Cogeração eficiente

Cogeração eficiente


28-08-15 Biomassa

Atualmente a geração de energia por biomassa representa cerca de 7,5% da matriz energética brasileira. No último leilão A-5 de energia, ocorrido em 30/04/15, foram contratados 1.973 MW de potência instalada em 14 projetos, sendo que apenas três projetos foram de biomassa representando 111,4 MW, ou seja menos de 6% do total e com uma oferta de potência muito inferior aos leilões anteriores (No leilão A-5 de 28/11/2014, tivemos uma oferta de 4.980 MW de potência, sendo 611 MW de fonte de biomassa, 12,3% do total). A preocupação é que isso mostra um retrocesso da participação da biomassa, principalmente neste momento de discussões das mudanças climáticas onde a geração de energia de uma fonte renovável e sustentável tem muito a contribuir para a redução das emissões de gás carbônico.

Diante deste fato podemos dizer que o mercado de cogeração de energia via bagaço de cana está muito aquém do desejado. "Para se ter uma ideia no último leilão de energia A-5, tivemos apenas duas empresas ganhadoras com uso de biomassa de bagaço de cana.  O setor sucroenergético atravessa uma de suas piores crises e aliado com o ajuste fiscal do governo que restringe ainda mais o crédito, afeta ainda mais a capacidade das usinas no investimento em cogeração ou na otimização das cogerações já existentes, arrastando junto toda uma cadeia produtiva como indústrias, fornecedores de peças e prestadores de serviços", salienta Amauri Luiz Jacomini, diretor de Engenharia da Uni-Systems do Brasil Ltda.

Alexandre Reis, diretor geral da SEW, destaca que trata-se de um mercado em crescimento, porém o que falta é uma política clara por parte do governo em um setor tão estratégico para a matriz energética e de biocombustíveis. "Hoje o mundo caminha para soluções menos poluentes com investimentos e tecnologias sendo desenvolvidas e, em contrapartida, nós estamos repetindo os mesmos problemas como falta de financiamento, incentivo às indústrias e produtores etc", resume.

"A cogeração via bagaço de cana está em desenvolvimento lento, porém compatível com a capacidade de investimentos das empresas", observa Cláudio Belodi, da GBA.

Apesar de todas as dificuldades do setor por falta de financiamentos e incentivo do governo, as empresas têm buscado investir procurando sempre por equipamentos que tenham confiabilidade, alta eficiência e suporte técnico disponível.

Investimentos modestos.

A grande maioria das usinas que tem investido na melhoria de seu sistema de cogeração, investe na otimização do processo produtivo de açúcar e etanol, mas devido a situação atual, esses investimentos tem sido bem modestos.

Como o processo produtivo necessita de vapor de baixa pressão para aquecimento de caldos, evaporação, cozimentos, destilação, etc e quanto menor essa necessidade de vapor melhor será a eficiência energética da unidade. "Há alguns anos atrás era normal que as usinas tivessem um consumo de vapor na ordem de 500 a 600 kg/t cana, atualmente esses valores podem chegar na ordem de 350 a 380 kg/t cana com uso de regeneradores de calor, uso de vapores de sangria de baixa pressão, uso de equipamentos mais eficientes termicamente como cozedores contínuos, peneiras moleculares, substituição de acionamentos por turbinas a vapor por motores elétricos, melhorias na automação e controle dos processos, melhorias de eficiência das caldeiras instaladas. O vapor de processo normalmente sai de um turbogerador com uma pressão de 2,5 bar(a). Para se ter uma ideia, uma caldeira que produz um vapor com 66 bar (a) e 490 °C e alimenta uma turbina de vapor de contrapressão com saída do vapor a 2,5 bar(a) consumirá 5,8 kg de vapor para produzir 1 kW de energia. O mesmo vapor, se alimentar uma turbina em condensação com pressão do vapor de 0,1 bar(a), consumirá 3,8 kg de vapor para produzir 1 kW de energia, ou seja, neste caso em condensação o vapor produz 52% a mais de energia que em contrapressão, portanto quanto menor a quantidade de vapor destinada as turbinas de contrapressão, sobrará mais vapor destinado as turbinas de condensação, aumentando consideravelmente a disponibilidade de energia da unidade", considera Jacomini.

