CENTRO NACIONAL DE REFERÊNCIA EM BIOMASSA

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1 CENTRO NACIONAL DE REFERÊNCIA EM BIOMASSA 1º Seminário sobre a Utilização de Energias Renováveis veis para Eletrificação Rural do Norte e Nordeste do Brasil. Geração de energia elétrica com motores à diesel ou com motores especiais utilizando biocombustíveis (Óleos ( Vegetais) Orlando Cristiano da Silva IEE-USP/CENBIO Dezembro

2 POR QUE ÓLEO VEGETAL MOTIVAÇÃO Restrição de oferta de derivados de petróleo (Ex.: choques do petróleo, Dec. 70) Mitigação dos impactos ambientais (emissão de gases de efeito estufa) Atendimento a comunidades isoladas VANTAGENS Renovabilidade e diversidade de fontes Produção descentralizada (regionalização) Inserção social (programas agro-energéticos) OBSTÁCULOS Alto valor de mercado dos óleos vegetais Outros usos competitivos (alimentação, indústria) Menor eficiência energética em relação ao óleo diesel.

3 POR QUE ÓLEO VEGETAL IN NATURA NA AMAZÔNIA ÁREA: Km2 61% Território Nacional 2/3 Fronteiras Geográficas 9 Estados (Amazônia Legal) POPULAÇÃO: habitantes < habitantes/km2 (menor densidade demográfica) Crescimento entre 1991 e Rural - 41% - 30% - Urbana- 59% - 70% (IBGE, 2000) TAXA DE ELETRIFICAÇÃO RURAL 2,6% de propriedades rurais até 1997 (Kaltner, 1998) Características: Sistema Isolado a Diesel Baixo índice de desenvolvimento tecnológico CONSEQUÊNCIA Dificuldade de sobrevivência de atividades econômicas Grande quantidade de grupos geradores abandonados Dificuldades para a penetração de Biodiesel

4 POR QUE ÓLEO VEGETAL IN NATURA NA AMAZÔNIA GRANDE VARIEDADE DE PLANTAS OLEAGINOSAS NATIVAS BURITI (Mauritia flexuosa) 8 milhões de hectares (somente na Amazônia Ocidental) 5 toneladas de óleo por hectare (FREITAS, 1996) BABAÇU (Orbignia spp) 14 milhões de hectares estimados 0,4 toneladas de óleo por hectare ANDIROBA (Carapa Guianensis) Sazonalidade definida Óleo - 30% do peso da semente EXÓTICAS DENDÊ (Elaeis guineensis) 70 milhões de hectares potenciais (Miranda, 2000) 5 toneladas de óleo por hectare Produção brasileira, toneladas (86% Amazônia) Área plantada hectares Programa de Agricultura Familiar do Estado do Pará

5 PROJETO 2: Óleos Vegetais para geração de Energia e Valorização da Biodiversidade em Comunidades Isoladas da Reserva Extrativista do Médio Juruá Localização: Reserva Extrativista Médio Juruá, CARAUARI - AMAZONAS Objetivo: Geração de energia com óleos vegetais de nativas (andiroba). Recursos ($): PTU - ANEEL Execução: UA / INPA / IBAMA. Manaus. Belém. PROJETO 1: Geração de Energia Elétrica em Comunidade Isolada da Amazônia, Utilizando Óleo de Palma (Dendê), Produzido na Própria Comunidade, como Combustível Localização: Comunidade Vila Boa Esperança, MOJU - PARÁ Objetivo: Geração de energia a partir de óleo de dendê, extraído localmente, e distribuí-la para uma comunidade de 200 famílias. Operação: de 1997 a 2000 (Luz no Campo) Recursos ($): Programa PTU/CNPq Execução: PROMAK (Eng. Franz Kaltner) PROJETO 3: Óleo de Dendê, Alternativa ao Óleo Diesel como Combustível para Geradores de Energia em Comunidades da Amazônia Objetivo: Monitorar o funcionamento de: 1 motor diesel convencional MWM, na Comunidade Boa União - Presidente Figueiredo -AM; 1 multicombustível ELSBETT na usina de extração de óleo de dendê e 1 automotivo (motor de kombi). Recursos ($): CNPq e SUDAM Execução:Embrapa Amazônia Ocidental

