de acar branco

(Caso 2) 113

Figura 5.13 Perdas de ART convertidas em perdas de acar VHP (Caso 2)113

Figura 5.14 Perdas de energia com a queima da palha (Caso 2) 114


safra (Caso 2) 115

Figura 5.16 Rentabilidade da energia excedente exportada no Caso 2


Figura 5.17 Eficincia energtica global no Caso 2 ( 100% colheita

mecanizada) 116


safra no Caso 2 (Base cana queimada 100% da

colheita mecanizada) 117

Figura 5.19 Produo energtica global para o Caso 3. 124

Figura 5.20 Perdas de ART convertidas em perdas de lcool hidratado(Caso 3) 125

Figura 5.21 Perdas de ART convertidas em perdas de lcool anidro

(Caso 3) 125

Figura 5.22 Perdas de ART convertidas em perdas e acar branco

(Caso 3) 126

Figura 5.23 Perdas de ART convertidas em perdas de acar VHP

(Caso 3) 126


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Figura 5.24 Perdas de energia com a queima da palha (Caso 3) 127


safra (Caso 3) 128

Figura 5.26 Rentabilidade da energia excedente exportada (Caso 3) 128

Figura B.1 Tela de dados de entrada do programa 139

Figura B.2 Tela principal do programa (Parte 1) 140







Figura B.9 Tela secundria do programa para clculo da produo de

lcool e acar 147

Figura B.10 Tela secundria do programa para clculo do balano

energtico da usina 148

Figura B.11 Tela secundria do programa para clculo do seqestro de

ART pelo bagao produzido 148

Figura B.12 Tela secundria do programa para anlise energtica dosequipamentos do preparo e moagem de cana e preparo da

palha (Parte 1) 150

Figura B.13 Tela secundria do programa para anlise energtica dos

equipamentos do preparo e moagem de cana e preparo da

palha (Parte 2) 151

Figura B.14 Tela secundria do programa para clculo das perdas de

ART convertidas em perdas de lcool e acar (Parte 1) 152


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Figura B.15 Tela secundria do programa para clculo das perdas de

ART convertidas em perdas de lcool e acar (Parte 2) 153

Figura B.16 Perdas de energia com a queima da palha nos canaviais 154

Figura B.17 Receita final com acrscimo da palha na indstria 154

Figura B.18 Produo energtica 155

Figura B.19 Rentabilidade da energia comercializada com a introduo

da palha na indstria 156


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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Potencial de gerao de bioeletricidade at 2013 37

Tabela 2 Parmetros utilizados e resultados da simulao do uso

combinado do bagao e da palha para gerao de eletricidade 57

Tabela 3 Dados de impureza e eficincia de separao em funo do tipo

de coleta (projeto antigo) 62

Tabela 4 Dados de impureza e eficincia de separao em funo do tipo

de coleta 63

Tabela 5 Composio qumica tpica de um colmo de cana de acar 69

Tabela 6 Dados de entrada para uso no programa 70

Tabela 7 Porcentagem de separao de palha pelas colhedoras 71

Tabela 8 Classificao do acar cristal 75

Tabela 9 Dados de entrada para clculo de exportao de energia e

eficincia trmica 86

Tabela 10 Dados de equipamentos do setor de preparo e moagem de

cana-de acar 90

Tabela 11 Dados de equipamentos do setor de preparo da palha 90

Tabela 12 Dados de entrada para clculos (Caso 1) 95

Tabela 13 Rendimento do canavial (Caso 1) 95

Tabela 14 Quantidade de cana entrando na indstria (Caso 1) 96

Tabela 15 Quantidade de cana na entrada do setor de extrao e moagem

(Caso 1) 96

Tabela 16 Quantidade de palha separada pelo SLCS Ligado (Caso 1) 97

Tabela 17 Quantidade de bagao destinado queima em uma caldeira de

alta presso (Caso 1) 97


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Tabela 18 Consumo da moenda e da palha em MWh / safra (Caso 1) 98

Tabela 19 Gerao total e exportao de energia por safra em MWh/safra

(Caso 1) 99





(Caso 2) 107


Tabela 25 Quantidade de bagao destinado queima em uma caldeira

de alta presso (Caso 2) 108


Tabela 27 Gerao total e exportao de Energia MWh / safra (Caso 2) 110





(Caso 3) 120


Tabela 33 Quantidade de bagao destinado queima em uma caldeira dealta presso (Caso 3) 121


Tabela 35 Gerao total e exportao de energia no Caso 3

(MWh / safra) 123

Tabela 36 Comparao entre os casos analisados 129


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LISTA DE ABREVIATURAS

ANEEL - Agncia Nacional de Energia Eltrica

BNDES - Banco Nacional de Desenvolvimento Econmico e Social

CGCE - Cmara de Gesto da Crise Energtica

CPFL - Companhia Paulista de Fora e Luz

COGEN-SP - Associao Paulista de Cogerao de Energia

CTC - Centro de Tecnologia Canavieira

GOELRO - Plano Governamental de Eletrificao Russa

MAE - Mercado Atacadista de Energia

MME - Ministrio de Minas e Energia

NUPLEN - Ncleo de Planejamento Energtico, Gerao e Cogerao de

Energia

ONS - Operador Nacional do Sistema Eltrico

PCI - Poder Calorfico Inferior do Combustvel

PPT - Programa Prioritrio de Termoeletricidade

PROINFA - Programa de Incentivo s Fontes Alternativas de Energia Eltrica

PURPA - Public Utilities Regulatory Policy ActRP - Regime Permanente

SIN - Sistema Interligado Nacional

SLCS - Sistema de Limpeza de Cana a Seco


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NOMENCLATURA

Smbolos Latinos

PlantioA - rea necessria para o plantio da cana de acar (ha);

ART - Acar redutor total (%);

ColmoART - ART do colmo da cana de acar (kg);

DPART - ART disponvel para o processo (kg de ART);

ProcART - ART para o processo (kg);

PPART - ART perdido no processo (kg de ART);

RecART - ART recuperado (kg de ART);

combb - Exergia especfica do bagao da cana (kJ/kg);

eb - Exergia especfica na entrada da caldeira (kJ/kg);

fisb - Exergia fsica especfica (kJ/kg);

quib - Exergia qumica especfica (kJ/kg);

sb - Exergia especfica na sada da caldeira (kJ/kg);

tb - Exergia especfica total (kJ/kg);

DispBag - Bagao de cana disponvel (t/safra);

EnergiaC - Custo da venda de energia (R$/MW);

BrancoC - Custo de venda do acar branco (R$/sacas);

VHPC - Custo de venda do acar VHP (R$/sacas);

AanC - Custo de venda do lcool anidro (R$/m3);

AhiC - Custo de venda do lcool hidratado (R$/m3);

ColmoCana - Porcentagem de colmo na cana (%);

TotalCana - Cana total plantada (t);

PotCte - Constante de potncia do motor do equipamento;

ConsCte - Constante de consumo do equipamento (kWh/ tcana);

MxCap - Capacidade mxima do equipamento (tcana/h ou tpalha/h);

ProcCv - Consumo de vapor pelo processo (kg/tcana);

ExtC - Consumo da turbina na extrao (kgvapor/kW);


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CondC - Consumo da turbina na condensao (kgvapor/kW);

MoendaC - Consumo de energia pelas moendas (MW/safra);

_Tota l P lantaC - Consumo total de energia na planta sucroalcooleira (MW/safra);

MoendaCesp - Consumo especfico da moenda (kWh/tcana);

ProcCesp - Consumo especfico do processo (kWh/tcana);

PalhaCextra - Consumo extra de energia no processamento da palha (MW/safra);

Print ocC - Consumo de energia interno do processo (MW/safra);

AabD - Densidade do lcool absoluto (kg/l);

wE& - Taxa de trabalho til (kW);

ConsTotalE

- Energia total consumida pelos equipamentos (kWh/tcana);

TotalExp - Exportao total de energia (MWh/safra);

CondG - Gerao de energia atravs da condensao da turbina (MW);

ExtG - Gerao de energia atravs da extrao da turbina (MW);

TotalG - Gerao total da turbina (MW);

Aalh - Entalpia da gua de alimentao (kJ/kg);

eh - Entalpia especfica na entrada do volume de controle (kJ/kg);

ho - Entalpia especfica no estado de referncia (kJ/kg);

sh - Entalpia especfica na sada do volume de controle (kJ/kg);

Vgerh - Entalpia do vapor gerado (kJ/kg);

iI&

- Irreversibilidade num determinado equipamento (kW);

m& - Vazo mssica (lquido ou vapor) no volume de controle (kg/s);

combm& - Vazo mssica de combustvel consumido na caldeira (kg/s);

em& - Fluxo de massa que entra no volume de controle (kg/s);

sm& - Fluxo de massa que sai do volume de controle (kg/s);

