Capítulo 4 – Aproveitamento energético na região de Trás-os-Montes e Alto Douro
4.2. Energia proveniente da Biomassa
No que diz respeito à Biomassa enquanto fonte de energia, segundo a União Europeia, a definição de biomassa florestal que consta da proposta de directiva 2001/77/EC é: a fracção biodegradável de produtos e resíduos da agricultura (incluindo substâncias vegetais e animais), da floresta e das indústrias conexas, bem como a fracção biodegradável dos resíduos industriais e urbanos. Assim sendo, a biomassa passível de ser utilizada para a produção de energia pode ser de três tipos, de acordo com a sua proveniência, tal como está esquematizado na Figura 32: directa, indirecta e recuperada. (WWF Mediterrâneo em Portugal, 2011)
Figura 32 – Tipos de biomassa para produção de energia. (Fonte: WWF Mediterrâneo em Portugal, 2011)
Por sua vez, na Figura 33 apresentam-se as diversas formas de transformação de biomassa em energia, sendo que existem três tipos de conversão, nomeadamente física, físico-química e biológica, resultando em quatro tipos ou formas de energia, sendo elas a Térmica, Mecânica, Eléctrica bem como Biodiesel.
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Figura 33 – Formas de transformação de biomassa em energia. (Fonte: Enersilva, 2007)
Por sua vez, no que diz respeito às vantagens e implicações a uma escala local/regional, nacional e internacional do uso da biomassa para produção de energia, apresenta-se na Figura 34 um esquema ilustrativo e representativo de tais implicações.
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Figura 34 – Vantagens e implicações do uso da biomassa para produção de energia. (Fonte: Atlas dos resíduos das florestas, 2007)
No que diz respeito à utilização da biomassa como fonte de energia em
Portugal, o sector da biomassa para fins energéticos tem vindo a sofrer um forte
desenvolvimento, com um aumento da produção de energia eléctrica à escala nacional. Em 2006 foram lançados 15 concursos para a atribuição de 100 MW de potência para a produção de energia eléctrica a partir de biomassa florestal residual. O objectivo é atingir os 250 MW de potência de centrais a biomassa florestal dedicada, somando aos 150 MW licenciados em Projectos de Interesse Público (PIP) fora destes concursos, pois segundo a Estratégia Comunitária e Europeia, em 2010, pretende‐se que cerca de 45% do total de energia eléctrica produzida tenha como origem as fontes renováveis, destes 45%, prevê‐se que a produção de energia a partir da biomassa (com origem em resíduos florestais) seja de 5%. (Ferreira, Helena, 2007)
Em 2005, a Comissão das Comunidades Europeias, antecipando o problema da falta de sustentabilidade da política energética europeia, baseada então em grande parte
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nas importações de produtos petrolíferos, lançou assim o Plano Biomassa visando uma abordagem coordenada das políticas vigentes no espaço europeu. O plano inclui medidas para a agricultura, com ênfase nas fileiras do bioetanol e do bio-diesel, e para a fileira florestal com ênfase na produção de biomassa para produção de energias eléctrica e térmica.
Assim, em consonância com as políticas europeias e nacional adoptadas nos últimos anos, conforme o Plano de Acção Nacional para as Energias Renováveis (PANER), a produção de calor e energia eléctrica a partir da combustão de biomassa de diferentes origens representa um recurso importante na matriz energética nacional e europeia.
A clara tendência da União Europeia para aumentar a produção energética a partir desta fonte de energia no sentido de atender às metas da Directiva RES (Renewable Energy Sources) levou à projecção da construção de unidades de produção que vão consumir grandes quantidades de biomassa um pouco por toda a Europa, incluindo Portugal. (Direcção Nacional das Fileiras Florestais, 2010)
Por outro lado, na Tabela 5 apresentam-se alguns dados relativos à floresta portuguesa e à disponibilidade de biomassa em Portugal.
Tabela 5 – Dados relativos à floresta portuguesa e à disponibilidade de biomassa.
