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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA
Aline Akina Yoshimi
Estudo dos impactos ambientais de uma usina termoelétrica na cidade de
Canas
Lorena
2014
ALINE AKINA YOSHIMI
Estudo dos impactos ambientais de uma usina termoelétrica na cidade de
Canas
Monografia apresentada a Escola de
Engenharia de Lorena da Universidade de
São Paulo para obtenção do grau de
Engenheira Química.
Área de Concentração: Engenharia
Ambiental e Termodinâmica
Orientador: Alexandre Eliseu Stourdze
Visconti
Lorena
2014
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho a todos aqueles que
me apoiaram e em especial aos meus pais,
Noboru e Eni, pelo apoio, carinho e
compreensão.
AGRADECIMENTOS
A Deus pela oportunidade de viver e de conquistar todos os sonhos desejados.
Ao meu pai, Noboru, e minha mãe, Eni, pelo amor, pelos cuidados, pela confiança
em mim depositada e pelos sacrifícios feitos por mim e à minha irmã, Tiyemi, por
toda a paciência e carinho sempre. Com vocês, o impossível torna-se apenas
uma palavra.
Aos meus amigos de faculdade, por fazerem parte desta fase inesquecível da
vida.
A todos os meus amigos de estágio da Ajinomoto que são como uma segunda
família em forma de equipe no trabalho.
Aos professores integrantes da banca, por aceitarem fazer parte deste momento,
apontando pontos que ainda necessitam de aperfeiçoamento.
Ao meu orientador, professor Alexandre, por ter aceitado essa orientação e
contribuir neste último desafio antes de me tornar engenheira química pela EEL.
Ao engenheiro Helton Perillo, pela oportunidade de participar de debates e
palestras sobre o assunto e expor suas ideias.
E por fim, a todos os professores, principalmente àqueles que souberam deixar
sua marca especial ao longo dos anos.
EPÍGRAFE
“Se quisermos alcançar resultados
nunca antes alcançados, devemos
empregar métodos nunca antes
testados.”
Francis Bacon
RESUMO
YOSHIMI, A. A. Estudo dos impactos ambientais de uma usina termoelétrica
na cidade de Canas. 2014. 54 f. Monografia (Trabalho de Graduação em
Engenharia Química) – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São
Paulo, Lorena, 2013.
O presente trabalho objetivou serializar um levantamento bibliográfico sobre
os impactos ambientais relacionados à instalação de usinas termoelétricas em
geral e, especificamente, a Termo São Paulo movida a gás natural e em ciclo
combinado na cidade Canas, citando as vantagens e desvantagens deste tipo de
tecnologia de transformação de energia. Baseando-se no Estudo de Impacto
Ambiental e Relatório de Impacto Ambiental (EIA – RIMA) do projeto Termo São
Paulo e contatos com palestras e debates sobre as divergências apresentadas no
relatório ambiental do projeto, foi possível identificar, enumerar e distinguir os
impactos ambientais quanto a poluição das águas do ribeirão Canas e a
atmosférica na cidade de Canas e, provavelmente, nas cidades vizinhas Lorena e
Cachoeira Paulista. Desta forma, foi possível entender o funcionamento de
termoelétricas e equipamentos industriais, perceber a importância de se avaliar
corretamente os dados da região que receberá uma planta industrial, bem como,
concluir a necessidade de se investir mais em estudos de aperfeiçoamento de
tecnologias não poluidoras, como as eólicas e as solares no Brasil. Também, de
procurar novas fontes para geração de energia, buscar reduzir a demanda por
conscientização e incentivos do governo para a utilização de tecnologias, por
exemplo, a solar, como fonte de aquecimento de água em residências que não a
possuem.
Palavras chave: Usinas termoelétricas, Impactos ambientais, Poluição, Energia.
ABSTRACT
YOSHIMI, A. A. Study of the environmental impacts of a thermoelectric plant
in the Canas town. 2014. 54 f. Monograph (Undergraduate) - School of
Engineering of Lorena, University of São Paulo,, Lorena, 2013.
The present work’s objective is to perform a literature on the environmental
impacts related to the installation of thermoelectric plants in general and,
specifically, the Termo São Paulo fueled by natural gas and working in combined
cycle in the Canas town, mentioning the advantages and disadvantages of this
type of technology energy transformation. Based on the Environmental Impact
Statement and Environmental Impact Report (EIA - RIMA) of the Termo São Paulo
Project and with lectures and discussions on the differences presented in the
environmental project report, it was possible to identify, enumerate and distinguish
the environmental impacts as the pollution of Canas stream and atmospheric
pollution in the Canas Town and, probably, in neighboring towns Lorena and
Cachoeira Paulista. So, it was possible to understand the operation of
thermoelectric and industrial equipments, the importance of correctly evaluation
about datas region that will receives an industrial plant, and conclude the need of
to invest more in studies to improve non-polluting technologies such as wind and
solar in Brazil. Also, look for new sources to generate energy, reduce the demand
for awareness and government incentives for the use of technologies, such as
solar power water heating in homes that do not.
Keywords: Thermoelectric plants, Environmental, Pollution, Energy
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Fatores típicos de emissões de tecnologias de geração termelétrica.
Fonte: Bluestein J.,2001 ....................................................................................... 24
Tabela 2 - Poder Calorífico e Emissão de Gás Carbônico. Fonte: PITANGA, 1992.
.............................................................................................................................. 25
Tabela 3 - Consolidação das emissões de COV das fontes frias. Fonte: EIA-RIMA
Termo São Paulo, 2011. ....................................................................................... 39
Tabela 4 - Emissões Atmosféricas em cada chaminé. Fonte: EIA/RIMA Termo
São Paulo, 2011. ................................................................................................... 39
Tabela 5 - Captação e Distribuição da Água Tratada. EIA-RIMA Termo São Paulo,
2011. ..................................................................................................................... 44
Tabela 6 - Geração de Efluentes Inorgânicos ....................................................... 46
Tabela 7 - Comparação do Padrão de Lançamento com o Blowdown. Fonte: EIA-
RIMA Termo São Paulo, 2011. ............................................................................. 47
Tabela 8 - Geração total de efluentes na operação da Termo São Paulo ............ 49
Tabela 9 - Qualificação da Mão-de-obra Prevista na Operação da Termo São
Paulo. Fonte: EIA-RIMA Termo São Paulo, 2011. ................................................ 50
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1-Esquema de geração de energia elétrica numa usina térmica a
combustão............................................................................................................. 15
Figura 2 - Capacidade instalada de geração elétrica por tipo de usina (MW).
Fonte: Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL); para o ano de 2012,
Balanço Energetico Nacional (BEN) 2013; Elaboração: EPE ............................... 16
Figura 3 - Evolução da geração termelétrica no Brasil. Fonte: BEN, 2005 ........... 16
Figura 4 – Geração elétrica por energético no Brasil – participação (%). Fonte:
Balanço Energético Nacional (BEN) 2013; Elaboração: EPE ............................... 17
Figura 5 - Fluxograma de uma turbina a gás ciclo simples. Fonte: GasNet, 2014.
.............................................................................................................................. 19
Figura 6 - Fluxograma de uma termelétrica em ciclo combinado. Fonte: GasNet,
2014. ..................................................................................................................... 20
Figura 7 - Esquema do funcionamento de uma usina de ciclo combinado. Fonte:
SILVA, 2010 .......................................................................................................... 21
Figura 8 - Configuração topping. Fonte: GasNet, 2014. ........................................ 22
Figura 9 - Configuração Bottoming. Fonte: GasNet,2014. .................................... 22
Figura 10 - Evolução histórica da capacidade de geração de energia por usina
hidrelétrica e PCHs no Estado de São Paulo. Fonte: Secretaria de Saneamento e
Energia. ................................................................................................................ 34
Figura 11 - Velocidade média anual do vento a 50m na região sudeste. Fonte:
Atlas do poder eólico brasileiro, CEPEL - 2001. ................................................... 35
Figura 12 - Variação da energia solar no Brasil. Fonte: ANEEL, 2009. ................ 36
Figura 13 - Funcionamento do Ciclo Combinado da Termo São Paulo. Fonte:
EIA/RIMA Termo São Paulo, 2011. ....................................................................... 38
Figura 14 - Estimativas de Emissões de Gases de Efeito Estufa – IPCC. Fonte:
EIA/RIMA Termo São Paulo, 2011. ....................................................................... 40
Figura 15 - Classificação Climática de Köppen-Geiger para São Paulo. Fonte:
EIA-RIMA Termo São Paulo, 2011. ..................................................................... 41
Figura 16 - Distribuição média mensal da velocidade dos ventos – Estação
Meteorológica de Cachoeira Paulista. Fonte: EIA-RIMA Termo São Paulo, 2011.
.............................................................................................................................. 42
Figura 17 - Distribuição dos Ventos – Cachoeira Paulista. Fonte: EIA-RIMA
Termo São Paulo, 2011. ....................................................................................... 43
Figura 18 - Localização da Termo São Paulo. Fonte: Pesquero, 2011. ................ 43
Figura 19 - Local de captação de água desativado no Rio Paraíba do Sul. Fonte:
EIA-RIMA Termo São Paulo, 2011. ...................................................................... 45
Figura 20 - Esquema do sistema de tratamento dos efluentes sanitários. Fonte:
EIA-RIMA Termo São Paulo, 2011. ...................................................................... 49
Figura 21 - Previsão da distribuição de trabalhadores durante os meses de obra.
