Seminrios e Trabalhos Individuais Planejamento Integrado de Recursos
Seminários e Trabalhos Individuais Planejamento Integrado de Recursos Energéticos TEMA 2 Avaliação do potencial de oferta dos recursos renováveis da Região de Araçatuba Ricardo Janes
Seminários e Trabalhos Individuais Planejamento Integrado de Recursos Energéticos OBJETIVO: Levantamento detalhado do potencial de oferta de energia dos recursos renováveis dos municípios e da Região Administrativa de Araçatuba
Elaboração dos potenciais de oferta de energia dos recursos renováveis na região de Araçatuba Potencial Energético Teórico: Uso completo de toda a fonte disponível para a produção de energia. Realizável: inclui limitações de ordens técnico-econômica, política, social e ambiental.
Recursos Analisados Energia Solar Fotovoltaica Coletores Solares Energia Eólica Pequeno e grande porte
Recursos Analisados Biomassa Geração a partir de Bagaço de Cana Álcool Geração a partir de Cascas de Arroz Biodiesel
Recursos Analisados Energia Hídrica Usina de Promissão Usina de Nova Avanhandava Usina de Três Irmãos Usina de Ilha Solteira Usina de Jupiá
Recursos Analisados Energia dos Resíduos Rurais Animais Aterros Sanitários Esgoto Urbano
ENERGIA SOLAR
ENERGIA SOLAR Potencial Teórico Insolação para a região de Araçatuba é de aproximadamente 5, 5 k. Wh/dia. m 2. Fonte: Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito De acordo com o Projeto de Pesquisa FAPESP - Processo 03/06441 -7, estabelecer, para base de cálculo, uma área disponível padrão de 1% da área total, é uma estimativa razoável. Uma outra hipótese é a admissão de uma eficiência do sistema de geração fotovoltaica de 10%.
ENERGIA SOLAR Dessa forma, podemos calcular o potencial como: P=Área. 1%. 10%. (Radiação Solar) Onde radiação solar (5, 5 k. Wh/dia. m 2 / 24 h) média = 0, 23 k. W/m 2 Assim teremos: Área de Araçatuba: 18588 km 2 => Potencial teórico: 4, 3 GW médios, ou 37 mil GWh/ano
ENERGIA SOLAR Em sistemas de aquecimento solar; de acordo com dados empíricos, nota-se que na região um sistema dessa natureza, se bem dimensionado, pode suprir cerca de 80% das necessidades de uma residência para aquecimento de água. Sabe-se que o consumo residencial de Araçatuba = 362 GWh (Seade, 2002) Estimando-se que 20% dessa energia seja usada para aquecimento de água, teremos um potencial de 72 GWh/ano apenas em aquecimento de água residencial.
ENERGIA SOLAR Potencial Realizável Sendo a área ocupada por meio urbano e sistema rodoferroviário na região, de 65, 45 km² e, utilizando os telhados para a instalação de painéis fotovoltaicos na proporção de 5% da área total, existe um potencial de 657 GWh/ano, com uma potência média de 75 MW. Para sistemas heliotérmicos, consideramos que apenas 10% da população tenha condições de instalar o equipamento, assim teremos um potencial realizável de 7, 2 GWh/ano.
ENERGIA EÓLICA
ENERGIA EÓLICA Potencial Teórico Nos mapas eólicos, vistos anteriormente, pode-se notar que a velocidade média na região de Araçatuba está na faixa de 5 a 6 m/s, insuficiente para um aproveitamento econômico em larga escala. De qualquer modo, com o advento de novas tecnologias, esta situação pode se inverter.
ENERGIA EÓLICA Para o cálculo desse potencial, pode-se assumir: · densidade do ar 1, 2 kg/m³. · Excluindo-se áreas onde é impossível instalar aerogeradores, temos uma área teórica total de 15. 249, 66 km²; · Para uma estimativa realista, são considerados apenas 60% como aproveitáveis, ou seja 9. 149, 80 km²; · em média, a área ocupada por um aerogerador equivale a um círculo de diâmetro igual a 4 vezes o diâmetro da turbina eólica correspondente, implicando numa área 16 vezes maior que a área envolvida pelas pás; · ventos a 50 m de altura uma velocidade média regional de 5, 0 m/s; · considera-se, para efeito de cálculo, o modelo de aerogerador disponível comercialmente no mercado brasileiro com a altura de eixo em 50 m, com área varrida pelas pás de 1. 385 m².
