Biomass Residues as Electricity Genera4on Source in Low HDI Regions of Brazil

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Biomass Residues as Electricity Genera4on

Source in Low HDI Regions of Brazil

Autores: Suani Texeira Coelho et al.

The XI La)n-American Congress On Electricity Genera)on And Transmission - CLAGTEE

2015 "Bioenergy for Electricity Genera)on and Ecological Issues in Power Plants"

(2)

Índice

• Metodologia

• Municípios selecionados

• Es)ma)va da demanda local

• Avaliação das fontes locais de energia renovável

(biomassa)

• Seleção de tecnologias de pequena escala

• Levantamento do potencial energé)co dos

resíduos locais

• Considerações ﬁnais

(3)

Metodologia

Seleção dos municípios

com baixo IDH

Levantamento da

demanda local de

energia

(LDE)

Avaliação das fontes

locais de biomassa

Avaliação das a4vidades

econômicas locais

Es4ma4va do potencial

bioenergé4co local

(PBL)

_{barreiras existentes}

Iden4ﬁcação de

Levantamento da melhor

tecnologia disponível

(Best Available Technology – BAT)

Comparação entre

(4)

Low HDI municipali4es in N/NE Brazil

(5)

• 32 municípios apresentam IDH baixo no Brasil

• Os valores do IDH variam entre 0,418 e 0,499

• A média nacional é 0,744 (PNUD, 2013)

• 14 municípios estão localizados na Região Nordeste

• Os 18 municípios restantes estão na Região Norte

.

Municípios brasileiros

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Índice

• Obje)vos & Equipe

• Metodologia

• Municípios selecionados

• Es)ma)va da demanda local

• Avaliação das fontes locais de energia renovável

(biomassa)

• Seleção de tecnologias de pequena escala

• Levantamento do potencial energé)co dos

resíduos locais

• Considerações ﬁnais

(7)

• Primeira Fase: necessidades básicas de energia (ou seja ,

iluminação , cozinha e aquecimento), o que exigiria cerca de 50 até

100 kWh por pessoa por ano (fornecido com sistemas fotovoltaicos

e lenha).

• Segunda Fase: incluindo usos produ)vos (ou seja, bombeamento

de água, irrigação, processos agrícolas, aquecimento e cozimento ),

o que exigiria cerca de 500 até 1 000 kWh por pessoa por ano

(digestores anaeróbio, gaseiﬁcadores de pequena escala, Gás

Liquefeito de Petróleo (GLP ) para cozinhar, entre outros).

Fonte: Coelho & Goldemberg , 2013

Condições para determninar a

demanda potencial futura

(8)

Demanda potencial futura em MWh para cobrir as

necessidades básicas dos municípios brasileiros

LETICIA' PUERTO'_{NARIÑO' SOLANO'} GUAPI' TIMBIQUÍ'' JURADO'' UNGUÍA'' INÍRIDA' LA'TOLA' MOSQUERA' MITÚ' TARAIRA' CUMARIBO'_PRIMAVERA''LA' _CARREÑO'PUERTO' High'Demand'(100'kWh)' 1221' 208' 1471' 0' 32' 21' 438' 13' 0' 54' 956' 4' 2254' 674' 149' Low'Demand'(50'kWh)' 610' 104' 735' 0' 16' 10' 219' 6' 0' 27' 478' 2' 1127' 337' 75' '''Average'Demand' 916' 156' 1103' 0' 24' 16' 329' 9' 0' 40' 717' 3' 1691' 506' 112' 0' 500' 1000' 1500' 2000' 2500' MW h '

JORDÃO' ATALAIA'DO'_{NORTE' ITAMARATI'}ISABEL'DO'SANTA' RIO'NEGRO'IPIXUNA'

SANTO' ANTÔNIO'

DO'IÇÁ' PAUINI' MARAÃ' UIRAMUTÃ' AMAJARI' MELGAÇO' CHAVES' BAGRE' CACHOEIRA'DO'PIRIÁ' PORTEL' ANAJÁS' AFUÁ' IPIXUNA'DO'