.............................................................................................................................. 50
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
BEN - Balanço Energético Nacional
BNDES - Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social
CESP - Companhia Energética do Estado de São Paulo
CETESB - Companhia Ambiental do Estado de São Paulo
COV - compostos orgânicos voláteis
CPTEC - Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos
EIA - Estudo de Impacto Ambiental
ETA – Estação de Tratamento de Água
ETE - Estação de Tratamento de Esgoto
GEE - Gases do efeito estufa
HCs -Hidrocarbonetos
HRSG - Heat Recovery Steam Generator
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
MME – Ministério de Minas e Energia
MP – Material Particulado
RIMA - Relatório de Impacto Ambiental
PCHs – Pequenas Centrais Hidrelétricas
SAO - Separador Água-Óleo
SIN - Sistema Interligado Nacional
USEPA - United States Environmental Protection Agency
UTE – Unidade Termoelétrica
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................. 11
1.1 JUSTIFICATIVA ........................................................................................... 11
1.2 OBJETIVOS ................................................................................................. 12
1.2.1 Objetivo geral ........................................................................................ 12
1.2.2 Objetivos específicos ............................................................................. 12
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................................. 13
2.1 A CIDADE DE CANAS ....................................................................................... 13
2.2 A AES ........................................................................................................... 14
2.3 USINAS TERMOELÉTRICAS ............................................................................... 14
2.4 USINAS TERMOELÉTRICAS A GÁS NATURAL ........................................................ 17
2.4.1 Termoelétricas de ciclo simples ............................................................. 18
2.4.2 Termoelétricas de ciclo combinado ....................................................... 19
2.4.3 Co-geração ............................................................................................ 21
2.5 GÁS NATURAL ................................................................................................ 23
2.6 METANO ........................................................................................................ 25
2.7 EMISSÕES ATMOSFÉRICAS DE TERMOELÉTRICAS ............................................... 26
2.7.1 Compostos de Carbono ......................................................................... 26
2.7.2 Óxidos de nitrogênio .............................................................................. 27
2.7.3 Hidrocarbonetos .................................................................................... 28
2.7.4 Compostos de Enxofre .......................................................................... 28
2.7.5 Material Particulado ............................................................................... 28
2.8 POLUIÇÃO TÉRMICA ........................................................................................ 29
2.9 EUTROFICAÇÃO OU EUTROFIZAÇÃO.................................................................. 29
3. METODOLOGIA ............................................................................................... 31
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ...................................................................... 32
4.1 MOTIVAÇÃO ................................................................................................... 32
4.2 TECNOLOGIAS DE ENERGIA .............................................................................. 33
4.2.1 Energia Hidráulica ................................................................................. 33
4.2.2 Energia Eólica ....................................................................................... 34
4.2.3 Energia Solar ......................................................................................... 35
4.2.4 Usina Termoelétrica ............................................................................... 36
4.3 OPERAÇÃO DA TERMO DE SÃO PAULO ............................................................. 37
4.4 EMISSÕES ATMOSFÉRICAS .............................................................................. 38
4.5 CAPTAÇÃO, USO E DESCARTE DE ÁGUA ............................................................. 44
4.5.1 Efluentes Inorgânicos ............................................................................ 46
4.5.2 Efluentes Sanitários ............................................................................... 48
4.5.3 Efluentes oleosos .................................................................................. 49
4.6 MÃO DE OBRA ................................................................................................ 50
5 CONCLUSÃO .................................................................................................... 52
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................. 53
11
1. INTRODUÇÃO
Ao longo da evolução da humanidade, o homem tem buscado melhores
padrões de vida e maior conforto em suas atividades através do desenvolvimento
de novas tecnologias. Tal progresso pode ser mais bem observado já na
Revolução Industrial, enquanto o carvão ainda era o principal combustível para o
funcionamento de máquinas a vapor e para transporte nos séculos XVIII e XIX.
Este período foi o início do processo da industrialização e teve destaque
como a mais drástica mudança de paradigma produtivo na história (SACHS,
2005). Logo, o mesmo carvão serviu à difusão da eletricidade a partir da geração
termoelétrica no século XX (LANDES, 1969). Entretanto, com a Segunda Grande
Guerra, o transporte de carvão em larga escala tornou-se difícil, conduzindo ao
inicio do uso industrial de óleo combustível em caldeiras (HOBSBAWN, 1995).
Atualmente, os principais combustíveis para a geração termoelétrica são o
gás natural e bagaço de cana de açúcar, pois são recursos mais baratos e limpos
em relações aos demais derivados de petróleo.
No Brasil, existem diversos recursos hídricos, portanto, a principal forma de
transformação de energia elétrica são as usinas hidrelétricas. Entretanto, a sua
produção e eficiência energética ao longo do ano são dependentes de fatores
climáticos naturais como as chuvas, não controláveis pelo homem. Assim, as
termoelétricas movidas a gás tem ganhado força no âmbito de auxiliá-las em
épocas de estiagem para suprir a demanda energética do país.
Para tanto, a empresa AES Tiete tem como empreendimento o Projeto
Termo São Paulo, com instalação no município de Canas, prevendo um aumento
na produção energética no estado de São Paulo, na arrecadação de impostos e
geração de mão de obra para o município Canas.
1.1 JUSTIFICATIVA
Desde meados dos anos 80, o consumo de combustível carvão para a
geração termoelétrica vem sendo substituído pelo gás natural nos países mais
desenvolvidos. As razões de tal alteração são principalmente devido às questões
ambientais, pois a combustão do carvão resulta na excessiva emissão
12
atmosférica de CO2 (dióxido de carbono), principal gás responsável pelo efeito
estufa e aquecimento global, enquanto que a utilização do gás natural implica em
emissões atmosféricas relativamente menores (DE OLIVEIRA, 1998).
Apesar de ser alvos de discussões no mundo por apresentar impactos
ambientais e consequências sobre a saúde das populações, a atividade de usinas
termoelétricas ainda tem grande participação no cenário mundial.
Dentro deste panorama, as atividades de um engenheiro químico poderia
envolver o desenvolvimento de processos, de produtos e de equipamentos, além
de pesquisas de tecnologias mais eficientes e não poluentes na geração de
energia, buscando um desenvolvimento sustentável.
Para tanto, é necessário entender como a atual tecnologia de transformação
das energias de uma termoelétrica podem afetar o meio em que está inserido e
desenvolver uma análise quanto às vantagens e desvantagens deste tipo de
transformação energética e, portanto, é provável que o projeto da termoelétrica no
município de Canas possibilite realizar toda esta análise.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo geral
O objetivo deste trabalho é realizar um levantamento bibliográfico sobre os
impactos ambientais relacionados à instalação de uma usina termoelétrica para
discutir quais são as vantagens e desvantagens deste tipo de tecnologia de
transformação de energia.
1.2.2 Objetivos específicos
Os objetivos específicos são identificar, enumerar e distinguir os impactos
ambientais que podem ser causados por uma usina termoelétrica de ciclo
combinado e movida a gás natural na cidade de Canas, focando na poluição
atmosférica no próprio município e nas cidades vizinhas e na poluição das águas
do ribeirão Canas, baseando-se no Estudo de Impacto Ambiental e Relatório de
Impacto Ambiental (EIA-RIMA)
13
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 A Cidade de Canas
De acordo com a Câmara Municipal de Canas, o município de Canas
localiza-se a leste do estado de São Paulo no eixo Rio de Janeiro, São Paulo e
Minas Gerais na Região do Alto do Vale do Paraíba, entre os Municípios de
Lorena e Cachoeira Paulista. Está às margens do Rio Paraíba do Sul e entre as
Serras do Quebra Cangalha (do Mar), Mantiqueira.
Conforme o histórico apresentado pela Prefeitura Municipal de Canas, o
nome da cidade tem origem na desapropriação da Fazenda de Canas,
propriedade do alferes Francisco Ferreira dos Reis por parte do governo para a
implantação de assentamentos às famílias de imigrantes, principalmente italianos,
para a produção da cana-de-açúcar, em 1887. Com o passar do tempo, Canas
passou de Núcleo Colonial Agrícola para bairro, em 1890, distrito, em 1964, e
finalmente, município emancipado de Lorena em 1993.
Segundo o último censo realizado pelo Instituto Brasileiro de Geografia e
Estatística (IBGE) em 2010, Canas conta com 4385 habitantes e possui uma área
total de 53 Km², com a economia voltada à agricultura de rizicultura e horticultura,
à pecuária de gado leiteiro e à indústria de cerâmica, pré-moldados plásticos e
minério.
Em 2009, a instalação de uma usina termoelétrica de ciclo combinado
movida a gás começou a ser estudada pela empresa AES Tiete em Canas. Em
janeiro de 2011, a AES Tietê protocolou o Estudo de Impacto Ambiental e
Relatório de Impactos Ambientais (EIA/RIMA) na Companhia Ambiental do Estado
de São Paulo (CETESB), a qual emitiu uma licença prévia para construção da
Usina Termoelétrica no município em outubro do mesmo ano. Em 15 de maio de
2012, a liminar foi suspensa pelo Tribunal de Justiça de São Paulo. Desde então,
aguarda-se o julgamento de mérito do recurso apresentado pela AES Tietê
(PECCHIO, 2012).
