TEMA 2 Avaliação do potencial de oferta dos recursos renováveis da Região de Araçatuba...

TEMA 2TEMA 2Avaliação do potencial Avaliação do potencial de oferta dos recursos de oferta dos recursos renováveis da Região renováveis da Região

de Araçatubade Araçatuba

Seminários e Trabalhos Individuais

Planejamento Integrado de Recursos Energéticos

Ricardo Janes

OBJETIVO:OBJETIVO:Levantamento detalhado Levantamento detalhado do potencial de oferta de do potencial de oferta de

energia dos recursos energia dos recursos renováveis dos renováveis dos

municípios e da Região municípios e da Região Administrativa de Administrativa de

AraçatubaAraçatuba

Seminários e Trabalhos Individuais

Planejamento Integrado de Recursos Energéticos

Elaboração dos potenciais de oferta de energia dos recursos renováveis

na região de Araçatuba

Potencial EnergéticoTeórico: Uso completo de toda a fonte

disponível para a produção de energia. Realizável: inclui limitações de ordens

técnico-econômica, política, social e ambiental.

Recursos AnalisadosRecursos Analisados

Energia Solar

Fotovoltaica

Coletores Solares

Energia Eólica

Pequeno e grande porte

BiomassaGeração a partir de Bagaço de

CanaÁlcoolGeração a partir de Cascas de

ArrozBiodiesel


Energia Hídrica

Usina de Promissão

Usina de Nova Avanhandava

Usina de Três Irmãos

Usina de Ilha Solteira

Usina de Jupiá


Energia dos Resíduos

Resíduos Rurais Animais

Aterros Sanitários

Esgoto Urbano


ENERGIA SOLAR

ENERGIA SOLAR

Potencial Teórico

Insolação para a região de Araçatuba é de aproximadamente 5,5 kWh/dia.m2.

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%.

Dessa forma, podemos calcular o potencial como:

P=Área . 1% . 10% . (Radiação Solar)

Onde radiação solar média = 0,23kW/m2 (5,5kWh/dia.m2 / 24h)

Assim teremos: Área de Araçatuba: 18588 km2

=> 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 = 362GWh (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 75MW.

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 SOLAR

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 6m/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 . 0,2 . 0,59 = 5 GW ou 8.760 GWh/ano (para um fator de capacidade de 20%)

Figura 2: Atlas Eólico Brasileiro


Levantamentos de dados locais seriam necessários para afirmarmos com certeza o potencial realizável de geração de energia a partir dos ventos da região, mas se admitirmos 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.

ENERGIA EÓLICA


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 GUARANICana moída = 3.308 mil toneladas (2005/2006)

ALCÍDIACana moída = 897 mil toneladas (2005/2006)

ALCOAZULCana moída = 1.171 mil toneladas (2005/2006)

ALCOESTECana moída = 808 mil toneladas (2005/2006)

ALCOOLVALECana moída = 882 mil toneladas (2005/2006)

ALVORADA DO OESTECana moída = 434 mil toneladas (1999/2000)

ARALCOCana moída = 1792 mil toneladas (2004/2005)

BENÁLCOOLCana moída = 1305 mil toneladas (2004/2005)

BRANCO PERESCana moída = 802 mil toneladas (2005/2006)

CALIFÓRNIACana moída = 587 mil toneladas (2005/2006)

CAMPESTRECana moída = 1.442 mil toneladas (2005/2006)

COMPANHIA BRASILEIRA DE AÇÚCAR E ÁLCOOL - CBAA

Cana moída = 438 mil toneladas (2005/2006)

CENTRALCOOLCana moída = 1.135 mil toneladas (2005/2006)

COCALCana moída = 2.408 mil toneladas (2005/2006)

DIANACana moída = 785 mil toneladas (2005/2006)

EQUIPAVCana moída = 3.307 mil toneladas (2005/2006)

FLORALCOCana moída = 1.672 mil toneladas (2005/2006)

GENERALCOCana moída = 1.022 mil toneladas (2005/2006)

GUARICANGACana moída = 772 mil toneladas (2005/2006)

MALOSSO

Cana moída = 370 mil toneladas (2005/2006)

OESTE PAULISTACana moída = 603 mil toneladas (2005/2006)

PARANAPANEMACana moída = 99 mil toneladas (2005/2006)

PEDERNEIRASCana moída = 431 mil toneladas (2005/2006)

PETRIBÚCana moída = 611 mil toneladas (2005/2006)

PYLES Cana moída = 179 mil toneladas (2005/2006)

RUETTECana moída = 1.379 mil toneladas (2005/2006)

UNIALCOCana moída = 2.097 mil toneladas (2005/2006)

VERTENTECana moída = 1.144 mil toneladas (2005/2006)

VISTA ALEGRECana 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.


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


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


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


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 teóricoSomando-se as potências nominais

instaladas nas Usinas em análise, temos uma potência total de 6474 MW

Potencial realizávelSomando-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. 1m3 de dejetos suínos equivale a 28 m3 de biogás. Cada metro cúbico de biogás contém 60% do poder calorífico de 1 m3 de GN. Então, para 1 m3 de GN tem-se 11,45kWh, de modo que para a região toda o potencial de geração a partir de suínos é de 60 GWh/ano.

Dejetos animais


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


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 m3 de esgoto urbano.

Para cada 72 m3 de vazão diária de esgoto obtém-se 5,3 m3 de biogás .

Estima-se que cada 1 m3 de biogás tenha 60% do poder calorífico de 1 m3 de GN.

Então, para 1 m3 de GN tem-se 11,45kWh, portanto para a região toda, o potencial é de 17.796 MWh/ano.

Esgoto


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.

RecursoPotencial Teórico

(MWh/ano)

Potencial Realizável (MWh/ano)

Custo da Energia Gerada

(US$/MWh)

Coletores Solares 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

Cascas de Arroz 916 500 90 - 150

Biodiesel 154 mil 15 mil 200

Energia Hídrica 6474 mil 640 60 – 250

Dejetos Animais 60 mil 6 mil 60 – 120

Aterros Sanitários 37 mil 7,4 mil 160 – 400

Esgoto 17,786 mil 4,8 mil 250

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