Biogás no planejamento energético nacional

BIOGÁS NO CONTEXTO DO PLANEJAMENTO ENERGÉTICO NACIONAL

Empresa de Pesquisa EnergéticaUma Empresa do Ministério de Minas e Energia

Ministério de Minas e Energia

GOVERNO FEDERAL

Superintendência de Estudos Econômico-Energéticos

POTENCIAL, ECONOMICIDADE E MERCADO DE MÉDIO E LONGO

PRAZO

Rio de Janeiro, junho de 2014

Biogás no Planejamento Energético NacionalEstudos de Bioenergia Residual

Portfólio de Portfólio de ações custo ações custo efetivas de efetivas de bioenergia bioenergia

para o Brasilpara o Brasil

PRÓXIMO PASSO

Biogás no Planejamento Energético NacionalBioenergia na Matriz Brasileira

Fonte: BEN 2013 Fonte: PDE 2022

Matriz Energética 201226,6% de participação de

bioenergia na oferta primária de energia

Matriz Energética 202226,5% de participação de

bioenergia na oferta primária de energia

Participação da bioenergia permanece praticamente constante

apesar do crescimento de mais de 60%

Somente a biomassa de cana apresenta potencial?

Quais outros tipos de biomassa poderiam entrar na matriz?

Tem relevância?Há biomassa potencial que possa

substituir a lenha?São competitivos?

120Mtep120

Mtep75

Mtep75

Mtep

Biogás no Planejamento Energético NacionalContexto para Análises de Bioenergia

Motivadores da Bioenergia no Brasil O Brasil sempre foi e continuará uma potência de biomassa

• Agropecuária• Cana-de-açúcar• Florestas• Resíduos Urbanos

Cadeia Industrial de Bioenergia Estruturada• Experiência nacional da indústria para a bioenergia• Experiência em desenvolvimento de negócios de bioenergia

Políticas de resíduos regulamentadas recentemente• Além de grande produtor de biomassa residual políticas de resíduos regulamentadas

recentemente obrigam o aproveitamento dos resíduos quando viável técnica e economicamente (PNSB e PNRS)

• Isso tem como consequência a realização de necessárias análises de viabilidade técnica e econômica do aproveitamento energético de resíduos

Potência na biotecnologia• Além de grande produtor de biomassa residual políticas de resíduos regulamentadas

recentemente obrigam o aproveitamento dos resíduos quando viável técnica e economicamente (PNSB e PNRS)

Biogás no Planejamento Energético NacionalOferta de Biomassas no Brasil

Possibilidades de Biomassas mais Adequadas Biomassa Dedicada ( Culturas Energéticas, óleos vegetais)

• Necessita de novas áreas de plantio

• Competição com a produção de alimentos

Biomassa Residual (Lixo, Esgoto, Resíduos Agrícolas, pecuários, agroindustrial, resíduos vegetais oleaginosos )• Necessitam de tratamento

• Já apresentam custos de tratamento ou destinação

• Não necessitam de área exclusiva de plantio

• Grande produção no Brasil

• Diversas políticas regulamentadoras

Biogás no Planejamento Energético NacionalOferta de Bioenergias a partir da Biomassa Residual

Possibilidades de Energéticos mais Adequados Biocombustíveis líquidos

• Diversas possibilidades de energéticos (etanol de 1ª e 2ª geração, biodiesel, bioquerosene, butanol, etc) e diversas possibilidades de rotas de conversão (fermentação, esterificação, hidrólise, gasificação, pirólise, etc)

• Usos como combustíveis veiculares na maioria dos casos

• Em geral apresentam a vantagem de serem “drop-in”

Biocombustíveis gasosos• Possibilidades mais limitadas de energéticos (biogás, biometano, gás de síntese) e de rotas de

conversão (digestão anaeróbica e gasificação)

• Em geral como substitutos do gás natural (necessidade de tratamento) ou de combustíveis líquidos (necessidade de adequação tecnológica) em diversos usos (combustíveis veiculares, geração elétrica, combustíveis térmicos, etc)

Biocombustíveis sólidos • Possibilidades mais limitadas de energéticos (biomassa crua, densificada ou processada) e

diversas rotas de conversão/densificação (peletização, briquetagem, torrefação, pirólise, etc)

• Uso em geral como combustíveis térmicos (em substituição a fósseis) com alguima necessidade de adequação tecnológica e para geração de eletricidade

Biogás no Planejamento Energético NacionalO que e os porquês de priorizar

Critérios de Decisão da Análise de Potencial A biomassa residual apresenta grande produção