14
2.2 A AES
A AES Tietê é uma das quatro empresas operacionais da AES Brasil,
controlada pela Companhia Brasiliana de Energia S/A- holding formado pelo
Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social - BNDES e pela AES
Corp. Resultado do processo de privatização da Companhia Energética do Estado
de São Paulo – CESP, é segunda maior companhia privada de geração de
energia elétrica do Brasil (AES Tietê,2012).
Segundo dados da Secretaria de Saneamento e Energia do Estado de São
Paulo, publicadas no Balanço Energético do Estado de São Paulo, ano base
2008, é responsável por 18% da energia produzida no estado de São Paulo e por
2,3% da capacidade instalada nacional.
Presente em várias cidades brasileiras operando usinas hidrelétricas e
pequenas centrais hidrelétricas, a AES Tietê pretende implantar uma usina
termoelétrica de ciclo combinado a gás natural na cidade de Canas. A
termoelétrica denominada Usina Termoelétrica de São Paulo terá capacidade
instalada aproximada de 500 MW e contribuirá para o atendimento da demanda
de energia do Sistema Interligado Nacional (SIN) (AES, Tietê, 2012).
2.3 Usinas Termoelétricas
As centrais termoelétricas caracterizam-se por produzir energia elétrica a
partir da energia térmica liberada por reações químicas ou nucleares, seja pela
combustão de combustível fóssil ou de resíduos agroindustriais (SALOMON,
2003).
Independente do combustível utilizado, as centrais termelétricas tem um
funcionamento semelhante. O combustível é queimado na caldeira, gerando
vapor a partir da água que circula por uma extensa rede de tubos que revestem
as paredes do equipamento. Este vapor movimenta as pás de uma turbina, cujo
rotor gira juntamente com o eixo de um gerador que produz a energia elétrica.
Após, o vapor é resfriado em um condensador e convertido outra vez em água,
para iniciar um novo ciclo (JUNIOR, 2008).
15
Figura 1-Esquema de geração de energia elétrica numa usina térmica a combustão
A água que serviu como fluido refrigerador sai do condensador e é
canalizada para o topo de uma torre de refrigeração onde é lançada em pequenas
gotas. Essas gotas, em contato com o ar do ambiente provoca a evaporação,
caindo resfriadas num reservatório. A água resfriada é bombeada do reservatório
e reciclada através do condensador, de onde retira novamente calor do vapor
condensado (SALOMON, 2003). Parte do calor extraído é transferida para um rio
próximo ou para o mar, os quais foram a fonte de água do sistema.
A energia que foi gerada é levada através de cabos ou barras condutoras,
dos terminais do gerador até um transformador elevador, onde tem sua tensão
elevada para adequada condução, através de linhas de transmissão, até os
centros de consumo. Posteriormente, a energia tem sua tensão levada a níveis
adequados para utilização pelos consumidores através de transformadores
abaixadores. Este é um exemplo clássico de usina termoelétrica de turbina a
vapor (CASTRO; AMARAL; RODRIGUES; COGAN, 2008).
No Brasil, as centrais termoelétricas têm papel fundamental na operação de
abastecimento de energia, pois operam em complementação ao sistema
hidrotérmico brasileiro em épocas de baixo nível nos reservatórios (GUERREIRO,
et al., 2006).
16
No figura 2 pode-se perceber o potencial de complementação das
termelétricas às hidrelétricas em relação à outras fontes geradoras de eletricidade
no Brasil.
Figura 2 - Capacidade instalada de geração elétrica por tipo de usina (MW). Fonte: Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL); para o ano de 2012, Balanço Energetico Nacional (BEN) 2013; Elaboração: EPE
Entre os combustíveis fósseis mais utilizados em geração termoelétrica está
o gás natural. A evolução e participação da produção termelétrica por fonte estão
ilustradas a seguir.
Figura 3 - Evolução da geração termelétrica no Brasil. Fonte: BEN, 2005
17
Figura 4 – Geração elétrica por energético no Brasil – participação (%). Fonte: Balanço Energético Nacional (BEN) 2013; Elaboração: EPE
As centrais termoelétricas são a segunda maior produtora dos gases de
efeito estufa, principalmente dióxido de carbono (ZANCHETA; MELDONIAN;
POLI, 2005). Dentre os principais impactos que uma central termelétrica causa
está as emissões de poluentes gasosos na atmosfera e o uso da água de
resfriamento para a condensação do vapor. Há também a liberação de material
particulado para a atmosfera, contaminação de água com reagentes químicos e
poluição sonora (SALOMON, 2003).
2.4 Usinas termoelétricas a gás natural
Existem três grupos de tecnologias de geração termelétrica à gás natural
utilizadas no Brasil. São elas: usinas de ciclo aberto ou simples, que utilizam
turbinas a gás em ciclo de Brayton e a energia é gerada a partir da combustão
interna; ciclo combinado, que consiste na acoplagem de uma turbina a vapor para
geração adicional de eletricidade ao ciclo aberto; e usinas de co-geração, onde
18
existe uma produção combinada da energia eletromecânica e calor, possibilitando
a utilização das duas categorias apresentadas anteriormente (GUERREIRO, et
al., 2006).
Apesar das vantagens do gás natural quando comparado ao petróleo e ao
carvão mineral na emissão de compostos poluentes, seu aproveitamento
energético gera impactos indesejáveis ao meio ambiente devido à necessidade de
um sistema de resfriamento que geralmente usa a água como fluido refrigerante.
Normalmente, mais de 90% da demanda de água em uma central termelétrica
podem ser dedicados ao seu sistema de resfriamento. Quanto à tecnologia
empregada, o consumo médio de água de uma central termelétrica operando em
ciclo a vapor simples é da ordem de 94 m3 por MWh; e, no caso de ciclos
combinados, o valor é de aproximadamente 40 m3 por MWh. (BAJAY; WALTER;
FERREIRA, 2000).
Este consumo traz impactos em relação aos recursos hídricos em função do
volume de água captada, das perdas por evaporação e do despejo de efluentes.
Em geral, os valores são mais baixos nos sistemas de cogeração, explicado mais
à frente.
Em termos de poluição atmosférica, destacam-se as emissões de óxidos de
nitrogênio ( ), como o dióxido de nitrogênio ( ) e o óxido nitroso ( ), que
são formados pela combinação do nitrogênio com o oxigênio. O é um dos
principais componentes do smog, com efeitos negativos sobre a vegetação e a
saúde humana, principalmente quando combinado com outros gases, como o
dióxido de enxofre ( ). O é um dos gases causadores do chamado efeito
estufa e causa a redução da camada de ozônio (SILVA, 2010).
Outros poluentes gerados são o monóxido de carbono (CO),
hidrocarbonetos (HCs) e dióxido de carbono ( ). A presença destes gases na
atmosfera contribui para a formação de oxidantes fotoquímicos, da chuva ácida, e
na intensificação das mudanças climáticas globais, dado que o e os HCs
estão entre os principais gases que causam o efeito estufa (LOURENÇO, 2003)
2.4.1 Termoelétricas de ciclo simples
No ciclo Brayton, a transformação energética ocorre a partir da expansão de
gases de combustão em uma turbina a gás que está ligada ao eixo de um gerador
19
elétrico. O ar atmosférico é comprimido continuamente por um compressor e é
direcionado a uma câmara de combustão, onde é misturado a um combustível.
Durante a queima são gerados gases de exaustão que são utilizados para
movimentar a turbina e, consequentemente, o gerador elétrico. Após, os gases
são descarregados na atmosfera, finalizando o ciclo aberto.
Figura 5 - Fluxograma de uma turbina a gás ciclo simples. Fonte: GasNet, 2014.
Segundo Tolmasquim (2005), as centrais térmicas que utilizam esta
tecnologia apresentam vantagens como o baixo custo de investimento, o curto
prazo de entrega dos equipamentos, o curto período de construção, a segurança
na operação e a flexibilidade operacional. Já a desvantagem das termelétricas de
ciclo aberto é a sua baixa eficiência em relação a outras tecnologias, como as de
ciclo combinado e seu maior consumo de água por MWh produzido.
2.4.2 Termoelétricas de ciclo combinado
As centrais termoelétricas que utilizam gás natural viabilizam o uso do ciclo
combinado para geração de energia. Essas plantas operam com a integração em
série do ciclo de Brayton da turbina a gás e do de Rankine da turbina a vapor.
20
Neste sistema, o calor necessário para a geração de vapor que passará pela
turbina a vapor é fornecido pelos gases quentes da exaustão descarregados da
turbina a gás que aquecerão a água na caldeira (JUNIOR, 2008).
O fluxo de gases de combustão descarregada pela turbina a gás passa por
um regenerador de calor e este produz o vapor necessário para movimentar a
turbina a vapor (LOURENÇO, 2003). O vapor resultante da turbina é condensado
e reconduzido à caldeira de recuperação, concluindo, assim, o ciclo Rankine
(TOLMASQUIM, 2005).
Figura 6 - Fluxograma de uma termelétrica em ciclo combinado. Fonte: GasNet, 2014.
O ciclo combinado apresenta um rendimento termodinâmico de
aproximadamente 53%, elevado em relação ao de ciclo simples, que está entre
25% e 43 %, e também, possuem um desempenho ambiental melhor pela menor
emissão de compostos poluentes (LEÃO, 2009).
