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Universidade de Brasília - UnB Faculdade UnB Gama - FGA
Curso de Engenharia de Energia
A VIABILIDADE DE GERAÇÃO ENTRE HELIOTÉRMICA E FOTOVOLTAICA EM
PETROLINA-PE
Autora: Larissa Guimarães de Oliveira Ramos Orientadora: Prof. Drª Josiane do Socorro Aguiar de
Souza
Brasília, DF 2016
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Larissa Guimarães de Oliveira Ramos
TÍTULO: A VIABILIDADE DE GERAÇÃO ENTRE HELIOTÉRMICA E FOTOVOLTAICA EM PETROLINA-PE
Monografia submetida ao curso de graduação em Engenharia de Energia da Universidade de Brasília, como requisito parcial para obtenção do Título de Bacharel em Engenharia de Energia. Orientadora: Prof. Drª Josiane do Socorro Aguiar de Souza
Brasília, DF 2016
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CIP – Catalogação Internacional da Publicação*
Ramos, Larissa.
A viabilidade de geração entre heliotérmica e fotovoltaica em Petrolina-PE/Larissa Guimarães de Oliveira Ramos. Brasília: UnB, 2016.37 p. : il.; 29,5 cm.
Trabalho de Conclusão de Curso – Universidade de Brasília
Faculdade do Gama, Brasília, 2016. Orientação: Professora
Doutora Josiane do Socorro Aguiar de Souza.
1. Heliotérmica. 2. Matriz Energética. 3. Petrolina
I. Souza, Josiane. II. Doutora.
CDU Classificação
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Larissa Guimarães de Oliveira Ramos
Monografia submetida como requisito parcial para obtenção do Título de Bacharel em Engenharia de Energia da Faculdade UnB Gama - FGA, da Universidade de Brasília, em (XX/XX/2016) apresentada e aprovada pela banca examinadora abaixo assinada:
Prof. Doutora: Josiane do Socorro Aguiar de Souza, UnB/ FGA Orientadora
Membro Convidado
Membro Convidado
Brasília, DF 2016
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Dedico este trabalho a Deus por tudo que me proporciona na vida e a minha família.
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AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus, pelo dom da vida, por ter me guiado e me dado forças em todos os momentos até que eu pudesse chegar aqui, a minha mãezinha do céu por toda intercessão, cuidado e proteção.
Aos meus pais, por serem meus grandes incentivadores, deixando de realizar seus sonhos para que eu pudesse realizar os meus, me apoiando em todos os momentos difíceis, sempre orientando e aconselhando. Ainda, acima de tudo agradeço por todo amor, carinho e compreensão.
Ao meu irmão Vitor Guimarães, por todo carinho, amor, união e companheirismo.
A minha avó Maria Elita por ter me recebido em sua casa com todo carinho, sempre se preocupando se eu chegava triste por uma nota baixa ou qualquer outro problema, por virar noites acordada estudando comigo e depois comemorar a vitória de ter passado em cada matéria, pela comida sempre quentinha me esperando e por todas as velas acendidas pra todos os santos possíveis. Assim, me dando forças a obter meu título de engenheira.
A minha avó Maria Luísa, por todas as palavras sabias apoio e carinho. A minha dindinha, Brendinha, Gui e Miguel por todo amor, carinho e apoio
diário. Ao meu namorado Vinicius, por todo carinho, cuidado e compreensão em
momentos de ausência, pelo amor sempre demonstrado da maneira mais pura. A minha amiga Alinne Adley, que mais que uma amiga virou uma irmã, por
todo companheirismo, por todas as noites mal dormidas, por todas as loucuras e choros em lugares mais inusitados.
A minha querida amiga Letícia, por todo carinho, dedicação e apoio, por ser a pessoa com o melhor coração do mundo, por estar sempre comigo em qualquer momento.
As minhas amigas Jéssica e Ingryd, por estarem comigo desde o inicio tornando a batalha diária mais fácil e divertida, por todas as noites mal dormidas, por todas as risadas.
Aos meus amigos João Victor e Thainara, por todos os momentos difíceis que perto de vocês se tornaram engraçados.
A minha orientadora Josiane, por todo apoio, dedicação e puxões de orelha. A todos os meus amigos de graduação que tornaram essa etapa
inesquecível. A todos que de alguma forma fizeram parte dessa etapa da minha vida, me apoiaram e torceram por mim.
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Todos os seus sonhos podem se tornar realidade se você tem coragem para persegui-los Walt Disney
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RESUMO
Atualmente é necessário buscar uma diversificação da matriz energética brasileira, para que não concentre a produção de energia em uma única fonte. No caso do Brasil, há uma predominância de hidrelétricas na matriz. A busca de novas fontes alternativas de energia, as quais não dependam de água e possuam menor potencial poluidor. O objetivo desse trabalho é o estudo da viabilidade de implantação de tecnologias termo solares no Brasil, observando requisitos legais, ambientais e econômicos. As heliotérmicas são similares às termoelétricas, porém são provenientes do calor fornecido pela irradiação solar, que é considerada uma fonte de energia inesgotável e pouco impactante. O princípio dessas usinas é a conversão de energia térmica em mecânica e, posteriormente, através de um gerador, a conversão de energia mecânica em elétrica. Para a execução deste projeto foi necessário elaborar um estudo de caso da usina de Petrolina, a qual é a primeira Heliotérmica instalada no Brasil, para fazer as análises ambientais e econômicas. Conclui-se que quando comparada com usinas fotovoltaicas esse tipo de fonte energética gera mais impactos ambientais e que ainda não é viavel economicamente.