Ele cita um exemplo que pode aumentar a eficiência energética da usina. "A extração da cana por difusor, além da vantagem de maior extração em relação a moendas, possui uma menor potência instalada e consumida, disponibilizando para venda cerca de 4 kW/t cana a mais para venda de energia. Isso significa, para uma unidade que processa 2 milhões de t de cana por safra, um acréscimo de 8 mil MWh a mais de energia, ou mais de R$ 2 milhões em faturamento, considerando os valores da venda de energia do último leilão", contabiliza.

Vale lembrar que o equipamento que mais influencia diretamente na cogeração de energia em uma usina é o gerador de vapor, ou caldeira, pois é este equipamento que disponibiliza o vapor a determinada pressão e temperatura para a alimentação dos turbogeradores. "Logicamente um ciclo térmico de cogeração não é definido somente pela caldeira, mas a influência da temperatura e pressão do vapor são fundamentais na definição da eficiência energética do ciclo", observa Jacomini.

Belodi também concorda que a caldeira influencia. "Sua concepção auxilia enormemente na eficiência energética através da redução do consumo de combustível por unidade de energia produzida. Muitas usinas ainda possuem caldeiras  e geradores de baixa eficiência, e sua substituição pode contribuir para o aumento da produção de energia elétrica".

"As usinas também têm investido principalmente na mudança dos acionamentos das moendas para sistemas mais eficientes e confiáveis", citam  João Augusto Frederico Mina e Fábio Luis Ulian, engenheiros de venda da SEW.

Douglas Kuehne, consultor técnico da SEW, explica que a cadeia toda para geração de energia evoluiu, desde caldeiras de grande capacidade, alta pressão e leito fluidizado, até os acionamentos das moendas.

"Considerando os acionamentos das moendas, que eram utilizados no passado (volandeiras, rodetes e tubinas) com rendimento muito baixo, desperdiçando assim vapor que poderia estar gerando energia, a nossa linha de redutores planetários – XP, associado a motores elétricos e conversores de frequência atingem um rendimento global em torno de 90% e melhoramos a extração pelo controle perfeito da velocidade dos rolos durante o processo de moagem", comenta.

Como melhorar a eficiência.

Ainda existem gargalos na área industrial das usinas a serem resolvidos para aumentar a eficiência energética  e consequentemente a cogeração de energia via biomassa de cana.

Pode-se dizer que os gargalos são muito específicos de cada unidade. No entanto, em termos gerais, os maiores gargalos são as ineficiências energéticas, pois muitas unidades ainda operam somente para autoconsumo com um ciclo térmico rudimentar, com caldeiras de baixa pressão e baixas temperaturas.

Marcelo Praluppi, coordenador de vendas da SEW, aponta como gargalo a matéria-prima (bagaço da cana e palha), que depende muito da condição climática, logística, disponibilidade de terras e linhas de financiamento, pois o parque fabril das usinas está dimensionado para uma capacidade definida. Para resolver esse problema, ele cita que é preciso linhas de crédito para modernização da mecanização, atualização das lavouras, infraestrutura da parte logística e aumento de pesquisas para desenvolvimento na área genética.

O custo de recolhimento da palha da cana, cujo aproveitamento impacta positivamente no aumento da cogeração, também é visto como um gargalo para Belodi.

Jacomini detalha que para as usinas onde já existe uma unidade de cogeração implantada, um diagnóstico industrial pode ajudar muito para detectar problemas, que muitas vezes são ajustes simples ou pequenas modificações em equipamentos e processos, padronizações de procedimentos operacionais, controle de perdas de vapor, que podem representar um ganho considerável de energia sem grandes investimentos. Para as usinas que querem aumentar sua cogeração através de investimentos em novas instalações é necessário um estudo mais detalhado, considerando a disponibilidade de biomassa, o tipo de caldeira (queima em suspensão, leito fluidizado), as condições operacionais do ciclo térmico (pressão e temperatura), o tipo de ciclo térmico que será adotado (sem regeneração, com regeneração, com reaquecimento etc) que definem a eficiência da cogeração.