21
Figura 7 - Esquema do funcionamento de uma usina de ciclo combinado. Fonte: SILVA, 2010
.
2.4.3 Co-geração
A co-geração, conforme dito anteriormente, é definida como o processo de
produção combinada de calor útil e energia mecânica a partir da energia química
disponibilizada por um ou mais combustíveis, geralmente convertida total ou
parcialmente em energia elétrica (Ministério de Minas e Energia- MME, 2007).
Os sistemas de co-geração têm uma configuração que pode ser classificada
como topping e bottoming.
Na configuração topping, o combustível é queimado em uma máquina
térmica para produção de energia mecânica ou elétrica e o calor rejeitado é
utilizado sob a forma de calor útil em um processo (NETO, 2001). Este calor será
utilizado em diversos processos com a função de aquecimento e refrigeração.
22
Figura 8 - Configuração topping. Fonte: GasNet, 2014.
Segundo o MME, na configuração bottoming a energia térmica que foi
rejeitada de processos industriais, através de gases de exaustão originários de
reações químicas, fornos, fornalhas ou de máquinas térmicas, é aproveitada em
caldeiras recuperadoras para gerar vapor. Este será utilizado como fluido de
acionamento em um turbo gerador para produzir energia mecânica.
Figura 9 - Configuração Bottoming. Fonte: GasNet,2014.
23
2.5 Gás natural
O gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos leves com até quatro
átomos na molécula e que à temperatura ambiente e à pressão atmosférica,
permanece no estado gasoso (SALOMON, 2003). Consiste de uma mistura de
etano, propano, n-butano e principalmente, de metano, hidrocarbonetos de cadeia
curta, de nitrogênio, dióxido de carbono e não-hidrocarbonetos (LEÃO, 2009).
A composição química do gás natural com predominância do metano e com
reduzidos teores de gases inertes ( e nitrogênio ) e de hidrocarbonetos
pesados,faz dele um excelente combustível, com poder calorífico acima de
37,68MJ/Nm³. Considerando sua densidade média de 0,768kg/Nm³, pode-se
avaliar o seu poder calorífico, por volta de 47,73MJ/kg. Desta forma, o gás natural
é utilizado com elevada eficiência em caldeiras, motores de combustão interna e
turbinas (LOURENÇO, 2003).
Na natureza, o gás natural é encontrado acumulado em rochas porosas no
subsolo, geralmente acompanhado por petróleo, constituindo um reservatório.
Quando está dissolvido no óleo ou sob a forma de uma camada de gás no
reservatório é chamado de associado, enquanto que o gás não associado é
aquele que está livre ou em presença de quantidades muito pequenas de óleo
(SALOMON, 2003).
Quando comparado ao óleo combustível e ao diesel, o gás natural promove
melhorias no meio ambiente em relação a emissão de poluentes, pois libera uma
menor concentração dos mesmos na sua combustão. Abaixo, segue uma tabela
com dados para comparação.
24
Tabela 1 - Fatores típicos de emissões de tecnologias de geração termelétrica. Fonte: Bluestein J.,2001
Tecnologia Combustível
Método
de
controle
(a)
MP
g/GJ g/MWh g/GJ g/MWh g/GJ g/MWh g/GJ g/MWh
Ciclo
combinado
(sem queima
suplementar)
Gás natural
Sem (d) 86,08 534,29 0,29 180,00 56.705,58 351.965,67 2,92 18,12
SCR 12,91 80,13 0,29 180,00 56.705,58 351.965,67 2,92 18,12
DLN (e) 0,49-1,23 3,04-7,63 0,29 180,00 56.705,58 351.965,67 2,92 18,12
Motor de
combustão
interna
Óleo diesel (c)
Sem 1.043,70 9.887,68 173,92 1.647,66 68.558,72 649.503,66 37,34 353,75
SCR 156,56 1.483,20 173,92 1.647,66 68.558,72 649.503,66 37,34 353,75
FGD 1.043,70 9.887,68 17,39 164,75 68.558,72 649.503,66 37,34 353,75
ESP 1.043,70 1.483,20 173,92 1.647,66 68.558,72 649.503,66 0,30 2,84
SCR / ESP 156,56 1.483,20 173,92 1.647,66 68.558,72 68.558,72 0,30 2,84
Turbina a gás Gás Natural
Sem (d) 53,43 860,80 0,32 3,20 58.101,55 581.015,50 3,17 31,70
SCR 8,01 129,10 0,32 3,20 58.101,55 581.015,50 3,17 31,70
DLN 0,49 – 1,23 4,90 –
12,30 0,32 3,20 58.101,55 581.015,50 3,17 31,70
Turbina a
vapor
Carvão
mineral (b)
Sem 528,74 4.642,60 913,28 8.019,04 2.113.573,66 18.558.207,75 55,28 485,39
LNB 264,37 2.321,30 913,28 8.019,04 2.113.573,66 18.558.207,75 55,28 485,39
ESP 528,74 4.642,60 913,28 8.019,04 2.113.573,66 18.558.207,75 0,44 3,86
FGD 528,74 4.642,60 91,33 801,92 2.113.573,66 18.558.207,75 55,28 485,39
LNB / ESP
/ FGD 264,37 2.321,30 91,33 801,92 2.113.573,66 18.558.207,75 0,44 3,86
a- Eficiências médias típicas dos métodos de controle são: SRC (redução seletiva
catalítica) = 85%; DLN (câmara de combustão seca com baixa emissão de ) e LNB
(queimador com baixa emissão de ) = 50 %; ESP (precipitador eletrostático) =
99,2%, FGD (flue gas desulfurization) = 90%. (LORA, 2002);
b- Carvão mineral CE 4500 (Santa Catarina): teor de enxofre = 2,01 %; teor de cinzas =
42,98 %; PCI =18.873 kJ/kg (Gerasul, 2000);
c- Tomou-se como base o Diesel internacional, cujo teor de enxofre é de 0,05 %
(JOHNSON et all, 1994), e cujo valor é menor do que o brasileiro. Nos motores Diesel
não estacionário, normalmente não se utilizam métodos de controle, mas quando a sua
utilização é feita numa central termelétrica é necessário considerar métodos de controle.
O teor de enxofre no Diesel brasileiro chega a ser até 8 vezes maior do que o Diesel dos
EUA (SALOMON, 2003);
d- EPA, 1995;
e- Chalfinv, J., Shorr, M.,1999.
25
A presença destes gases na atmosfera contribui para a intensificação das
mudanças climáticas globais devido ao e aos hidrocarbonetos que estão
entre os principais gases que causam o efeito estufa, formação de oxidantes
fotoquímicos e chuva ácida (LOURENÇO, 2003).
A quantidade de gás carbônico formada na combustão completa do gás
natural é de 2,77 kg de para cada quilograma de gás natural, enquanto em
uma instalação a diesel produz-se 3,45 kg por unidade de massa queimada.
Em uma instalação termelétrica que funcione em ciclo combinado, o
consumo específico é avaliado em 0,1572 kg/kWh, resultando em emissão
aproximada de 526 kg de para cada megawatt-hora de energia produzida.
Em uma instalação a óleo diesel, onde o consumo específico é 0,228 kg/kWh, a
emissão aumenta para 709 kg, representando 35% a mais de gás carbônico para
a mesma potência elétrica produzida (IENO, 1993).
Na tabela 2, foram obtidos valores de emissões de representadas em
função do calor produzido na combustão completa. Os índices de emissão por
unidade de massa de combustível foram efetuados pela equação abaixo
(PITANGA, 1992):
E [kg de CO2/kg] = E [kg de CO2/Mcal] . PCI . 10-³ Onde E é emissão e PCI, poder calorífico interno.
Tabela 2 - Poder Calorífico e Emissão de Gás Carbônico. Fonte: PITANGA, 1992.
2.6 Metano
O metano é o principal constituinte do gás natural, sendo a primeira
substância da série dos alcanos. Possuindo apenas um átomo de carbono, é o
COMBUSTÍVEL PCI
[KJ;Kg]
EMISSÃO DE
[Kg /Kg]
Gás Natural 47,72 2,77
GLP 46 3,02
Lenha 13,81 1,43
Óleo Combustível 14,38 3,45
26
hidrocarboneto mais simples que existe e por isto é uma importante matéria-prima
na produção de outros compostos orgânicos (JUNIOR, 2008). É um dos gases
causadores do efeito estufa com um efeito 21 vezes mais nocivo ao ambiente que
o dióxido de carbono (LEÃO, 2009).
Sua combustão com oxigênio ( ) gera água ( ) e o gás carbônico ( )
como subproduto, conforme a reação abaixo:
O gás metano, por conter 75% de carbono em sua composição em massa,
produz 2,77kg de gás carbônico e gera 56MJ para cada quilograma queimado.
Um quilograma de um hidrocarboneto líquido com 10 átomos de carbono produz
3,164kg de gás carbônico e gera 45,8MJ. Para cada 4,186MJ gerados na
combustão, o metano produz 0,2057kg de gás carbônico e o outro produz
0,2896kg, isto é, 41% a mais. Este motivo faz do gás natural o mais limpo
combustível em termos de emissão de monóxido de carbono (LOURENÇO,
2003).
