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MARCOS AURÉLIO MARTINS MOISÉS
BENEFÍCIOS DA COGERAÇÃO A GÁS NATURAL PARA O ESTADO DE SÃO PAULO
SÃO CAETANO DO SUL 2008
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MARCOS AURÉLIO MARTINS MOISÉS
BENEFÍCIOS DA COGERAÇÃO A GÁS NATURAL PARA O ESTADO DE SÃO PAULO
Dissertação apresentada à Escola de Engenharia Mauá do Centro Universitário do Instituo Mauá de Tecnologia para obtenção do Título de Mestre em Engenharia de Processos Químicos e Bioquímicos. Linha de Pesquisa: Impacto Ambiental de Processos Químicos.
Orientador: Prof. Dr. Gustavo Ferreira Leonhardt
SÃO CAETANO DO SUL 2008
Moisés, Marcos Aurélio Martins Benefícios da cogeração a gás natural para o Estado de São Paulo / Marcos Aurélio Martins Moisés – São Caetano do Sul, SP : CEUM-EEM, 2007.156p. Dissertação de Mestrado em Engenharia de Processos Químicos e Bioquímicos – Escola de Engenharia Mauá do Centro Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia, São Caetano do Sul, SP, 2007. Palavras chaves: Cogeração. Gás natural. Matriz Energética.
MARCOS AURÉLIO MARTINS MOISÉS
BENEFÍCIOS DA COGERAÇÃO A GÁS NATURAL PARA O ESTADO DE SÃO PAULO
Dissertação apresentada ao Instituto de Tecnologia Mauá para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Química
Área de Concentração: Energia e Meio Ambiente
Banca Examinadora:
Prof. Dr. Gustavo Ferreira Leonhardt Orientador
Escola de Engenharia Mauá
Prof. Dr. Marcelo Nitz da Costa Escola de Engenharia Mauá
Prof. Dr. Tah Wun Song
Escola de Engenharia Mauá
São Caetano do Sul, 2008.
Dedico a minha Dissertação de Mestrado:
A toda minha família. Em especial aos
meus grandes amores, Giovana e
Victória, que eternamente farão parte da
minha vida.
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao meu orientador pela sua relevante contribuição na elaboração desta
dissertação, como também, aos funcionários da Pós Graduação do Instituto Mauá de
Tecnologia pela convivência saudável e construtiva.
Luz da Light
Lá no morro, quando a luz da Light pifa,
A gente apela pra vela,
Que alumeia também, quando tem.
Se não tem, não faz mal.
A gente samba no escuro, que é muito mais
legal.
Adoniran Barbosa.
RESUMO Esta dissertação procura mostrar a situação atual da matriz energética do Estado de São
Paulo, sua limitação de incrementar novas gerações de energia elétrica e a perspectiva
da continuação da dependência de importação de energia de outros Estados. A
cogeração a gás natural se insere neste contexto como uma oportuna alternativa para a
sustentação do crescimento da demanda energética de São Paulo. Para reforçar este
conceito, o trabalho elenca os principais pontos que sustentam esta afirmação, sendo o
principal deles a descoberta de importantes reservas de gás natural na Bacia de Santos e
sua proximidade com a Costa Paulista. O trabalho demonstra por meio de uma
metodologia de cálculos de rentabilidade, que os principais setores da indústria podem ter
projetos de cogeração a gás natural viáveis em suas próprias unidades industriais. Desta
forma, sinaliza que a inserção da cogeração na matriz energética do Estado depende da
diminuição as barreiras existentes, entre elas se podem destacar a legislação energética
do País, a questão tributária e o preço do gás natural. A conclusão destaca a importância
das ações conjuntas dos governos estadual e federal e, ainda, sugere a criação por parte
do governo estadual de uma empresa pública com gestão empresarial com o objetivo de
promover, financiar e desenvolver projetos de geração de energia com excelência em
eficiência energética.
Palavras-chave: Cogeração. Gás natural. Matriz energética.