Designação Quantidade
Recursos anuais de resíduos florestais (teórico) 6000000 ton Potencial de resíduos florestais para uso energético 2000000 ton Serrim (produção de pellets e combustão directa) 888587 ton
Casca 40000 ton
Pinha 12000 ton
Resíduos de azeitona (potencial) 62000 ton
Palha (potencial) 85540 ton
(Fonte: WWF Mediterrâneo em Portugal, 2011)
A oferta de biomassa florestal residual é de acordo com os estudos da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto e da Autoridade Florestal Nacional (AFN) entre 1,75 e 2,2 milhoes de ton. Este valor tem-se mantido constante e refere-se ao
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potencial utilizável e não o total, ou seja, significa isto que este valor já inclui restrições de natureza ecológica, silvícola, ambiental e económica.
A capacidade instalada para produção de energia a partir de biomassa aumentou ligeiramente até 2009, ano em que se verificou um aumento significativo decorrente dos investimentos em centrais termoeléctricas de biomassa, por exemplo as de Mortágua e Vila Velha de Rodão, com capacidade instalada de 13 e 14 MW, respectivamente.
Dum ponto de vista de aproveitamento energético integral da biomassa, o grande incremento observado em 2009 é feito apenas para a produção de energia eléctrica, desperdiçando a energia térmica proveniente da queima dos resíduos orgânicos.
Em termos de impacto de procura de biomassa, as centrais de co-geração, tipicamente instaladas em empresas de base florestal, como indústrias de pasta de papel e indústrias de painéis de madeira, utilizam os resíduos próprios da sua actividade para produzir electricidade e calor, que é geralmente usado no seu processo industrial.
Por outro lado, as conhecidas como centrais de biomassa utilizam os resíduos da floresta, que por exemplo no caso da central dedicada de Mortágua terão que ser aproximadamente 575400 ton/ano, o que corresponde a 68,5ton/h, para um período de produção de 350 dias, 24 horas por dia.
Na Figura 35 apresentam-se todas as centrais dedicadas e as centrais de co- geração actualmente em operação em Portugal. É importante referir que todas as centrais de co-geração estão instaladas junto de indústrias transformadoras de madeira, nomeadamente painéis de madeira e indústrias de pasta e papel.
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Figura 35 – Centrais dedicadas e centrais de co-geração actualmente em operação em Portugal. (Fonte: WWF Mediterrâneo em Portugal, 2011)
Além das centrais actualmente em actividade, anteriormente apresentadas, segundo o Roteiro Nacional das Energias Renováveis, irão ser ainda colocadas em operação mais 22 centrais. (WWF Mediterrâneo em Portugal, 2011)
Assim sendo, e segundo a Direcção Geral de Geologia e Energia, apresenta-se na Tabela 6, a evolução da potência total instalada em biomassa em Portugal (MW).
Tabela 6 – Evolução da potência total instalada em biomassa em Portugal (MW). Ano Fonte 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Biomassa (c/ cogeração) 357 357 357 357 359 360 367 367 372 Biomassa (s/ cogeração) 12 24 24 24 101 106 105 105 113 BIOMASSA TOTAL 369 381 381 381 460 466 472 472 485 (Fonte: DGEG, 2013)
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Na Figura 36 encontra-se, igualmente, a evolução da potência total instalada em biomassa em Portugal (MW).
Figura 36 – Evolução da potência total instalada em biomassa em Portugal (MW). (Fonte: DGEG, 2013)
Pela análise da Tabela 6 e Figura 36 podemos constatar que a potência total instalada em biomassa em Portugal manteve-se relativamente constante entre 2005 e 2008, sendo que a partir de 2008 e até ao ano de 2013 é visível um aumento da potência instalada, principalmente no que diz respeito a biomassa sem co-geração, sendo que este aumento reflecte todo o incentivo e investimento que tem sido direccionado no sentido de aumentar o potencial em biomassa instalado no nosso país.
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No que diz respeito a metas para o futuro no campo da biomassa, e segundo a Resolução do Conselho de Ministros n.º 20/2013, apresenta-se na Tabela 7 os valores previstos para a potência instalada em Portugal entre 2014 e 2020 (MW) em biomassa.
Tabela 7 – Valores previstos para a potência instalada em Portugal entre 2014 e 2020 (MW) em biomassa. Ano Fonte 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Biomassa sólida 705 735 755 755 755 755 769 Biogás 49 49 59 59 59 59 59 Biolíquidos 0 0 0 0 0 0 0 BIOMASSA TOTAL 754 784 814 814 814 814 828 (Fonte: DGEG, 2013)
Na Figura 37 encontra-se, igualmente, os valores previstos para a potência instalada em Portugal entre 2014 e 2020 (MW) em biomassa.
