Sugarcane Renewable Electricity

Brasília27 de Junho de 2019

Thayse A. Dourado HernandesGestora do Projeto

OBJETIVOS

Tecnologia para a coleta e

conversão da palha

Viabilidade econômica

Integridade agroambiental dos canaviais

DisseminaçãoUm arcabouço

legal e regulatório adequado

Aumentar a produção e exportação para a rede de eletricidade com baixa emissão de GEE através do recolhimento e uso da palha como complemento ao bagaço nas usinas do setor sucroenergético brasileiro.

SUCRE EM NÚMEROS

3 Banco de Dados(Experimentos, geográfico e de

análises)

➢ 10.000 amostrasColetadas e processadas

➢ 80 iniciativas de disseminação(relatórios, cartilhas,

workshops, etc...)

> 50 colaboradores(estudantes, analistas,

especialistas, pesquisadores e

consultores externos)

20 Parceiros(Usinas, fazendas,

fabricantes de equipamentos)

> 70 experimentosde campo e testes

na indústria

Antes SUCREDados e informações

dispersas e/ouincompletos

4 anos depoisInteresse crescente no recolhimento e uso da

palha para produção de eletricidade e mais de 160

milhões de dólaresinvestidos pelos parceiros

DESAFIO TECNOLÓGICO

• Incrustação e corrosão• Diminuição da eficiência de queima• Aumento dos custos de manutenção

• Alto teor de impurezas minerais• Elementos prejudiciais (Cl, K, S)• Variação de umidade• Granulometria

Caldeiras fabricadas para queimar bagaço

Identificar melhores práticas para viabilizar o uso de palha em caldeiras de bagaço

Caldeira de palha→ Alto custo

Colheita integral

Cana colhida

Palha

Aleiramento

Forrageira Enfardamento

Palha é diferente de bagaço

Aproveitamento da palha para queima e produção de energia elétrica

Baixa EficiênciaSistemas de limpeza a seco

LAVAGEM E DOSAGEM NO ÚLTIMO TERNO DA MOENDA

• Aumento da eficiência dos Sistemas de Limpeza a Seco

• Redução dos custos logísticos →maior densidade de carga

• Testes a serem finalizados em diferentes Sistemas de Limpeza a Seco (SLS)

TRITURADOR ACOPLADO A COLHEDORA

• Redução das impurezas minerais e contaminantes• Granulometria similar a do bagaço

SOLUÇÕES PARA O USO DE PALHA

4S – Sales de Oliveira / SP

Cerradinho Bio – Chapadão do Céu / GO

Boa Vista – Quirinópolis / GO

Quatá (Zilor) – Quatá / SP Agrícola BPZ – Agudos / SP

Alta Mogiana – São Joaquim da Barra/ SP

Pedra – Serrana / SP

Iracema– Iracemápolis e Itirapina / SP

Ester – Cosmópolis / SP

Abrangência geográfica:• Diferentes solos• Diferentes climas• Diferentes manejos

Avaliações: Produtividade, emissões do solo, estoques de

carbono no solo, erosão, pragas e doenças.

REMOÇÃO DA PALHA: IMPACTOS AGROAMBIENTAIS

Guia de boas práticas de remoção

Evidências (Centro-Sul)• Aptidão Climática• Erosão e perda de nutrientes

Metodologias para estimativa da

quantidade de palha (Centro-Sul e Usina -

Talhão)

Indicações (Locais)• Emissão de N2O• Qualidade do solo• Pragas e doenças

REMOÇÃO COM BAIXO IMPACTO AGROAMBIENTAL

CHAVE DE DECISÃO PARA REMOÇÃO

DE PALHA NO CENTRO-SUL DO BRASIL

Classes de

Aptidão

Palha a ser removida

Mt, base seca %

Baixa 0.2 15Média 41.4 57

Alta 24.0 78Total 65.6 63

ESTIMATIVA DE PALHA A SER REMOVIDA

Baixa

Média

Alta

Total de palha a ser removido: 438,8 mil toneladasNeste caso, 66% da palha disponível

≠ 50%

Tecnologia de recolhimento

Viabilidade econômicaResultados BVC

Avaliação de ecossistemas

Avaliação customizadaResultados para usinas

Avaliação regionalResultados integrados para o

Centro Sul

Impactos agroambientais

CUSTOMIZAÇÃO E GANHO DE ESCALA

EXEMPLO DE CUSTOMIZAÇÃO: VIABILIDADE USINA II

*Considerando variações na distância de recolhimento (10, 20, 30 e 40 km).

