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An. 3. Enc. Energ. Meio Rural 2003

 

Mapeamento de alternativas energéticas na Ilha do Marajó

 

 

Brigida Ramati Pereira da RochaI; Isa Maria Oliveira da SilvaII; Ellen de Cássia Lopes PinheiroI; Antônio Olavo Fonseca da RochaI; Sinfrônio Brito MoraesIII; Claudio MonteiroIV, J. Peças LopesIV

IDepartamento de Engenharia Elétrica
IIDepartamento de Meteorologia
IIIDepartamento de Mecânica, UFPA, CEP 66075-900 Belém, PA tel: (091) 211-1634 fax: (091) 211-1634
IVINESC, Unidade de Energia, Porto, Portugal

 

 


RESUMO

O uso da biomassa para produção de energia elétrica é parte do estudo de energias renováveis na Ilha do Marajó, uma área piloto para o projeto, situada entre as latitudes 02º 30' S e 01º00' N; longitudes 47º 30' W e 52º 00' W, com uma área de 49.606 km2 e uma população de 333.063 habitantes.
Um Sistema de Informações Geográficas foi usado para mapear os custos para diferentes tecnologias para geração de energia elétrica usando biomassa para a região em estudo.
Observou-se depois de avaliar o custo anualizado de energia que a utilização de biomassa é uma importante opção para a eletrificação das áreas rurais da Ilha.
O software desenvolvido no projeto pode ser usado para fazer estudos locais com diferentes parâmetros daqueles utilizados durante o desenvolvimento do projeto. Isto pode auxiliar as agências governamentais no planejamento de fornecimento de energias de áreas rurais subdesenvolvida.

Palavras-chave: Planejamento Energético, Eletrificação Rural, Energias Renováveis, Biomassa.


ABSTRACT

The use of biomass for production of electrical energy is part of the study for use of renewable energy in Marajo Island, a pilot area for the project, situated between latitudes 02º 30' S and 01º00' N; longitudes 47º 30' W and 52º 00' W, with an area of 49.606 km2 and a population of 333.063 inhabitant.
A Geographic Information System was used to map the costs for different technologies for electrical energy generation using biomass for the entire region under study.
After evaluate the Levelized Electric Cost for the electrical energy produced it was observed that the utilization of biomass is a important option for the electrification of the areas of the island.
The software developed in the project can be used also to make local studies with different parameters from the ones used during the development of the project. This can help governmental agencies in the plannification of energy supplies to underdeveloped rural areas.


 

 

INTRODUÇÃO

Ao estudar o problema do atendimento energético da Ilha do Marajó, Pará, demonstrou que o atendimento das populações da parte oeste da Ilha, que possui biomassa em níveis significativos poderiam ser atendidas utilizando-se dos recursos da biomassa numa faixa de apenas 10% da quantidade total de biomassa acrescida por ano na região. Esse percentual pode ser obtido apenas pela utilização dos resíduos da produção agrícola e florestal, em especial da extração de frutos para produção de polpas, óleos. Também podem ser utilizados resíduos da produção madeireira e correlatos, como indústria de móveis e compensados [1].

Além disso gera uma grande quantidade de empregos utilizadores de mão-de-obra não-qualificada ou de qualificação pouco exigente o que é de grande importância para o Estado.

Por outro lado, o aproveitamento de resíduos de biomassa na geração de energia elétrica, contribuirá para a diminuição da demanda de óleo Diesel, a emissão de gases de efeito estufa para a atmosfera além de gerar mais emprego, fixando assim o homem no campo.

A biomassa, além de aumentar a disponibilidade energética, também incrementará a atividade econômica local.

Em pesquisa recente dentro do Projeto MEAPA - Metodologias Integradas para o Mapeamento de Energias Alternativas no Estado do Pará, projeto financiado pelo FUNTEC, foram detectados que estão disponíveis na ilha cerca de 8500 mil toneladas por ano, considerando apenas 10% da produção total [1].

 

METODOLOGIA

Um Sistema de Informação Geográfica baseado em informações de ArcInfo foi usado para determinar a melhor tecnologia considerando todos os parâmetros envolvidos no processo de produção de energia [2], [3], [4], [5].