• O Brasil é grande produtor agropecuário e com grande população urbana (consequente grande produção de resíduos urbanos) isso leva a uma grande produção de biomassa residual que não necessita de área de plantio nova e que precisa ser tratada

Necessidade de atendimento às políticas de resíduos regulamentadas recentemente• O atendimento das políticas de resíduos cria diversas oportunidades para a biomassa residual

Os energéticos derivados da bioenergia devem ser flexíveis e “drop-in”• Os energéticos de biomassa devem ser de aplicáveis aos sistemas e infraestruturas já existentes

ou apresentar pequeno grau de modificação em relação aos mesmos As tecnologias de conversão devem apresentar tecnologia já dominada e

comercialmente viável• A utilização de tecnologias já comerciais ajuda a alavancar o uso da bioenergia

Análises alinhadas às ações já em andamento• Diversos programas de bioenergia em andamento: Estratégico 14 da ANEEL, programa de

Itaipu de biogás, Programa Paulista de Biogás, Política de Gás Natural renovável no Rio de Janeiro, entre outros.

PONTOS FORTES PONTOS FRACOS

AMEAÇASOPORTUNIDADES

Biogás no Planejamento Energético NacionalAnálise SWOT da Bioenergia Residual

Todos esses pontos devem ser avaliados de

maneira integrada, através da metodologia

de Avaliação de Impacto, para uma melhor decisão

sobre alternativas de incentivo

Biogás no Planejamento Energético NacionalContexto do Setor de Resíduos X Contexto do Setor Energético

Consumo de Energia

Produção de Resíduos

Destinação final

Produção de Energia

Transmissão e Distribuição de Energia

Recursos Energéticos

Coleta de ResíduosTransporte

Transbordo/Triagem

Aproveitamento Energético de

Resíduos

Oferta Descentralizada de

Energia

Biogás no Planejamento Energético NacionalProcesso de Avaliação

Biogás no Planejamento Energético NacionalAnálises de Potencial - ano base 2012

Tipos de Resíduos AnalisadosResíduos Sólidos Urbanos

Fonte: IBGE

QUANTIDADEQUANTIDADE COMPOSIÇÃOCOMPOSIÇÃO

67 milhões de toneladas

56% Matéria orgânica36% Recicláveis

8% Outros

POTENCIAL ENERGÉTICO

1.350 mil tep – 4,3 milhões de m³/diaConcentrado em áreas de grande população


Tipos de Resíduos Analisados Resíduos Agrícolas

Legenda

Limite_UF

Energia Primária Disponível

GJ

0,000000 - 125000,000000

125000,000001 - 350000,000000

350000,000001 - 650000,000000

650000,000001 - 1000000,000000

1000000,000001 - 1750000,000000

1750000,000001 - 2500000,000000

2500000,000001 - 4000000,000000

4000000,000001 - 6000000,000000

6000000,000001 - 9000000,000000

9000000,000001 - 30630871,126152

DISPONIBILIDADEDISPONIBILIDADE QUANTIDADEQUANTIDADE

40% da biomassa, 60% da biomassa

fica no campo

120 milhões de toneladas em

base seca


15.500 mil tep – 47,8 milhões de m³/diaMais de 80% do potencial está nos resíduos de milho e soja as duas maiores culturas de grãos

PCIPCI

Fator de metanização médio de 150

m³/t


Tipos de Resíduos AnalisadosResíduos da Pecuária

Legenda

Limite_UF

Potencial de Biogás Pecuário

GJ

0,000000 - 43407,101635

43407,101636 - 97545,777355

97545,777356 - 173287,378215

173287,378216 - 286759,126784

286759,126785 - 445165,598427

445165,598428 - 652845,133622

652845,133623 - 970793,103653

970793,103654 - 1486808,795972

1486808,795973 - 2476443,456950

2476443,456951 - 4012577,724252

QUANTIDADEQUANTIDADE

320 milhões de toneladas


11.100 mil tep – 35,4 milhões de m³/dia62,5% do potencial está nos resíduos de aves. Só

foram considerados rebanhos confinados.

FATOR DE METANIZAÇÃO


Fator de metanização médio de 50 m³ de CH4/t


Tipos de Resíduos AnalisadosResíduos da Sucroalcooleiros

QUANTIDADEQUANTIDADE

350 milhões de m³ de vinhaça e 115

milhões de toneladas de palhiço


4.350 mil tep – 13,8 milhões de m³/dia62,5% do potencial está nos resíduos de aves. Só

foram considerados rebanhos confinados.