Preço mínimo:R$ 296/MWh

Preço mínimo:R$ 312/MWh

Custo agrícola da palha (R$/tbs) *

77,70 80,90 84,30 87,70

Pre

ço d

a e

letr

icid

ade

(R$

/MW

h)

200 -7,0 -7,5 -7,9 -8,4

250 -2,8 -3,2 -3,7 -4,2

300 0,3 0,0 -0,4 -0,7

350 3,3 3,0 2,6 2,3

400 6,3 6,0 5,6 5,3

500 12,2 11,9 11,6 11,3

Análise de sensibilidade do VPL (R$ milhões)

CAPEX industrial:Desenfardadora e

movimentação de palha

Fardos – Aumento da geração de eletricidade

Usuários

Estrutura de

cálculo

Dados de entrada

Respostas

• Setor sucroenergético

• Público em geral

• Complexa para a equipe de modelagem

• Invisível ao usuário

• Ambiente de produção

• Parâmetros agrícolas

• Parâmetros industriais

• Custo da palha

• Potencial de geração de eletricidade

• Crédito ambiental (emissões CO2eq evitadas)

• Relatório detalhado

Disponibilização de ferramenta para avaliação preliminar do uso da palha na geração de bioeletricidade

▪ Modelagem integrada▪ Uso e perenização de

dados e resultados do projeto SUCRE

CALCULADORA: LEGADO DO SUCRE

EMISSÕES SETORIAIS DE GEE NO BRASIL

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

20

12

20

13

20

14

20

15

Emis

sões

seto

riai

s(M

t C

O2

eq)

Agropecuária Processos Industriais Tratamento de Resíduos Uso da terra, Mudança do Uso da Terra e Florestas Energia

Redução de 50% nas emissões totais

... Aumento de 42% no setor Energia

• 2005 – 2015 → 2,74 para 1,37 bilhões de toneladas de CO2eq → Redução de 50% nas emissões totais

• Maior redução ocorreu no setor de “mudança de uso da terra e floresta” → de 70% para 24% do total

• Setor energético → de 316 para 450 milhões de toneladas de CO2eq no mesmo período.

Fonte: SIRENE - MCTIC

POTENCIAL DE MITIGAÇÃO DAS EMISSÕES

19

46

78

105

3,07,1

11,415,3

26,2

62,0

106,5

143,1

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0

20

40

60

80

100

Atual Bagaço Bagaço + 50% palha Bagaço + 50% palha +RenovaBio

Elet

rici

dad

e (T

Wh

)

% Demanda Doméstica % Mitigação GEE Setor Energético Eletricidade Gerada

✓ Modalidades de venda✓ Interligação à rede✓ Carta de sugestões CP 33

Atualização da cartilha: versão a ser entregue no próximo Fenasucro.

MELHORIAS NO MARCO LEGAL E REGULATÓRIO

Desmatamento2002 a 2016

• Cerrado e Mata Atlântica, a expansão da cana não foi responsável pelo desmatamento

• 4 mi ha → 96% da expansão dentro do ZAE – Zoneamento Agroecológico da cana

Disponibilidade de Água

• Cana substituindo pastagem e cultura anual

• Regulagem do fluxo no ano hidrológico: diminuiu vazões de cheia e aumentou vazões de estiagem

• Favoreceu a disponibilidade

Impactos Sociais

Biomassa de cana X GásNatural → 5 mil empregos amais por TWh produzido.Cerca de 500 mil empregos amais (Bagaço+50% palha)

• Acidentes• Salário médio• Participação por gênero

... ALÉM DA VIABILIDADE E DAS EMISSÕES

MAIS INFORMAÇÕES

https://lnbr.cnpem.br/pesquisa/desafios-tecnologicos/projeto-sucre/

Obrigada!Email: thayse.hernandes@lnbr.cnpem.brFone: +55 19 3518-3190/19 99101-6593

OrganizaçãoApoio

“Ficamos extremamente felizes com o nível de profundidade e seriedade com que o time do Projeto vem conduzindo todas as análises. É um trabalho que como cidadão brasileiro me

orgulha muito” (Marcelo Couto, Diretor de bioenergia da Raízen)

“Antes a palha tinha um custo, pois precisávamos descartá-la. Hoje temos uma receita a partir da geração de energia. É uma satisfação enorme estarmos participando de uma geração de

energia limpa” (Antonio Carlos Cavalcante - Gerente industrial da Usina Santa Isabel)

“Tínhamos muitas dúvidas e mitos a serem quebrados. O SUCRE vem nos ajudado a responder essas questões, o que tem subsidiado a Raízen a investir mais em recolhimento de palha”

(Marcio Borges - Coordenador de desenvolvimento de negócios em bioenergia da Raízen)

Cana + Palha

Palha separada pelo SLS

SLS

Caldo primário Caldo misto

“Cana limpa”

Trituração, lavagem e dosagem no último terno de extração

1ºT 2ºT 3ºT 4ºT 5ºT 6ºT

Água embebição50 - 60°C

Drenagem

Tratamento

Palha lavada

Água efluente

Água tratada

Palha moídaExtrator

Água suja

Palha drenadaS/L = 1/19 (5%)

Terno independentePalha

desenfardada

Caldeira

Mistura palha e bagaço

P/(P+B) = 25% (b.s.)

