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Cogeração de energia elética a partir do bagaço da cana-de-açúcar, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Elétrica

A presente pesquisa aborda a cogeração de energia elétrica a partir do bagaço da cana-de-açúcar, que existe no Brasil há mais de 25 anos e representa uma das principais mudanças no novo modelo do setor elétrico brasileiro.

Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas

2013

Compartilhado em 22/09/2013

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maiara-oliveira-18 🇧🇷

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CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA “PAULA SOUZA”
FACULDADE DE TECNOLOGIA DE TAQUARITINGA
CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM PRODUÇÃO INDUSTRIAL
MONOGRAFIA
COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DO
BAGAÇO DA CANA-DE-AÇÚCAR
AUTORA: MAIARA PAULA DE OLIVEIRA
ORIENTADORA: PROFª Drª CARLA REGINA LANZOTTI
TAQUARITINGA
2013
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Baixe Cogeração de energia elética a partir do bagaço da cana-de-açúcar e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity!

CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA “PAULA SOUZA”

FACULDADE DE TECNOLOGIA DE TAQUARITINGA

CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM PRODUÇÃO INDUSTRIAL

MONOGRAFIA

COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DO

BAGAÇO DA CANA-DE-AÇÚCAR

AUTORA: MAIARA PAULA DE OLIVEIRA

ORIENTADORA: PROFª Drª CARLA REGINA LANZOTTI

TAQUARITINGA

MAIARA PAULA DE OLIVEIRA

COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A

PARTIR DO BAGAÇO DA CANA-DE-AÇÚCAR

Monografia apresentada à Faculdade de Tecnologia de Taquaritinga, como parte dos requisitos para obtenção do título de Tecnólogo em Produção Industrial. Orientadora: Profª Drª Carla Regina Lanzotti

Taquaritinga

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, por todas as oportunidades em minha vida e por sempre me abençoar. A toda a minha família, principalmente aos meus pais, por todo o amor, incentivo e apoio que sempre me deram por sempre batalharem para me dar tudo o que tenho e por serem os melhores exemplos que uma filha poderia ter, e ao meu irmão Maxsander, meu amor por vocês é incondicional. Ao meu namorado André, por todo o apoio, companheirismo, carinho e paciência em todos os momentos. Aos meus amigos, em especial à Keila, Priscila, Queite e Laís por serem uma família que escolhi que sempre apoiam e auxiliam em tudo o que preciso. Às minhas amigas que conquistei durante o curso e que levarei por toda vida, Francielle, Natalia, Flávia e Cristina. À professora Drª. Carla Regina Lanzotti, pela dedicação, por partilhar o seu conhecimento, me orientando no desenvolvimento deste trabalho. Às companheiras da Central de Doações do Educandário Lar do Caminho, por me ensinarem a importância do trabalho em equipe e também, que nenhuma meta é impossível quando se tem foco e força de vontade. A todos que direta ou indiretamente colaboraram para a conclusão do trabalho.

“O sucesso nasce do querer, da determinação e persistência em se chegar a um objetivo. Mesmo não atingindo o alvo, quem busca e vence obstáculos, no mínimo fará coisas admiráveis." José de Alencar

OLIVEIRA, M. P. Cogeração de energia elétrica a partir do bagaço da cana-de-açúcar. Trabalho de Graduação (Monografia), Centro Estadual de Educação Tecnológica “PAULA SOUZA”, Faculdade de Tecnologia de Taquaritinga, 48 p. 2013.

ABSTRACT

This research addresses the energy cogeneration from bagasse from sugar cane, which exists in Brazil for over 25 years and is one of the main changes in the new model of the Brazilian electricity sector. The content was developed from research based on the opinions of different authors, and also data collected by agencies responsible for the electricity sector, through websites, magazines and newsletters provided by them. The cane is a culture that has always offered benefits and heated the economy with the production of cachaça, sugar and ethanol. Now stands in cogeneration of electricity, from the burning of their bagasse, which contributes to the reduction of emissions of greenhouse gases in the atmosphere and therefore has supporting programs, such as the Carbon Credit. As a result of the work may be mentioned that in addition to reducing environmental impacts, the use of biomass from sugarcane bagasse to generate electricity, it is of paramount importance in plants because it becomes self-sufficient. It is noteworthy that cogeneration generates profits by selling the surplus produced for electrical distributors.