Fator de metanização médio de 4 m³ de CH4/m³ e

de 150 m³/t

Biogás no Planejamento Energético NacionalAlternativas Tecnológicas

Cadeias do Biogás

Biogás

ELETRICIDADE

CALOR

BIOMETANO


Legenda

limite_uf

Potencial Econômico de Biogás

mil m³

0,000000

0,000001 - 10672,560000

10672,560001 - 21345,120000

21345,120001 - 28460,160000

28460,160001 - 39132,720000

39132,720001 - 49805,280000

49805,280001 - 64035,360000

64035,360001 - 85380,480000

85380,480001 - 120955,680000

120955,680001 - 188548,560000

Potencial Econômico

26282628

232232

Biogás no Planejamento Energético NacionalModelos de Negócios e Competitividade

Condicionantes Disponibilização dos Resíduos Propriedade e disponibilização da Biomassa

• A questão da propriedade da biomassa e disponibilização é fundamental para o desenvolvimento do potencial.

Logística• A cadeia logística, com respectivo custo, também é de fundamental importância para qualquer

empreendimento de bioenergia. No caso dos resíduos agrícolas foi considerada uma distância máxima de 50km.

Biofertilizantes Rural

• Para os empreendimentos rurais é natural a consideração do tratamento do composto para utilização como biofertilizante.

Urbano• A consideração do uso do biofertilizante a partir da biodigestão de RSU não é tão óbvia, pois os

resíduos são mais heterogêneos, necessitam de maior tratamento e maior custo logisticopara a disponibilização dos mesmos em zonas rurais.

• É necessário que esse composto quando não utilizados seja destinado a aterros.


CondicionantesFinanciamento Condições da linha de renováveis do BNDES

• 16 anos, 4,5% de juros ao ano e 90% de financiamento Necessário para remoção da barreira de capital

• Financiamento atrativo, além da evidente remoção da barreira de capital, torna-se importante principalmente para o biogás urbano uma vez que a opção padrão para os RSU é o aterro que tem somente 40% do investimento no início.

Custos de tratamento das biomassas Taxa de tratamento do lixo e custos de tratamento de resíduos da pecuária

• A taxa de tratamento dos resíduos deve ser considerada como receita para os empreendimentos. O mesmo ocorre com os resíduos da pecuária.

Valoração dos recicláveis• Para o caso específico dos resíduos urbanos a valoração dos materiais recicláveis ou da energia

conservada através da reciclagem pode ser uma fontes de receita no empreendimento em um determinado modelo de negócio.

Biogás no Planejamento Energético NacionalAnálises de Potencial

Premissas para as análises econômicasFINANCEIRASFINANCEIRAS

TMA – 10%Juros – 4,5%

Financiamento – 16 anosEquity – 10%

RURAISRURAIS

Biomassa Agrícola – R$/t 125Biomassa Pecuária – R$/t -50

URBANOSURBANOS

Taxa de Tratamento de RSU - R$/t – 50Energia Conservada – R$/MWh 113

Biodigestão elétrica – 1MW, 35% de eficiência, FC de 90%, investimento de

MR$ 16 Redução da TUST e TUSD – 50%

Biodigestão elétrica – 1MW, 35% de eficiência, FC de 90%, investimento de

MR$ 45Redução TUSD e TUST – 100%

Biodigestão para biometano – 190m³/h de bio-CH4, 70% de eficiência de

purificação, investimento de MR$ 16

Biodigestão para biometano – 190m³/h de bio-CH4, 70% de eficiência de

purificação, investimento de MR$ 45

GERAÇÃO DE ELETRICIDADE

PRODUÇÃO DE BIOMETANO

Investimentos alemães 15% dos utilizados

(http://web-resol.org/cartilhas/giz_-

_guia_pratico_do_biogas_final.pdf)Foi considerada uma sensibilidade

de 50%

Investimentos alemães 15% dos utilizados

(http://web-resol.org/cartilhas/giz_-

_guia_pratico_do_biogas_final.pdf)Foi considerada uma sensibilidade

de 50%


Rural – biogás para geração elétrica

ELETRICIDADE X TARIFA MÉDIA

R$/MWh


Rural – biogás para produção de biometano

BIOMETANO X DIESEL

BIOMETANO X GNV

R$/l e R$/m³

R$/m³


Urbano – biogás para geração elétrica

ELETRICIDADE X TARIFA MÉDIA

R$/MWh


Urbano – biogás para produção de biometano

BIOMETANO X DIESEL

BIOMETANO X GNV

R$/l e R$/m³

R$/m³


Principais Modelos de Negócios

Garante fluxo de caixa, diminui aversão ao risco e facilita financiamentos• Na eletricidade em geral são entendidos somente através dos leilões centralizados (PPA). Mas

podem ser realizados através de contratos bilaterais e mesmo em esquemas de autoprodução ou compensação de energia.