Outras aplicações

AtualmenteP/(P+B) = 5 - 10% (b.s.)

Água embebição -

contracorrente

PROPOSTA SUCRE

Cinzas (%, b.s.) Cloro (%, b.s.)

Entrada 15 0,2

Saída 2,5 0,02

Remoção > 80% > 90%

Baixa

Média

Alta

MAPA DE APTIDÃO À REMOÇÃO: PRODUTIVIDADE

Radiação

Precipitação

TemperaturaMínima

Meio

Argilosa

Alta

RESTRITO 7 t ha-1

Arenosa

Inicio

Baixa

Média

Não Alto

índiceINAPTO

RESTRITO 7 t ha-1

Sim ≤ 3%

> 3% RESTRITO 7 t ha-1

APTODECLIVIDADE

Sim

DISP.

HÍDRICA

Não

INAPTO

Sujeito ao responsivo

Final

TEXT.

SOLORADIAÇÃO

INAPTO

APTO

RESTRITO 7 t ha-1

ÉPOCA DE

COLHEITA

DECLIVIDADE

≤ 3% APTO

> 3%

Início

Meio

Fim

APTO

ÉPOCA DE

COLHEITA

RESTRITO 7 t ha-1

Sujeito ao responsivo

Sim Convencional APTO

Cultivo mínimoNão

REFORMA PREPARO

Sujeito a aptidão climática

APTIDÃODISP.

HÍDRICA

RADIAÇÃO

Baixo

índice

Alto

índice

Baixo

índiceRESTRITO 7 t ha-1

REMOÇÃO COM BAIXO IMPACTO AGROAMBIENTAL

Custo agrícola da palha (R$/tbs)*

93,80 97,90 111,60 115,70

Pre

ço d

o

bag

aço

evi

tad

o

(R$

/tb

u)

30 -2,9 -3,7 -7,0 -8,2

52 1,1 0,3 -2,5 -3,4

75 5,0 4,2 1,4 0,6

97 9,0 8,2 5,4 4,5

120 13,0 12,1 9,3 8,5

Preço mínimo:R$ 106/MWh

Preço mínimo:R$ 254/MWh

Análise de sensibilidade do VPL (R$ milhões)

*variando horas efetivas e distância

Preço eletricidade: R$ 200/MWh

CAPEX industrial:Desenfardadora e

movimentação de palha

Fardos – Aumento da geração de eletricidade e substituição de bagaço

EXEMPLO DE CUSTOMIZAÇÃO: VIABILIDADE USINA III

Custo agrícola da palha (R$/tbs) *

78,90 80,90 83,10 85,10

Pre

ço d

a e

letr

icid

ade

(R$

/MW

h)

200 -7,2 -7,5 -7,8 -8,0

250 -3,0 -3,2 -3,5 -3,8

300 0,2 0,0 -0,2 -0,4

350 3,2 3,0 2,8 2,6

400 6,2 6,0 5,8 5,6

500 12,1 11,9 11,7 11,5

*Considerando variações no preço do diesel (R$ 2.85, 3.30, 3.75 e 4.20/L)

Preço mínimo:R$ 298/MWhVPL=0

Análise de sensibilidade do VPL (R$ milhões)CAPEX industrial:Desenfardadora e

movimentação de palhaFardos – Aumento da geração de eletricidade

0

100

200

300

400

500

600

Preço eletricidade spot (R$/MWh) - 2018

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Fonte: CCEE (2018)

Safra

PREÇO DE VENDA DA ELETRICIDADE

Usina II:R$ 312/MWh

Usina III:R$ 254/MWh

Emissões (g CO2eq por kWh de eletricidade vendida)

Produção de 87,6 GWh ao anobioeletricidade equivale ao sequestro de CO2:

175 mil árvores por ano

Emissões evitadas da eletricidade de biomassa(comparação termoelétrica a GN)

+326 g CO2eq por kWh

Avaliação ambiental: Usina I

Usina I

EXEMPLO DE CUSTOMIZAÇÃO: EMISSÕES

16/maio | Reunião GMEC - Petrobras e Shell

22/maio | Curso: Qualidade da Palha e do Bagaço para Queima em Caldeiras

19/junho | Reunião PAC

29/junho | Ciência Aberta

08/agosto | Treinamento de Uso de Sistemas de Informação Geográfica para o Planejamento da Remoção

20-23/agosto | FENASUCRO – apresentação do SUCRE dentro da sessão de apresentações da UNICA

02-05/setembro | ISSCT – sessão plenária SUCRE

19/setembro | Guidelines para o Recolhimento Sustentável da Palha

17/outubro | Processamento e Queima de Palha nas Usinas para Geração de Eletricidade

28/novembro | IV Workshop de Resultados do Projeto SUCRE - nacional/usinas

05/dezembro | IV Workshop de Resultados do Projeto SUCRE - internacional/academia

EVENTOS