SafraM - Moagem total (t/safra);

P - Presso (kPa);

Po - Presso no estado de referncia (kPa);

BagP - Bagao gerado a partir da cana de acar (%);

BagcaldP - Produo de vapor por bagao pela caldeira (kgvapor/ kgbag);


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PalhacaldP - Produo de vapor por palha pela caldeira (kgvapor / kgpalha);

CaldoP - Porcentagem de caldo existente na cana de acar (%);

FBP - Porcentagem de fibra no bagao (%);

FCP - Porcentagem de fibra no colmo (%);

ColmoP - Porcentagem de colmo na cana de acar (%);

MotorP - Potncia do motor do equipamento (kW);

tilP

- Potncia til do equipamento (kW);

DispPalha - Palha disponvel (t/safra);

BagPCI - Poder Calorfico Inferior do bagao (kJ/kg);

combPCI - Poder calorfico inferior do combustvel (kJ/kg);

PalhaPCI - Poder Calorfico Inferior da palha (kJ/kg);

AanPf - Produo final de lcool anidro (litros);

AhiPf - Rendimento da destilaria (litros);

BrancoPf - Produo Final de Acar Branco (sacas);

VHPPf - Produo final de acar VHP (sacas);

BrancoPol - Pol para produo de acar branco (%);

VHPPol - Pol para produo de acar VHP (%);

Prod - Produtividade (t/ha);

vcQ&

- Taxa de transferncia de calor para o volume de controle (kW);

DestR - Rendimento da destilaria (%);

ExpTotalR - Receita final para exportao de energia (R$/MW);

BrancoPfR - Receita final para produo de acar branco (R$/sacas);

VHPPfR - Receita final para produo de acar VHP (R$/sacas);

AanPfR - Receita final para produo de lcool anidro (R$/m3);

AhiPfR - Receita final para produo de lcool hidratado (R$/m3);

ReAan - Rendimento estequiomtrico do lcool anidro (kg/kg ART);

ReAhi - Rendimento estequiomtrico do lcool hidratado (kg/kg ART);AanRg - Rendimento global do lcool anidro (l/kg ART);


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AhiRg - Rendimento global do lcool hidratado (l/kg ART);

FermRp - Rendimento prtico da fermentao (%);

AanRt - Rendimento terico do lcool anidro (l/kg ART);

AhiRt - Rendimento terico do lcool hidratado (l/kg ART);

es - Entropia especfica na entrada do volume de controle (kJ/kgK);

so - Entropia especfica no estado de referncia (kJ/kgK);

ss - Entropia especfica na sada do volume de controle (kJ/kgK);

gerS& - Gerao de entropia no volume de controle (kJ/kgK);

Sq - Quantidade de ART seqestrado por quantidade de bagao

produzido;T - Temperatura (K);

To - Temperatura no estado de referncia (K);

jT - Temperatura superficial do volume de controle (K);

AanTA - Teor alcolico do lcool anidro (%peso);

AhiTA - Teor alcolico do lcool hidratado (%peso);

V - Velocidade do fluxo de massa (m/s);

CondV - Vapor destinado condensao da turbina (t/safra);

ExtV - Vapor destinado extrao da turbina (t/safra);

GerV - Vapor gerado pela caldeira (t/safra);

perdW& - Taxa de trabalho perdido (kW);

vcW&

- Potncia referente ao volume de controle (kW);

revW& - Taxa de trabalho reversvel (kW);

ix - Frao do componente na mistura (%).


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Smbolos Gregos

i - Porcentagem da irreversibilidade de cada equipamento em relao

ao total da planta (%);

Energtica - Produo energtica (kWh/tcana);

Ext - Eficincia de extrao da moenda (%);

isoh - Diferena entre as entalpias de entrada e sada do volume de

controle, para processo isoentrpico (kJ/kg);

Cald - Rendimento da caldeira (%);

I - Eficincia pela 1 Lei (%);

II - Eficincia pela 2 Lei (%);

i,0 - Potencial qumico de referncia do elemento (T0, P0);

i - Potencial qumico do elemento na mistura (Ti, Pi);

=

n

1iiI

&

- Irreversibilidade total da planta (kW).

Legendas

AA - lcool Anidro;

AH - lcool Hidratado;

BA - Bomba de Alimentao;

C - Caldeira;

CC - Cmara de Combusto;

CR - Cmara de Recuperao;

CH - Chamin;

CO - Condensador;CP - Compressor;

G - Gerador;

PV - Parcialmente Ventilada;

RP - Regime Permanente;

SLCS - Sistema de Limpeza de Cana a Seco;

SV - Sem Ventilao;

TG

- Turbina a Gs;TV - Turbina a Vapor;

V - Ventilada.


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SUMRIO

1 Introduo ...................................................................................................241.1 O Setor Eltrico Brasileiro .............................................................................24

1.2 Contribuio Energtica do Setor Sucroalcooleiro .......................................251.3 Relevncia do Tema e Objetivo ....................................................................271.4 Reviso da Literatura ....................................................................................28

2 Aspectos da Cogerao de Energia ..........................................................342.1 Definio de Cogerao ...............................................................................342.2 Histrico da Cogerao ................................................................................352.3 Ciclos de Cogerao .....................................................................................382.3.1 Ciclo Rankine ................................................................................................392.3.2 Ciclo Brayton ................................................................................................412.3.3 Ciclo Combinado ..........................................................................................442.3.4 Ciclos Otto e Diesel ......................................................................................452.4 Sistemas de Cogerao no Setor Sucroalcooleiro .......................................462.5 Programas de Incentivo a Cogerao Criados pelo Governo .......................472.5.1 Programa Prioritrio de Termoeletricidade ...................................................472.5.2 Programa de Incentivo s Fontes Alternativas de Energia Eltrica ..............482.5.3 Programa Paulista de Bioenergia .................................................................50

3 Aproveitamento da Palha para Cogerao ...............................................523.1 Potencial Energtico da Palha para Cogerao ...........................................523.2 Sistema para a Separao da Palha ............................................................573.3 Origens do Sistema de Lavagem de Cana a Seco, Testes e Resultados

Obtidos .........................................................................................................613.4 Princpios de Funcionamento do Sistema de Limpeza de Cana a Seco.......64

4 Conceitos e Metodologia Aplicada para o Aproveitamento da Palha ....684.1 Dados de Entrada .........................................................................................684.2 Produo de lcool .......................................................................................724.3 Fabricao de Acar ...................................................................................744.4 Balano Energtico da Gerao de Energia .................................................764.4.1 Conceitos Termodinmicos ..........................................................................76


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4.4.1.1 Primeira Lei da Termodinmica ....................................................................764.4.1.2 Segunda Lei da Termodinmica ...................................................................774.4.1.3 Balano de Exergia .......................................................................................784.4.1.4 Irreversibilidade dos Equipamentos ..............................................................834.4.1.5 Eficincias Trmicas pela Primeira e Segunda Leis da Termodinmica .......844.4.2 Exportao de Energia e Produo Energtica ............................................864.4.3 Anlise Energtica dos Equipamentos do Preparo e Moagem de Cana e do

Preparo da Palha ..........................................................................................894.5 Clculo do Seqestro de ART pelo Bagao ..................................................914.6 Balano Econmico da Gerao de Energia, Produo de lcool e Acar92

5 Resultados ..................................................................................................945.1 Caso 1 ..........................................................................................................945.1.1 Resultados Termodinmicos ........................................................................985.1.2 Resultados Econmicos .............................................................................1005.2 Caso 2 ........................................................................................................1055.2.1 Resultados Termodinmicos ......................................................................1095.2.2 Resultados Econmicos .............................................................................1115.3 Caso 3 ........................................................................................................1185.3.1 Resultados Termodinmicos ......................................................................1225.3.2 Resultados Econmicos .............................................................................1245.4 Tabela Comparativa entre os Casos...........................................................129

6 Concluses ...............................................................................................130

REFERNCIAS ..........................................................................................132APNDICE A ..............................................................................................137

ANEXO A ...................................................................................................157


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1 Introduo

A ocorrncia da crise energtica em 2001, decorrente da reduo de gua em

reservatrios das hidreltricas por escassez de chuvas e do aumento do consumo

de energia acima da capacidade do setor pblico em responder ao crescimento

dessa demanda, levou o Brasil a um panorama de incertezas quanto garantia de

oferta de energia.