Esta metodologia conduz a uma avaliação dos recursos segundo um perspectiva econômica tendo em conta a afetação dos recursos aos consumos

A Tabela 1 apresenta a quantidade de biomassa produzida anualmente em cada tipo de vegetação [6], [7], [8]. Admite-se que 10% desta biomassa pode ser utilizada para produção de energia, sem que haja prejuízos ecológicos para a vegetação. Os custos de coleta dependem da dificuldade de deslocamento, do tipo de biomassa disponível e da abundância (coleta de maiores quantidades em menor tempo). O custo da biomassa num determinado local depende da relação entre quantidade de biomassa e distância ao local de consumo. Por exemplo, se pretendemos alimentar, na região de floresta, consumos de 2 GWh/ano bastará utilizar 10 km2 em torno do local, por outro lado se pretendemos alimentar 5 GWh/ano teremos que utilizar 30 km2, que certamente corresponderá a biomassa mais cara.

 

 

Para o mesmo tipo de tecnologia a relação entre consumo e custo da biomassa é uma função crescente dependente do local onde pretendemos alimentar os consumos.

Os custos considerados nesta metodologia, para concentrar a biomassa no local de consumos são o custo de transporte e o custo de coleta. O custo de coleta é o custo que será necessário pagar para termos a biomassa disponível na sua origem. Este custo, depende do tipo de biomassa, sendo por exemplo: o custo de coleta de lenha, o custo de compra de um de determinado resíduo (que pode ser grátis); o custo de fazer o carvão vegetal; ou simplesmente o custo de carga para o transporte. O custo de transporte também depende do tipo de biomassa e essencialmente depende das infra-estruturas de transporte disponíveis (estradas, rios) e da acessibilidade do local (tipo de terreno a transpor). Ao contrário da componente de custo de coleta o custo de transporte aumenta significativamente com a distância ao local de consumo. Em termos energéticos não é apenas a quantidade de biomassa que define a área necessária, o valor energético desta biomassa também é importante para a definição desta área. Por exemplo o valor energético do cavaco de madeira é apenas 30% do valor energético do carvão vegetal, no entanto é necessário 3 toneladas de lenha para produzir uma tonelada de carvão. A capacidade de especificarmos o valor energético para cada elemento geográfico permite à metodologia calcular os recursos de biomassa separadamente, por tipo de biomassa, ou incluindo vários tipos de biomassa em conjunto.

 

RESULTADOS

A Figura 1 mostra o custo calculado para diferentes lugares na Ilha do Marajó. Podemos ver que Anajás e Chaves deixam de ter um grande potencial econômico, passando a ser dos piores locais tal como a Fazenda Tapera.

 

 

As infra-estruturas de transporte são essenciais para a determinação do potencial de biomassa. Repare-se no caso de Ponta de Pedras que acaba por apresentar melhor potencial que Afuá e Breves, apesar de ter sido considerada a existências de serrarias na proximidade destas duas cidades.

A Figura 2 apresenta os custos envolvidos na geração de energia elétrica usando biomassa, nós podemos concluir que os custos de energia de biomassa de 2500 kW são de 3 $/ton em Afuá, Breves, e Ponta de Pedras. Em Soure e Cachoeira estes valores elevam para 10 $/ton. Para Chaves e Anajás tem valores ligeiramente mais elevados com 13 $/ton. Finalmente, na Fazenda Tapera é somente possível produzir 500 kW com custos de biomassa até 15$/ton.

 

 

Numa outra fase a quantidade de energia e o custo médio de biomassa são calculados dentro de cada uma das áreas. O custo máximo tolerável bem como o intervalo entre os vários níveis serão especificados pelo usuário.

As Figuras 3 e 4 apresentam um exemplo de avaliação de biomassa em torno de dois diferentes lugares, Breves e Afuá , respectivamente.