Na natureza, é formado pela decomposição de compostos orgânicos na
ausência de oxigênio. Outras fontes originam-se da queima de biomassa vegetal,
vazamentos de dutos de gás natural, plantio de arroz em áreas alagadas,
mineração de certo tipo de carvão mineral e lagos e reservatórios de hidrelétricas
(JUNIOR, 2008).
2.7 Emissões atmosféricas de termoelétricas
2.7.1 Compostos de Carbono
O monóxido de carbono (CO) é um gás incolor, inodoro e venenoso gerado
pela combustão incompleta de combustíveis contendo carbono (HINRICHS;
KLEINBACH; REIS, 2010). O maior perigo do CO vem da sua característica em
se ligar à hemoglobina no sangue quando inalado, impossibilitando o transporte
de oxigênio para as células do corpo (BAIRD; CANN, 2011).
27
O monóxido e o dióxido de carbono (CO e ) conforme dito anteriormente,
é um dos principais gases do efeito estufa. Podem causar o aumento da
incidência de doenças e mal estar, causando tonturas, redução dos reflexos e
dores de cabeça. Caso a fonte emissora situe-se em locais fechados, pode levar
a morte por asfixia (PERES, 2000).
2.7.2 Óxidos de nitrogênio
Existem diversos compostos de nitrogênio combinado com o oxigênio,
denominados óxidos de nitrogênio, em vários estados de oxidação, dentre os
quais, se destacam: (óxido nitroso), NO (monóxido de nitrogênio),
(dióxido de nitrogênio), (gás-amoníaco), sais de NO³-, e (amônia).
Os óxidos de nitrogênio em altos níveis podem causar danos à vegetação
por serem tóxicos para as plantas, interferindo no crescimento e na fertilidade das
sementes. Além disso, podem contribuir para a formação da chuva ácida em
conjunto com óxidos de enxofre e do smog fotoquímico, causando irritação nos
olhos, visibilidade reduzida e doenças respiratórias (PERES, 2000).
A formação dos óxidos de nitrogênio ocorre por três mecanismos diferentes:
térmico, rápido e pela conversão química do nitrogênio presente no
combustível (XAVIER, 2004).
Em termelétricas que utilizam turbinas a gás, o principal mecanismo de
formação é o térmico. Esse fenômeno ocorre pela dissociação térmica e
subsequente reação de nitrogênio ( ) e oxigênio ( ) presentes no ar de
combustão, próxima aos queimadores das turbinas e na zona de maior
temperatura da chama (EPA, 2000).
A formação por rápido ocorre a partir de reações iniciais de moléculas
de nitrogênio do ar e os radicais de hidrocarbonetos do gás natural, geralmente
insignificante quando comparado com a quantidade de térmico formado. Já
no terceiro mecanismo, os compostos de nitrogênio ligados ao combustível
reagem com o oxigênio atmosférico durante a queima, possuindo pouca
significância no gerado, pois o gás natural tem baixas concentrações de
nitrogênio (EPA, 2000).
28
Estes compostos fazem parte dos gases do efeito estufa (GEE) e são
extremamente reativos. Na presença de oxigênio ( ), ozônio e hidrocarbonetos,
NO se transforma em , que, por sua vez, reage com hidrocarbonetos e
oxigênio na presença de luz do sol, formando ozônio ( ).
2.7.3 Hidrocarbonetos
Hidrocarbonetos (HCs) são compostos que consistem de átomos hidrogênio
e carbono, conhecidos também como compostos orgânicos voláteis. Carvão
mineral, óleo Diesel e combustível são compostos formados por diversos HCs. Na
queima desses combustíveis os hidrocarbonetos são liberados. Quando em
grande quantidade podem causar anemia, leucopenia e até câncer.
2.7.4 Compostos de Enxofre
O enxofre se encontra na atmosfera sob diversas formas, entre elas
(dióxido de enxofre) e (sulfatos), e nos combustíveis fósseis. Os óxidos de
enxofre ( ) são formados pela oxidação do enxofre no processo de combustão
de combustíveis, como por exemplo, o óleo diesel, o óleo combustível e o carvão
mineral (PERES, 2000).
Em contato com a água na atmosfera, desencadeiam a formação de ácido
sulfúrico, que em contato com as gotas de chuva produzem as "chuvas ácidas",
as quais diminuem o pH e aumentam a acidez do solo e dos rios. O dióxido e
trióxido de enxofre causam danos como perda de clorofila (clorose), colapso do
tecido ou de células em folhas e plantas.
2.7.5 Material Particulado
O material particulado (MP) é qualquer substância, exceto água pura, na
forma líquida ou sólida na atmosfera, que possui dimensões microscópicas ou
submicroscópicas maiores que as dimensões moleculares.
29
Constituído por partículas de diversos poluentes, causa problemas no
sistema respiratório. Se muito grandes as partículas caem no solo pela força da
gravidade, se pequenas flutuam no ar e podem ser inaladas por seres vivos.
Somente as partículas muito pequenas penetram no organismo humano pelo
pulmão e depositam-se nos alvéolos (JUNIOR, 2008).
2.8 Poluição térmica
Poluição térmica é definida como a adição de calor indesejado ao ambiente,
em particular às águas naturais. Neste caso, a poluição não é no sentido de
adicionar poluentes químicos e físicos na água, mas, sim, provocando danos ou
modificações no ambiente do lago ou rio (HINRICH; KLEINBACH; REIS, 2010).
A poluição térmica é frequentemente o resultado da operação de usinas
geradoras de energia elétrica, as quais retiram a água de um rio ou lago para
refrigeração, devolvendo continuamente água aquecida à sua origem (FIORUCCI;
FILHO, 2005).
Hinrichs, Klaeinbach e Reis dizem que os efeitos resultantes do aumento da
temperatura no ambiente aquático são diversos, entre eles:
Diminuição da capacidade da água em reter oxigênio;
Aumento da taxa de ocorrência de reações químicas;
Alterações nos padrões reprodutivos, comportamentais e de
crescimento ao longo de toda a cadeia alimentar;
Alteração da flora e da fauna e declínio drástico da população de
peixes;
Ocorrência de danos a longo prazo aos corpos d’água naturais,
incluindo a eutroficação.
2.9 Eutroficação ou Eutrofização
É o nome dado ao processo de enriquecimento de nutrientes a um corpo
d’água pela adição de nutrientes extras, estimulando o crescimento de algas. Este
processo pode ser oriundo do envelhecimento natural dos lagos, mas pode ser
30
acelerado por poluentes provindos de esgotos, fertilizantes e resíduos em
efluentes descarregados por usinas termoelétricas, caso não tratado.
31
3. METODOLOGIA
Neste estudo, a metodologia consistiu em uma pesquisa conceitual focada
na análise do Estudo de Impacto Ambiental e Relatório de Impacto Ambiental
(EIA/RIMA) do projeto da Usina Termoelétrica de São Paulo.
Uma vez coletados os dados através de bibliografia já existente e dos dados
do projeto presentes no EIA/RIMA, foi feita uma análise dos impactos da
implantação da usina, segundo os itens:
Tecnologias de Energia
Poluição atmosférica
Poluição das águas
Realizando comparações de equivalência com outras fontes de poluição e
considerações quanto à localização e as características da região que se
encontrará.
32
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os resultados apresentados em tabelas e estimativas neste tópico foram
retirados do EIA-RIMA do projeto, relatório disponível à população com o estudo
do projeto antes da sua implementação.
4.1 Motivação
No período de desestatização da energia elétrica brasileira, a AES Tietê
assinou o seu Contrato de Concessão, tendo como uma das garantias, a
expansão da sua capacidade instalada do seu parque gerador em, no mínimo,
15% no Estado de São Paulo, resultando em aproximadamente 400 MW.
A necessidade desta expansão veio com o crescente consumo de energia
elétrica pelo Brasil concomitante à possibilidade de não atendimento em situações
hidrológicas adversas, como ocorreu nos anos de 2001, 2004, 2008 e 2010.
Desta forma, a Termo São Paulo contribuiria para a segurança de suprimento do
sistema, amenizando os eventuais riscos e garantindo maior confiabilidade ao
sistema.
Para tanto, a empresa realizou uma pesquisa para definição da fonte
geradora de energia entre as alternativas tecnológicas disponíveis (energia
hidráulica, eólica, solar e termoelétrica) e do município com a melhor opção de
localização no estado de São Paulo, entre eles Rio Claro, Bariri, Guararema,
Canas, Cachoeira Paulista e Lorena. Após definição do local, foi determinada a
localização específica do terreno para construção da termoelétrica, os pontos de
captação e descarte de água, estimativa de geração de poluentes gasosos, entre
outros que foram registrados no EIA/RIMA.
O EIA é feito para estudar os impactos ambientais que um projeto causaria
no meio em que será inserido, tendo a importante função de gestão ambiental nas
fases de implantação e operação do mesmo.
Juntamente ao EIA, é desenvolvido o Relatório de Impacto Ambiental –
RIMA, o qual tem a função de informar as conclusões do EIA à sociedade e à
comunidade que habita e desenvolve atividades nas imediações do projeto,
permitindo que as mesmas participem do processo de licenciamento.
33
4.2 Tecnologias de energia
Antes de iniciar o projeto Termo São Paulo, a AES Tietê analisou as
alternativas para geração de energia elétrica no estado de São Paulo. As
seguintes fontes foram analisadas: hidrelétricas de médio e grande porte,
pequenas centrais hidrelétricas, termoelétricas a biomassa, a gás natural, óleo
combustível e a carvão mineral, energia nuclear, fonte eólica e solar.