Keywords: Bagasse. Sugar cane. Cogeneration. Eletricity.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

LISTA DE SIGLAS

ACL – Ambiente de Contratação Livre ACR – Ambiente de Contratação Regulada ANEEL- Agencia Nacional de Energia Elétrica BEN- Balanço Energético Nacional CCEE – Câmara de Comercialização de Energia Elétrica CENBIO – Centro Nacional de Referência em Biomassa CMSE – Comitê de Monitoramento do Setor Elétrico CO 2 – Gás Carbônico CONAB – Companhia Nacional de Abastecimento CNPE - Conselho Nacional de Política Energética ELETROBRÁS – Centrais Elétricas Brasileiras EPE – Empresa de Pesquisa Energética IEA - International Energy Agency Kg – Quilograma Kw – Quilowatts Kw/h – Quilowatts por hora MAE – Mercado Atacadista de Energia MDL – Mecanismo de Desenvolvimento Limpo MME – Ministério de Minas e Energia OCDE - Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico ONS – Operador Nacional do Sistema Elétrico PROINFA – Programa de Incentivo às Fontes Alternativas TEP – Tonelada Equivalente de Petróleo UNICA – União da Indústria de Cana-de-açúcar

SUMÁRIO

  • Ilustração 1 - Matriz Elétrica Brasileira
  • Ilustração 2 - Fontes de Energia Elétrica no Mundo (2009)....................................................
  • Ilustração 3- Participação de Renováveis na Matriz Elétrica
  • Ilustração 4 - Emissões relativas (2009)
  • Ilustração 5 - Tipos de Leilões
  • Ilustração 6 - Consumo e oferta de energia elétrica
  • Ilustração 7 - Consumo de energia elétrica no Setor Energético
  • Ilustração 8 - Consumo de energia elétrica no Setor Comercial
  • Ilustração 9 - Consumo de energia elétrica no Setor Público
  • Ilustração 10 – Consumo de energia elétrica no Setor Agropecuário
  • Ilustração 11 - Consumo de energia elétrica no Setor Residencial
  • Ilustração 12 - Consumo de energia elétrica no Setor de Transportes
  • Ilustração 13 - Consumo de energia elétrica no Setor Industrial
  • Ilustração 14 - Sistema convencional de geração de energia
  • Ilustração 15- Sistema de cogeração de energia
  • Ilustração 16 - Principais fatos históricos na cogeração
  • Ilustração 17- Percurso da cana-de-açúcar até a transformação em energia elétrica.
  • Ilustração 18 - Esquema de cogeração nas usinas
  • 1 INTRODUÇÃO
  • 2 O SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO
  • 2.1 O Novo Modelo do Setor Elétrico
  • 2.2 As Fontes de Geração de Energia Elétrica
  • 2.3 Comercializações de Energia Elétrica
  • 3 CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL
  • 3.2 Consumos de energia elétrica por setor
  • 3.2.1 Setor Energético
  • 3.2.2 Setor Comercial
  • 3.2.3 Setor Público
  • 3.2.4 Setor Agropecuário
  • 3.2.5 Setor Residencial
  • 3.2.6 O Setor de Transportes
  • 3.2.7 Setor Industrial
  • 4 COGERAÇÃO A PARTIR DO BAGAÇO DA CANA-DE-AÇÚCAR
  • 4.1 Histórico da Cogeração
  • 4.2 O bagaço da cana-de-açúcar como fonte de energia para a cogeração
  • 4.3 As vantagens da cogeração com bagaço
  • 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
  • REFERÊNCIAS

O capítulo 3 relata a quantidade de energia elétrica utilizada no país e a evolução no consumo dos setores: energético, comercial, público, agropecuário, residencial, de transportes e industrial, representados em gráficos com dados levantados pelo BEN desde 2002. O capítulo 4 define o conceito de cogeração e seus principais acontecimentos. Apresenta um panorama da cana-de-açúcar no país e o uso do seu bagaço como fonte de energia para a cogeração, destacando algumas vantagens desse processo.