ENERGIA EÓLICA A potência total existente no vento (Pd) que passa pela área A em questão é representada por: Pd= 0, 5. 1, 2. (9149, 8/16). 106. 53 = 42 GW Onde: d – densidade do ar; V – velocidade; A – área considerada, perpendicular à velocidade do vento Dois fatores de rendimento atuam na conversão da energia eólica em aerogeradores. O primeiro, conhecido como rendimento de Betz e relacionado com a velocidade do vento na entrada e na saída do rotor, assume valor máximo de 16/27, implicando em um rendimento de 59%. O segundo, associado ao rendimento do gerador, pode ser assumido como 20% para o nível tecnológico atual: P = 42. 0, 59 = 5 GW ou 8. 760 GWh/ano (para um fator de capacidade de 20%)
ENERGIA EÓLICA Potencial Realizável Admitindo que apenas 5% da área da região pudesse apresentar um aproveitamento viável para a geração eólica, teríamos cerca de 250 MW na região, representando uma produção anual de 730 GWh/ano.
BIOMASSA
RECURSOS PROVENIENTES DA BIOMASSA Levantamento detalhado da produção de 29 usinas do ramo de açúcar e álcool da Região, que podem utilizar o bagaço de cana (biomassa) para geração de energia. Fonte: UDOP
AÇÚCAR GUARANI Cana moída = 3. 308 mil toneladas (2005/2006) ALCÍDIA Cana moída = 897 mil toneladas (2005/2006) ALCOAZUL Cana moída = 1. 171 mil toneladas (2005/2006) ALCOESTE Cana moída = 808 mil toneladas (2005/2006) ALCOOLVALE Cana moída = 882 mil toneladas (2005/2006) ALVORADA DO OESTE Cana moída = 434 mil toneladas (1999/2000) ARALCO Cana moída = 1792 mil toneladas (2004/2005) BENÁLCOOL Cana moída = 1305 mil toneladas (2004/2005)
BRANCO PERES Cana moída = 802 mil toneladas (2005/2006) CALIFÓRNIA Cana moída = 587 mil toneladas (2005/2006) CAMPESTRE Cana moída = 1. 442 mil toneladas (2005/2006) COMPANHIA BRASILEIRA DE AÇÚCAR E ÁLCOOL - CBAA Cana moída = 438 mil toneladas (2005/2006) CENTRALCOOL Cana moída = 1. 135 mil toneladas (2005/2006) COCAL Cana moída = 2. 408 mil toneladas (2005/2006) DIANA Cana moída = 785 mil toneladas (2005/2006)
EQUIPAV Cana moída = 3. 307 mil toneladas (2005/2006) FLORALCO Cana moída = 1. 672 mil toneladas (2005/2006) GENERALCO Cana moída = 1. 022 mil toneladas (2005/2006) GUARICANGA Cana moída = 772 mil toneladas (2005/2006) MALOSSO Cana moída = 370 mil toneladas (2005/2006) OESTE PAULISTA Cana moída = 603 mil toneladas (2005/2006) PARANAPANEMA Cana moída = 99 mil toneladas (2005/2006) PEDERNEIRAS Cana moída = 431 mil toneladas (2005/2006)
PETRIBÚ Cana moída = 611 mil toneladas (2005/2006) PYLES Cana moída = 179 mil toneladas (2005/2006) RUETTE Cana moída = 1. 379 mil toneladas (2005/2006) UNIALCO Cana moída = 2. 097 mil toneladas (2005/2006) VERTENTE Cana moída = 1. 144 mil toneladas (2005/2006) VISTA ALEGRE Cana moída = 627 mil toneladas (2005/2006)
Total de cana moída (safra de dois anos) das 29 Usinas analisadas 32, 507 milhões de toneladas (2005/2006)
Potencial Teórico Dado que a cana in natura produz cerca de 35% de seu peso em bagaço, e possui 440 kcal/kg, Obtém-se o potencial bruto de 8, 8. 1015 J, ou 2. 442. 560 MWh/ano. Considerando-se uma eficiência de 50% no processo, para a geração de calor e eletricidade, tem-se um potencial bruto de 1. 221. 280 MWh/ano.
Potencial Realizável É razoável admitir 15% de eficiência no processo de conversão do calor. Pode-se considerar que cerca de 20% do vapor gerado esteja disponível para a produção de eletricidade, podendo-se assim calcular o potencial realizável de 73. 276, 8 MWh/ano.
Álcool Potencial Teórico A produção anual local de álcool é de 1, 16 milhões de toneladas (85 kg de álcool para cada 1000 kg). A um rendimento calorífico de 25 MJ/kg, obtêm-se 8, 0632 106 MWh. Considerando-se ainda um rendimento de motor de 45%, tem-se, como potencial teórico, 3. 628. 440 MWh/ano.
Álcool Potencial Realizável Considerando-se que metade desta produção fosse destinada para o açúcar, ter-se-ia um potencial realizável de 1. 814. 220 MWh/ano.