6 PROVEGAM Parceria: CENBIO, AGROPALMA, PREFEITURA DE MOJU, EMBRAPA e COPPE/UFRJ Financiamento: FINEP Escopo: Instalar motor diesel convencional equipado com Kit de Conversão e testar, em condições operacionais de campo, o funcionamento com óleo de palma in natura, na Comunidade Vila Soledade, Moju/PA Objetivo: Determinar os parâmetros de funcionamento através de um acompanhamento sistemático e as adaptações necessárias tanto no motor quanto no óleo de palma. Reproduzir os resultados em comunidades isoladas da Amazônia Testes a serem realizados Emissão (CO 2, CO, NO x, HC, O 2 e Opacidade) Desempenho (Rotação do motor, Consumo de combustível, Pressão de ar de admissão) Durabilidade (Análise do óleo lubrificante a cada 100 horas e o bico injetor a cada 350 horas de teste)

7 PROVEGAM Local de Implantação Comunidade Vila Soledade, município de Moju, Pará. Localizada a 140 km da sede do município, alcançada por rodovia e barco, às margens do Rio Moju. 700 habitantes, 120 casas, população composta primordialmente por agricultores de subsistência e extrativistas. 6 horas de atendimento diários (das 17 ás 23 horas)

8 O SISTEMA Legenda 1. Tambor (Dendê) 2. Bomba 3. Filtro 4. Tanque (Dendê) 5. Tanque (Diesel) 6. Válvula 3 vias 7. Reservatório Mistura 8. Grupo Gerador Diesel

9 PLANILHA DE ACOMPANHAMENTO COPPE / UFRJ R.J.M.SEYNAEVE PLANILHA DE DADOS VILA DE SOLEDADE MOJU / PA de 28/_09/_2004 a _04/ 10/_2004 PROJETO PROVEGAM COORDENAÇÃO : CENBIO / USP Rev.02 de 19/04/2004 (introdução de consumo) DATA 28/09/004 29/09/004 30/09/004 01/10/004 02/10/004 03/10/004 04/10/004 H ,6 2628,7 2634,8 2640,8 2646,9 2652,9 2659,3 H ,9 2628,9 2635,1 2641,2 2647,2 2653,2 2659,6 H ,9 2633,9 2639,2 2645,2 2651,2 2657,2 2664,7 H ,9 2634,8 2640,8 2646,9 2652,9 2659,3 2665,4 HORA 18:15 22:15 18:00 22:05 18:00 22:05 19:10 23:10 18:05 22:00 18:00 22:00 18:10 22:10 V Hz 61,0 61,3 61,3 61,5 61,0 61,3 61,3 61,5 61,0 61,0 61,3 61,0 61,2 61,5 R S T N Tq.O. palma Kit Convers Filtro Óleo Lubrif Ar admissão Gases exp P.adm T.sala 32,7 26,2 32,4 28,3 31,8 26,9 34,1 28,6 32,4 28,3 33,0 27,4 32,9 27,6 T.amb. 30,0 23,5 29,9 25,1 28,9 24,0 31,4 25,8 29,8 25,3 29,9 24,7 29,8 24,6 Umid.R.Ar 63% 80% 63% 76% 71% 78% 66% 74% 64% 78% 68% 78% 61% 77% Barômetro (*) (*) (*) (*) (*) (*) (*) (*) (*) (*) (*) (*) (*) (*) Consumo (min/10cm) diesel 3,11 dendê 2,53 (*) Barômetro em manutenção. diesel 3,31 dendê 2,57 diesel 3,29 dendê 2,54 diesel 3,09 dendê 2,52 diesel 3,29 dendê 2,58 diesel 3,09 dendê 2,52 diesel 3,11 dendê 2,50