Uma das alternativas para suprir o dficit de eletricidade o estmulo

gerao independente e descentralizada e a participao de capital privado no

sistema atravs da construo de pequenas centrais hidreltricas e termeltricas,

alm do aumento da gerao de energia eltrica atravs da cogerao em

indstrias, com destaque para as sucroalcooleiras.

Diante deste contexto, a seguir sero apresentados alguns detalhes do setor

eltrico brasileiro: a contribuio energtica do setor sucroalcooleiro; a relevncia e

objetivos do presente trabalho, bem como uma reviso bibliogrfica sobre o assunto.

1.1 O Setor Eltrico Brasileiro

Nos ltimos anos o setor eltrico brasileiro sofreu vrias mudanas estruturais

que geraram uma srie de inovaes, quer seja de ordem institucional ou em nvel

de regulamentao, que alteraram sensivelmente o panorama, at ento estvel econtrolado pelo governo, para um ambiente competitivo. Assim, foram criadas a

Agncia Nacional de Energia Eltrica (ANEEL) em 1996, o Operador Nacional do

Sistema Eltrico (ONS) e o Mercado Atacadista de Energia (MAE) em 1998, a

Cmara de Gesto da Crise Energtica (CGCE) em 2001, dentre outras agncias e

rgos, que passaram a regular o sistema eltrico dentro de um novo contexto, cujo

objetivo maior foi passar de um mercado de energia eltrica onde predominam os

consumidores cativos, para um mercado de livre negociao.


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25

As recentes transformaes estruturais do setor eltrico brasileiro vm

seguindo as tendncias mundiais, cujo carter eminentemente descentralizador,

com maior espao para a produo de eletricidade em geradores independentes das

concessionrias; uso mais intensivo de fontes energticas renovveis; auto-

produo energtica e a gerao distribuda, contexto dentro do qual se destaca a

cogerao no setor sucroalcooleiro (CORRA NETO; RAMON, 2002).

A partir da biomassa produzida pelo seu processo produtivo, o potencial de

gerao de energia eltrica excedente possui como principais determinantes a

alternativa tecnolgica adotada para o ciclo termoeltrico de cogerao, o

crescimento da cultura da cana de acar, as alteraes tcnicas para reduo dos

consumos especficos de energia mecnica, trmica e eltrica no processo produtivode acar e lcool e o mtodo de colheita adotado.

O potencial de mercado para a comercializao do excedente de energia

eltrica depende fundamentalmente da estrutura do setor eltrico, do interesse das

empresas concessionrias de distribuio de energia eltrica em agregar esta fonte

a seu portflio, da disposio dos empresrios do setor sucroalcooleiro em investir

nesta gerao de energia eltrica e da disposio das concessionrias em

remunerar adequadamente a energia eltrica contratada.

1.2 Contribuio Energtica do Setor Sucroalcooleiro

H alguns anos vem sendo discutido o melhor aproveitamento do potencial

econmico da biomassa da cana de acar, tanto o bagao de cana de acar como

a biomassa que compe a planta no campo (palhio): suas folhas, pontas e palhas.

Com esse advento da cogerao e a possibilidade de exportao de energia

eltrica, alm da competitividade do mercado, as usinas passaram a se preocupar

com a eficincia das suas mquinas trmicas, j que nessa situao, alm de

atender a demanda trmica e eletromecnica, o excedente de energia pode ser

comercializado.

Em 2008 a agroindstria sucroalcooleira brasileira possua cerca de3.000 MW de potncia instalada, que no era totalmente utilizada. As usinas


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26

comercializavam apenas uma parte da gerao de energia (aproximadamente

600 MW), outra parcela produzida era consumida pelo prprio processo da usina

(mais de 2.000 MW durante a safra). Atualmente, a comercializao da energia do

bagao e da palha representa menos de 1 % da matriz eltrica nacional, sendo que

a biomassa como um todo (considerando outros resduos), corresponde 3,5 %,

conforme mostra a Figura 1.1. Das cerca de 360 usinas em funcionamento,

praticamente todas geram o insumo para a sua prpria demanda, mas apenas 10 %

aproximadamente comercializam excedentes para o mercado. Segundo a UNICA

(Unio da Indstria da Cana de Acar), algumas unidades ainda no se sentem

estimuladas pelos preos oferecidos ao insumo a investir em novos equipamentos

para tornar a energia uma receita adicional aos seus tradicionais produtos(BALEOTTI, 2008).

77,3%

3,5%2,5%3,6%2,8%1,3%

Hidrulica

Biomassa

Nuclear

Gs natural

Derivados de petrleo

Carvo mineral

Figura 1.1 Participao da biomassa na matriz eltrica brasileira.

Fonte: www.mme.gov.br

Com o aumento de produo de cana de acar devido expanso das reas

plantadas e s novas tecnologias empregadas e com a possibilidade de

aproveitamento da palha atravs da colheita mecanizada, a cada dia que passa o

potencial de gerao de energia do setor sucroalcooleiro est em ascendncia,

assim o setor poder atender todo o volume adicional de energia ainda no

contratado no perodo de 2011 a 2013, conforme mostra a Figura 1.2.


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27

Figura 1.2 Demanda por energia eltrica x Potencial da bioeletricidade (em MW mdios).

Fonte: http://www.editoravalete.com.br/site_alcoolbras/edicoes/ed_113/mc_1.html

A UNICA assegura que o setor ter potncia para injetar no mercado eltrico

nacional de 11.500 MW mdios na safra 2015/2016, quando processar 829 milhes

de tonelada de cana, a 14.400 MW mdios em 2020/2021. Neste ciclo, a entidade

prev a produo de 1.038 bilhes de toneladas da matria-prima, que

corresponderia por 15 % da matriz energtica nacional no perodo.

Um estudo da empresa KOBLITZ mostra que, quando o setor estiver moendo

500 milhes de toneladas de cana, ter capacidade para produzir 4.886 MW mdios,

apenas considerando gerao de energia com bagao, sendo que a palha e os

ponteiros vo agregar maior volume para cogerao. Hoje, um tero da energia da

cana presente nos resduos desperdiado em decorrncia do corte manual, que

adota a prtica da queima da cana no campo para o corte.

1.3 Relevncia do Tema e Objetivo

A cultura da cana de acar rene condies relevantes para se tornar a mais

importante fonte de gerao descentralizada no pas, sendo que a energia renovvel

produzida pelas usinas sucroalcooleiras para uso externo (etanol e eletricidade)

apresenta uma boa sustentabilidade, pois permite a reduo das emisses de gases

de efeito estufa em cerca de 12,7 milhes de toneladas de carbono equivalente.


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28

Assim, desejvel que a evoluo das usinas ocorra de forma a:

Aumentar a eficincia no uso do bagao;

Desenvolver a colheita/utilizao da palha para gerar mais energia;

Buscar produtos de fermentaes do acar;

Buscar novas opes (energticas) para o etanol.

Diante deste contexto, neste trabalho analisada a utilizao de palha como

combustvel suplementar para caldeiras convencionais de alta presso para bagao.

Para tanto, so realizados estudos com perdas, ganhos e investimentos com a

introduo da palha na indstria, atravs de anlises termodinmicas de gerao de

energia, produo de lcool e acar, eficincia de extrao de palhio dascolhedoras de cana, sistema de lavagem de cana a seco, picador de palha, caldeira

de alta presso, moagem da cana, entre outros.

1.4 Reviso da Literatura

Foram analisados diversos estudos, pesquisas e reportagens sobre o tema do

presente trabalho, como aplicaes e resultados prticos, sendo que a seguir sero

feitos alguns comentrios sobre algumas publicaes que trouxeram alguma

contribuio para o mesmo.

Zulauf, Caporali e Videira (1985), para clculo da energia liberada pela

queima, consideraram valores entre 4 % e 11,5 % de palha e entre 6 % e 16,2 % de

ponteiros. Os autores citam ainda valores encontrados em Cuba que, em 144 t de

massa total (in natura), 28 t corresponderiam a ponteiros e 16 t seriam folhas verdes

e folhas secas, o que equivaleria a 19,4 e 11,1 %, respectivamente. Para

determinao da energia gerada pela queima, foi determinado em laboratrio o

poder calorfico da palha, que corrigido pelo teor mdio de umidade nas condies

dos experimentos, chegou a um valor de 2.576 kcal/kg palha (poder calorfico

inferior). Na ndia, segundo Kadam e Jadhav (1995), so estimados cerca de 10 t/hade resduos de colheita e no Brasil, Macedo (1997) considerou uma mdia de


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matria seca de resduos de 13,9 t/ha, sendo 10,1 t/ha para folhas secas, 3,0 t/ha

para folhas verdes e 0,8 t/ha para ponteiros.

