Usinas Termoelétricas a Óleo Diesel

As termoelétricas a diesel respondem por 3,6 GW, cerca de 9% da energia produzida pelas UTE. Entretanto, conforme pode ser observado na Figura 4, estão relativamente bem distribuídas por todo o território nacional, mas com predominância nos estados de São Paulo e Minas Gerais e região amazônica, principalmente ao longo dos rios Negro e Amazonas. No caso de São Paulo observa-se grande aglomeração de usinas na região metropolitana da capital e no eixo em direção a Campinas.

A presença de termoelétricas na região amazônica deve ser tratada com atenção, dada a particularidade das condições atmosféricas limpas daquela região, cuja composição química é essencialmente determinada pela emissão de compostos pela vegetação. As regiões Centro-Oeste e Nordeste apresentam menor número de UTE quando comparadas às demais regiões. Segundo ANNEL (2006), as usinas abastecidas por óleo diesel estão instaladas principalmente na região Norte para atender os Sistemas Isolados – que ainda não são conectados ao Sistema Interligado Nacional (SIN), rede composta por linhas de transmissão e usinas que operam de forma integrada e que abrange a maior parte do território brasileiro.

Figura 4. Distribuição das termoelétricas movidas a óleo diesel.

Os principais poluentes associados à queima de óleo diesel nas termoelétricas são o CO2, os óxidos de nitrogênio (NOx) e enxofre (SOx), monóxido

de carbono (CO), material particulado (MP) e hidrocarbonetos (HC). Enquanto que poluentes como o CO, HC e MP são resultados principalmente da queima incompleta do diesel, o NOx está diretamente associado às elevadas taxas de

compressão e temperatura no interior da câmara de combustão (EPA, 1995). A emissão de óxidos de enxofre (SOx) é função principalmente do conteúdo de enxofre

e menos dependente da tecnologia empregada ou das variáveis de combustão. Os fatores de emissão assumidos neste trabalho são aqueles definidos pela

AP-42 (EPA, 1995) e estão listados na Tabela 2, convertidos para g/kWh (grama de

poluente por quilowatt-hora de energia produzida). Os fatores de emissão recomendados pela Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental, ligada à Secretaria do Meio Ambiente do Estado de São Paulo (CETESB, 1999) foram listados na mesma tabela para efeito de comparação.

Dada a diversidade de condições operacionais e metodológicas, bem como diferentes tecnologias empregadas no processo de queima, durante a obtenção de

fatores de emissão, foram assumidos dois valores limites para cada poluente. No limite inferior foi considerado o fator de emissão adequado ao cenário mais otimista de queima do combustível, enquanto que no limite superior foi assumido o cenário mais pessimista. O limite inferior para a emissão de NOx é obtido com base em

motores funcionando sob controle de emissão desses gases (EPA, 1995). Neste caso específico o valor é obtido a partir de um processo de retardamento na injeção de combustível, o que garante que a explosão ocorra dentro de um volume maior da câmara de combustão. Como consequência, tanto a temperatura quanto a pressão atingem picos menores, reduzindo assim a formação de NOx (Snyder, 1993). O limite

superior é obtido sem qualquer tipo de controle e com base na média de consumo dos modelos disponíveis pelos fabricantes, considerando a quantidade de combustível que entra no processo de combustão e seu poder calorífico.

Tabela 2. Fatores de emissão para óleo diesel (g/kWh).

Para os fatores de emissão de SOx assume-se que todo o conteúdo de

enxofre do diesel é convertido a SO2. Neste estudo foi assumido um conteúdo médio

de 1%. Para o CO2 é considerado 100% de conversão do carbono presente no

diesel, que no caso representa 70% da massa de diesel.

O poder calorífico assumido para o diesel foi de 44,8 MJ/kg. Para os fatores de emissão dos hidrocarbonetos assume que 9% da massa são emitidos na forma de metano e 91% como hidrocarbonetos não-metânicos (HCNM).

Poluentes

EPA, 1998 (g/kWh) _{CETESB, 1999} (g/kWh) Limite Inferior Limite Superior

NOX 2,95 14,60 0,67 SOx 1,57 4,92 4,81 CO 1,32 3,35 - MP 0,16 0,43 0,067 TOC 0,14 0,43 0,0084 CO2 255,75 705,59 742,55

Os fatores de emissão oriundos da CETESB (CETESB, 1999) são obtidos considerando queima em caldeira, de acordo com a Resolução nº 33 da ANP e caldeira do tipo a vapor de (produção máxima de 50 t h-1 de vapor). Além dos cenários limites descritos anteriormente, um cenário adicional, com base nos fatores de emissão da CETESB foi assumido para as termoelétricas com potência acima de 50 MW.

Em geral, motores a diesel abaixo de 50 MW apresentam eficiência que passa dos 40% e pode chegar a 60% quando há recuperação dos gases de exaustão (Coney et al., 2004; Taylor, 2008). Embora os valores reais de rendimento sejam inferiores, rendimento médio das UTE a diesel assumido nos cálculos foi de 100%, considerando assim um cenário teórico otimista e, qualquer avaliação que melhor se aproxime da realidade deverá considerar o cenário de emissões pior do que aquele apresentado neste inventário. Os totais de poluentes obtidos estão sumarizados na Tabela 3

Tabela 3. Emissões totais para usinas termoelétricas a óleo diesel (Gg/ano).

Os valores totais emitidos pelas termoelétricas a diesel podem variar significativamente em função do cenário que se espera assumir. Embora um valor médio possa ser considerado para estudos de estabelecimento de novas políticas públicas, valores limites parecem mais razoáveis para estudos de modelagem do impacto na qualidade do ar, uma vez que fornecem um amplo espectro de possibilidades de impacto no ambiente.

Poluente EPA, 1998 (Gg/ano) (CETESB, 1999) (Gg/ano) NOX 92,66 - 458,58 67,92 - 307,45 SOx 49,31 - 154,54 - CO 41,46 - 105,22 - MP 5,03 - 13,51 4,02 - 9,57 TOC 12,97 - 13,51 8,58 - 8,93 CO2 8,03 – 22,2×103 -

Para o NOx as emissões estimadas ficaram entre cerca de 70 e 460 Gg ano,

valor superior às emissões pela frota de veículos leves (veículos movidos à gasolina C e etanol hidratado) que é cerca de 97 Gg/ano, usando como referência o ano de 2010 (MMA, 2011), e cerca de um quarto do total de NOx emitido pela totalidade dos

veículos (veículos leves e veículos movidos a diesel e GNV). Considerando o fato de que parte das termoelétricas está operando em regiões onde predominam cidades de pequeno a médio porte, é de se esperar que em parte do território nacional, apenas a emissão por centrais a diesel já deve ser considerada como mais importante que a emissão veicular para o caso do NOx.

Os sulfatos apresentaram valores expressivos, principalmente se comparados com as emissões veiculares. Neste caso se observa que as emissões por termoelétricas a diesel, entre 49 e 155 Gg ano, são cerca de 10 a 30 vezes maior do que a emissão de toda a frota veicular. Por outro lado, as emissões estimadas para CO (41 a 105 Gg/ano) e TOC (13 Gg/ano) possuem pouca contribuição se comparado às emissões por veículos (cerca de 10 a 20 vezes maior). O valor referente ao material particulado ficou entre 5 e 14 Gg/ano, aproximadamente um terço da emissão por veículos.