Palavras-chave: Heliotérmica. Matriz energética. Petrolina
ABSTRACT
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Currently it is necessary to seek a diversification of the Brazilian energy matrix, to not concentrate the production of energy from a single source. In Brazil, there is a predominance of hydropower in the array. Making it necessary to search for alternative energy sources, which do not depend on water and have lower pollution potential. The purpose of this work is to study the feasibility of deploying thermosolar technologies in Brazil, observing political, environmental and economic aspects. The heliothermic are similar to thermoelectric, but are from the heat provided by solar radiation, which is considered a source inexhaustible and of low impact energy. The principle of these factory is the thermal energy conversion into mechanical and then through a generator, the conversion of mechanical energy to electricity. For the implementation of this project it was necessary to develop a case study of Petrolina factory, which is the first Heliothermic installed in Brazil, to analysis the environmental and economic aspects. It was concluded that this type of energy source generates less environmental impact when compared with other sources in addition to the great Brazilian potential in this type of generation, since the solar irradiation rate in semi-arid climate is high. Keywords: Heliothermic. Energy Matrix. Petrolina
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Mapa do SIN. Fonte: ONS 2015 ........................................................................... 1 Figura 2. Áreas com potencial de radiação entre 5.0-6.0 anual ...................................... 2
Figura 3: fluxograma da metodologia do trabalho. ............................................................. 6 Figura 4: Esquema de funcionamento de uma heliotérmica durante o dia. ................... 8
Figura 5: Esquema de funcionamento de uma heliotérmica durante a noite. ............... 8
Figura 6: Tecnologia de calha-parabólica .......................................................................... 10 Figura 7: Esquema de funcionamento com tecnologia de torre central. ...................... 11
Figura 8. Funcionamento da tecnologia cilindro parabólico. .......................................... 12
Figura 9. Esquema de geração de energia elétrica com tecnologia Fresnel. .............. 13
Figura 10. Funcionamento de uma usina fotovoltaica ..................................................... 14
Figura 11. Mapa do Brasil com localização Petrolina destacada. ................................. 15 Figura 12. Localização da Usina Heliotérmica em Petrolina/PE. ................................... 17
Figura 13. Fluxograma de impactos diretos e indiretos causados pela Heliotérmica. 23 Figura 14. Fluxograma de impactos diretos e indiretos causados pela Heliotérmica. 24
Figura 15. Tabela excel demonstrando as células onde estão os valores desejados.. .................................................................................................................................................. 29
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LISTA DE QUADROS
Quadro 1. Iniciativas no Setor Energético ........................................................................... 3 Quadro 2. Enquadramento legal. ........................................................................................ 18
Quadro 3: Riscos e impactos ambientais da usina heliotérmica. .................................. 20 Quadro 4.Riscos e impactos ambientais da usina fotovoltaica. ..................................... 21
Quadro 5: dados de irradiação direta em Petrolina. ........................................................ 30
Quadro 6: valor do kWh/(m²a)) e conversão para o real. ................................................ 30 Quadro 7: Analise econômica heliotérmica. ...................................................................... 31
Quadro 8: valor do kWh/(m²a)) e conversão para o real. ................................................ 31
Quadro 9. Analise econômica fotovoltaica. ....................................................................... 32
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SUMÁRIO
AGRADECIMENTOS ............................................................................................................ v
RESUMO ............................................................................................................................ viii
ABSTRACT ........................................................................................................................ viii
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................. x
LISTA DE QUADROS .......................................................................................................... xi
SUMÁRIO ............................................................................................................................ xii
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 1
2. OBJETIVOS............................................................................................................... 5
2.1 OBJETIVO GERAL ............................................................................................................................... 5
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................................. 5
3. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS GERAIS .................................................... 6
4. CONSIDERAÇÕES TEORICAS SOBRE AS TECNOLOGIAS .................................. 7
4.1 FUNCIONAMENTO DAS TECNOLOGIAS CSP E FOTOVOLTAICA: ........................................................ 7
4.2 FUNCIONAMENTO DE UMA USINA FOTOVOLTAICA ............................................................................ 13
5. HISTÓRICO DA HELIOTÉRMICA E FOTOVOLTAICA DE PETROLINA ......................................... 14
5.1 O PROJETO DE IRRIGAÇÃO PONTAL SUL ............................................................................................ 16
6. VIABILIDADE AMBIENTAL E ECONÔMICA DO PROJETO HELIOTÉRMICA EM
PETROLINA VERSUS USINA DE GERAÇÃO FOTOVOLTAICA ....................................... 17
6.1 VIABILIDADE AMBIENTAL ....................................................................................................................... 18
6.1.1 Riscos e impactos ambientais: enquadramento legal ................................ 19
6.1.2 Matrizes de Interações ................................................................................... 22
7 CONCLUSÃO .......................................................................................................... 32
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................... 33
1
1. INTRODUÇÃO
A região sudeste apresenta concentração (42,2%) do total da população,
no entanto essa tem 2,7 % dos recursos hídricos brasileiros. Enquanto que a
região Norte tem a menor concentração populacional do país e 68,5% de seus
recursos hídricos (IBGE, 2010). Existem diferenças entre o potencial de
recursos hídricos e a demanda enérgica das regiões.
As diferenças entre potencial de geração de energia e demanda são
minimizadas pelo Sistema Interligado Nacional(SIN), que consiste em um
sistema de transporte de energia com geração e linhas de transmissão,
permitindo um melhor aproveitamento das fontes de energia que o compõe
(ONS,2015). O mapa representativo do SIN pode ser visualizado na Figura 1.
Figura 1. Mapa do SIN. Fonte: ONS 2015
As fontes energéticas do SIN são usinas hidrelétricas, e com a presente
instabilidade climática no Brasil, os recursos hídricos estão esgotando, no ano
de 2012 houve uma ameaça de apagão e em 2015 a crise hídrica afetou
algumas regiões com a ameaça da falta de energia (ARAUJO, 2016).
2
Essa instabilidade dos recursos hídricos, motiva o país a diversificar sua
matriz energética, incentivando a busca por novas fontes de energia
proveniente de ventos, sol ou biomassa (ARAUJO, 2016).
Na tentativa de diversificação da matriz o Governo Federal do Brasil
propôs ao P&D um edital de investimento incluindo usinas heliotérmicas, que
são usinas de geração de energia por meio do calor fornecido pela irradiação
solar. O interesse nesse tipo de energia é oriundo do fato de ser similar às
termoelétricas, porém provenientes de uma fonte inesgotável e menos
impactante ao se comprar com o carvão ou gás (LODI, 2011).
As heliotérmicas devem ser instaladas em regiões semiáridas e com
elevada incidência diária. O Brasil é um país que possui diversas áreas com
níveis elevados de irradiação direta. O país recebe uma insolação diária
superior a 3000 horas por ano. A região com maior incidência diária é o
nordeste que recebe de 5.0 a 6.0 kWh (AZEVEDO E TIBA, 2013). Como
apresentado na Figura 2.
Fonte: AZEVEDO E TIBA, 2013
O nordeste brasileiro se localiza na zona quente, o clima predominante é
o semiárido. O clima apresenta baixa variação de temperatura, baixa
nebulosidade e baixa umidade. A região tem disponibilidade de água (Rio São
Francisco) e alto índice de irradiação direta (LODI, 2011).
Figura 2. Áreas com potencial de radiação entre 5.0-6.0 anual
3
Nos dias de hoje, o governo federal oportunizou a implementação e
plantas demonstrativas de tecnologias de geração a partir de energias
renováveis. Suas ações foram publicação de editais de P&D; criação de
programas; leilões e novas políticas públicas, apresentadas no Quadro 1.
Quadro 1. Iniciativas no Setor Energético
Programa Ano Objetivos
Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (PROCEL)
1985
Promove o uso eficiente da energia elétrica, combatendo o desperdício e reduzindo os custos e os investimentos setoriais.
Programa Nacional da Racionalização do Uso dos Derivados do Petróleo e Gás Natural
1991
Racionalizar o consumo dos derivados do petróleo e do gás natural; reduzir a emissão de gases poluentes na atmosfera; promover a pesquisa e o desenvolvimento tecnológico; e fornecer apoio técnico para o aumento da eficiência energética no uso final da energia.
Programa de incentivo as fontes alternativas de energia elétrica. (PROINFA)
2002
Desenvolvido pelo Ministério de Minas e Energia (MME), tem por finalidade o incentivo a produção de energia elétrica através de fontes renováveis e alternativas de energia.
Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel
2004
Regulamenta a produção e distribuição de biodiesel proveniente de oleaginosas.
Fonte: Elaboração a partir de informações da Eletrobrás (2010).