Para a avaliação da melhor alternativa, foram feitas as seguintes
considerações:
Fatores Ambientais;
Potenciais de energia no Estado;
Atendimento a obrigação de expansão;
Aspectos financeiros e comercialização da energia;
Fontes de suprimento existentes no Estado.
4.2.1 Energia Hidráulica
A primeira opção estudada englobou as hidroelétricas e as pequenas
centrais hidrelétricas (PCHs). Apesar de possuir grande vantagem por utilizar um
recurso renovável, esta forma de geração energética tem dificuldade quanto à sua
localização, que é afastada dos potenciais centros de consumo e exige uma
grande infraestrutura para transporte e perdas significativas decorrentes do
mesmo.
O Estado de São Paulo concentra usinas hidrelétricas de grande e médio
porte e PCHs, com uma capacidade instalada total maior do que 19.500 MW.
Entretanto, a mesma capacidade de produção de energia encontra-se estagnada
desde 2003 (Secretaria de Saneamento e Energia, 2009).
34
Figura 10 - Evolução histórica da capacidade de geração de energia por usina hidrelétrica e PCHs no Estado de São Paulo. Fonte: Secretaria de Saneamento e Energia.
A estagnação está associada ao fato de que quase 100% dos potenciais
hidráulicos de grande porte do Estado de São Paulo já foram aproveitados,
restando apenas pequenas centrais hidrelétricas. As mesmas possuem uma
pequena capacidade de geração de energia, exigindo da AES Tietê, mais de um
empreendimento para cumprir seu contrato, e, portanto, descartada.
4.2.2 Energia Eólica
A energia eólica é uma tecnologia que ainda precisa ser mais bem estudada
em São Paulo, e, portanto, a construção de uma central de energia eólica com a
mesma capacidade de energia instalada na Termo São Paulo que atendesse a
obrigação de expansão da AES Tietê no Estado não seria viável (EIA/RIMA da
Termo São Paulo, 2011).
Para que seja considerada aproveitável, é necessário que sua densidade
seja maior ou igual a 500 W/m² a uma altura de 50m. Isto requer uma velocidade
mínima do vento de 7 a 8 m/s (ANEEL, 2003).
No Brasil, a presença de ventos é duas vezes superior à média mundial e
tem volatilidade de 5% (oscilação da velocidade), oferecendo maior previsibilidade
ao volume a ser produzido. Além disso, a velocidade dos ventos costuma ser
maior em períodos de estiagem, possibilitando a operação em sistema
complementar com as usinas hidrelétricas (ANEEL, 2009).
35
Conforme a figura abaixo, o Estado de São Paulo não possui grande
potencial para instalação de parques eólicos, visto que, em grande parte do
Estado a velocidade do vento é inferior a 7 m/s.
Figura 11 - Velocidade média anual do vento a 50m na região sudeste. Fonte: Atlas do poder eólico brasileiro, CEPEL - 2001.
Por ser a energia cinética contida nas massas de ar em movimento, ou seja,
no vento, é uma fonte segura e renovável, não gera resíduos, permite a
mobilidade, recuperação total da zona instalada, rápida construção, entre outros.
Por outro lado, seus rotores emitem altos níveis de ruído, existe a
possibilidade de interferências eletromagnéticas, elevado custo quando
comparado com outras fontes (ANEEL, 2009) e também exige extensas áreas de
instalação.
4.2.3 Energia Solar
Esta alternativa tecnológica ainda apresenta baixa eficiência dos sistemas
de conversão de energia, exigindo grandes áreas para a captação de quantidade
suficiente para que um projeto se torne economicamente viável. (ANEEL, 2009).
Por outro lado, existem inúmeras vantagens da utilização da geração de
energia por meio da radiação solar, como a não geração de resíduos e emissões,
36
a possibilidade de instalação em lugares remotos e a necessidade de
manutenção mínima nas centrais.
Para a AES Tietê, o alto custo da energia solar associado ao baixo potencial
de radiação solar do Estado de São Paulo inviabilizaria, no momento, projetos de
energia solar no Estado com a mesma capacidade instalada da Termo São Paulo
(EIA/RIMA Termo São Paulo, 2011).
No Brasil, a região nordeste possui uma radiação comparável às melhores
regiões do mundo por estar perto da linha do Equador, entretanto, as regiões Sul
e Sudeste, onde estão concentrados os maiores consumidores de energia, não
possuem esta característica (ANEEL, 2009).
Figura 12 - Variação da energia solar no Brasil. Fonte: ANEEL, 2009.
4.2.4 Usina Termoelétrica
Para este tipo de tecnologia de geração energética foram considerados para
estudo de combustível, a biomassa, carvão mineral, óleo combustível e gás
natural.
A termoelétrica com utilização de biomassa apresenta vários pontos
positivos, como a utilização do sistema de co-geração, combustão direta em
caldeiras ou fornos e ser uma fonte renovável. Entretanto, sua potência
37
energética é de até 60 MW (ANEEL, 2009), exigindo várias instalações para que a
AES atinja os 400 MW de obrigação.
O carvão mineral como combustível em termoeletricidade, apresenta muitos
pontos negativos. Na região sul do Brasil, existe grandes reservas de carvão
mineral capazes de fornecer 28.000 MW por 100 anos (EPE, 2009), contudo, a
maior parte desta reserva é constituída por carvão mineral de baixa qualidade
contendo altos teores de enxofre e cinzas e liberando dióxido de enxofre quando
queimado, composto causador de chuvas ácidas nos arredores. Também, libera
grandes quantidades de material particulado na atmosfera e óxidos de nitrogênio.
A terceira opção estudada, o óleo combustível, pode possuir altas
concentrações de contaminantes, causando mais impactos ambientais na
combustão que outros combustíveis, como o gás natural.
O gás natural é o menos poluente entre os componentes o petróleo e possui
alto poder calorífico, não exige transporte ou armazenamento e permite a
utilização de ciclo combinado na geração termelétrica, o que garante maior
eficiência no potencial de transformação de energia.
4.3 Operação da Termo de São Paulo
Conforme dito anteriormente, a Termo de São Paulo funcionará em ciclo
combinado, o qual é a combinação do ciclo de Bryton com o de Rankine.
No primeiro ciclo, o ar que é comprimido é enviado a uma câmara de
combustão, onde será misturado ao combustível gás natural. Após a ignição, o ar-
combustível é queimado, provocando a expansão e geração de gases de
exaustão, responsáveis por movimentar as pás da turbina a gás e o gerador
elétrico. Nesta etapa, serão utilizadas duas turbinas a gás, cujo rendimento e
geração de energia são de, aproximadamente, 40% e 180MW cada uma,
respectivamente.
Os gases de exaustão liberados neste ciclo apresentam elevada
temperatura e serão direcionados a uma caldeira de recuperação (Heat Recovery
Steam Generator - HRSG) de forma a aproveitar a sua energia térmica
armazenada para gerar vapor através da troca de calor com a água contida no
equipamento. Foi projetado o uso de duas caldeiras HRSG na Termo São Paulo
para ser acoplado a cada uma das linhas das turbinas a gás.
38
Então, o vapor d’água gerado nas caldeiras inicia o segundo ciclo, o de
Rankine. Semelhante ao ciclo de Bryton, o vapor é expandido na turbina a vapor,
cujo eixo está associado a outro gerador elétrico. No projeto, será utilizada
apenas uma turbina a vapor, com geração elétrica de 190MW, aproximadamente.
Após passar pela turbina, o vapor passa por um condensador. Nesta etapa,
o vapor será liquefeito a partir da transferência de calor à água captada do Rio
Paraíba, a qual apresentará uma temperatura estimada em 36,6°C após a troca
térmica e recircular em uma torre de resfriamento para reduzir sua temperatura
por evaporação em 12,6°C, reduzindo a 24°C. O vapor liquefeito é reenviado a
caldeira até que atinja a concentração máxima de sais, fechando o ciclo.
Figura 13 - Funcionamento do Ciclo Combinado da Termo São Paulo. Fonte: EIA/RIMA Termo São Paulo, 2011.
4.4 Emissões Atmosféricas
Referente às emissões de poluentes atmosféricos pela Termo São Paulo,
haverá dois tipos de fontes: as quentes e as frias.
As fontes frias englobam as emissões evaporativas e fugitivas de compostos
orgânicos voláteis (COV) do processo, incluindo óleos lubrificantes, óleos de
selagem, óleo combustível e gás natural.
39
As emissões evaporativas são decorrentes dos tanques de armazenamento
de COV e do Separador Água-Óleo (SAO), o qual é uma emissão de fonte aberta.
As emissões fugitivas provêm dos acessórios de tubulação, como válvulas,
flanges, bombas, compressores, dentre outros.
A estimativa dessas emissões foi obtida por softwares disponibilizados pelo
United States Environmental Protection Agency (USEPA). Os resultados finais
encontram-se na tabela 3:
Tabela 3 - Consolidação das emissões de COV das fontes frias. Fonte: EIA-RIMA Termo São Paulo, 2011.