2 O SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO

É comum, desde a idade média, o homem buscar na natureza não somente o necessário para sua existência, mas também recursos que possam melhorar suas condições de vida. A disponibilidade de energia se tornou fundamental para a transformação de recursos naturais em bens necessários. Com isso, o consumo de energia elétrica aumenta aceleradamente a cada ano.

A disponibilidade de energia tem papel central no desenvolvimento econômico, dado que este insumo é fundamental em todas as atividades produtivas e para o alcance da melhoria da qualidade de vida das populações. Nesse contexto, as políticas e as novas estruturas de decisão para o setor merecem destaque (NARDO; GODOY- GEDECON, 2009, p.6).

Segundo a ANAEEL (2008), durante todo o século XX, o Brasil possuía uma farta oferta de energia, obtida principalmente a partir de combustíveis fósseis como petróleo e carvão mineral, que deu suporte ao crescimento e às condições da economia mundial. O cenário mudou nos primeiros anos do século atual devido a uma nova realidade: a necessidade do desenvolvimento sustentável. Na década de 90, o Brasil se encontrava com um modelo de geração essencialmente hidrelétrico, em 2001, ao atravessar um período de chuvas escassas que baixou consideravelmente os reservatórios das usinas, o país se viu em estado de emergência. Este é outro fator que influenciou para uma iniciativa que mudou o cenário do setor elétrico no país. Segundo a NEOENERGIA (2012), em 2001 o governo foi obrigado a adotar medidas emergenciais para evitar um colapso na oferta de energia. O período de racionamento atrasou o crescimento do setor. A crise alertou para a necessidade de inserir fontes alternativas para a geração de energia elétrica no país. Ganharam destaques as termoelétricas, como o bagaço da cana (biomassa) e o gás natural. Ainda segundo a NEOENERGIA, entre 2003 e 2004 o Governo Federal deu mais alguns importantes passos no sentido de tornar menos vulnerável o setor elétrico nacional. Foi criada a Empresa de Pesquisa Energética (EPE) para planejar o setor elétrico à longo prazo, o Comitê de Monitoramento do Setor Elétrico (CMSE), responsável por avaliar

2.1 O Novo Modelo do Setor Elétrico

Entre as mudanças ocorridas no setor elétrico nacional, o Governo Federal reformulou o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas (PROINFA) em 2002, a fim de aumentar a participação de fontes alternativas na Matriz Energética Brasileira. O objetivo do PROINFA é promover a diversificação da matriz energética aumentando a segurança na distribuição de eletricidade e também, valorizar as potencialidades culturas regionais.

A descoberta de novas fontes energéticas, que venham substituir as fontes tradicionalmente utilizadas, como os recursos fósseis e hídricos, tem se tornado uma necessidade crescente a nível mundial e nacional. Vários fatores são conducentes desse processo, podendo-se criar fatores ambientais, econômicos e políticos. (MARCONATO; SANTINI – SOBER, 2008, p.2)

O Balanço Energético Nacional- BEN (2012), do Ministério de Minas e Energia (MME), mostra que em 2011 houve uma ampliação em 2,5 pontos percentuais na participação de renováveis na produção de eletricidade, quando comparado com o ano de 2010, atingindo 88,8%. Houve uma pequena redução na participação das energias renováveis na Matriz Energética Brasileira, refletindo restrições na oferta da biomassa da cana, que sofreu uma queda de 9,8% na safra de 2011. Ainda assim, a participação de renováveis manteve-se no elevado patamar de 44,1%, muito acima da média mundial, de 13% conforme a Agência Internacional de Energia.