PARÁ' FERNANDO'FALCÃO'MARAJÁ'DO'SENA' JENIPAPO' DOS' VIEIRAS'SATUBINHA' SÃO' FRANCISCO' DE'ASSIS' DO'PIAUÍ'

CAXINGÓ' BETÂNIA'_{DO'PIAUÍ' COCAL'} COCAL'DOS'_ALVES' ASSUNÇÃO'_{DO'PIAUÍ' MANARI' INHAPI' OLIVENÇA' ITAPICURU'} High'Demand'(100'kWh)' 383' 593' 247' 862' 747' 265' 546' 174' 608' 483' 892' 787' 851' 909' 1472' 669' 1043' 1161' 108' 342' 89' 88' 190' 65' 125' 269' 43' 24' 37' 134' 6' 233' Low'Demand'(50'kWh)' 191' 297' 124' 431' 373' 132' 273' 87' 304' 242' 446' 393' 425' 454' 736' 335' 522' 581' 54' 171' 44' 44' 95' 32' 63' 135' 21' 12' 19' 67' 3' 117' '''Average'Demand' 287' 445' 185' 646' 560' 199' 409' 131' 456' 362' 669' 590' 638' 682' 1104' 502' 782' 871' 81' 257' 67' 66' 143' 49' 94' 202' 32' 18' 28' 100' 5' 175' 0' 200' 400' 600' 800' 1000' 1200' 1400' 1600'

(9)

Demanda potencial futura em MWh para cobrir as

a4vidades produ4vas dos municípios brasileiros

LETICIA' PUERTO'_NARIÑO' SOLANO' GUAPI' TIMBIQUÍ'' JURADO'' UNGUÍA'' INÍRIDA' LA'TOLA' MOSQUERA' MITÚ' TARAIRA' CUMARIBO'_PRIMAVERA''LA' _CARREÑO'PUERTO' High'Demand'(1000'kWh)' 41000' 8043' 23210' 29641' 21490' 3353' 15077' 19641' 12073' 15801' 31265' 984' 35999' 14810' 15505' Low'Demand'(500'kWh)' 20500' 4022' 11605' 14821' 10745' 1677' 7539' 9821' 6037' 7901' 15633' 492' 18000' 7405' 7753' '''Average'Demand' 30750' 6032' 17408' 22231' 16118' 2515' 11308' 14731' 9055' 11851' 23449' 738' 26999' 11108' 11629' 0' 5000' 10000' 15000' 20000' 25000' 30000' 35000' 40000' 45000' MW h '

JORDÃO' ATALAIA'_{DO'NORTE' ITAMARATI'}ISABEL'DO'SANTA' RIO'NEGRO'IPIXUNA'

SANTO' ANTÔNIO'

DO'IÇÁ' PAUINI' MARAÃ' UIRAMUTÃ' AMAJARI' MELGAÇO' CHAVES' BAGRE' CACHOEIRA'DO'PIRIÁ' PORTEL' ANAJÁS' AFUÁ' IPIXUNA'DO'PARÁ' FERNANDO'

FALCÃO' DO'SENA'MARAJÁ' JENIPAPO' DOS' VIEIRAS' SATUBINHA' SÃO' FRANCISCO' DE'ASSIS' DO'PIAUÍ'