10 TESTES DE EMISSÕES Monóxido de Carbono (%) 0,08 0,06 0,04 0,02 0 0% 32% 63% 95% Carga (%) diesel dendê Monóxido de Carbono em função da Carga Dióxido de Carbono (%) % 32% 63% 95% Carga (%) diesel dendê Dióxido de Carbono em função da Carga

11 TESTES DE EMISSÕES Oxigênio (%) % 32% 63% 95% Carga (%) diesel dendê Oxigênio em função da Carga Hidrocarbonetos (ppm) % 32% 63% 95% Carga (%) diesel dendê Hidrocarbonetos em função da Carga

12 TESTES DE EMISSÕES O p a c id a d e ( % ) % 32% 63% 95% Carga (%) diesel dendê Opacidade em função da Carga

13 TESTES DE DURABILIDADE Óleo Lubrificante - Teores elevados de metais de desgaste Fe, Pb, Cu e Al, quando o tempo de funcionamento ultrapassa os 250 horas. - Ausência de evidência de contaminação de óleo lubrificante por óleo de dendê. Sistema de Injeção - Desgaste prematuro nos elementos da bomba injetora - Obstrução parcial de bicos injetores Câmara de Combustão e VálvulasV - Níveis de carbonização superiores ao normal Filtros de Combustível - Obstruções freqüentes

14 SOLUÇÕES ADOTADAS Óleo Lubrificante Manter as trocas de óleo lubrificante a cada 150 horas Sistema de Injeção Troca periódica dos elementos da bomba injetora e dos bicos injetores Câmara de Combustão e VálvulasV Aumento da pressão de injeção e descarbonização periódica de válvulas e câmaras Filtros de Combustível Adoção de sistema eficiente de pré filtragem Manter o filtro de combustível aquecido após operação (em estudo)

15 ASPECTOS ECONÔMICOS Investimento Anualizado (R$) (Grupo Gerador, Kit de Conversão e acessórios. Considerando o valor dos equipamentos de R$ , vida útil de 10 anos e taxa de juros de 12%) Operação (R$) (Combustível, Mão-de-obra e impostos) Manutenção (R$) (materiais de reposição, mão-de-obra. Considerando descarbonização semestral e substituição de injetores) Total (R$) 8.319, , , ,20 Energia Gerada (MWh/ano) Considerando a demanda real de 36,6 kw e o tempo sem fornecimento de 30 dias) Custo de Energia Gerada (R$/MWh) (Nas atuais condições da Vila Soledade) Custo de Energia Gerada (R$/MWh) (considerando o preço de óleo de palma, referência Agropalma - R$ 2,00/litro) Custo de Energia Gerada (R$/MWh) (Considerando o óleo de palma subsidiado e igualado ao diesel; R$ 1,40/litro) 72,5 382,93 929,38 733,57

16 CONSIDERA SIDERAÇÕES FINAIS Óleos vegetais in natura podem ser uma opção viável para geração de energia em comunidades isoladas, enquadrada no Programa Luz para Todos. O baixo custo de implantação, em relação a outras alternativas pode compensar o custo de manutenção, que pode ser reduzido com a implementação de um sistema conveniente de limpeza do Óleo Considerando a hipótese da produção do óleo de palma pela comunidade, a custo de aproximadamente R$ 0,80, o custo de energia gerada pode se situar na faixa de R$/MWh 589,06 Os níveis de emissões estão dentro dos parâmetros atualmente encontrados para motores diesel, com a vantagem de ser biomassa, com emissão de enxofre e de incremento para o efeito estufa nulos. A utilização de óleo vegetal pode trazer benefícios sociais e econômicos, se associado à produção local do óleo e a utilização de energia para fins produtivos. Necessita de uma regulação apropriada e de políticas de incentivo que viabilizem a auto geração e auto gestão pela comunidade.