 

 

 

Com base nestes cálculos para energia disponível dentro de cada área e ainda com base em parâmetros de eficiência do sistema e características do consumo foi calculado a potência do sistema que é possível alimentar na Ilha (Figuras 5 e 6). Na Figura 5 podemos ver os níveis de potência que é possível alimentar com a biomassa delimitada pelas linhas. Podemos ver que para alimentarmos consumos de maior dimensão é necessário alargar a área de coleta

Os maiores recursos de biomassa estão disponíveis na parte oeste da Ilha. A Figura 7 mostra 4 lugares localizados na zona de maior vegetação apresentando curvas com inclinações mais altas (Afuá, Breves, Ponta de Pedras e Anajás). Os lugares com menores densidades de energia são Fazenda Tapera e Cachoeira do Arari. Soure e Chaves aparecem com valores intermediários devido a sua localização em locais com campo e simultaneamente outros tipos de floresta.

Os gráficos e mapas mostram claramente como é possível a avaliação de diferentes lugares para o uso de biomassa para produção de energia elétrica. Na Ilha do Marajó atualmente não existe centros de consumo necessitando mais do que 4 MW e a média necessária de potência é de 1 MW para uma cidade típica.

 

CONCLUSÕES

Considerando a diversidade de biomassa na Ilha do Marajó e a metodologia para avaliação do uso para produção de energia elétrica nós podemos concluir que o uso de biomassa em áreas rurais da Ilha do Marajó pode ser uma excelente oportunidade para promover o desenvolvimento sustentável de pequenas localidades na área. Este tipo de opção pode colaborar com o melhoramento da qualidade de vida e das comunidades do Marajó, favorecendo com isto o desenvolvimento dos pequenos fazendeiros e a pesquisa de alternativas mais racionais.

É observado que os custos são significantemente mais baixos nas áreas com melhor infraestrutura de transportes. Os custos de energia elétrica usando biomassa são mais baixos próximo as pequenas cidades, contudo devido a dificuldade de transporte os custos aumentam rapidamente com o aumento da potência do sistema. Biomassa pode ser uma importante opção para geração local de energia. Aspectos como a participação da população da Ilha em atividades preservacionistas podem também gerar empregos diretos e indiretos.

O desenvolvimento de programas de uso da biomassa para geração de energia no Marajó pode colaborar com políticas de desenvolvimento sustentável na área. A integração da população da Ilha, com centros de pesquisa e Universidades locais e agentes públicos e privados ligados a agroindústria e setores energéticos também serão fundamentais para o sucesso do programa de uso de biomassa para produção de energia na região

 

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à UFPA pelo apoio, à SECTAM/FUNTEC pelo financiamento do projeto e à CAPES pela bolsa de estudos. Ao INESC pelo suporte ao projeto

 

REFERÊNCIAS

[1] INESC – Porto, Instituto de Engenharia e Sistema de Computação – Porto, Relatório do Projeto MEAPA – Metodologias Integradas para o Mapeamento de Energias Alternativas no Estado do Pará, Janeiro, 1999.

[2] ARONOFF, S., Geographic Information Systems – A Menagement Perspective, WDL Publications, 1991, ISBN 0-921804-91-1.

[3] BERNHARDSEN, T., ´Geographic Information Systems – The beneficial use of geographical information technology`, VIAK IT A/S, 1992, ISBN 82-991928-3-8.

[4] ESRI - Environmental Systems Research Institute, INC.; ´Getting Started With ARC/ INFO, Introducing ARC / INFO and ARC Tools.TM `, Outubro 1991.

[5] MONTEIRO, C.D.M., Integração de Energias Renováveis na Produção Descentralizada de Eletricidade Utilizando SIG `, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores, 1996.

[6] SILVA, I.T., Rocha, B.R.P., 'Possibilidade do Uso de Biomassa como Fonte de Energia Alternativa para a Ilha do Marajó – Resultados preliminares', Belém, Maio, 1998

[7] SILVA, I.T., Rocha, B.R.P., 'Manejo adequado de Espécies Florestais para Fonte de Energia Alternativa para a Ilha do Marajó, no Estado do Pará', Belém, Julho, 1998

[8] SILVA, I.T., Rocha, B.R.P., 'Estimativa da Biomassa como Fonte de Energia Alternativa para a Ilha do Marajó', Belém, Junho, 1998