Cenário
Emissões em t/ano – fontes frias
Hidrocarbonetos Não-Metano - (HCNM) Metano - (CH4)
SAO Tanques Fugitivas Fugitivas
Operação da
Termo São Paulo 10,51 0,2548 40,77 55,63
TOTAL 51,53 55,63
As fontes quentes se referem à combustão do gás natural com ar
comprimido nas turbinas à gás, que resulta na formação de óxidos de nitrogênio
( ), óxidos de enxofre ( ), monóxido de carbono (CO), material particulado
(MP) e gases de efeito estufa.
Na tabela 4, estão presentes as taxas de emissões atmosféricas em cada
chaminé, liberadas na combustão do gás natural em cada uma das turbinas a gás
disponibilizadas no Relatório de Impacto Ambiental do projeto Termo São Paulo.
Tabela 4 - Emissões Atmosféricas em cada chaminé. Fonte: EIA/RIMA Termo São Paulo, 2011.
Parâmetros Taxa de Emissão
(g/s)
Taxa de Emissão
(t/ano)
Taxa de Emissão
Total (t/ano)
(como ) 6,788 214,07 428,14
CO 4,133 130,34 260,68
(como ) 0,269 8,48 16,96
MP 1,133 35,73 71,46
MP 10 0,567 17,88 35,76
40
Para reduzir a formação de térmico, a Termo São Paulo projetou o uso
de combustores DryLow- , que possibilitam a queima do combustível em
temperatura mais baixa.
Também, foram estimadas as emissões de gases de efeito estufa com base
nos fatores de emissão do Intergovernmental Panelon Climate Change (IPCC). A
Figura 14 apresenta um quadro com os cálculos realizados para os fatores de
emissão do IPCC e os resultados das estimativas de emissões. Considerou-se a
combustão completa do gás natural.
Figura 14 - Estimativas de Emissões de Gases de Efeito Estufa – IPCC. Fonte: EIA/RIMA Termo São Paulo, 2011.
A coluna “a” foi informada pelo empreendedor;
A coluna “b” foi retirada da Ficha de Informação de Segurança de Produto Químico (Fispq) do site da Comgás: www.comgas.com.br;
A coluna “c” foi calculada como o produto das colunas “a” e “b”;
A coluna “d” foi calculada através da multiplicação da coluna “c” pelos seguintes fatores de conversão: 1000 [cal/kcal], 0,23901 [cal/J] e 1012 [J/TJ];
As colunas “e”, “f” e “g” foram retiradas do IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Volume 2, 2006;
As colunas “h”, “j” e “l” foram calculadas como o produto da coluna “d” pelas colunas “e”, “f” e “g” respectivamente e pela multiplicação dos fatores: 24 [h/dia] e 365 [dias/ano];
A coluna “i” foi calculada como a multiplicação da coluna “h” por 310 (conversão
da base de para equivalente);
A coluna “k” foi calculada como a multiplicação da coluna “j” por 21 (conversão da
base de para equivalente);
A coluna “m” foi calculada como a soma das colunas “i”, “k” e “l”.
Quanto à qualidade do ar, o município de Canas é desprovido de fontes
significativas de poluição do ar, sendo que a maior fonte vem da frota veicular
circulante na Rodovia Presidente Dutra. Entretanto, este fato não é o suficiente
para garantir que a instalação da termelétrica não trará impactos na qualidade da
atmosfera local devido aos materiais particulados advindos da Dutra combinada a
.
41
¹ Informação fornecida por Helton Perillo Ferreira Leite em Lorena (2011)
quantidade relativamente baixa de árvores nas cidades aos arredores.
Segundo o engenheiro agrônomo Helton Perillo Ferreira Leite (2011), a
quantidade de equivalente total de 1.777.402 t/ano, corresponde à emissão
de 577.000 carros pequenos e haveria a necessidade de plantar quase 12
milhões de árvores por ano ou 7.000 ha de eucalipto por ano para neutralizar esta
quantidade de gás emitida. Esta comparação pode ser feita considerando-se que,
teoricamente, cada árvore é capaz de absorver 150 kg de por ano,
“sequestrando” ou fixando o carbono da atmosfera. Os municípios de Lorena,
Canas e Cachoeira Paulista têm em conjunto uma área rural correspondente a
53.128 ha, ou seja, a cada 7 ou 8 anos seria preciso plantar toda a área dos três
municípios em eucalipto apenas para retirar o carbono emitido (informação
verbal).
Deve-se considerar também a capacidade de dispersão dos poluentes pelos
ventos da região do Vale do Paraíba para avaliar os possíveis impactos na
atmosfera local.
Próximo ao município de Canas, estão as cidades Lorena e Cachoeira
Paulista, apresentando um clima semelhante entre si. Na figura 15, as cidades do
Estado de São Paulo foram mapeadas com diferentes cores, segundo
semelhança de climas.
Figura 15 - Classificação Climática de Köppen-Geiger para São Paulo. Fonte: EIA-RIMA Termo São Paulo, 2011.
42
Desta forma, foram coletados dados com o Centro de Previsão de Tempo e
Estudos Climáticos (CPTEC) e o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
sobre as velocidades médias mensais dos ventos de Cachoeira Paulista no
período de janeiro de 2000 a setembro de 2010, considerando-o semelhante com
Canas. Pelo gráfico, a velocidade média dos ventos na cidade é em torno de 2,5
m/s na maior parte do ano.
Figura 16 - Distribuição média mensal da velocidade dos ventos – Estação Meteorológica de Cachoeira Paulista. Fonte: EIA-RIMA Termo São Paulo, 2011.
Ainda com os dados do CPTEC/INPE, a rosa dos ventos de Cachoeira
Paulista do período de janeiro de 2007 a setembro de 2010 foi fornecido no EIA-
Rima, mostrando uma dispersão heterogênea com predominância dos ventos
rumo ao Leste.
43
¹ Informação fornecida por Pesqueiro, debate em Lorena (2011)
Figura 17 - Distribuição dos Ventos – Cachoeira Paulista. Fonte: EIA-RIMA Termo São Paulo, 2011.
A região de Canas ainda é afetada por momentos de calmaria, devido a sua
localização entre as Serras da Mantiqueira e do Mar, as quais possuem uma
altitude maior que 2.000m. ¹
Figura 18 - Localização da Termo São Paulo. Fonte: Pesquero, 2011.
44
4.5 Captação, uso e descarte de água
Em uma usina termelétrica, a demanda de água consiste em suprir a
quantidade necessária de água desmineralizada, de produção de água potável,
de água para combate de incêndio, as torres de resfriamento e água para
serviços gerais. Na tabela 5 estão presentes os valores da demanda de água da
UTE.
Tabela 5 - Captação e Distribuição da Água Tratada. EIA-RIMA Termo São Paulo, 2011.
Apesar de sua localização estar projetada às margens do Ribeirão Canas, a
Termo São Paulo terá como fonte de água, o Rio Paraíba do Sul, aproveitando
um ponto de captação desativado já existente, devido a vazão do Ribeirão Canas
ser insuficiente à alimentação de 451m³/h da usina.
Atualmente, segundo o Plano da Bacia Hidrográfica do Paraíba do Sul 2009-
2012, o Rio Paraíba possui vazão de 59,40 m³/s disponível em regime hídrico
natural, dos quais, 25,33 m³/s já são utilizados. (EIA-RIMA Termo São Paulo,
2011). Desta forma, o projeto adicionaria 0,125 m³/s na demanda de vazão do rio.
O local de captação de água está ilustrada na figura 19.
Entrada no Sistema Tratamento
de água
Saída no Sistema Tratamento de água
Perda no lodo Tanque de água tratada
451 m³/h 1 m³/h 450 m³/h
Entrada no Tanque de
água Tratada
Saída do Tanque de Água Tratada
Encaminhada para Sistema
de Desmineraliza
ção
Encaminhada para Torre
Resfriamento
Utilizada como Água de Serviço
Encaminhada para
Tratamento de Água Potável
450 m³/h 6,1 m³/h 440 m³/h 2 m³/h 2 m³/h
45
Figura 19 - Local de captação de água desativado no Rio Paraíba do Sul. Fonte: EIA-RIMA Termo São Paulo, 2011.
Antes de ser utilizada nos sistemas da usina, a água captada do Rio Paraíba
deve passar pela Estação de Tratamento de Água (ETA). Nesta fase, a água
bruta passará por uma série de reações, ocorrendo coagulação de materiais
sólidos, a floculação e o processo de separação por sedimentação com uso de
lamelas e filtração em filtro de areia.
Embora a vazão de água requerida seja baixa, após o tratamento, o uso da
água da ETA acarretará na formação de efluentes, cujo descarte no Ribeirão
Canas deve ser avaliado com o mesmo cuidado. O mesmo apresenta um volume
reduzido e, portanto, qualquer contaminação seria potencializada e apresentaria
riscos aos locais que utilizam este recurso.
Dentre as atividades da região dependentes do ribeirão estão o cultivo e
irrigação de plantações de arroz e alimentação de animais, principalmente,
bovinos das fazendas da área.
Quanto aos efluentes gerados, haverá três categorias:
Inorgânicos
Sanitários
Oleosos
46
Os quais deverão passar por uma estação de tratamento da planta sempre
que necessário antes de realizar o descarte.