A motivação que levou a esse estudo de caso foi o questionamento de
que embora a heliotérmica de Petrolina tenha a previsão de gerar 1 MW e a
legislação dispense Estudos de Impactos Ambientais e o Relatório de Impactos
Ambientais EIA/RIMA, ela pode causar impactos negativos no solo, água,
fauna e flora e também apresentar riscos ambientais que poderão causar
danos locais e regionais. Então qual será enquadramento legal e viável
correto? E o mercado interno for favorável a essa tecnologia, qual o custo
financeiro e ambiental?
A partir do ineditismo nos projetos surgiu a motivação deste trabalho. O
intuito é analisar as duas formas de geração de energia e estabelecer uma
comparação entre ambas no âmbito ambiental e econômico.
O foco principal é o projeto demonstrativo da Heliotérmica em Petrolina
esta em processo mais adiantado que as demais no país. A busca por dados e
informações sobre usinas com capacidade instalada para Petrolina foi difícil.
4
A indisponibilidade de dados em rede digital sobre usinas heliotérmicas
dificultou a identificação de usinas com igual capacidade. Foi identificado
usinas com capacidade muito superior impossibilitando uma comparação entre
as mesmas.
Considerou-se então a possibilidade de que outra tecnologia que utilize
fonte solar seja mais viável para se propor nesse estudo a realizar analises
ambientais e econômicas da usina heliotérmica de Petrolina com a fotovoltaica
no mesmo município.
5
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
O objetivo do trabalho é estudar a implantação da tecnologia
heliotérmica no Brasil comparando-a com a fotovoltaica por meio da análise de
viabilidade ambiental e econômica.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Identificar e caracterizar o índice de insolação no Nordeste
Brasileiro;
Identificar a demanda de energia local em Petrolina;
Estudar o caso da heliotérmica demonstrativa em Petrolina;
Fazer analise de viabilidade ambiental e econômica na heliotérmica
em Petrolina;
Comparar a tecnologia heliotérmica com a fotovoltaica em Petrolina;
6
3. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS GERAIS
A metodologia utilizada nesta pesquisa foram estudos para
levantamento de dados secundários, entrevistas e publicações acadêmicas.
Espera-se que este trabalho possa servir como suporte para um melhor
entendimento sobre o funcionamento e viabilidade da implantação de usinas
heliotérmicas no Brasil, tendo como foco principal a primeira usina da América
Latina que será implantada no nordeste do país em Pernambuco (Plataforma
Online de Heliotermia, 2015).
Os procedimentos metodológicos apresentados na Figura 1
correspondem às etapas gerais. Elas estão de acordo com os objetivos e
cronogramas. Os detalhamentos metodológicos das analises ambiental e
econômica foram feitos no capítulo que trata sobre esse assunto com o intuito
de subsidiar mais a compreensão do leitor.
Figura 3: fluxograma da metodologia do trabalho. Fonte: Própria
7
4. CONSIDERAÇÕES TEORICAS SOBRE AS TECNOLOGIAS
Nesse capítulo discute-se o referencial teórico das duas tecnologias com
imagens para melhor compreensão.
4.1 FUNCIONAMENTO DAS TECNOLOGIAS CSP E FOTOVOLTAICA:
O sistema de captação de uma usina heliotérmica é formado por
coletores solares (espelhos de reflexão), tubos receptores, fluidos e sais
fundidos. Podendo ser definidos como:
Coletores solares são trocadores de calor que captam a energia
do sol e convertem em energia térmica (calor) (MALAGUETA,
2013).
Tubo receptor é o local onde o fluido é armazenado.
Fluido de alta capacidade térmica que durante o processo troca
calor com a água. Existem diversos tipos de fluidos que podem
participar do processo, a exemplo de sais fundidos, óleos
térmicos, agua e ar.
O sistema de captação heliotérmica do tipo cilindro parabólico tem início
nos coletores (espelhos) que se deslocam de acordo com a posição do sol e
refletem o calor produzido para um receptor, ele concentra a radiação em tubos
absorvedores local onde é armazenado o fluido de alta capacidade térmica que
quando superaquecido troca calor com água gerando um vapor e
movimentando as pás de uma turbina que está ligada a um gerador que produz
energia elétrica. O vapor resfriado é condensado e volta à rede de tubos da
caldeira, o fluido após transferir seu calor, também é reciclado, retornando para
o sistema e reiniciando o ciclo (RWE to energy to lead, 2016).
Quando a radiação solar é suficiente para gerar a eletricidade o
processo começa a acumular energia no sistema de armazenamento até o
mesmo estar totalmente preenchido com sal liquido. O sistema de
armazenamento é composto por dois tanques um com sal frio e outro quente,
seu funcionamento consiste em um bombeamento de sais frios, os quais
possuem em sua composição potássio, sódio e sais de nitrato, através de um
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permutador de calor para o tanque com óleo quente (RWE to energy to lead,
2016). Como apresentado na Figura 3.
Figura 4: Esquema de funcionamento de uma heliotérmica durante o dia. Fonte: RWE to energy to lead, 2016.
Em dias nublados ou à noite, o campo solar pode não conseguir fornecer
a energia necessária para acionar a turbina, portanto torna-se necessário o uso
da energia armazenada em conjunto com a fornecida pelo receptor. Desta
forma o sal quente é bombeado para o tanque frio, devolvendo a energia
térmica para o circuito de óleo (RWE to energy to lead, 2016). Como
apresentado na Figura 4.
Figura 5: Esquema de funcionamento de uma heliotérmica durante a noite. Fonte: RWE to energy to lead, 2016.
9
Alguns sistemas não possuem armazenamento e então permitem o
acoplamento a sistemas híbridos, como caldeiras de biodiesel, biomassa, gás
natural e carvão, para garantir a estabilidade da geração de energia.
Os espelhos utilizados em heliotérmicas tem cerca de 93% de reflexão,
eles possuem diferentes dimensões para o interior e exterior da calha. O
espelho de varredura a laser tem 1000 pontos de medição. Cada espelho está
ancorado em quatro pontos da estrutura de aço. Espelhos, suportes e adesivos
todos tem o mesmo coeficiente de dilatação, garantindo durabilidade mesmo
sob temperaturas extremas. Estudos feitos na Califórnia apontam que mesmo
depois de duas décadas de utilização dificilmente é detectada uma perda de
qualidade (RWE TO ENERGY TO LEAD, 2016).
As tecnologias utilizadas nas usinas Heliotérmicas podem ser
apresentadas e caracterizadas abaixo:
Cilindro Parabólico (ou calha parabólica):
Este sistema é composto por diversas fileiras paralelas de espelhos
côncavos conectados. É a tecnologia mais madura e mais utilizada para
captação de calor. Os coletores cilindro-parabólicos podem alcancar
temperaturas entre 50° C e 400° C e seu receptor é um tubo acoplado na
própria placa e coberto por um cilindro de vidro para evitar a perda de calor.
Como apresentado na Figura 6 (KALOGIROU, 2009).
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Figura 6: Tecnologia de calha-parabólica Fonte: Brasil, 2015.