ABSTRACT
This dissertation tries to show the real situation of the energetic source of the State of São
Paulo, its limitation in increasing new generation of electric energy and the possibility of
the maintaining the dependency of imported energy from other Brazilian States. The
generation of natural gas is part of this contest as a good alternative to the support of the
growing energetic demand in São Paulo. This work presents the most important points
about this issue and to confirm this it indicates the important discoveries of natural gas
reserves in Santos Bay and its location near the coast. This work demonstrates by a
methodology of calculus of profitability that the most important segments of the industry
can have practicable projects cogeneration of natural gas at is own industrial sites. It also
shows that the implementation of cogeneration in the energetic source of the State of São
Paulo depends on the reduction the barriers between them, such as the energetic laws in
the country, the tax problem and the price of the natural gas. The conclusion highlights the
importance of combined actions taken by the state govern and the federal govern, and
also, suggests the creation of a public company with the participation of private sectors to
promote, finance and develops projects of energy generation with high quality excellence
and efficiency.
Key-words: Cogeneration. Natural gas. Energetic source.
Lista de Tabelas
Número nome página 1. Incremento de energia elétrica no sistema
2. Histórico de acréscimo de energia entre 2001 e 2005.
3. Empreendimentos de energia em operação
4. Situação dos empreendimentos de energia
5. Projeção de mercado
6. Situação dos empreendimentos de geração em MW
7. A evolução da oferta de energia
8. Evolução do consumo final energético por fonte
9. Previsão de uso de energia no Estado de São Paulo
10. Capacidade de energia elétrica no Estado em MW
11. Acréscimo de energia elétrica no Estado em MW
12. Dependência energética de energia.
13. Características de equipamentos de cogeração
14. Custo de geração de energia elétrica por fonte energética
15. Evolução dos energéticos na cogeração
16. Cogeração no Estado de São Paulo
17. Cogeração por segmento no Estado de São Paulo
18. Projetos existentes de cogeração a gás natural no Estado de São Paulo
19. Potencial de cogeração no Estado de São Paulo
20. Origem dos Supridores de gás natural para o País
21. Principais reservas de gás natural fornecedoras do País
22. Principais reservas de gás natural no País
23. Projeção otimista do preço de gás natural
24. Projeção pessimista do preço do gás natural
25. Projeção conservadora do preço do gás natural
26. Relatório do cliente sobre utilidades
27. O estudo da demanda elétrica
28. Custo da energia elétrica do usuário
29. Relação de preços das distribuidoras paulistas
30. Projeção dos preços de gás natural em 20 anos
31. Dados técnicos de algumas turbinas
32. Dados técnicos de alguns motores
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Lista de Figuras
Número nome página 1. Consumo de energia elétrica em Tera Watts - TW
2. Comparação de oferta de energia renovável
3. Matriz energética do País
4. Diversificação da geração de energia elétrica no País
5. Matriz energética de 1970 do Estado de São Paulo
6. Matriz energética de 2004 do Estado de São Paulo
7. Fluxograma de energia Transmitida no Estado de São Paulo
8. Produção de energia elétrica no Estado e importada
9. Uso convencional na geração de energia
10. Exemplo de distribuição de energia primária num motor dual fuel
11. Modelo industrial sem cogeração
12. Modelo industrial com cogeração
13. Ciclo Rankine
14. Ciclo Brayton
15. Ciclo combinado
16. Modelo típico de uma cogeração
17. Motor estacionário a gás natural
18. Turbina a gás natural
19. Impactos ambientais em eco-pontos na geração de 1 MW
20. Fases do licenciamento
21. 20 horas antes e 7 horas depois do black out em Nova Iorque.
22. Evolução da cogeração no Brasil
23. Chiller de absorção
24. Mapa das concessões de gás natural
25. Bacia de Santos e seus Pólos
26. Campos das Bacias de Santos, Campos e Espírito Santo
27. Aumento da oferta nacional de gás
28. Projeção da demanda e da oferta de gás natural
29. Tendência de queda de preço do gás natural
30. Tendência de preço do barril de petróleo
31. Exemplo de demanda elétrica diária
32. Evolução do preço final do gás natural em anos
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33. Definição do projeto
34. Arquitetura de uma cogeração
35. Desenho da cogeração da Cervejaria Zero Grau
36. Percentual de faturamento da indústria química
37. Evolução da participação no PIB da indústria química
38. Desenho da planta de cogeração da Química X
39. Evolução da produção de cerâmicas de revestimento no Brasil
40. Cogeração típica de uma cerâmica
41. Arquitetura da cogeração da Pamesa do Brasil
42. Fluxograma da cerâmica vermelha
43. Fluxograma da cerâmica branca
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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO
PARTE 1: A EVOLUÇÃO HISTÓRICA DA ENERGIA ELÉTRICA BRASILEIRA
2. AS CRISES ENERGÉTICAS.
3. OS ENTRAVES DO AUMENTO DE OFERTA DE ENERGIA
3.1 Hidrelétricas
3.2 Termelétricas
4. A SITUAÇÃO ATUAL DO SETOR ELÉTRICO E AS PROJEÇÕES FUTURAS
5. A MATRIZ ENERGÉTICA PAULISTA E BRASILEIRA
PARTE 2: COGERAÇÃO A GÁS NATURAL
6. AS TECNOLOGIAS DE COGERAÇÃO EXISTENTES
7. AS ANALISES TÉCNICAS E ECONÔMICAS DE UM EMPREENDIMENTO
8. A QUESTÃO AMBIENTAL
9. O CONCEITO GERAÇÃO DISTRIBUÍDA
10. A EVOLUÇÃO DA COGERAÇÃO A GÁS NATURAL NOS ÚLTIMOS ANOS
11. O POTENCIAL DE CO-GERAÇÃO NA INDÚSTRIA NO ESTADO DE SÃO PAULO
12. A EVOLUÇÃO DA INSERÇÃO DO GÁS NATURAL NO BRASIL
13. O POTENCIAL DAS RESERVAS NO ESTADO DE SÃO PAULO
14. O FUTURO DO GÁS NATURAL NO BRASIL E NO ESTADO DE SÃO PAULO
PARTE 3: ESTUDO DE VIABILIDADE NOS PRINCIPAIS SETORES DA
INDUSTRIA
15. METODOLOGIA DO ESTUDO DE VIABILIDADE
15.1 A coleta de informações
15.2 Estudo da demanda elétrica
15.3 Estudo da demanda térmica
15.4 Informações complementares
15.5 Definição do projeto
16. SEGMENTO DA INDÚSTRIA DE BEBIDAS
16.1 O setor
16.2 Resultado técnico e econômico de um caso típico
16.3 Comparativa com os casos existentes
17. SEGMENTO DA INDÚSTRIA QUÍMICA
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93
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17.1 O setor
17.2 Resultado técnico e econômico de um caso típico
17.3 Comparativa com os casos existentes
18. SEGMENTO DA INDÚSTRIA CERÂMICA
18.1 O setor
18.2 Resultado técnico e econômico de um caso típico
18.3 Comparativa com os casos existentes
PARTE 4: A INSERÇÃO DA COGERAÇÃO NA MATRIZ ENERGÉTICA DO
ESTADO DE SÃO PAULO
19. AS BARREIRAS
19.1 Legislação
19.2 Tributário
19.2.1 Imposto no gás natural
19.2.2 Imposto na operação da usina de cogeração
19.2.3 Imposto nos equipamentos e serviços de cogeração
19.2.4 Carga tributária nos projetos
19.3 Distribuidoras de gás natural
19.4 Distribuidoras de energia elétrica
19.5 Governo
19.6 Compra e venda de excedentes
19.7 Preço dos energéticos
20. PONTOS POSITIVOS A INSERÇÃO DO GÁS NATURAL.
20.1 Bacia de Santos
20.2 Governo Paulista
21. UM PLANO ASSERTIVO PARA A COGERAÇÃO
21.1 Criação de uma Empresa Pública Empresarial
21.2 Planejamento energético do Estado
21.3 Eficiência energética.
21.4 Participação e Financiamento de projetos
21.5 Gestão Tecnológica
PARTE 5: CONCLUSÃO
17. OS BENEFÍCIOS DA COGERAÇÃO NO ESTADO DE SÃO PAULO
REFERÊNCIAS
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111
114
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117
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125
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