Ele também explica que as usinas ainda são muito conservadoras em termos de eficiência energética quando comparadas as termoelétricas a carvão, por exemplo, onde as eficiências de um ciclo térmico podem chegar a 45% ou mais, enquanto que as mais eficientes em usinas estão na faixa de 20% quando operadas durante a safra com sangria de vapor para o processo e em torno de 27% quando operadas nas paradas, sem sangria de vapor para o processo (Energia Total Gerada). “Poucas usinas operam com pressões acima de 66 bar(a) – 490 °C e raríssimas estão operando na faixa de pressão de 100/120 bar(a) – 520/530 °C. As térmicas a carvão operam com pressões e temperaturas acima de 150 bar(a) e 560°C respectivamente, o que torna sua eficiência muito superior. As usinas ainda utilizam caldeiras convencionais com queima em suspensão (grelha basculante, rotativa, pin hole etc), onde a eficiência está em torno de 86%, enquanto as caldeiras de leito fluidizado alcançam eficiências acima de 91% em relação ao PCI do combustível. Existe, portanto, um potencial enorme de melhorias tecnológicas que podem ser feitas para que a energia de biomassa se torne ainda mais viável e competitiva em relação a fontes de energias não renováveis”, analisa.

Existe um potencial muito grande a ser explorado, tanto na área industrial em novas tecnologias e processos mais eficientes como, por exemplo, a gaseificação da biomassa, ciclos térmicos mais complexos, com pressões e temperaturas maiores,  que traria um salto de eficiência energética, como também na área agrícola, com o maior aproveitamento da palha da cana para cogeração, por exemplo, o desenvolvimento de novas variedades de cana com maior teor de fibras (cana energética), aproveitamento de outras fontes de biomassa como capim elefante, capim vetiver, sorgo etc.

Potencial.

Um preço razoável do megawatt, seria um atrativo para que as usinas invistam na modernização do seu parque fabril, pois a cogeração faz parte do portfólio dos produtos das usinas.” Tão logo a economia volte a crescer, igualmente será necessário o aumento de energia disponível para sustentar o desenvolvimento do País”, visualiza  Kuehne.

Belodi ressalta que somente os leilões não bastam. "É preciso a garantia de preço mínimo por kW produzido para viabilizar os projetos. As plataformas industriais do século XIX e XX foram firmadas com base no petróleo, mas a partir do século XXI a humanidade vem despertando para criar plataformas a partir da milenar agricultura", defende ao dizer que aposta em uma recuperação desse  mercado a partir de 2018.

Tanto Kuehne quanto Reis acreditam que o mercado de cogeração de energia via biomassa de cana voltará a ter seu boom quando houver políticas adequadas do governo viabilizando o aproveitamento total do sistema, incluindo não só o bagaço como também o aproveitamento da palha da cana, que hoje têm o seu aproveitamento mínimo, sendo que o setor busca desenvolver soluções para aproveitamento integral disponibilizado pela cana-de-açúcar.

Opinião semelhante é compartilhada por Jacomini. Para ele, o mercado de cogeração irá melhorar quando houver uma política de maior incentivo à produção de energia a partir de biomassa. "Cerca de 70% da nossa matriz energética é de geração hidráulica. Temos visto nos últimos anos uma grave crise hídrica, onde para suprir a deficiência energética recorremos a termoelétricas movidas a combustíveis fósseis, com custo altíssimo de geração, além de ser uma fonte poluidora. É necessário uma política previsível e de longo prazo para o setor sucroenergético que atraia a confiança e mostre segurança aos investidores", detalha.

O setor sucroenergético vive um dos piores momentos em sua história. No entanto se olharmos de uma perspectiva positiva, o lado bom da crise é a oportunidade e necessidade de se reinventar, buscar opções, alternativas, novas tecnologias, se tornar mais eficiente e mais competitivo. Existe um enorme potencial a ser explorado e o Brasil é o pais com melhores condições climáticas e com território disponível para que a energia de biomassa se torne mais representativa em nossa matriz energética.

 

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