Ripoli et al. (1991) afirmaram que, com o aumento da colheita mecnica, as

usinas que desejarem agregar valor por meio do aproveitamento da palha tendero

a apresentar custos operacionais menores do que os atuais, pois as futuras

colhedoras de cana picada, por exigncia de mercado, podero apresentar valores

de aquisio por volta de 20 a 30 % menores do que os atuais (por volta de US$

300.000), visto que no mais apresentaro exaustores, ventiladores, alm de menor

nmero de motores hidrulicos, mangueiras e outros componentes e, com certeza,

motores de combusto interna de menores potncias. Com isso, afirmam que

mquinas com tais caractersticas permitiro manutenes peridicas mais rpidas emais baratas, levando-se a simplificao das estruturas de apoio do sistema de

colheita.

Walter (1994) tratou da cogerao e da produo independente de

eletricidade, como formas de gerao descentralizada de energia eltrica e, em

especial, da viabilidade e das perspectivas dessas tecnologias junto ao setor

sucroalcooleiro no Brasil, levando-se em conta a expanso da agroindstria

canavieira. Foram analisadas vrias alternativas de gerao eltrica em larga escalae determinadas s principais caractersticas tcnicas de cada sistema, tais como a

capacidade de gerao, a produo de energia eltrica, a disponibilidade de

excedentes e a demanda de biomassa. Esses resultados permitiram identificar o

potencial das tecnologias de maior viabilidade tcnica e econmica, a partir da

considerao de cenrios alternativos de crescimento da produo de cana no

Estado de So Paulo e da identificao das usinas mais adequadas para esses

empreendimentos.Barreda Del Campo e Llagostera (1996) realizaram uma avaliao em trs

configuraes de sistemas de cogerao em usinas de acar, tendo em vista

produo de excedentes de energia eltrica para a comercializao. Foi estudada a

influncia dos parmetros da eficincia, das caldeiras e do vapor para as

configuraes de melhor desempenho, da dependncia da gerao de eletricidade

em funo da demanda de vapor de processo. Foi efetuada uma anlise exergtica

das alternativas mais significativas e, por fim, uma avaliao econmica das

configuraes mais promissoras.


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De Beer et al. (1996) relataram que a proporo de folhas verdes, folhas

secas e ponteiros em relao cana total variam de 10 a 60 % na Colmbia e de 20

a 35 % na frica do Sul. Segundo estes autores, ponteiros, folhas verdes e folhas

secas de cana no queimadas, deixados no campo, possuem umidade mdia em

torno de 50 %. Esta umidade cai para 30 % em 2 a 3 dias, e para 15 % em 2

semanas, havendo, portanto, grande variao na umidade em funo do tempo de

permanncia no campo.

Coelho, Oliveira Jr. e Zylberstajn (1997) realizaram uma anlise

termoeconmica do processo de cogerao em uma usina de acar e lcool

paulista. Os custos exergticos do processo de gerao de vapor e eletricidade

foram calculados para vrias configuraes, estimando excedentes de eletricidade edos investimentos correspondentes. Foram aplicados os mtodos de igualdade,

extrao e trabalho como subproduto, para a partio dos custos. Entre as

configuraes avaliadas, destaca-se uma que consiste na simples troca de

equipamentos, mantendo-se os mesmos nveis de presso nas caldeiras e turbinas

de contrapresso, com pequeno investimento em tcnicas relativas ao uso racional

de energia, visando apenas atingir a auto-suficincia energtica. Uma outra

configurao estudada consiste no aumento dos nveis de presso e a realizao deinvestimentos adicionais no uso racional de energia, incluindo a eletrificao das

moendas. Por fim, foi analisada uma configurao na qual so realizados grandes

investimentos, atravs da substituio da turbina de contrapresso por uma de

extrao-condensao, produzindo, neste caso, significativo excedente de

eletricidade.

Barreda Del Campo et al. (1998) estudaram o sistema de cogerao de uma

usina sucroalcooleira que fornece excedentes de energia para a rede eltrica. Almde determinar as propriedades termodinmicas dos diferentes fluxos do sistema,

foram determinados balanos de massa, energia e exergia. Alm disso, foi realizada

uma comparao das eficincias baseadas na primeira e segunda lei, mostrando a

utilidade desta ltima na avaliao de um sistema real e como elemento importante

para deciso de melhorias das plantas trmicas ao evidenciar os equipamentos de

maiores irreversibilidades e, conseqentemente, a perda de oportunidades de

gerao de energia eltrica.


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Hassuani (1998) obteve um custo de US$ 19,8 para recolhimento e transporte

a 10 km para 1 t de palha seca enfardada. Considerando a produo de 11,2 t de

resduo seco por hectare e uma eficincia de recolhimento de palha de 50 %, foi

obtido um custo aproximado de US$ 110/ha para recolhimento e transporte da palha

at a usina.

Coelho (1999) props e discutiu mecanismos para viabilizar um programa

amplo de venda de excedentes de eletricidade a partir da biomassa das usinas de

acar e lcool do Estado de So Paulo. Alm disso, foi includa uma avaliao

termoeconmica de uma planta real (Companhia Energtica Santa Elisa,

Sertozinho SP) e foram propostas modificaes na legislao e na

regulamentao em vigor e, tambm, estudos visando incluso dos custosambientais e taxao de carbono no planejamento integrado do setor eltrico

brasileiro.

Snchez Prieto, Carril e Nebra (2001) estudaram que a cogerao tem uma

grande aceitao no setor sucroalcooleiro fundamentalmente em razo da sua

adequao, pois o combustvel empregado um rejeito do processo de fabricao e

os produtos do sistema, potncia mecnica ou eltrica e vapor, so utilizados no

prprio processo.Jaguaribe et al. (2002) realizaram um estudo termodinmico e avaliaram as

condies tcnicas das instalaes a serem implantadas em um sistema de

cogerao de energia na Destilaria Japungu Agroindustrial S.A., localizada em Santa

Rita (PB). A ampliao proposta no tinha o objetivo apenas de tornar a destilaria

auto-suficiente em termos de energia, mas tambm de tornar possvel exportar

33.616 MWh durante a safra e 3.600 MWh na entressafra. Foram considerados

todos os custos envolvidos e os resultados mostraram que, naquela oportunidade, onegcio no seria atrativo, mas se houvesse uma elevao do preo de venda da

eletricidade, o novo sistema de cogerao com venda de energia seria mais

rentvel.

Brighenti (2003) apresentou e analisou os diversos requisitos necessrios

para que haja uma integrao confivel e segura dos sistemas de gerao a partir

de biomassa (especificamente cogerao com bagao de cana) ao sistema eltrico

de potncia. Foi considerado um estudo de uma usina de acar e lcool do Estado


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de So Paulo (Usina Santa Adlia), que ampliou sua gerao prpria, passando a

comercializar sua eletricidade excedente com a CPFL.

Snchez Prieto (2003) realizou uma detalhada anlise energtica e

exergtica, visando determinar as eficincias baseadas na primeira e na segunda

leis da termodinmica para os principais equipamentos de duas plantas de usina

sucroalcooleira, bem como o consumo de combustvel envolvido, alm de alguns

ndices de desempenho tpicos de sistemas de cogerao. O objetivo fundamental

da avaliao foi determinar os custos dos principais fluxos do sistema, considerando

os custos como se fosse uma instalao nova, com taxa de juros de 15 % ao ano e

um perodo de amortizao de 15 anos. Foi avaliada a variao do custo do bagao

e sua influncia nos custos dos fluxos da planta e dada nfase na potncia eltrica enos ndices de desempenho.

Fiomari (2004) realizou anlises energtica e exergtica de cinco plantas de

vapor de uma usina sucroalcooleira. As plantas consideradas foram baseadas na

expanso do sistema de cogerao da Usina Pioneiros Bioenergia S/A, iniciada em

2003 e trmino em 2007. Atravs da primeira e segunda leis da termodinmica, foi

possvel avaliar a eficincia e a gerao de calor e potncia para cada componente:

caldeiras, turbinas, condensadores e bombas que compunham as plantas avaliadas;bem como o aproveitamento global de energia de cada uma delas. Atravs de

ndices baseados na primeira lei da termodinmica, foi possvel comparar todas as

plantas consideradas. Alm disso, foram calculados tambm alguns indicadores que

so bastante comuns em usinas de acar e lcool, como o consumo especfico de

vapor de turbinas a vapor ou consumo especfico de vapor de processo. Algumas

anlises de sensibilidade foram feitas para avaliar o comportamento do

aproveitamento global de energia de um ciclo com turbina de extrao-condensaolevando em considerao a variao de parmetros como eficincia da caldeira,

consumo de vapor de processo e taxa de condensao na turbina de extrao-

condensao, sendo observado que a eficincia da planta bastante sensvel

variao da taxa de condensao da turbina e ocorreu um aumento quando se

aumentou a demanda do vapor de processo.