Torre solar:
Um campo de energia heliotérmica com torre solar é composto por
heliostatos que conseguem concentrar a luz solar até 1000 vezes e atingem
temperaturas de até 1000°C. Heliostatos são definidos como conjuntos de
espelhos planos (ou levemente côncavos). Eles possuem um sistema de
rastreamento do sol em dois eixos, geralmente ficam em um campo circular e
refletem calor para o receptor.
No caso deste sistema é uma torre central, a qual deve permanecer fixa
para absorver a radiação concentrada pelos heliostatos e a converte em calor.
Este é conduzido por meio de um fluido de transferência de calor que passa
por ele um sal fundido. A energia calorífica contida no sal é utilizada para gerar
vapor e assim rotaciona as pás da turbina ligada ao gerador localizado na base
da torre (KALOGIROU, 2009). Como apresentado na Figura 7.
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Figura 7: Esquema de funcionamento com tecnologia de torre central. Fonte: Brasil, 2015.
Discos Parabólicos:
O disco parabólico é um refletor em formato de parábola que rastreia o
sol em dois eixos concentra sua luz solar em um receptor localizado no ponto
focal do espelho, o fluido armazenado no receptor absorve o calor e transfere
para motor Stirling (ou microturbina) (KALOGIROU, 2009). Pode ser
visualizado na Figura 8.
Dentre as tecnologias heliotérmicas, o disco parabólico é novo e está em
fase de estudo, ainda não é possível utilizar o sistema de armazenamento na
mesma, diferente das outras tecnologias, porém pode ser acoplado ao sistema
de hibridização (LODI, 2011).
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Figura 8. Funcionamento da tecnologia cilindro parabólico.
Fonte: Brasil, 2015.
Linear Fresnel:
Esses coletores possuem duas variações: o coletor de lentes e o refletor
linear. O primeiro é constituído por um material plástico transparente com um
receptor que concentra os raios. O segundo possui tiras planas lineares de
espelhos, nesta tecnologia os espelhos podem ser dispostos de diferentes
formas, porém deve-se atentar a disposição dos espelhos para que um não
faça sombra no outro (RWE to energy to lead, 2016). O esquema de geração
de energia elétrica com tecnologia linear Fresnel pode ser visualizado na
Figura 9.
13
Figura 9. Esquema de geração de energia elétrica com tecnologia Fresnel. Fonte: Brasil, 2015.
4.2 FUNCIONAMENTO DE UMA USINA FOTOVOLTAICA
O Painel Solar reage com a luz do sol e produz energia. Os painéis
solares, instalados são conectados uns aos outros e então conectados no
Inversor Solar. O inversor solar converte a energia solar dos painéis
fotovoltaicos Corrente Continua (CC) em Corrente Alternada (AC) A energia
que sai do inversor solar vai para o relógio para contabilizar a energia injetada
na rede e depois vai para a rede de distribuição ou transmissão. O fluxograma
da Figura 10 mostra como funciona esse sistema.
14
Figura 10. Funcionamento de uma usina fotovoltaica Fonte: GROTH, 2013.
5. HISTÓRICO DA HELIOTÉRMICA E FOTOVOLTAICA DE
PETROLINA
Em 2015 a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) em parceria
com a Chesf e Cepel publicou o edital de projeto estratégico: “Desenvolvimento
de tecnologia nacional de geração heliotérmica de energia”. O projeto em
questão visa à inserção da geração heliotérmica na matriz energética brasileira,
incentivar o desenvolvimento da tecnologia, impulsionar o aprendizado em
universidades e cursos, viabilizar economicamente a produção, instalação e
monitoramento desse tipo de usina no país.
Para isso é previsto a realização de leilões de energia, nos quais
poderiam concorrer as empresas enérgicas ou cooperadas com outras
empresas. Para participar do leilão é exigido das empresas o estudo sobre: a
incidência solar no local onde será instalada a usina, estudo de valor do MW/h,
leis locais para implantação e previsão do tempo de implantação de 48 meses
(ANEEL, 2015).
No ano de 2014 a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL)
realizou um leilão para contratar energia incluindo 240 MW em projetos
heliotérmicos na região do semi-árido (ANEEL, 2014).
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A publicação da chamada 013/2011 de um P&D da Aneel tinha por
objetivo a inscrição de projetos para a implementação de um sistema
fotovoltaico entre 0,5 e 3 MW para conexão direta ou indireta na rede de
distribuição ou transmissão de energia elétrica, o projeto de Petrolina foi um
dos contemplados, este terá capacidade de produção de 3MW sendo que 2,5
MW serão injetados na rede e 0,5 serão utilizados para estudos.
Os estudos de viabilidade técnica e econômica são importantes na
decisão de investir em empreendimentos de geração de energia. Esses irão
indicar se há ou não a possibilidade de investimento da empresa,
consequências do investimento, permitir avaliar o retorno e descartar os
possíveis fracassos da empresa, tanto nos âmbitos econômico, técnico e
ambiental.
O presente capítulo realizará um estudo de caso sobre a primeira usina
Heliotérmica do Brasil, localizada em Petrolina- PE (Figura 9).
Região nordeste do Brasil, local onde também esta em funcionamento
uma usina termoelétrica desde o ano de 2002, a potência transferida
anualmente pela termoelétrica é de 1.121.280Mwh. O consumo de energia na
cidade no ano de 2015 foi de 551.479Mwh (BDE, 2015).
O PIB de Petrolina em 2010 era de aproximadamente R$ 3.150.000.
Figura 11. Mapa do Brasil com localização Petrolina destacada. Fonte: Google maps, 2016.
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5.1 O PROJETO DE IRRIGAÇÃO PONTAL SUL
A plataforma experimental será implantada no projeto irrigação Pontal
Sul (em Petrolina), em um terreno cedido pela Companhia de Desenvolvimento
dos Vales do São Francisco e do Parnaíba (Codevasf). A Cepel fez um estudo
que indicou essa área como a melhor para a implantação de heliotérmica
(CODEVASF,2016).
O projeto Irrigação Pontal tem como objetivo contribuir para o
desenvolvimento da região semiárida por meio da agricultura irrigada no
contexto da sustentabilidade ambiental. Ele tem como área cerca de 7,7 mil ha
(área rural de Petrolina). São perspectivas futuras melhorar o processo
produtivo, elevar a produção e a produtividade das safras agrícolas, geração de
renda, aumento da oferta de alimentos e propiciar a abertura de empregos
diretos e indiretos (CODEVASF,2016).
A população beneficiada pelo projeto é de 32.411 com previsão de
geração de 7.600 empregos diretos e 15.310 empregos indiretos (CODEVASF,
2016).
O que divide o projeto entre sul e norte é um riacho pontal. A parte sul é
onde será instalada a heliotérmica tem uma área de 3.588 há (CODEVASF,
2016). (vide Figura 10).
Clima predominante é o semiárido, caracterizado pela escassez e
irregularidade de chuvas; o solo é Argissolo, latossolo, Cambissolo e as
culturas principais são caju, maracujá e goiaba; o bioma é caatinga, com
espécies de mandacaru e cactos que são caracterizados por sua captação de
água e sobreviverem à seca (CODEVASF,2016).
