PRODUO DE VAPOR E ELETRICIDADE A EVOLUO DO SETOR SUCROALCOOLEIRODivulgao Livre Divulgar a FonteHelcioM. LamonicaII GERA: Workshop de Gesto de Energia e Resduos na AgroindustriaSucroalcooleiraFZEA - USPPirassununga, 12 de junho de 2007Em2004a Em2004a CopersucarCopersucarabriuparaomercado abriuparaomercado nacionaloseuCentrodeTecnologia, nacionaloseuCentrodeTecnologia, constituindo o Centro de Tecnologia Canavieira.constituindo o Centro de Tecnologia Canavieira.O O CentrodeTecnologiaCanavieira CentrodeTecnologiaCanavieira --CTCCTCvoltado a P&D de tecnologias para a produvoltado a P&D de tecnologias para a produo e o e transformatransformao da canao da cana--dede--aacar.car.Atualmente mais de 159 associadoscompem o Atualmente mais de 159 associadoscompem o novo novo CTCCTC, representando 50% da produ, representando 50% da produo total o total do Brasil.do Brasil.Centro de Centro de TecnologiaTecnologiaCanavieiraCanavieiraBase:Base: Atualizado Atualizadoem emjunho/2007 junho/2007FabricaFabricao de Ao de Acar e car e lcoollcoolMatria Prima Cana-de-acarTabela 1 - Composio mdia da cana-de-acar. ComposioTeor (%) gua65 - 75 Acares11 - 18 Fibras8 - 14 Slidos solveis12 - 23 FluxogramaGeral do ProcessoACARLCOOL ETLICOFLUXOGRAMA DE PROCESSO - ACAR E LCOOLUso da Energia na UsinaUso da Energia na UsinaEnergia Consumida na Usina Usina necessita de duas formas bsicas de energia: Eletromecnica (acionamentos, iluminao, etc.) Trmica (aquecimento, evaporao, cozimento, etc.)Como obter esta energia ?No Passado (antes 1980) Energia eletromecnica obtida comprando-se energia eltrica da rede pblica Energia trmica obtida com a combusto de combustvel fssil ou lenha para gerao de vapor dgua a baixa pressoPortanto a usina tinha que comprar a energia necessria ao seu processo Avaliao Caldeiras CTC - 198143 24 33 % total78 70 66 Eficincia %22, 280 22, SAT10 a 19, SATP bar, T CGrupo C Grupo B Grupo AAtualmente (aps 1980) Usina obtm toda energia trmica e eletromecnica a partir da combusto do bagao. Como ? Gera vapor a uma presso superior a necessria no processo Este vapor expandido em turbinas a vapor sendo convertido em energia mecnica/eltrica O calor rejeitado no escape das turbinas fornece a energia trmica necessria ao processoPortanto auto-suficiente em energia Isto COGERAO de energia ! Cogerao a obteno, integrada, de mais de uma forma de energia a partir de um nico combustvelCenrio Mdio (22 bar) Presso de operao: 22 bar / 300 C Auto-suficiente em energia trmica e eltrica Consumo de energia eletromecnica: 28 kWh/tc Consumo de energia trmica: 330 kWh/tc(equivalente a 500 kg vapor / tc) Sobra de bagao: 7 % No utiliza palhaDistribuio de Energia na Usina 22 barBagaoTotal580 kWh/tc(100%)BagaoConsumido477 kWh/tc(83%)Bagao Reserva62 kWh/tc(10%)Bagao Excedente41 kWh/tc(7%)Energia TrmicaProcesso330 kWh/tc(57%)Perdas119 kWh/tc(21%)EnergiaEletromecnica28 kWh/tc(5%)Relao Potncia / Calor 0,085Fluxograma 22 barBagaoCaldeiraTG ContrapressoVapor 22 barVapor 2,5 barProcessoTurbinas AMOperao sna safraSobra bagaoExportaomx E.E. 10 kWh/tcOtimizadoPotencial de GeraPotencial de Gerao de Energia o de Energia ElEltrica do Setortrica do SetorProduodeCana-de-acar - Brasil20022024026028030032034036038040090/91 