CAXINGÓ' BETÂNIA'_{DO'PIAUÍ' COCAL'} COCAL'DOS'_ALVES' ASSUNÇÃO'_{DO'PIAUÍ' MANARI' INHAPI' OLIVENÇA' ITAPICURU'} High'Demand'(1000'kWh)' 6577' 15153' 8038' 18146' 22254' 24481' 18166' 17528' 8375' 9327' 24808' 21005' 23864' 26484' 52172' 24759' 35042' 51309' 9241' 8051' 15440' 11990' 5567' 5039' 6015' 26036' 5572' 7503' 18083' 17898' 11047' 32261' Low'Demand'(500'kWh)' 3288.5' 7576.5' 4019' 9073' 11127' 12240.5' 9083' 8764' 4187.5' 4663.5' 12404' 10502.5' 11932' 13242' 26086' 12379.5' 17521' 25654.5' 4620.5' 4025.5' 7720' 5995' 2783.5' 2519.5' 3007.5' 13018' 2786' 3751.5' 9041.5' 8949' 5523.5' 16130.5' '''Average'Demand' 4933' 11365' 6029' 13610' 16691' 18361' 13625' 13146' 6281' 6995' 18606' 15754' 17898' 19863' 39129' 18569' 26282' 38482' 6931' 6038' 11580' 8993' 4175' 3779' 4511' 19527' 4179' 5627' 13562' 13424' 8285' 24196' 0' 10000' 20000' 30000' 40000' 50000' 60000' MW h '

(10)

Índice

• Obje)vos & Equipe

• Metodologia

• Municípios selecionados

• Es)ma)va da demanda local

• Avaliação das fontes locais de energia renovável

(biomassa)

• Seleção de tecnologias de pequena escala

• Levantamento do potencial energé)co dos

resíduos locais

• Considerações ﬁnais

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Por que bioenergia?

 

Bioenergia tem ganhado terreno na úl)ma década para melhorar o acesso à

energia elétrica, especialmente em áreas isoladas .

 

É uma fonte renovável e um combusnvel com baixa emissão de CO

₂

que está

amplamente disponível em todas as áreas isoladas do Brasil e da Colômbia.

 

Benepcios ambientais e sociais adicionais tem como exemplo mulheres cuidando

de viveiros e coletando sementes, aumentando a par)cipação feminina na

economia da localidade.

 

Outros benepcios são:

• Criação de emprego,

• Prestação de serviços modernos de energia para as comunidades rurais nos países em

desenvolvimento ,

• Redução dos níveis de emissões de CO

₂

,

• Gestão de resíduos e reciclagem de nutrientes ,

• Em regiões mais pobres, a produção de biomassa sustentável pode contribuir para o

desenvolvimento social da região, pois gera renda para a população local

• Aumento da qualidade de vida proporcionada pelo acesso à energia.

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Resíduos agrícolas no Brasil

C ro p

P e rm a n e n t

T e m p o ra ry

Banana

Corn (maize)

Coconut

Rice

Cashew Nut

Sugar Cane

Orange

Cassava

Source: IBGE 2011, 2012, 2013

MPMS Pólo Madereiro*

CNFP Concessão Nacional de*

Florestas Públicas

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Caracterís)cas de gestão de RSU

nas Regiões Norte e Nordeste do Brasil

Region

USW collect

per capita

(Kg/inh./day)

Percentage

separate

collection

USW Disposal

(%)

Financial to

MSW collection

(R $ million / year)

North

0.716

49.5 Landfill: 35,3%

Dump

(other

form):

29,9%

Dump: 34,8%

636 Northeast

0.750

40.4 Landfill: 35,2%

Dump (other form): 33%

Dump: 31,8%

1,864

Melgaço, Satubinha , Assunção do Piauí e Inhapi dispor seus resíduos em lixões . Outros municípios não

informaram sobre o seu des)no de resíduos.

A falta de informações sobre a gestão dos resíduos desses municípios também mostra a precariedade do sistema,

bem como a disposição inadequadoeliminação de resíduos . Isto representa uma possibilidade interessante para

gerar renda e energia a par)r de resíduos .