No Estado de So Paulo, segundo Ometto (2005), a colheita da cana de

acar feita 25 % crua e 75 % com queimada prvia. J com relao ao mtodo da

colheita, 63,8 % manual e 36,2 % mecanizada. Vale destacar que em outros


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Estados o ndice de queimada gira em torno de 90 %.

Oliveira e Halmeman (2006) estudaram quais so as principais implicaes

do novo modelo do setor eltrico como alternativa para impulsionar a gerao de

energia, utilizando o bagao da cana de acar no processo de cogerao. Os

dados sobre as autorizaes e registros das usinas termoeltricas foram obtidos

junto a Agncia Nacional de Energia Eltrica, bem como as informaes sobre

processo de compra e venda da gerao distribuda a partir da utilizao do bagao

da cana de acar junto s usinas que receberam autorizao ou registro entre 2004

a 2005.

Bohrquez, Horta Nogueira e Lora (2006) avaliaram a utilizao integral do

bagao de cana de acar resultante do processo produtivo de uma usina de acarque pretende incrementar sua capacidade de gerao de energia eltrica de 7 para

35 MW, mediante o redesenho do ciclo e a incorporao de novos turbogeradores.

Utilizando as ferramentas termoeconmicas foi estabelecida a matriz de incidncia

da planta de cogerao, a determinao dos custos exergoeconmicos e a

realizao das simulaes da variao do preo de combustvel e a eficincia da

caldeira. Alm disso, foi efetuado um breve estudo econmico da produo de

energia eltrica e da venda dos excedentes de 27 MWh mdios e concludo que ocusto da eletricidade gerada era de US$ 0,051/kWh.

Diante do que foi encontrado na literatura sobre o aproveitamento da palha, o

presente trabalho apresenta como diferencial um estudo sobre a lucratividade com a

exportao de energia com a implantao do sistema atual vigente no mercado de

lavagem de cana a seco, atravs de ventiladores, com a possibilidade de separao

e preparo da palha para servir como combustvel suplementar na queima emcaldeiras de alta presso convencionais para bagao.


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2 Aspectos da Cogerao de Energia

Dada importncia deste tema, a seguir sero apresentados alguns aspectos

referentes definio, ao histrico e aos ciclos de cogerao, bem como a sua

aplicao no setor sucroalcooleiro e os programas governamentais de incentivo.

2.1 Definio de Cogerao

De acordo com Walter (1994), cogerao um vocbulo de origem norte-

americana empregado desde a dcada de 70 para designar os processos de

produo combinada de calor til (vapor, gua quente, gua gelada, ar quente e frio)

e potncia (eltrica ou mecnica), com uso seqencial da energia liberada a partir da

queima de uma mesma fonte primria de combustvel, qualquer que seja o ciclo

termodinmico empregado (Rankine, Brayton ou Combinado). Em outras palavras,

seria o aproveitamento de uma parcela de energia que teria de ser obrigatoriamenterejeitada prevista pela Segunda Lei da Termodinmica, resultando em um aumento

da eficincia global do ciclo (BALESTIERI, 2002).

A cogerao um mtodo efetivo de conservao de energia primria

(energia de um combustvel) que pode ser aplicado ao setor industrial (acar e

lcool, papel e celulose, qumicas, petroqumicas, etc...) ou ao setor tercirio

(hospitais, hotis, shopping centers, restaurantes, aeroportos, etc...), quando

economicamente justificado, sendo que os nveis globais de eficincia das plantasde cogerao podem se situar entre 50 e 85 %, de acordo com o ciclo utilizado.

Pode-se citar como vantagens da cogerao a reduo dos gastos em

energia, independncia da rede eltrica e segurana no fornecimento, maior

proteo do meio ambiente, maior eficincia na gerao de energia, reduo de

gastos de transporte e de distribuio, melhor adequao entre oferta e procura de

energia, entre outras vantagens.


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2.2 Histrico da Cogerao

Pierce (1995) realizou um interessante trabalho de investigao histrica e

identificou a origem da cogerao no sistema de elevao desenvolvido pelos

Trtaros na Europa no sculo XIV. Este sistema, denominado smokejack, mostrado

na Figura 2.1, era acionado a partir de gases quentes que subiam em uma chamin

e desempenhava um trabalho til com baixo custo e foi o precursor de outros

mecanismos mais eficientes e teis, como a turbina a gs e a hlice.

gases

quentes

trabalhomecnico

de elevao

Figura 2.1 Sistema Smokejack.

Em 1776, a idia de utilizar cogerao foi aplicada por Watt e Boulton nas

mquinas de combusto para moendas de cana de acar na West Indies & Co.,

considerando que a mesma combusto usada para ferver o acar fosse utilizada

para produzir o vapor que seria necessrio para o processo da fbrica. Essa idia foi

logo difundida e aplicada em outras indstrias.

Em 1787, Oliver Evens fabricou mquinas a vapor de alta presso para serem

usadas em destilarias, cervejarias, fbricas de sabonete, de papel, economizando

combustvel para todos estes propsitos com o aproveitamento do vapor de

exausto das mquinas de vapor. Alm disso, ele projetou um sistema para

resfriamento de oficinas utilizando refrigerao por absoro operada pelos gases

de escape de uma mquina a vapor. As oficinas inglesas, em 1820, tambm

adotaram a cogerao para processos, condicionamento de ambientes e outras

aplicaes.


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O incio do desenvolvimento moderno da cogerao aconteceu em meados

de 1870, quando mquinas a vapor foram acopladas a geradores eltricos em reas

com alta densidade populacional. Nesta oportunidade, a cogerao estava

intimamente ligada ao aquecimento de ambientes. Alguns anos depois, em Detroit,

utilizou-se o vapor de exausto de uma planta para a evaporao da gua e

obteno do sal.

As plantas com cogerao tambm foram utilizadas na Dinamarca, Alemanha

e Polnia, a partir de 1890, e na Rssia, em 1903. Por volta de 1914, engenheiros

alemes recuperaram energia de uma mquina de combusto interna e aqueceram

fbricas e prdios. Em 1926, estas prticas tornaram-se mais freqentes em

aplicaes de cogerao.O desenvolvimento da cogerao na Europa foi auxiliado pela agncia de

planificao de energia russa que fez a elaborao do Plano Governamental de

Eletrificao Russa, conhecido como GOELRO.

Na primeira Conferncia Mundial, realizada em Londres em 1924, foi feito

apenas um curto relato do aproveitamento dos rejeitos de energia. Porm, na

segunda conferncia, realizada em Berlim em 1930, foi discutida a combinao

calor-trabalho entre os participantes, sendo dada nfase aos aspectos decentralizao versus descentralizao das plantas.

A introduo comercial das turbinas a gs durante o ano de 1930 contribuiu

para o surgimento de diferentes esquemas para a utilizao dos gases de exausto

nas mquinas a vapor.

Com o surgimento de grandes concessionrias de gerao, transmisso e

distribuio de energia eltrica, os sistemas de cogerao foram paulatinamente

perdendo importncia. A melhora da confiabilidade, da disponibilidade e dascondies econmicas dos sistemas de gerao, transporte e distribuio de energia

eltrica, obtidas com a economia de escala, a disponibilidade de combustveis a

baixos preos e as regulaes e proibies que se verificaram no decorrer do sculo

passado, contriburam para que a cogerao perdesse sua importncia e tivesse seu

emprego restrito a casos bastante especficos (TOLMASQUIM et al., 1999).

As importantes modificaes na disponibilidade e nos custos da energia, que

tiveram incio a partir de 1973, com o primeiro choque do petrleo, resultaram no

incentivo racionalizao do uso da energia e dos combustveis nobres e nas


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desregulamentaes do setor eltrico de alguns pases ao longo das ltimas trs

dcadas, restabelecendo a importncia da tecnologia de cogerao. Nos Estados

Unidos, a publicao do PURPA (Public Utilities Regulatory Policy Act), em 1978,

abriu novos horizontes na indstria de gerao, na medida em que introduziu a

noo de competio em mercado aberto de energia eltrica e rompeu a estrutura

verticalmente integrada das concessionrias pblicas.

J no Brasil, a cogerao comeou a ser priorizada apenas na dcada de 80

visando minimizao dos impactos ambientais provocados por outras fontes.

Nos ltimos anos o setor eltrico brasileiro sofreu mudanas estruturais

inovadoras de ordem institucional e em nvel de regulamentao que alteraram

sensivelmente o panorama, at ento estvel e controlado pelo governo, para umambiente competitivo.