4.5.1 Efluentes Inorgânicos
Os efluentes inorgânicos são oriundos, principalmente, do descarte das
torres de resfriamento, comumente chamados de blowdown. Durante o
arrefecimento da água do condensador do ciclo combinado pelas torres de
resfriamento, ocorrem perdas por evaporação que causam a elevação da
concentração de sais no sistema e propicia a formação de incrustações nos
equipamentos.
Para evitar este acontecimento, força-se a manutenção de concentrações
que impeçam a precipitação dos sais através dos blowdowns e da reposição de
nova água ao processo, também conhecido como makeup.
O volume de água evaporada está estimado em 357 m³/h, de blowdown está
em 89,3 m³/h e a de makeup em 440 m³/h. Em outros momentos do EIA-RIMA, é
citado outro valor de blowdown de 86 m³/h. Apesar desta divergência, a vazão
com valor inferior é utilizado no cálculo de estimativa de geração de efluentes. A
tabela 6 mostram estes resultados.
Tabela 6 - Geração de Efluentes Inorgânicos
Origem do Efluente Vazão estimada (m3/h)
Torre de Resfriamento (dreno contínuo) - blowdown 86
Torre de Resfriamento - compressores de ar comprimido 5
Tratamento de Água - Descarte 1
Tratamento de Água – Previsão para limpeza 2
Outros (estimativa para situações diversas) 5
Purga Caldeiras 0
Lavagem das turbinas 0
TOTAL 99
Sendo que a vazão da purga das caldeiras e da lavagem das turbinas não
foram estimadas no relatório.
47
Considerando os valores da tabela 6, a proporção de blowdown com a vazão
total de 99 m³/h de efluente é de 86,9%. Desta forma, pode-se considerar que os
efluentes inorgânicos totais gerados possuirão características físico-químicas
semelhantes ao blowdown das torres de resfriamento, com concentração de
elementos químicos e sais iguais ao triplo da concentração média da água do Rio
Paraíba.
A tabela 7 apresenta uma comparação do padrão de lançamento com o
Blowdown:
Tabela 7 - Comparação do Padrão de Lançamento com o Blowdown. Fonte: EIA-RIMA Termo São Paulo, 2011.
Parâmetro
Valores
Unidade Valor máximo assimilável
pelo Ribeirão Canas
Valores de
Blowdown
DBO 36,8 <5 mg/L
Bário 5 0,15 mg/L
Boro 5 0,77 mg/L
Ferro dissolvido 15 ou 0,3 0,60 mg/L
Fluoreto 10 0,30 mg/L
Manganês 0,52 0,15 mg/L
Níquel 0,18 0,03 mg/L
Selênio 0,02 0,015 mg/L
Sulfeto 0,007 0,03 mg/L
Zinco 1,9 0,345 mg/L
Nitrogênio
Amoniacal 20 5,4 mg/L
pH 5 a 9 <9 -
Temperatura 40 <40 °C
Segundo consta no EIA-RIMA da Termo São Paulo, os cálculos dos
resultados de concentração de blowdown foram feitos multiplicando-se o ciclo de
concentração igual a três pelo maior valor resultante das amostras do Rio Paraíba
do Sul.
48
Pelos dados, pode-se observar que a concentração de selênio oriundo do
despejo do blowdown resulta em 0,015 mg/L enquanto que o máximo é de 0,02
mg/L. Considerando a quantidade de casas decimais destes resultados, o despejo
de efluentes inorgânicos no Ribeirão Canas poderia apresentar riscos. Além
disso, nesses cálculos não estão inclusos a purga da caldeira, que poderia
contribuir positivamente ou negativamente para os impactos.
No caso do sulfeto, a ETA seria capaz de deixar sua concentração em níveis
baixos, resultando em um descarte a 0,00066 g/mL, equivalente ao limite máximo
aceitável pelo Ribeirão Canas considerando a mesma quantidade de números
significativos após a vírgula.
Conforme visto anteriormente, a temperatura dos efluentes inorgânicos é
definida pelas torres de resfriamento. A temperatura de retorno do fluido ao
Ribeirão Canas é uma variável que deve ser controlada, pois pode afetar a
concentração de oxigênio no ribeirão e, consequentemente, a vida presente no
mesmo.
4.5.2 Efluentes Sanitários
Ainda pelo Estudo dos impactos ambientais do projeto, a estimativa de
descarte de efluentes inorgânicos é de 2 m³/h e serão gerados em setores
diversos, como banheiros, bebedouros e lavatórios. Todo este efluente gerado
será tratado na Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) da planta antes de ser
descartado no Ribeirão Canas.
Neste processo, o efluente passa por uma caixa de areia para a separação
de resíduos de maiores dimensões. Depois, segue para uma calha de Parshall e
tanques de aeração, Ocorrem operações de separação por sedimentação e logo
após, há o descarte do efluente.
49
Figura 20 - Esquema do sistema de tratamento dos efluentes sanitários. Fonte: EIA-RIMA Termo São Paulo, 2011.
4.5.3 Efluentes oleosos
Assim como os efluentes sanitários, a estimativa de geração dos oleosos é
de 2 m³/h. A maior fonte de formação desse efluente serão dos sistemas de
lubrificação das turbinas e geradores a gás e vapor do ciclo combinado,
equipamentos como as bombas da planta, transformadores, oficinas, entre outros.
Antes de ocorrer o descarte, o efluente passa por uma estação de separação de
água e óleo, cujo princípio de separação é a diferença de densidade entre os dois
líquidos. O óleo isolado será transportado por caminhões com sistema de coleta a
vácuo para reciclagem e a água retornará ao Rio Paraíba do Sul pelo Ribeirão
Canas.
Na tabela abaixo, segue o resumo da geração total de efluentes na operação
da usina.
Tabela 8 - Geração total de efluentes na operação da Termo São Paulo
Efluentes Vazão (m³/h)
Inorgânico 99
Sanitário 2
Oleosos 2
TOTAL 103
50
4.6 Mão de Obra
A Termo São Paulo estima a contratação de até 750 trabalhadores
terceirizados durante a fase de construção da usina que levaria por volta de três
anos. A figura 21 mostra a previsão da distribuição de trabalhadores durante a
fase de obra do empreendimento.
Figura 21 - Previsão da distribuição de trabalhadores durante os meses de obra. Fonte: EIA-RIMA Termo São Paulo, 2011.
Já durante a operação, a mão de obra com tratada pela AES Tietê totalizará
em 32 profissionais. Entre eles, analistas, gerentes, engenheiros, técnicos e entre
outros conforme tabela 9 abaixo.
Tabela 9 - Qualificação da Mão-de-obra Prevista na Operação da Termo São Paulo. Fonte: EIA-RIMA Termo São Paulo, 2011.
Cargo Quantidade
Gerente Geral Termo São Paulo 1
Coordenador de Manutenção 1
Coordenador de Operação 1
Engenheiro de Controle 1
Técnico centro de Operações III 1
Técnico centro de Operações II 2
Técnico centro de Operações I 2
Técnico de Operações III 3
51
Técnico de Operações II 2
Planejador de Manutenção Especialista 1
Técnico Manutenção Mecânica Especialista 1
Técnico Manutenção Mecânica II 1
Técnico Manutenção Eletroeletrônica III 1
Técnico Manutenção Eletroeletrônica II 1
Técnico de Manutenção de Instrumentação III 1
Técnico de Manutenção de Instrumentação II 1
Assistente Administrativo II 1
Analista de Segurança do Trabalho II 1
Analista de Meio Ambiente III 1
Comprador Pleno 1
Gerente Financeiro 1
Analista de Contabilidade Pleno 1
Analista de Tesouraria Sênior 1
Analista de Planejamento Financeiro Sênior 1
Analista de Sistemas de TI Sênior 1
Advogado Sênior 1
Especialista de RH 1
TOTAL 32
Sendo que a mão de obra local será priorizada pela AES Tietê de acordo
com a especialização.
Desta forma, a maior parte da geração de empregos se encontra durante a
fase de construção da usina.
52
5 CONCLUSÃO
A partir dos resultados e do levantamento bibliográfico, foi possível verificar
que a Termeletricidade no Brasil ainda é uma opção suporte ao sistema de
geração elétrica por hidrelétricas, principalmente no estado de São Paulo, onde o
cenário da capacidade hidrelétrica encontra-se estagnada desde 2003.
Apesar de suas vantagens, a termoeletricidade a gás ainda apresenta riscos,
tanto quanto à poluição atmosférica quanto à contaminação dos leitos dos rios.
São muitas as variáveis que ditam a proporção do impacto deste tipo de projeto
em determinada região e que dependem, desde a velocidade dos ventos, a erros
humanos e de equipamentos, sendo necessário um estudo compatível com o
local antes da sua instalação.
No caso da Termo São Paulo, alguns resultados e dados encontraram-se
ainda divergentes ou contraditórios com relação à região de Canas, causando
debates e palestras sobre o assunto. Isto mostra que, talvez, a solução não seja
fornecer mais energia elétrica, mas sim, reduzir a demanda, através de projetos
como, substituição de chuveiros elétricos por aquecedores solares nas casas e
programas de conscientização, desde o início da educação do ser humano.
Assim, o projeto possibilitou adquirir conhecimentos quanto ao
funcionamento de uma termeletricidade, os fatores que influenciam em seus
impactos ambientais, funcionamento de equipamentos industriais e quanto à
necessidade de se aperfeiçoar outras fontes alternativas tecnológicas de geração
elétrica.
53
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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