• Para o biometano a principal modalidade e a injeção na rede de gás natural, para isso é preciso competitividade e acesso à rede. Outra opção que deve ser considerada é a utilização como combustível veicular em frotas, principalmente no caso urbano, além dos esquemas de autoconsumo.

Compra Garantida

Esses arranjos devem buscar a redução dos custos para prefeituras e ajudar no cumprimento da PNRS• O melhor arranjo é o de uso de biometano na frota de coleta de lixo. Com condições de

financiamento como as do Fundo Clima e com o desenvolvimento de projetos (e consequente redução dos custos) haverá redução de gastos com tratamento de lixo nas cidades.

• Para a eletricidade a compensação seria o melhor arranjo.

Arranjos com prefeituras


Principais Modelos de Negócios

A utilização ou venda do biofertilizante é um fator de aumento da rentabilidade dos projetos de biogás rural• A valorização do composto aumenta a competitividade em aproximadamente 20% para

plantas rurais.

Uso do biofertilizante

As plantas de vinhaça aproveitam a já estruturada cadeia de bioenergia do setor sucroalcooleiro• A integração energética do biogás/biometano na respectiva unidade aumentaria os fluxos

excedentes de energia• O uso do biometano na frota de caminhões tende a ser mais rentável.

Plantas de Vinhaça

A valorização da energia conservada através da reciclagem de materiais

Esquemas de valorização de recicláveis


Considerações – Pontos de desenvolvimento Adequação jurídico-regulatória

• Esquemas de compensação seriam mais interessantes com o “virtual net metering” (http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/consulta_publica/detalhes_consulta.cfm?IdConsultaPublica=256)

• O biometano ainda precisa de regulamentação. A regulamentação do biometano mitiga riscos e facilita o desenvolvimento de projetos garantindo a uniformidade do biometano para as diversas realidades do Brasil.

Logística das biomassas• A resolução da logística da biomassa é fundamental. No caso urbano a correta coleta e logística de

recicláveis é fundamental. Para o caso rural a coleta de resíduos agrícolas, e decisão de localização das unidades são fatores primeiros na decisão.

Biofertilizante para as zonas rurais• Necessidade de especificação e padronização do biofertilizante para comercialização.

Coordenação dos agentes• Dada a grande diversidade de quantidade e níveis dos agentes envolvidos uma correta coordenação é

necessária. Diferentes barreiras impedem ainda a penetração: desconhecimento, custos de transação, objetivos conflitantes de diferentes agentes em diferentes fases da cadeia.

• A estruturação da indústria de equipamentos e serviços também é fator importante para um desenvolvimento ótimo deste potencial.

Esquemas de financiamento• Linhas com condições atrativas e de fácil acesso são condições essenciais para o desenvolvimento desse

potencial.

Biogás no Planejamento Energético NacionalOferta de Biometano no Longo Prazo

Biometano combustível e biometano equivalente para

geração de eletricidade

Biogás no Planejamento Energético NacionalConsiderações Finais

Considerações sobre o Aproveitamento Energético de Resíduos A eletricidade ainda apresenta baixa competitividade, apesar de ter nichos de

mercados específicos• A competitividade da eletricidade foi inferior contudo há nichos de viabilidade, dependendo das

características locais (disponibilidade e tipo de resíduos e tipo de consumidor)

O biometano para uso veicular é o que apresenta maior competitividade• Apesar da adequação de frotas o biometano para uso como combustível veicular é o modelo que apresenta

melhor remuneração do investimento

No setor rural o biofertilizante pode ser fator importante de aumento da competitividade• Dado que há grande demanda por fertilizante no meio rural é importante que sejam criadas condições para

o aproveitamento dos biofertilizantes produzidos no processo da biodigestão.

No setor urbano a valoração dos recicláveis e da energia conservada pelos recicláveis é fator fundamental no aumento da rentabilidade• A remuneração possível com a energia conservada pela destinação correta dos recicláveis é fator de grande

impacto na viabilidade dos projetos. É preciso que sejam estruturadas as cadeias logísticas e modelos de negócio que viabilizem estes fluxos.

Os benefícios do aproveitamento desse potencial são multidimensionais• O aproveitamento desse potencial apresenta benefícios diretos em diferentes dimensões: econômica

(aumento da competitividade e estruturação de uma nova cadeia industrial), ambiental (mitigando os impactos de má destinação de resíduos) social (renda e empregos)

OBRIGADOLuiz Gustavo Silva de Oliveira

[email protected]

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Biogás no planejamento energético nacional

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