O estmulo gerao independente e descentralizada, alm do aumento da

gerao de energia eltrica atravs da cogerao em indstrias, tem sido crescente.

Dentro deste contexto, o setor sucroalcooleiro merece uma posio de destaque,

pois pode contribuir e muito para a produo de energia eltrica excedente para

comercializao.

O setor sucroalcooleiro, apesar da auto-suficincia em energia eltrica, constacom uma gerao de excedentes ainda bastante limitada. Isso porque a maior parte

das usinas possui instalaes relativamente antigas que operam aqum do potencial

tcnico existente, considerando-se a quantidade de biomassa residual gerada e as

novas tecnologias disponveis.

A Tabela 1 mostra uma estimativa da Associao Paulista de Cogerao de

Energia (COGEN-SP) do potencial de gerao de bioeletricidade at a safra 2012-

2013, considerando a instalao de novas unidades e o retrofitdas atuais.

Tabela 1 Potencial de gerao de bioeletricidade at 2013.

Safra(S)

NmeroUsinas

Cana(Mt/S)

Bagao(Mt/S)

Instalado(MW)

Exportao(MW)

Retrofit

(MW)Nova(MW)

2009-2010 313 556 139 13.331 5.585 316 1.103

2010-2011 343 605 151 14.508 6.742 316 841

2011-2012 349 641 160 15.376 7.678 316 620

2012-2013 351 668 167 16.009 8.447 316 452Fonte: www.cogensp.com.br


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A Figura 2.2 mostra estimativas da evoluo da produo de cana e da

capacidade instalada at a safra 2021-2022, na qual se espera atingir uma produo

de 1 bilho de toneladas de cana e se ter uma oferta de 12.000 MW de

bioeletricidade, gerando uma demanda potencial de cerca de 400 turbinas a vapor

com capacidade de gerao de 30 a 40 MW cada.

Figura 2.2 Estimativa da produo de cana e de bioeletricidade.

Fonte: www.cogensp.com.br

2.3 Ciclos de Cogerao

Sob o ponto de vista do fluxo energtico, a seqncia do processo de gerao

de potncia e calor permite aos sistemas de cogerao serem classificados como

bottominge topping, conforme mostra a Figura 2.3.

(a) Sistema operando no regime bottoming.


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(b) Sistema operando no regime topping.

Figura 2.3 Seqncia do processo de gerao de potncia e calor em sistemas de cogerao.

Na configurao bottoming, a gerao de potncia para atender a demanda

eletromecnica ocorre aps a produo de calor, que utilizado para suprir a

demanda trmica. Neste caso, o sistema de cogerao utiliza o calor rejeitado por

processos industriais na gerao de vapor; este vapor ento expandido em

turbinas de condensao e/ou contrapresso, que acionam geradores eltricos ou

equipamentos, tais como bombas hidrulicas, compressores de ar, etc. O ciclo

bottoming normalmente empregado em indstrias qumicas, as quais esto

associadas a processos que exigem altas temperaturas.

Na configurao topping, o combustvel queimado primeiramente em uma

mquina trmica para gerao de energia eltrica e/ou mecnica e, em seguida, o

calor rejeitado utilizado para atender os requisitos trmicos do processo. Porpermitir trabalhar com temperaturas mais baixas, o ciclo toppingpossui uma ampla

variedade de aplicaes, permitindo uma maior versatilidade no momento de

escolher o equipamento a empregar.

Os principais ciclos usados para configuraes de centrais de cogerao so

os ciclos Rankine ou a vapor, Brayton ou a gs, Combinado (gs + vapor), Diesel e

Otto, os quais sero descritos resumidamente a seguir.

2.3.1 Ciclo Rankine

O ciclo de Rankine baseado em quatro processos que ocorrem em regime

permanente onde um fluido de trabalho apresenta mudana de fase nos processos

que ocorrem presso constante, sendo ideal para uma unidade motora simples a

vapor como, por exemplo, a utilizao do calor proveniente da queima de


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combustveis para gerao de vapor numa Caldeira ou Gerador de Vapor. A energia

trmica gerada pode ser utilizada para calor de processo e para gerao de energia

eltrica em um gerador eltrico acionado por uma turbina a vapor, conforme mostra

a Figura 2.4.

O rendimento de um ciclo Rankine pode ser aumentado pela reduo da

presso de sada, pelo aumento da presso no fornecimento de calor e pelo

superaquecimento do vapor. O ttulo do vapor que deixa a turbina aumenta pelo

superaquecimento do vapor e diminui pelo abaixamento da presso de sada e pelo

aumento da presso no fornecimento de calor (VAN WYLEN; SONNTAG;

BORGNAKKE, 1995).

Figura 2.4 Representao esquemtica de um ciclo Rankine.

Uma das formas de se elevar a temperatura de fornecimento de vapor

atravs da utilizao de um trocador de calor adicional na caldeira, denominado

superaquecedor. A expanso do vapor na turbina se d quase toda na condio de

vapor seco, o que favorece suas condies de escoamento atravs desta. Quase

todas as usinas termeltricas trabalham com vapor superaquecido.

O aumento da temperatura do vapor, e seu conseqente aumento de

presso, tm limitaes por questes metalrgicas, principalmente nas caldeiras,

onde o aumento das temperaturas internas nos tubos provoca um sobreaquecimento

das superfcies expostas s altas temperaturas e radiao dos produtos da

combusto.


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Para contornar estas limitaes realiza-se o reaquecimento do vapor, ou seja,

o vapor extrado da turbina (vapor de escape) a uma determinada presso e

reenviado caldeira (reaquecedor), onde sua temperatura elevada novamente.

Assim, este vapor superaquecido retorna turbina (vapor direto) e expandido at a

condensao, diminuindo a umidade nos ltimos estgios da turbina e evitando

possveis danos s palhetas (BARREDA DEL CAMPO, 1999).

Outro fator que colabora para o aumento da eficincia do ciclo a diminuio

da temperatura de rejeio do vapor (fonte fria), embora isto esteja ligado s

condies do ambiente.

A reduo da presso de sada eleva o teor de umidade do vapor que deixa a

turbina. A forma de escoamento do vapor atravs da turbina influenciada pelovapor mido que por ela circula sendo que, quanto maior for o teor de umidade,

menor ser o rendimento, tanto da turbina como de todo o ciclo.

Outra maneira de aumentar o rendimento do ciclo atravs do aquecimento

regenerativo progressivo e gradual da gua de alimentao da caldeira, o qual

realizado atravs de trocadores de calor, sendo o vapor utilizado para o

aquecimento nestes trocadores extrado de diferentes pontos da turbina.

2.3.2 Ciclo Brayton

O ciclo padro a ar Brayton, ideal para turbina a gs simples, baseado num

fluido de trabalho que no apresenta mudanas de fase no seu processo, ou seja, o

fluido sempre esta na fase vapor. Na Figura 2.5 mostrada uma representao

esquemtica do ciclo Brayton. As turbinas a gs so constitudas basicamente por

um compressor de ar, uma cmara de combusto e um expansor (turbina

propriamente dita), que produz a potncia necessria ao acionamento do

compressor e, ainda, a potncia til para acionamento de um gerador eltrico ou

para acionamento mecnico.


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Figura 2.5 Representao esquemtica de um ciclo Brayton simples.

O aumento na eficincia das turbinas a gs alcanado nestas ltimas dcadas

e a disponibilidade de gs a preos competitivos tem favorecido sua implantao em

sistemas de cogerao para a indstria (BARREDA DEL CAMPO, 1999).

O compressor um equipamento que, uma vez definidos seus parmetros

geomtricos e a rotao, operar com uma vazo volumtrica de ar praticamente

independente de outros fatores. Conseqentemente, a massa de ar admitida, que

por sua vez determina a potncia da turbina, diretamente influenciada pela

densidade do ar na sua entrada. Por isso, as propriedades do ambiente que

determinam a densidade do ar, altitude ou presso atmosfrica, temperatura e

umidade relativa, influem decisivamente na potncia e eficincia da turbina

(ANTUNES, 1999).

Sendo a turbina um equipamento volumtrico, a sua potncia determinada

basicamente pela vazo em volume dos gases em sua entrada.

O primeiro processo a compresso do fluido de trabalho. Se a expanso

deste fluido comprimido ocorrer diretamente e sem perdas, a potncia desenvolvida

pela turbina ser to somente igual consumida no compressor. Mas, se for

adicionada energia para aumentar a temperatura do fluido antes da expanso,haver um aumento significativo na potncia desenvolvida pela turbina, produzindo

excedentes de potncia em relao quela necessria para acionar o compressor.

Ocorrem irreversibilidades ou perdas no processo de combusto e expanso

que reduzem o rendimento trmico do ciclo.