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Figura 12. Localização da Usina Heliotérmica em Petrolina/PE. Fonte: IBGE. Mapa Municipal Estatístico, 2003. CODEVASF, junho, 2004
O clima e a posição do local na planta de instalação favorece a
instalação de usinas com aproveitamento solar.
Esse empreendimento já está com duas etapas concluídas, sendo uma
a instalação de uma estação meteorológica para coleta dos dados na região, e
a segunda é o contrato com a Enolcon, empresa alemã que irá assessorar e
acompanhar toda a implantação (TIBA, 2015).
6. VIABILIDADE AMBIENTAL E ECONÔMICA DO PROJETO HELIOTÉRMICA EM PETROLINA VERSUS USINA DE GERAÇÃO FOTOVOLTAICA
Todas as atividades realizadas pelo homem irão causar efeitos ao meio
ambiente. Logo a geração de energia solar e solar térmica também podem
causar alterações, estas geram riscos que podem causar impactos.
Considera-se neste trabalho que impactos ambientais podem ser
conceituados como qualquer alteração no meio ambiente em um ou mais de
seus componentes, provocada por ação humana (Moreira, 1992, p.113). E os
riscos ambientais como probabilidade de ocorrência de danos ao ambiente
físico e biótico, decorrentes da exposição a condições adversas ou a um
evento indesejado (danos à qualidade de vida) (Lima e Silva et al, 1999).
Petrolina
Projeto
Pontal Sul
18
Com a intenção de causar a menor quantidade de impactos possível ao
ambiente, a instalação de qualquer empreendimento energético deve ter
licenças e para a obtenção das mesmas deve ser emitido um estudo de
impactos ambientais para empreendimentos que gerem a cima de 10 MW e
para os demais deve ser feito uma avaliação de impactos.
Este trabalho usou como base para seu desenvolvimento as legislações
expostas no quadro 2.
Quadro 2. Enquadramento legal.
Legislação/ norma Disposição
A LEI FEDERAL Nº
6.938/81. No Art. 10
Estabelece que a construção, instalação, ampliação e funcionamento de estabelecimentos e atividades utilizadoras de recursos ambientais, considerados efetiva e potencialmente poluidores, ou causar degradação ambiental, dependerão licenciamento de órgão competente, integrante do SISNAMA ou, do IBAMA, em caráter supletivo, sem prejuízo de outras licenças exigíveis.
RESOLUÇÃO
CONAMA N.º 06/1987
Dispõe sobre o licenciamento ambiental de obras do setor de geração de energia elétrica
RESOLUÇÃO
CONAMA
N.º 237/1997
Dispõe sobre os critérios para o licenciamento ambiental em território Nacional
Fonte : Elaboração a partir de informações disponíveis em legislações.
Para implementar um projeto existem algumas licenças ambientais que
devem ser requeridas. São elas: licença prévia, que precisa ser requerida no
início do estudo de viabilidade. Ela aprova a localização e concepção abstrata
do empreendimento. Após a obtenção da licença prévia deve-se realizar a
licença de instalação, que deve vir antes do início da efetiva implantação do
empreendimento, esta aprova a instalação da usina, planos, projetos e
medidas de controle ambiental e, por fim, é necessário obter a Licença de
operação depois dos testes realizados, e com a confirmação de que as
licenças anteriormente aprovadas estão coerentes, recebendo esta licença a
usina pode entrar em operação (BRASIL, 1997).
6.1 VIABILIDADE AMBIENTAL
Foram realizadas três analises para se definir a viabilidade ambiental do
empreendimento, a primeira análise se baseou na avaliação de riscos e
impactos organizados segundo as atividades em cada fase dos
19
empreendimentos. A segunda analise ambiental foi realizada no âmbito do
método de avaliação de impactos por meio de fluxogramas. COLOCAR
TERCEIRA ANALISE AQUI
6.1.1 Riscos e impactos ambientais: enquadramento legal
As atividades energéticas são bastante agressivas ao meio ambiente,
desde a sua concepção até seu descomissionamento.
O processo de geração heliotérmica requer um complexo sistema para
seu funcionamento, seu processo é dividido em dois blocos sendo um térmico
e outro de potência, devido às dimensões dos dois blocos é necessário o
desmatamento de uma extensa área para abranger todo o sistema. Já o
sistema fotovoltaico é menos complexo e ocupa uma menor área para geração,
Causando um menor impacto para essa atividade.
Fundamentado na legislação ambiental do Brasil e nas atividades dos
empreendimentos foi realizada essa análise onde foram identificados alguns
riscos e impactos que estão demonstrados nos quadros 3 e 4.
Para que usinas entrem em operação são necessárias licenças ambientais, para obtenção dessas licenças é necessário um estudo sobre a área onde será implantada a usina, tendo como base os impactos, quando os impactos são identificados como esta exposto na tabela é possível manter o controle seguindo o que esta exposto na legislação ou norma. A exemplo o risco de ani
20
Fase do projeto Atividade Aspectos Impactos/ Riscos Legislação Exposição
Fase de instalação Desmatamento -Alteração e/ou degradação da paisagem
-Perda de cobertura vegetal;
-Alterações morfológicas e instabilidade temporária da
superfície.
-Alteração da dinâmica dos ecossistemas locais.
Perda do bioma local. Retirada de arbóreos.
LEI Nº 12.651, DE 25 DE MAIO DE 2012.
Dispõe sobre a proteção da vegetação nativa.
Fase de instalação Armazenagem e manuseio de produtos químicos
(óleos e graxas)
-Geração de resíduos sólidos Riscos de contaminação do solo. Lei nº 6.938: dito anteriormente.
CONAMA nº 460/2013
Dispõe sobre critérios e valores orientadores de qualidade do solo quanto à presença de substâncias químicas e estabelece diretrizes para
o gerenciamento ambiental de áreas contaminadas por essas
substâncias em decorrência de atividades antrópicas.
Fase de instalação Remoção de tocas e
esconderijos de
determinadas espécies
-Diminuição de potencial
ecológico (atributos
ambientais e biodiversidade) - Afugentamento e fuga
da fauna local.
Riscos de acidentes com animais ou
causados por animais.
Lei nº 10.406, de 10 de
janeiro de 2002
Determina, em seu art. 1.228, § 1o, que o direito de propriedade deve
ser exercido de modo que sejam preservados a flora, a fauna, as
belezas naturais, o equilíbrio ecológico e o patrimônio histórico e artístico, bem como evitada a poluição do ar e das águas;
Fase de operação Aquecimento do fluido Aquecimento do fluido Perda de alguns biomas da fauna e flora.
Lei nº 10.406, de 10 de janeiro de 2002
Determina, em seu art. 1.228, § 1o, que o direito de propriedade deve ser exercido de modo que sejam preservados a flora, a fauna, as
belezas naturais, o equilíbrio ecológico e o patrimônio histórico e
artístico, bem como evitada a poluição do ar e das águas;
Fase de operação Transporte do fluido Vazamento no solo Contaminação do solo e água
subterrânea
Lei nº 6.938, de 31 de
agosto de 1981,
CONAMA nº 460/2013
Lei nº 6.938: dito anteriormente.