Figura 37 – Valores previstos para a potência instalada em Portugal entre 2014 e 2020 (MW) em biomassa. (Fonte: DGEG, 2013)
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Pela análise da Tabela 7 e Figura 37 podemos constatar os valores previstos para a potência instalada em Portugal entre 2014 e 2020 (MW) em biomassa mantém a tendência de aumento do potencial desta fonte de energia em Portugal sendo que reflecte uma vez mais todo o incentivo e investimento que tem sido direccionado no sentido de aumentar o potencial em biomassa instalado no nosso país.
Por outro lado, além da produção directa de energia, há um outro factor extremamente relevante para o sector da biomassa, trata-se da produção de pellets, altamente influenciado pelos incentivos financeiros que alguns governos europeus cedem a esta fonte de energia, que têm distorcido o mercado, ao ponto de poder colocar em causa a viabilidade da floresta e a existência de matéria-prima para outros sectores industriais que dependem da floresta.
Os pellets de madeira são, sobretudo, usadas como combustível para aquecimento. Estas têm características diferenciadoras, como serem pouco poluentes e terem pouca humidade que lhe permite melhorar a eficiência na combustão.
Actualmente existem 16 empresas de produção de pellets e/ou briquetes, algumas das quais têm capacidade de produção anual superior a 100000 ton. Estima-se que em 2008 a capacidade de produção anual de aglomerados de madeira era de aproximadamente 400000 ton. Em 2009 e 2010 outras fábricas iniciaram a produção, sendo que a taxa de crescimento de produção de pellets nos últimos anos tem sido notável, o que significa que actualmente a produção de combustíveis de madeira refinados é superior a 13000 ton/ano.
A taxa de crescimento da produção de pellets em Portugal nos últimos anos tem sido impressionante, no entanto, não está relacionada com um igual aumento na procura do mercado interno pois, de facto, o consumo de pellets em Portugal é muito baixo.
Este excesso de produção é compensado pela exportação destes produtos para outros países europeus, conforme se observa na Figura 38.
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Figura 38 – Evolução das exportações Portuguesas de biomassa. (Fonte: WWF Mediterrâneo em Portugal, 2011)
Verifica-se na Figura 38 que a evolução nas exportações de biomassa, nas suas diferentes formas, tem sido um crescente nos últimos anos, sobretudo com destino para países do Norte da Europa, que tal como os países ibéricos, têm objectivos claros de diminuição da dependência de combustíveis fósseis.
No entanto, esta realidade, como já foi referido, está distorcida pelos elevados incentivos que estes países concedem aos consumidores de biomassa, que fazem subir o preço de venda dos mesmos relativamente aos mercados ibéricos. (WWF Mediterrâneo em Portugal, 2011)
Por sua vez, no que diz respeito à potência em biomassa na região de Trás‐os‐
Montes e Alto Douro, sabemos que esta região é caracterizada por uma densa área
florestal, composta por espécies como o pinheiro-bravo, eucaliptos, sobreiro, azinheira, carvalhos, pinheiro-manso, castanheiro, acácias, outras folhosas bem como outras resinosas, tal como é demonstrado na Figura 39.
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Figura 39 – Espécies florestais na região de Trás-os-Montes e Alto Douro. (Fonte: 5.º Inventário Florestal Nacional, 2010)
Tendo em conta os dados apresentados, esta região apresenta, consequentemente, um alto potencial de produção de biomassa florestal. Na Figura 40 está exposta a produção estimada de biomassa florestal com base no método desenvolvido na avaliação da potencialidade de produção de biomassa residual dos povoamentos florestais, no âmbito do projecto Biorreg Florestas, em Novembro de 2006. (Biorreg Florestas, 2006)
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Figura 40 – Produção estimada de biomassa residual dos povoamentos florestais na região de Trás-os-Montes e Alto Douro. (Fonte: Biorreg Florestas, 2006)
Convém destacar que estes valores consistem numa estimativa da produção média anual de biomassa dos espaços florestais na região de Trás-os-Montes e Alto Douro e que para a determinação da disponibilidade anual de biomassa, em peso seco, considerou-se um período de 10 anos para o restabelecimento da mesma, assumindo-se assim uma disponibilidade anual correspondente a 10% da biomassa total quantificada.