O ciclo de turbinas a gs pode ser caracterizado por dois parmetros

significativos: a relao de presso e a temperatura de queima. A relao de

presso do ciclo se refere ao quociente da presso de descarga e a presso deentrada, sendo que em turbinas modernas um valor tpico 14:1. Quando o objetivo


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alcanar eficincias mais altas em operao em ciclos simples, empregando, por

exemplo, turbinas aeroderivadas, so necessrias taxas de compresso mais

elevadas, na faixa de 18:1 a 30:1 (IPT, 1996).

A temperatura mais alta do ciclo a temperatura de queima que chega a

atingir 1.200 C. Temperaturas mais altas podem ser atingidas em turbinas com

sistemas de resfriamento nas ps.

As turbinas se dividem em dois tipos bsicos: aeroderivadas e industriais. As

turbinas aeroderivadas so baseadas na tecnologia adotada para a propulso de

aeronaves, sendo compactas e de peso reduzido. As turbinas industriais so mais

robustas e, por isso, apresentam maior resistncia a ambientes agressivos,

permitindo processar combustveis lquidos de baixa qualidade e sua potnciamxima supera em muito a das turbinas aeroderivadas.

Diversas modificaes podem ser feitas no ciclo Brayton simples para

aumentar o seu desempenho, incluindo regenerao, resfriamento intermedirio e

reaquecimento, ou uma combinao dessas trs modificaes, denominada ciclo

composto ou combinado.

A regenerao a recuperao de energia trmica (calor) dos gases de

exausto pelo ar comprimido antes de entrar no combustor. A eficincia do ciclodecresce medida que a relao de presses aumenta (exatamente o oposto do

ciclo Brayton bsico) e, alm disso, depende das relaes de temperatura. A

regenerao aumenta a eficincia do ciclo at a relao de presses na qual a

temperatura do ar que sai do compressor igual temperatura dos gases de

exausto da turbina. Este tipo de ciclo diminui a temperatura dos gases de exausto

e pode no ser adequado para cogerao.

O resfriamento do ar comprimido entre os estgios de compresso ofereceum aumento no trabalho lquido extrado do ciclo, mais diminui a eficincia. Se, alm

desse resfriamento intermedirio, for adicionada a regenerao, a eficincia e o

trabalho lquido so melhorados em relao ao ciclo simples.

O reaquecimento requer um segundo combustor entre os estgios de

expanso e tem os mesmos efeitos de um resfriamento intermedirio, porm so

menos pronunciados. Utilizando apenas o reaquecimento, h um aumento na

produo de trabalho lquido com um decrscimo na eficincia do ciclo. Entretanto,


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se for adicionada a regenerao, o trabalho lquido e a eficincia so aumentados

comparativamente ao ciclo simples.

A regenerao, o resfriamento intermedirio e o reaquecimento podem ser

utilizados simultaneamente no ciclo composto. Este ciclo alcana a maior eficincia

nas relaes de presso mais elevadas, mas exige uma maior quantidade de

equipamentos e controles adicionais.

2.3.3 Ciclo Combinado

O ciclo combinado uma combinao dos ciclos da turbina a gs (ciclo

Brayton) com o ciclo de turbina a vapor (ciclo Rankine), conforme mostrado na

Figura 2.6. A entalpia ainda disponvel nos gases de exausto da turbina de gs

aproveitada para gerar vapor sob presso na caldeira de recuperao de calor, o

qual ir expandir-se numa turbina a vapor, produzindo mais energia til. Portanto, a

gerao de vapor pela caldeira de recuperao est diretamente ligada vazo e

temperatura dos gases de exausto da turbina a gs.

Figura 2.6 Representao esquemtica de um ciclo combinado.

Nesta modalidade, resulta uma alta eficincia de utilizao do combustvel,

pois a alta temperatura de exausto dos gases na turbina a gs permite suprir o ciclo


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a vapor. Conseqentemente, parte das irreversibilidades de ambos os ciclos, que

advm das temperaturas de rejeio de calor, so eliminadas no ciclo combinado.

As caldeiras de recuperao usadas nos ciclos combinados podem ser de

dois tipos: sem ps-queima, onde a gerao de vapor s depende da vazo de

gases recebidas da turbina a gs, e com queima suplementar, onde um combustvel

queimado na caldeira de recuperao, aumentando, assim, a participao na

gerao de vapor. Em ambos os casos, essas caldeiras de recuperao so de

concepo mais simples que as caldeiras convencionais, principalmente a caldeira

sem ps-queima. Estas caldeiras podem gerar vapor em diferentes nveis de

presso, geralmente dois nveis, embora se possa chegar a trs, o que possibilita o

uso de turbinas a vapor que permitem a injeo de fluxos adicionais de vapor entre apresso de alimentao e a de condensao (BARREDA DEL CAMPO, 1999).

2.3.4 Ciclos Otto e Diesel

O ciclo a ar Otto um ciclo ideal que se aproxima do motor a combusto

interna de ignio por centelha, onde em um estado ocorre uma compresso

isoentrpica do ar, momento este em que o pisto se movimenta, assim o calor

transferido para o ar, enquanto o pisto est momentaneamente em repouso, aps

ocorre uma expanso isoentrpica e por fim do processo, rejeio do calor do ar

enquanto o pisto est no ponto inferior.

J o ciclo de ar Diesel ideal para motores de ignio por compresso. Neste

ciclo o calor transferido ao fluido de trabalho presso constante, como o gs

expande durante a transferncia de calor no ciclo padro a ar, a transferncia de

calor deve ser apenas o suficiente para manter a presso constante. No prximo

estado a transferncia de calor cessa e o gs sofre uma expanso isoentrpica at

que o pisto atinja o ponto morto inferior. A rejeio de calor, como no ciclo Otto,

ocorre a volume constante e com o pisto no ponto morto inferior.

Uma central eltrica com motor de combusto interna composta pelas

unidades de motores e geradores principais, sala de controle e sistemas auxiliares,que incluem tanques e bombas do armazenamento e alimentao do combustvel,


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sistema de resfriamento de gua e leo lubrificante, suprimento de ar de combusto

e exausto dos gases da combusto.

As centrais de gerao de energia eltrica com motores de combusto interna

so freqentemente utilizadas para suprir sistemas onde a demanda no justifique a

instalao de uma usina termeltrica a vapor (BARREDA DEL CAMPO, 1999).

Para a utilizao de gs natural como combustvel recomendado o ciclo

Otto. No entanto, pode-se utilizar o gs natural em equipamentos de ciclo Diesel,

desde que o combustvel inserido na cmara de combusto seja uma mistura de gs

natural com 3 a 5 % de diesel. Estes equipamentos so conhecidos como bi-

combustvel ou duplo-combustvel em funo do modo que realizado a mistura dos

combustveis.A Figura 2.7 representa um ciclo de cogerao com um motor alternativo.

Figura 2.7 Cogerao com motor alternativo.

2.4 Sistemas de Cogerao no Setor Sucroalcooleiro

Diversas so as possibilidades para incremento da produo de eletricidade

com a manuteno dos sistemas tradicionais e todas elas passam pela melhoria da

eficincia energtica do processo, reduzindo o consumo de vapor por tonelada de

cana processada e usando a quantia economizada para produzir mais eletricidade.

A interferncia mnima possvel seria a substituio das atuais turbinas a

vapor de simples estgio e de baixa eficincia por turbinas de mltiplos estgios e de


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maior eficincia. A substituio das atuais caldeiras por outras de maiores presses

e temperaturas, e dos turbogeradores de contrapresso por turbogeradores de

extrao-condensao, seria uma interferncia mais profunda, mas que ainda

permitiria a manuteno dos atuais ciclos de contrapresso, tal como mostra a

Figura 2.8 (CORRA NETO; RAMON, 2002).

Adicionalmente, existem outras tecnologias que tambm esto sendo

implantadas, tais como a eletrificao dos acionamentos e o aproveitamento da

palha como combustvel, atravs da substituio da queimada e coleta manual pela

colheita mecanizada.

Figura 2.8 Sistema de cogerao com turbina de extrao-condensao.

2.5 Programas de Incentivo a Cogerao Criados pelo Governo

2.5.1 Programa Prioritrio de Termoeletricidade

Uma medida tomada no Brasil, que nasceu com o blecaute de maio de 1999,

foi o Programa Prioritrio de Termoeletricidade (PPT), que previa a colocao


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gradual de cerca de 11.500 MW de gerao trmica.

O objetivo do Programa Prioritrio de Termoeletricidade era viabilizar, em

curto prazo, investimentos na rea de gerao termeltrica, com uma srie de

medidas para incentivar os investidores, em especial na rea de gs natural.