CONAMA nº 460/2013
Dispõe sobre critérios e valores orientadores de qualidade do solo quanto à presença de substâncias químicas e estabelece diretrizes para
o gerenciamento ambiental de áreas contaminadas por essas
substâncias em decorrência de atividades antrópicas.
Fase de operação Captação de a luz solar Reflexão de luz solar sobre
as placas.
-Ofuscamento causado pela
reflexão.
- Mudança de rota das aves ou queimaduras em suas penugens e
consequente morte das mesmas.
Lei nº 10.406, de 10 de
janeiro de 2002
Determina, em seu art. 1.228, § 1o, que o direito de propriedade deve
ser exercido de modo que sejam preservados a flora, a fauna.
Fase de manutenção Lavagem dos espelhos Consumo de água para
lavagem dos espelhos. Aproximadamente
9.062m3 de água.
Depreciação dos recursos hídricos LEI No 10.204, DE 22 DE
FEVEREIRO DE 2001.
Preservação dos recursos hídricos e melhor implementação dos
objetivos da Política Nacional de Recursos Hídricos.
Quadro 3: Riscos e impactos ambientais da usina heliotérmica. Fonte: Elaboração a partir de informações disponíveis em legislações.
21
Quadro 4.Riscos e impactos ambientais da usina fotovoltaica. Fase do projeto Atividade Aspectos Impactos/ Riscos Legislação Exposição
Fase de instalação
Desmatamento
-Alteração e/ou degradação da paisagem -Perda de cobertura vegetal; -Alterações morfológicas e instabilidade temporária da superfície. -Alteração da dinâmica dos ecossistemas locais.
Geração ou acirramento de processos erosivos e alterações do comportamento hídrico e do fluxo hidrológico superficial.
LEI Nº 12.651, DE 25 DE MAIO DE 2012.
Dispõe sobre a proteção da vegetação nativa.
Fase de instalação Armazenagem e manuseio de produtos químicos (óleos e graxas)
-Geração de resíduos sólidos Riscos de contaminação do solo. Lei nº 6.938: dito
anteriormente.
CONAMA nº 460/2013
Dispõe sobre critérios e valores orientadores de qualidade do solo quanto à presença de substâncias químicas e estabelece diretrizes para o gerenciamento ambiental de áreas contaminadas por essas substâncias em decorrência de atividades antrópicas.
Fase de instalação Remoção de tocas e esconderijos de determinadas espécies
-Diminuição de potencial ecológico (atributos ambientais e biodiversidade) - Afugentamento e fuga da fauna local.
Riscos de acidentes com animais ou causados por animais.
Lei nº 10.406, de 10 de janeiro de 2002
Determina, em seu art. 1.228, § 1o, que o direito de propriedade deve ser exercido de modo que sejam preservados a flora, a fauna, as belezas naturais, o equilíbrio ecológico e o patrimônio histórico e artístico, bem como evitada a poluição do ar e das águas;
Fase de operação Captação de a luz solar Possível reflexão de luz solar sobre as placas.
Ofuscamento causado pela reflexão.
Lei nº 10.406, de 10 de janeiro
de 2002
Determina, em seu art. 1.228, § 1o, que o
direito de propriedade deve ser exercido de
modo que sejam preservados a flora, a fauna.
Fase de operação Lavagem das placas solares Uso de recursos hídricos Depreciação dos recursos hídricos LEI No 10.204, DE 22 DE
FEVEREIRO DE 2001.
Preservação dos recursos hídricos e melhor implementação dos objetivos da Política Nacional de Recursos Hídricos.
Fase de decomissionamento Desinstalação da usina - lixo eletrônico, de difícil biodegradação e tóxico.
Risco de contaminação do solo e águas superficiais.
Lei nº 6.938: dito
anteriormente.
CONAMA nº 460/2013
Dispõe sobre critérios e valores orientadores de qualidade do solo quanto à presença de substâncias químicas e estabelece diretrizes para o gerenciamento ambiental de áreas contaminadas por essas substâncias em decorrência de atividades antrópicas.
Fonte: Elaboração a partir de informações disponíveis em legislações.
22
Para cada tipo de impacto existe uma legislação que o regulamenta,
dispondo do uso ou forma de processo, para evitar que ocorra o impacto ou
para mitigação dos mesmos. Analisando os quadros é possível identificar que
as atividades e as legislações que regulamentam são muito semelhantes,
devido a isso é necessário buscar outras formas de analise para se obter um
resultado mais confiável.
6.1.2 Matrizes de Interações
No método de avaliação de impactos utilizado desenvolvem-se
diagramas ou fluxogramas, apresentando as modificações que ocorrem na
cadeia, sendo estes, impactos diretos e indiretos que podem resultar de uma
construção ou implantação de um empreendimento [12].
A avaliação de impactos ambientais foi realizada através do método de
redes de iteração, este relaciona uma sequência de impactos a partir de uma
atividade realizada. No caso deste trabalho foi utilizado o método de
fluxograma mostrando a cadeia de impactos negativos diretos e indiretos que
ocorrem em consequência da atividade realizada. Os impactos foram
considerados em duas ordens, meio físico (recursos hídricos e solo) e biótico
(fauna e flora) [13].
Para a elaboração do fluxograma foi considerado o quadro de riscos e
impactos apresentado anteriormente.
Neste fluxograma as atividades analisadas são as maiores causadoras
de impactos negativos na implementação de uma heliotérmica, estas atividades
causam desmatamentos, contaminação e aquecimento do solo, provocando
erosões, danos à fauna e flora, podendo ser permanentes ou não. (vide Figuras
13 e 14)
23
Figura 13. Fluxograma de impactos diretos e indiretos causados pela Heliotérmica. Fonte: Própria
Observa nesses fluxogramas que algumas atividades podem gerar dois
impactos secundários ou impactos secundários e terciários, esses fluxogramas
analisam somente os impactos causados e a sua ordem de grandeza. Nestes
fluxogramas também é possível observar que os maiores impactos serão
causados ao solo e a água.
24
Figura 14. Fluxograma de impactos diretos e indiretos causados pela Heliotérmica. Fonte: Própria.
As atividades impactam direta e indiretamente o ambiente, porém alguns
impactos afetam diretamente a população nativa. Em locais onde o clima
predominante é o semiárido como em Petrolina a água é escassa e caso seja
de poluída ou haja consumo elevado da mesma a população pode sofre com a
falta de água para necessidades básicas.
Comparando as duas formas de analise é perceptível que as
heliotérmicas possuem uma maior quantidade de atividades que impactam o
ambiente.
6.1.3 Analise de Leopold
Para dar continuidade a avaliação de impactos foi estudada e adaptada
a este projeto a matriz de Leopold.
A matriz de Leopold é utilizada para a avaliação de impactos em locais
onde é desejada à implantação de projetos. A primeira parte para a construção
da matriz de Leopold é a interação entre atividades e impactos que já foi
25
realizada no capítulo anterior, a segunda parte é a atribuição de escores
estabelecendo uma escala para a magnitude e importância de cada impacto.