Interessa também destacar que os resíduos provenientes da floresta e das actividades agro-pecuárias constituem os mais representativos na região, sendo que em termos de agricultura, há a destacar como fontes de oportunidade, os resíduos provenientes da vinha e da indústria do vinho, o bagaço resultante da produção de azeite, a transformação industrial de frutos secos (especialmente a amêndoa) e os detritos resultantes da poda das árvores de fruto. Em termos de pecuária, há a salientar o aproveitamento que pode ser dado aos excrementos, em especial das explorações de suínos e de bovinos.
Por outro lado, o investimento na construção de centrais termoeléctricas a biomassa na região, para além da produção de energia eléctrica a partir de uma fonte não poluente de energia, levaria à diminuição da acumulação de matéria‐prima nas florestas, reduzindo assim os custos associados à limpeza e fazendo também com que os custos associados à alimentação da central fossem bastante reduzidos.
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Na região não existe nenhuma central de biomassa em funcionamento, mas há um conjunto de projectos em fase de concurso, lançados em inícios de 2006, que podem colmatar esta lacuna a curto prazo. Estão previstos projectos para a construção de centrais de biomassa nos distritos de Vila Real (em Valpaços e Alijó, ambas com uma potência de 11 MW e em Chaves com uma potência de 2,2 MW) e de Bragança (no concelho de Mogadouro, com uma potência de 2 MW).
Para além desta, há outras possibilidades para o aproveitamento da biomassa vegetal, nomeadamente no que respeita à sua utilização para o aquecimento de edifícios. Por exemplo, em Vila Real, o aquecimento em diversas escolas do ensino básico passou a ser assegurado com recurso à biomassa. Importa fundamentalmente canalizar um maior investimento para a adopção destes processos localizados, bem como prestar uma melhor informação às populações sobre as virtudes destas tecnologias. (Rodrigues, Orlando, et al., 2006)
Por outro lado, para determinar o potencial energético estimado de biomassa
(MW) da região de Trás-os-Montes e Alto Douro aplica-se a equação 4.2:
𝑃𝑏𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 =𝑚𝑏𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎∗ 𝑃𝐶𝐼𝑡 𝑏𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 × 𝜂𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎çã𝑜 [4.2]
sendo, Pbiomassa o potencial energético estimado de biomassa da região (kW), mbiomassa a
quantidade de biomassa (kg) estimada anteriormente, PCIbiomassa o poder calorífico
inferior estimado da biomassa (kWh/kg), ηinstalação o rendimento da instalação enquanto
que t refere-se ao número de horas de laboração da instalação.
No que diz respeito ao poder calorífico inferior (PCI) consideram-se para os valores expressos na Tabela 1 – Poderes Caloríficos Inferiores e Factores de Emissão
para Combustíveis, do Despacho n.º 17313/2008, na qual está definida que Peletes / briquetes de madeira apresentam um PCI de 16,8 MJ/kg que por conversão temos 4,7 kWh/kg ou ainda 4700 kWh/ton.
Por outro lado, no que diz respeito ao rendimento da instalação (ηinstalação) e
considerando para este cálculo uma instalação com conversão de energia térmica em energia eléctrica, por meio de um ciclo termodinâmico esquematizado na Figura 41, estando esta conversão sujeita a perdas que dependem directamente das características dos equipamentos (caldeira, turbina e gerador eléctrico) e das variáveis do processo, este tipo de sistema apresenta rendimentos na ordem dos 20%.
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Figura 41 – Ciclo termodinâmico (ciclo de Rankine – ciclo base). (Fonte: Cogen, 2011)
Por último, relativamente ao número de horas de laboração da instalação, para este caso considerou-se 90% do tempo de laboração, ou seja, 7884 horas.
Então, aplicando a equação 4.2 temos:
𝑃𝑏𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 = 1241743 ∗ 47007884 × 0,20 ~ 148051,5 kW ~ 148,0 MW
Assim, o potencial energético estimado de biomassa da região de Trás-os-
Montes e Alto Douro é de 148 MW o que significa que representa 30,5% do potencial
energético actualmente instalado em Portugal, sendo assim claramente evidente o alto potencial da região para a exploração deste recurso endógeno.