91/92 92/93 93/94 94/95 95/96 96/97 97/98 98/99 99/00 00/0101/0202/0303/0404/0505/06MtFonte: www.unica.com.br, 11/06/2007reasCultivadas Cana-de-acarFonte: Sordi, R. CTC - 2005Imagem de Satlitendice de Vegetao (NDVI)Sensoriamento remoto imagens de satliteCana-de-acar naRegioCentro-sulFonte: Sordi, R. CTC - 2005Cana FOLHAS SECAS PONTEIRO FOLHAS VERDES COLMO Energia da Cana1 TON DE CANA (COLMOS) Energia (MJ) 140 kg de acar 2 300 280 kg de bagao (50% umidade) 2 500 280 kg de palha(50% umidade) 2 500TOTAL 7 300 (0.174 tep)386,6 milhes de toneladas de cana (05/06) 67 106 tep/anoProduo de energia primria no Brasil: 200 106tep/ano Fontes: Unicae MME BEN 2006 ano base 2005Alternativas de Aproveitamento Energtico Acar lcool Fibra Energia Eltrica e/ou lcoolBalano Energtico da Produo e Processamento da CanaValores Mdios8,3Produo/Consumo2 087 251 Totais168 Excedente de bagao1 919 Etanol produzido49 Indstria202 AgriculturaProduo MJ/tcConsumo MJ/tcFluxos Externos de EnergiaNota: Etanol de milho = 1,3 (USDA, 2002)Atualizao outubro 2003Como aumentar a Exportao de Energia Eltrica em Cogerao ? Aumentar a eficincia das turbinas a vapor Substituir turbinas a vapor por motores eltricos Aumentar a presso do vapor vivo Uso de turbinas de extrao e contrapressoConvencional Cogerao SafraBagaoCaldeiraTG Extrao e contrapressoVapor 82 barVapor 22 barVapor 2,5 barProcessoTurbinas AMOperao sna safraSobra bagaoExportaomx E.E. 40 kWh/tcEvoluodaExportaode EnergiaEltricado Setor nareadaCPFL310 7 17 26274952 577090 100113190360800140019871988198919901991199219931994199519961997199819992000200120022003GWh/year6.1% do mercado da CPFLPrograma de cogerao da CPFL~80% das Usinasdo estadode So Paulo estonareadaCPFL; o estadode So Paulo produz~60% daproduoBrasileirade cana.Fonte:Xavier, B. (2004). Histrico da co-gerao com biomassa na CPFLExportao E.E. Centro-Sul 2006/070500100015002000250030003500GWh / safra2005/2006 2006/2007Excedente de Energia Gerado por 37% das usinasFonte: CMAI CTC, 2007Exportao E.E. Centro-Sul 2006/070100200300400500600700800900MWmdios / msAbril Junho Agosto Outubro DezembroExcedente de Energia Gerado por 37% das usinas2005/2006 2006/2007Fonte: CMAI CTC, 2007Gerao de Grandes Excedentes Caldeiras de alta presso Turbogeradoresde extrao e condensao Exportao de E.E. ano todo (safra e entre-safra) Utilizar outros ciclos trmicos (gaseificao/ ciclo combinado) Reduzir consumo de vapor do processo Obter combustvel complementarUso da Palha da Cana-de-acarDisponibilidade de Palha Produtividade mdia da cana:82,4 t/ha Palha disponvel (base seca): 11,5 t/ha Palha % de cana (base seca): 14%Obs.: Valores mdios para as variedades plantadas no Brasil Cana de ano e meio (mdia de 5 cortes)Atualizao outubro 2003Convencional CondensaoBagaoPalhaCaldeiraTG Extrao e condensaoVapor 82 bar Vapor 22 barVapor 2,5 barProcessoTurbinas AMCondensadorTorre de resfriamentoExportaoE.E. 100 kWh/tcBIG/GT ano todoBagaoPalhaTG Extrao e condensaoVapor 82 barVapor 22 barVapor 2,5 barProcessoTurbinas AMCondensadorSistema deGaseificaoe Limpezade GsCaldeira de recuperao de calorTG a gsGs limpoTorre de resfriamentoExportaoE.E. 300 kWh/tcAlternativas de Gerao em UsinasMW GWh32 14 500 110 000 200 - 300