A magnitude refere-se ao grau de alteração provocado pela atividade ao
ambiente e a importância é o peso relativo a parte afetada pelo projeto [22].
Existem vários atributos para cada um porem neste trabalho foi considerado
para magnitude, extensão e periodicidade e para importância ação e ignição,
pois são os que podem melhor auxiliar nesta analise. (vide Figura X).
Foram utilizados os quadros 5 e 6 para a quantificar os mesmos.
Magnitude = Extensão + Periodicidade
Característica Escore
Extensão (Peso: 1 a 3) Tamanho da ação ambiental do empreendimento ou área de influência real.
Pequena extensão Média extensão Grande extensão
1 2 3
Periodicidade (Peso : 1 a 3) Duração do efeito da ação. Tempo que o efeito demora a terminar.
Ação temporária: cessa quando para a ação; Ação variável: não se sabe quando termina o efeito após cessar a ação; Ação permanente: não cessa mesmo parando a ação.
1 2 3
Quadro 5: Ponderação dos valores (pesos) para os atributos de magnitude
Importância = Ação + Ignição Escore
Ação (peso de 1 a 4) Número de impactos que a ação causa
Primária: 1 causa = 1 impacto Secundária: 1causa = 2 impactos Terciária: 1 causa = 3 impactos Enésima: 1 causa = n impactos
1 2 3 4
Ignição (1 a 3) Tempo que a ação leva para aparecer. É o intervalo de tempo entre ação e efeito
Imediata: causa = efeito simultâneo Médio prazo : causa =
1
26
efeito simultâneo ou tempo depois Longo prazo: causa = surge efeito tempo depois
2 3
Quadro 6: Ponderação dos valores (pesos) para os atributos de magnitude
Considerando os impactos apresentados no fluxograma e buscando a
mitigação dos mesmos, foram feitas considerações a respeito dos impactos
apresentados, sendo estes também critérios que serão utilizados como
indicadores para quantificação na matriz de Leopold.
Consumo de água
A água é utilizada em usinas CSP, como vapor para girar as turbinas,
resfriamento e em CSP e PV para limpar o pó dos espelhos. Uma das
alternativas para a diminuição do consumo de água seria utilizar o processo de
resfriamento a seco. [10]
Erosão do solo
Os locais propícios para a implantação de CSP e PV são locais
semiáridos de clima seco e com ventos fortes, devido a estas condições o solo
fica mais vulnerável ao acontecimento de erosões. Uma solução seria utilizar
os coletores como quebras vento para proteger o solo e diminuir a erosão. [10]
Contaminação do solo e águas subterrâneas
Para a instalação de usinas CSP e PV são utilizados produtos químicos,
como por exemplo, óleos e graxas, estes quando derramados em grande
quantidade no solo podem contaminar o solo e também as águas que passam
por esses locais. Uma alternativa seria conscientizar os funcionários da
empresa que irá implantar o sistema, sobre os riscos de um mau uso dos
produtos.
Outro tipo de contaminação que pode ser causado por CSP é o uso do
fluido térmico, este fluido é transportado dentro dos tubos á elevadas
temperaturas, caso este entre em contato com o solo rapidamente seria
absorvido podendo assim contaminar o solo as águas subterrâneas. Uma
alternativa seria o uso de ar em substituição ao fluido.
27
Danos à fauna e flora (ofuscamento, remoção de esconderijos, mudanças
nas rotas de animais)
Para instalação de usinas CSP e PV é necessária a remoção de
esconderijos de animais, pois o local de instalação deve ser plano.
Consequentemente alguns animais da fauna local afugentam-se causando
certo desequilíbrio local.
As placas solares e os espelhos causam reflexos que ofuscam a visão
das aves, estas por sua vez mudam suas rotas. No caso das heliotérmicas
ainda possui um agravante que algumas as aves passam no local e suas
penugens são queimadas ocasionando ate a morte por conta da reflexão dos
espelhos. A alternativa a essa seria a colocação de sinalizadores para que
estas mudassem a rota.
Considerando os fluxogramas e os atributos referidos a cima foram
montadas as matrizes de Leopold para as Usinas heliotérmica e fotovoltaica e
atribuídos os escores de acordo com as atividades e impactos gerados. (Vide
quadros XX).
Quadro 7: Matriz de Leopold para Usina Heliotérmica. Fonte: Elaboração própria.
Biótico Físico
Atividade Danos à
flora
Danos à
fauna
Contami
n do ar
Contamin
da água
Contamin
do solo
Escore
final
M I M I M I M I M I --
Desmatamento 5 5 5 4 5 3 5 4 5 7 48
Armazenagem de
produtos químicos
4 3 4 2 3 2 4 4 4 4 34
Remoção de
esconderijos de
determinadas espécies
NA NA 5 4 N
A
NA NA NA NA NA 9
Aquecimento do fluido 4 3 3 2 4 4 4 4 5 4 37
Transporte do fluido 4 2 3 2 4 4 4 3 5 3 34
Captação de luz solar NA NA 4 4 NA NA NA NA NA NA 8
Lavagem dos espelhos 2 2 4 2 NA NA 5 7 NA NA 22
28
Quadro 8: matriz de Leopold para Usina fotovoltaica. Fonte: Elaboração própria
Biótico Físico
Atividade Danos à
flora
Danos à
fauna
Contamin
ação do ar
Contamin
ação da
água
Contaminaç
ão do solo
Escore
final
M I M I M I M I M I --
Desmatamento 4 4 4 3 4 2 4 3 4 6 38
Armazenagem de
produtos químicos
4 3 4 2 3 2 4 4 4 4 34
Remoção de
esconderijos de
determinadas espécies
NA NA 4 4 NA NA NA NA NA NA 8
Captação de luz solar NA NA 3 3 NA NA NA NA NA NA 6
Lavagem das placas
solares
2 2 4 2 NA NA 3 5 NA NA 18
Com a somatória dos escores de cada Usina é possível identificar que
nessas etapas que foram analisadas a usina com mais impacto seria a
heliotérmica principalmente pelo fato de utilizar mais espaço para a sua
instalação, assim tendo maior área desmatada e consequente maior área com
risco de erosão e contaminação e também maior consumo de água produzindo
uma menor quantidade de energia. Considerando ainda que o ofuscamento
nesta energia é maior em comparação com as fotovoltaicas devido a reflexão
que é feita por espelhos.
6 ANÁLISE ECONÔMICA 6.1 Cálculo do investimento
A ferramenta utilizada para a analise econômica nesse trabalho foi o
excel, tendo como dados de entrada o investimento, a tarifa de venda do
produto e o juros composto. Como apresentado na Figura 15:
29
Figura 15. Tabela excel demonstrando as células onde estão os valores desejados.. Fonte: própria.
O investimento de cada usina foi definido de acordo com os dados
disponibilizados pela Chesf em outubro de 2016.
O valor unitário foi definido com base na grandeza utilizada para definir o
custo de produção LCOE (Levelized Cost of Electricity). O LCOE pode ser
considerado como o valor mínimo para a venda de energia elétrica de forma que o
projeto se pague. A venda energia a baixo do valor do LCOE pode trazer prejuízos
para a empresa.