(14)

Índice

• Obje)vos & Equipe

• Metodologia

• Municípios selecionados

• Es)ma)va da demanda local

• Avaliação das fontes locais de energia renovável

(biomassa)

• Seleção de tecnologias de pequena escala

• Levantamento do potencial energé)co dos resíduos

locais

• Iden)ﬁcação de barreiras e propostas de poli)cas

públicas

(15)

Principais rotas tecnológicas para a

conversão de biomassa em energia

(16)

Melhores tecnologias disponíveis

para os municípios selecionados

Technology Category

Biomass Conversion

Primary Energy Produced

Conversion and Recovery

Final Energy

_Products

Direct combus4on

Pile burners

Heat, steam

Steam turbine

Steam engine

H e a t a n d

Electricity

Gasiﬁca4on (atmospheric)

Updrat,

Fixed bed

Syngas

(Low Btu gas)

Spark engine

H e a t a n d / o r

Electricity

Fluidized bed

Syngas

(Low Btu gas)

Spark engine

H e a t a n d

Electricity

Anaerobic diges4on

Digesters Landﬁlls

Biogas

(Medium Btu gas)

Spark igni)on

Combus)on turbines

H e a t a n d

Electricity

(17)

Índice

• Obje)vos & Equipe

• Metodologia

• Municípios selecionados no Brasil e Colômbia

• Situação atual do saneamento e acesso à energia

• Avaliação das fontes locais de energia renovável

(biomassa)

• Seleção de tecnologias de pequena escala

• Levantamento do potencial energé)co dos

resíduos locais

• Considerações ﬁnais

(18)

• A demanda foi avaliada considerando diferentes cenários das

taxas de 50-100 kWh / pessoa.ano para suprir as

necessidades básicas. Esse cenário considera dois sub- casos:

– 

O fornecimento de electricidade durante apenas 8 horas por dia

– 

O fornecimento de energia elétrica considerando 12 horas por dia

• A taxa de 500-1000 kWh / pessoa.ano visa garan)r energia

para as a)vidades produ)vas nos municípios. Neste caso,

considerou-se o fornecimento de energia elétrica durante 24

horas por dia

Potencial teórico de bioenergia para suprir a

demanda de energia local

(19)

Potencial bioenergé)co versus a demanda local

dos municípios selecionados no Brasil

(20)

Índice

• Obje)vos & Equipe

• Metodologia

• Municípios selecionados

• Es)ma)va da demanda local

• Avaliação das fontes locais de energia renovável

(biomassa)

• Seleção de tecnologias de pequena escala

• Levantamento do potencial energé)co dos

resíduos locais

• Considerações ﬁnais

(21)

Considerações ﬁnais [1]

• Disponibilidade de tecnologias de conversão de biomassa em energia:

– 

Tecnologias para acesso a energia já disponíveis incluem, como um primeiro passo, painéis fotovoltaicos

– 

Só é possível para fonte de alimentação pequena

– 

Sistemas muito caros já que a maioria ainda são importados.

• A)vidades produ)vas:

– 

uso de resíduos de biomassa permite a produção de maior potência, principalmente em áreas onde

resíduos de biomassa estão disponíveis em uma grande quan)dade.

• Vantagens e barreiras para introduzir as tecnologias iden)ﬁcadas

– 

resíduos de biomassa representam uma opção de fornecimento de energia viável e eﬁciente para usos

produ)vos locais.

• Constatações importantes:

– 

A principal vantagem do uso de resíduos de biomassa é a perspec)va de produção de energia para as

a)vidades produ)vas

– 

contribuindo para reduzir os impactos nega)vos da disposição inadequada desses resíduos de biomassa,

como resíduos sólidos urbanos (RSU) e resíduos animais, que atualmente são descarregados de forma

inadequada.

– 

existem também resíduos agrícolas e de madeira, que são queimados no ar livre ou deixado in situ

(22)

Considerações ﬁnais [2]

As principais diﬁculdades relacionadas com o uso de resíduos de

biomassa para produção de energia e os resultados estão

relacionados com:

• A falta de ﬁnanciamento (tanto privado como público).

• Viabilidade econômica dipcil, pois muitos dos municípios são muito

pequenos e as famílias apresentam grande dispersão em áreas rurais,

principalmente na região amazônica do Brasil.

• Falta de desenvolvimento das capacidades locais para operar e manter

algumas das tecnologias.

• Falta de vontade polí)ca.

(23)

OBRIGADA

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