O lanamento do PPT produziu resultados no que se diz respeito disposio

dos investidores quanto ao risco dos projetos de gerao de energia, contando com

a adeso de 49 usinas trmicas. Com o risco do gs parcialmente equacionado,

restava apenas assegurar a tendncia de crescimento da economia, o que garantiria

o crescimento do consumo de energia eltrica.

No entanto, o PPT no conseguiu atingir totalmente os seus objetivos, sendo

que a maioria das Usinas Termeltricas no saiu do papel.

2.5.2 Programa de Incentivo s Fontes Alternativas de Energia Eltrica

O Programa de Incentivo s Fontes Alternativas de Energia Eltrica

(PROINFA) um importante instrumento para a diversificao da matriz energtica

nacional, garantindo maior confiabilidade e segurana ao abastecimento. O

Programa, coordenado pelo Ministrio de Minas e Energia (MME), estabelece a

contratao de 3.300 MW de energia no Sistema Interligado Nacional (SIN),

produzidos por fontes elicas, biomassa e pequenas centrais hidreltricas (PCHs),

sendo 1.100 MW de cada fonte.

Criado em 26 de abril de 2002, pela Lei n 10.438, o PROINFA foi revisado

pela Lei n 10.762, de 11 de novembro de 2003, que assegurou a participao de

um maior nmero de estados no Programa, o incentivo indstria nacional e a

excluso dos consumidores de baixa renda do pagamento do rateio da compra da

nova energia.

O PROINFA conta com o suporte do BNDES, que criou um programa de

apoio a investimentos em fontes alternativas renovveis de energia eltrica. A linha

de crdito prev financiamento de at 70 % do investimento, excluindo apenas bens

e servios importados e a aquisio de terrenos. Os investidores tm que garantir30 % do projeto com capital prprio. As condies do financiamento entre outras so


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de carncia de seis meses aps a entrada em operao comercial, amortizao por

dez anos e no pagamento de juros durante a construo do empreendimento.

A Eletrobrs, no contrato de compra de energia de longo prazo (PPAs),

assegura ao empreendedor uma receita mnima de 70 % da energia contratada

durante o perodo de financiamento e proteo integral quanto aos riscos de

exposio do mercado de curto prazo, durante os 20 anos dos projetos contratados.

Uma das exigncias da Lei n 10.762 a obrigatoriedade de um ndice

mnimo de nacionalizao de 60 % do custo total de construo dos projetos, alm

disso, ela estabelece critrios de regionalizao, impondo um limite de contratao

por Estado de 20 % da potncia total destinada s fontes elicas e biomassa e 15 %

para as PCHs, o que possibilita a todos os Estados que tenham vocao e projetosaprovados e licenciados a oportunidade de participarem do programa. A limitao,

no entanto, preliminar, j que, caso no venha a ser contratada a totalidade dos

1.100 MW destinados a cada tecnologia, o potencial no-contratado pode ser

distribudo entre os Estados que possurem as licenas ambientais mais antigas.

Para participarem do Programa, os empreendimentos tero de ter licena prvia de

instalao.

Em relao ao abastecimento de energia eltrica do pas, o PROINFA uminstrumento de complementaridade energtica sazonal energia hidrulica,

responsvel por mais de 90 % da gerao do pas. Na regio Nordeste, a energia

elica serve como complemento ao abastecimento hidrulico, j que o perodo de

chuvas inverso ao de ventos. O mesmo ocorre com a biomassa nas regies Sul e

Sudeste, onde a colheita de safras propcias gerao de energia eltrica (cana de

acar e arroz, por exemplo) ocorre em perodo diferente do chuvoso.

A entrada de novas fontes renovveis evitar a emisso de 2,5 milhes detoneladas de gs carbnico/ano, ampliando as possibilidades de negcios de

Certificao de Reduo de Emisso de Carbono, nos termos do Protocolo de

Kyoto. O Programa tambm permitir maior insero do pequeno produtor de

energia eltrica, diversificando o nmero de agentes do setor.

Entre os benefcios do PROINFA podem ser destacados os seguintes:

Social: Gerao de 150 mil postos de trabalho diretos e indiretos durante a

construo e a operao, sem considerar os de efeito-renda.


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Tecnolgico: Investimentos de R$ 4 bilhes na indstria nacional de

equipamentos e materiais.

Estratgico: Complementaridade energtica sazonal entre os regimes

hidrolgico/elico (NE) e hidrolgico/biomassa (SE e S). A cada 100 MW

mdios produzidos por parques elicos, economizam-se 40 m3/s de gua na

cascata do Rio So Francisco.

Ambiental: A emisso evitada de 2,5 milhes de tCO2/ano criar um

ambiente potencial de negcios de Certificao de Reduo de Emisso de

Carbono, nos termos do Protocolo de Kyoto.

Econmico: Investimento privado da ordem de R$ 8,6 bilhes.

2.5.3 Programa Paulista de Bioenergia

Algumas aes tm sido desenvolvidas para incrementar a cogerao de

energia no setor sucroalcooleiro, principalmente no Estado de So Paulo onde se

encontra a maior parte das usinas.Entre estas aes pode ser destacada a da Secretaria de Saneamento e

Energia, que est iniciando um trabalho sobre a Matriz Energtica Paulista,

identificando, levantando e avaliando todos os fatores relacionados com a gerao

de energia eltrica, com destaque para a gerao distribuda baseada na cogerao

atravs da bioenergia. Em abril de 2007 foi constituda a Comisso Especial de

Bioenergia do Estado de So Paulo, cujo objetivo dar subsdios para a elaborao

de um Plano de Ao do Governo.

Destaca-se tambm no Estado de So Paulo o apoio da FAPESP e da

DEDINI, atravs da assinatura de um convnio em julho de 2007, no valor de 100

milhes de reais, para o desenvolvimento de atividades de pesquisa cientficas e

tecnolgicas de interesse do setor sucroalcooleiro, envolvendo, dentre outros temas,

o processo de hidrlise, a produo e consumo de energia e o rendimento e

eficincia dos processos.

Outra ao importante foi o protocolo assinado entre o Governo do Estado de

So Paulo e a FIESP em 05/09/2007 para a criao do Programa Paulista de


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Cogerao de Energia, que tem como objetivos desburocratizar o setor e buscar,

junto ANEEL, uma regulamentao adequada e linhas de crdito para dar

sustentao financeira ao crescimento do setor sucroalcooleiro paulista, com o

intuito de se duplicar a quantidade de energia cogerada at 2010.

Mais informaes sobre a parte que envolve a palha podem ser encontradas

no Termo de Referncia 8 - Gerao de Eletricidade a partir de Biomassa e Biogs,

cuja minuta pode ser livremente acessada no website da Secretria de Saneamento

e Energia do Estado de So Paulo.


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3 Aproveitamento da Palha para Cogerao

A seguir ser apresentado o potencial energtico da palha para a cogerao

no setor sucroalcooleiro, destacando o Sistema de Lavagem de Cana a Seco; as

origens do sistema, com apresentao de testes e resultados obtidos; e, por fim, os

princpios de funcionamento do sistema.

Nesta dissertao ser tratado o termo palha como a matria vegetal

separada pelo Sistema de Limpeza de Cana Seco que ser preparada para

utilizao como combustvel suplementar na caldeira, diferentemente do termo

palhio, que o conjunto de folhas, ponteiros e palha que esto presentes na cana

de acar ainda no canavial.

3.1 Potencial Energtico da Palha para Cogerao

H um potencial adicional a ser explorado para a cogerao, o qual envolve o

aproveitamento da palha, que tradicionalmente usada como adubo nas lavouras.

Um grande trabalho tem sido realizado no Brasil na busca de melhores tcnicas para

a colheita/transporte da palha, assim como para a avaliao da sua disponibilidade

real (BNDES, 2003).

importante comentar que o setor sucroalcooleiro, em seus primrdios,

ignorava a possibilidade de aproveitamento do bagao e muito menos da palha;comprava energia eltrica das concessionrias locais e queimava leo combustvel.

Com o passar do tempo, o uso do bagao foi se tornando rotina em um processo

cogerador, pois permitia produzir energias trmica, para o processo industrial, e

eltrica, para a movimentao mecnica da indstria, iluminao e outros fins. A

falta de viso do Setor Eltrico, entretanto, impedia a exportao de excedentes, em

face, tanto das dificuldades impostas pela legislao, que defendia o monoplio

existente na poca, quanto pela cultura centralizante, predominante no Setor Eltrico

Brasileiro, geradora de solues hidreltricas de grande porte.

analise da viabilidade do aproveitamento da palha da cana de acucar para cogeracao de energia numa...

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