2.2 As Fontes de Geração de Energia Elétrica

Com a criação do PROINFA, a matriz elétrica brasileira passou por uma diversificação, com o objetivo de garantir a segurança no fornecimento de energia elétrica. O programa incentiva principalmente, a geração de energia elétrica eólica e através da biomassa. Segundo o BEN (2012), geração de eletricidade através de hidroelétricas lidera a matriz elétrica brasileira, conforme apresentada pela Ilustração 1. Pode-se perceber, que quase 90% da geração de energia elétrica em 2011 foi a partir de fontes renováveis.

Hidráulica²

Carvão e Derivados¹ 1,4%

Nuclear 2,7%

Derivados de Petróleo 2,5% Gás Natural 4,6%

Eólica 0,5% Biomassa³ 6,5%

Brasil (2011)

¹Inclui gás de coqueria ² Inclui importação ³ Inclui lenha, bagaço de cana, lixívia e outras recuperações.

Fonte: BEN (2012) Enquanto no Brasil a matriz elétrica é dominada pelos recursos hídricos, no mundo os recursos fósseis são os predominantes. A Ilustração 2 apresenta os resultados de uma pesquisa da Agência Internacional de Energia ( International Energy Agency - IEA ) em 2011, como pode-se visualizar em 2009, 80,5% da geração de energia elétrica teve como origem combustíveis fósseis, incluindo a nuclear obtida a partir do urânio.

Ilustração 1 - Matriz Elétrica Brasileira

Fonte: BEN (2012)

O Balanço Energético Nacional aponta que comparando com 2010, o ano de 2011 teve uma queda de 7,9% na geração de energia elétrica a partir de termoelétricas, nesta modalidade, a energia elétrica é obtida a partir da queima de combustíveis como carvão, óleo, derivados do petróleo, gás natural e biomassa (bagaço de cana de açúcar, capim ou casca de arroz, por exemplo). Em 2011 a participação de termoelétrica no total da geração de energia elétrica foi de 19,1%. A Tabela 1 representa a participação de cada fonte termoelétrica. Nota- se que a geração de energia a partir de fontes renováveis, lidera, com 36,8% de toda a produção.

18,30%

19,50%

86,30%

88,80%

0% 20% 40% 60% 80% 100%

OCDE

Mundo (2009)

Brasil (2010)

Brasil (2011)

Renováveis Não Renováveis

Ilustração 3 - Participação de Renováveis na Matriz Elétrica

Tabela 1 - Participação de Cada Fonte Termoelétrica

Biomassa* 36,8% Gás Natural 25,8% Nuclear 15,4% Derivados de Petróleo 14,2% Carvão e Derivados 7,8% Nota: *inclui bagaço de cana-de-açúcar, lixívia, lenha, e outras recuperações. Fonte: BEN (2012)

No tocante ao fator ambiental, desde a década de 1970 a preocupação com o efeito estufa tem levantado discussões sobre desenvolvimento sustentável e o futuro do planeta. O conceito de desenvolvimento sustentável emerge na busca de se associar a eficiência econômica com a prudência ecológica. (STIGLITZ, 2007 apud MARCONATO; SANTINI, 2008, p.3). O Brasil tem se destacado mundialmente por sua pequena quantidade de emissão de carbono na produção de energia elétrica, pois para produzir 1 TWh, o setor elétrico brasileiro emite 8 vezes menos do que o setor elétrico americano, 5 vezes menos que o europeu e 12 vezes menos do que o Chinês ( BEN, 2012 ). A Ilustração 4, apresenta os dados levantados em 2009, pode-se observar que o Brasil reduz a cada ano a emissão de carbono pois, segundo o BEN (2012) em 2001 a emissão de carbono foi de 56 kgCO 2 /MWh, já em 2009 foi de 64kgCO 2 /MWh.

Ilustração 4 - Emissões relativas (2009) Fonte: BEN (2012)

743

508 339

64 0

100

200

300

400

500

600

700

800

China EUA União Européia Brasil

Emissões relativas (2009) kgCO 2 /MWh