Cascas de arroz Potencial Teórico O arroz gera, a partir de seu plantio, 20% de cascas que podem ser queimadas gerando energia. Para uma produção anual de 2003 toneladas, ou seja, 400. 000 kg de cascas, obtêm-se um total de 6. 1012 J, ou 1660 MWh, que com um aproveitamento de 55% de um gaseificador, resulta em 916, 3 MWh/ano.
Cascas de arroz Potencial Realizável O potencial realizável, resultante de uma queima de rendimento de 30% (sistema mais viável atualmente), é de 500 MWh.
Biodiesel Potencial Teórico Considerando-se a produção anual das principais culturas de oleaginosas da região (soja, mamona, amendoim, algodão e milho) tem se uma produção total de aproximadamente 40 milhões de litros de biodiesel. Com um poder calorífico de 40 MJ/kg, obtêm-se um total de 385. 000 MWh, que resultam , a um rendimento de 40% de um gerador, 154 GWh/ano.
Biodiesel Potencial Realizável Para o potencial realizável se considera a possibilidade de utilização de uma fração de 10% das culturas de oleaginosas, ou 15. 400 MWh/ano.
ENERGIA HÍDRICA
Usina Hidrelétrica Três Irmãos
Usina Hidrelétrica Ilha Solteira
Usina Hidrelétrica Souza Dias (Jupiá)
Potencial teórico Somando-se as potências nominais instaladas nas Usinas em análise, temos uma potência total de 6474 MW Potencial realizável Somando-se as potências nominais em uso atual pelas Usinas em análise, temos uma potência total de 640 MW, aproximadamente 10% do potencial teórico
ENERGIA DOS RESÍDUOS
Dejetos animais Potencial Teórico A região administrativa de Araçatuba tem cerca de 57. 783 matrizes suínas; sabe-se que cada matriz produz em média 15 litros de dejetos por dia. 1 m 3 de dejetos suínos equivale a 28 m 3 de biogás. Cada metro cúbico de biogás contém 60% do poder calorífico de 1 m 3 de GN. Então, para 1 m 3 de GN tem-se 11, 45 k. Wh, de modo que para a região toda o potencial de geração a partir de suínos é de 60 GWh/ano.
Dejetos animais Potencial Realizável A criação de suínos na região de Araçatuba caracteriza-se por pequenos rebanhos; isto impede um aproveitamento mais significativo do potencial da região. Estimando-se que apenas 10% do potencial seja viável economicamente, temos 6 GWh/ano.
Aterros Sanitários Potencial Teórico Dado que cada habitante urbano produz em média uma tonelada de lixo anualmente, a produção estimada de lixo sanitário é de 642, 7 mil toneladas. Considerando que 60% desse total seja de lixo orgânico, em aterros adequados estes resíduos sólidos podem produzir 37 GWh/ano para uma eficiência de 30% no processo de conversão do gás em eletricidade.
Aterros Sanitários Potencial Realizável Apenas parte dos aterros tem as características adequadas para a produção de energia, como tamanho crítico, localização e manejo. É razoável admitir que apenas 20% do total possuam as condições necessárias. Assim, o potencial de geração anual é de 7, 4 GWh.
Esgoto Potencial Teórico População de 697. 980 habitantes, sendo 642. 766 em zonas urbanas. A produção estimada de esgoto por pessoa é de 150 litros por dia. Estimativa anual de 35. 191. 438 m 3 de esgoto urbano. Para cada 72 m 3 de vazão diária de esgoto obtém-se 5, 3 m 3 de biogás. Estima-se que cada 1 m 3 de biogás tenha 60% do poder calorífico de 1 m 3 de GN. Então, para 1 m 3 de GN tem-se 11, 45 k. Wh, portanto para a região toda, o potencial é de 17. 796 MWh/ano.
Esgoto Potencial Realizável Considerando-se que 90% do esgoto é tratado e que a eficiência máxima no processo de conversão do gás em eletricidade é de 30%, temos um potencial estimado de 4. 804 MWh/ano.
Potencial Teórico (MWh/ano) Potencial Realizável (MWh/ano) Custo da Energia Gerada (US$/MWh) 72 mil 7, 2 mil 30 – 60 Energia Eólica 8760 mil 730 mil 50 – 95 Bagaço de Cana 1221 mil 73 mil 45 – 105 Álcool 3628 mil 1814 mil 150 916 500 90 - 150 154 mil 15 mil 200 Energia Hídrica 6474 mil 640 60 – 250 Dejetos Animais 60 mil 60 – 120 Aterros Sanitários 37 mil 7, 4 mil 160 – 400 17, 786 mil 4, 8 mil 250 Recurso Coletores Solares Cascas de Arroz Biodiesel Esgoto
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