O valor do LCOE depende tanto dos gastos com instalação, manutenção
e operação quanto com os valores de kWh/(m²a) e esse valor normalmente é
dado em EURO ou US$. Como no Brasil a tecnologia ainda não foi implantada
ainda não há um valor de venda da mesma, por isso foi considerado o valor de
venda em EURO e adaptado para o Real considerando que € 1,00 é igual a R$
3,61. O valor de kWh/(m²a) de Petrolina está representado na Tabela XX:
30
Quadro 5: dados de irradiação direta em Petrolina.
Fonte: adaptada de Cepel
O valor da taxa foi definido de acordo com os juros da poupança.
6.2 Análise usina heliotérmica
Em 2015 foi divulgada a informação que o investimento inicial na usina
heliotérmica de Petrolina seria R$ 23.000.000,00 já em outubro de 2016 a
CHESF divulgou uma apresentação em que lança o valor de investimento
somente no primeiro bloco que é bloco térmico no valor de R$ 103.787.689,17.
A Figura xx mostra a planilha e os valores de TIR, VPL e Payback obtidos.
Para definir o valor unitário a ser usado foi considerado o LCOE de
heliotérmicas para 2000 kWh/(m²a) e 2500 kWh/(m²a), estimando também
valores inferiores e superiores para cada exemplo, como apresentado no
quadro 6.
Quadro 6: valor do kWh/(m²a)) e conversão para o real. TECNOLOGIA INFERIOR SUPERIOR INFERIOR SUPERIOR
Cilindro-Parabólicas
(2000 kWh/(m²a))
€ 0,166 € 0,193 R$ 0,599 R$ 0,696
Cilindro-Parabólicas
(2500 kWh/(m²a))
€ 0,141 € 0,162 R$ 0,509 R$ 0,584
Mês Irradiação Direta Normal (kWh/m2 /dia)
Janeiro 5,85
Fevereiro 5,82
Março 5,34
Abril 5,01
Maio 4,87
Junho 4,45
Julho 5,10
Agosto 5,80
Setembro 6,06
Outubro 6,42
Novembro 6,48
Dezembro 5,93
Média anual 5,99
Anual acumulada (kWh/(m²a))
2.041,84
31
Fonte: KOST, 2013.
Como o potencial para Petrolina foi definido por 2004,84 kWh/(m²a), será
usado o potencial de 2000 kWh/(m²a), e os valores de R$ 0,599 e R$ 0,696. O
Quadro xx apresenta os resultados obtidos:
Quadro 7: Analise econômica heliotérmica. Simulação VPL TIR Payback
(médio)
Payback
(efetivo)
Valor inferior (R$
0,599)
-R$ 87.636.439,17
-4,67%
45,91 anos 65,43 anos
Valor superior (R$
0,696)
-R$ 84.898.939,17
-3,84%
39,26 anos 56,63 anos
Fonte: Própria
Em média o retorno de uma usina heliotérmica é entorno de 3,5 a 8
anos, na melhor hipótese o retorno desse empreendimento seria de 53,63 anos
tornando esse projeto totalmente inviável, considerando que a vida útil seja
entorno de 25 a 35 anos.
É interessante ressaltar que projeto está sendo implementado para
estudo e que os componentes do sistema em grande maioria será importado e
sendo esta tecnologia totalmente inovadora para o país, devido a esses
atributos o projeto tem custo muito elevado.
6.3 Análise usina fotovoltaica
Desde o inicio do processo de implantação da usina fotovoltaica de
Petrolina o valor do investimento divulgado é o mesmo sendo ele de R$
44.867.365,60.
Apesar da energia fotovoltaica já ser comercializada no Brasil e seu
valor médio de venda ser de aproximadamente R$0,60, o valor unitário
utilizado para a simulação foi definido pelo LCOE de fotovoltaicas para que
possa ser feita uma comparação entre as duas fontes de energia considerando
o potencial de 2000 kWh/(m²a), como apresentado no quadro 8.
Quadro 8: valor do kWh/(m²a)) e conversão para o real.
TECNOLOGIA INFERIOR SUPERIOR INFERIOR SUPERIOR
32
Fotovoltaicas
(2000 kWh/(m²a))
€ 0,06 € 0,075 R$ 0,21 R$ 0,27
Fonte: KOST, 2013.
Para o potencial de 2000 kWh/(m²a) os valores de R$ 0,21 e R$ 0,27. O
Quadro 9 apresenta os resultados obtidos:
Quadro 9. Analise econômica fotovoltaica. Simulação VPL TIR Payback
(médio)
Payback
(efetivo)
Valor inferior
(R$ 0,21)
-R$ 27.621.115,60
0,43%
18,59 anos 29,31 anos
Valor superior
(R$ 0,27)
-R$ 22.693.615,60
2,03%
14,46 anos 23,85 anos
Fonte: Própria.
Os resultados obtidos tornam totalmente inviável a instalação dessa
usina quando levado em consideração os valores resultantes do LCOE, que
foram tomados por base.
7 CONCLUSÃO
33
O índice de insolação no Nordeste Brasileiro é bastante elevado sendo
um dos mais elevados do país. O índice de irradiação direta é de
aproximadamente 6 horas por dia durante o ano.
Com as analises de quadros e fluxograma de cada usina é possível
identificar que as etapas que foram identificadas com maiores riscos de
impacto seria a heliotérmica principalmente pelo fato de utilizar mais espaço
para a sua instalação devido à necessidade de se ter um bloco térmico espaço
e um bloco de potencia, o ofuscamento também é maior em comparação com
as fotovoltaicas devido à reflexão que é feita por espelhos.
Quanto ao investimento para a instalação de uma usina fotovoltaica com
capacidade de 3MW é duas vezes menor que o custo de instalação de uma
usina heliotérmica para a geração de 1MW.
Como consequência o LCOE da fotovoltaica também é duas vezes mais
barato, incentivando muito mais a produção fotovoltaica quando comparada
com a heliotérmica.
Como esses dados de investimento são de projetos de pesquisa e
desenvolvimento não necessariamente os valores investidos são totalmente
para a construção das usinas, podendo ser também usados em laboratórios de
analises e outros investimentos para pesquisa, não se tem o valor correto
investido somente nas usinas, por isso os resultados obtidos para essa analise
não são confiáveis.
As analises econômicas e ambiental indicam a geração heliotérmica no
Brasil é mais impactante ambientalmente e economicamente inviável devido ao
tempo de retorno.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
34
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in Northeast Brazil. Pernambuco. 2013.
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elétrica no brasil. Monografia(graduação). Universidade Federal de Santa Catarina,
Florianópolis, 2011.
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Ambiente, seus fins e mecanismos de formulação e aplicação, e dá outras providências.
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maio de 2016.
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CONAMA. Resolução Conama n° 237/97, de 19 de dezembro de 1997 - In: Resoluções, 1997.
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27. maio. 2016.
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Brasil.
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[11] LODI, C. Perspectivas para a Geração de Energia Elétrica no Brasil Utilizando a
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