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An. 6. Enc. Energ. Meio Rural 2006

 

Análise econômica de um gaseificador de 20 kw

 

 

Marcos Vinicius Miranda da SilvaI; Brígida Ramati Pereira da RochaII

IPesquisador, Núcleo de energia para o desenvolvimento sustentável (NEDS/UFPA), neds@ufpa.br
IICoordenadora/Pesquisadora, Núcleo de energia para o desenvolvimento sustentável (NEDS/UFPA), neds@ufpa.br

 

 


RESUMO

A gaseificação de resíduos vegetais tem sido apontada como uma alternativa de atendimento elétrico para pequenas comunidades da Amazônia, porque ela promove uma significativa substituição do óleo Diesel na geração de energia elétrica. Este trabalho apresenta uma análise econômica de um sistema de geração de eletricidade (gaseificador e grupo gerador) de 20 kW que está instalado na comunidade de Jenipaúba, no Estado do Pará. Essa análise confirma a atratividade econômica desse sistema sobre os grupos geradores que operam exclusivamente com óleo Diesel. Ela também revela o impacto da legislação trabalhista sobre o custo de geração de energia elétrica, bem como a necessidade de subsidiar a geração de energia elétrica, pois a comunidade de Jenipaúba é muito pobre.


ABSTRACT

The gasification of biomass residues has been pointed as an alternative in electricity supplying for small communities of the Amazon region, because it promotes a significant substitution of the Diesel oil in the electric power generation. This paper presents an economic analysis of an electricity generation system (gasifier and generator set) of 20 kW that is installed in the community of Jenipaúba, in the State of Pará. That analysis confirms the economic attractiveness of that energy alternative on the generator sets that operate exclusively with Diesel oil. It also shows the impact of the labor law on electricity generation cost, as well as the need of subsidizing the electric power generation, because the community of Jenipaúba is very poor.


 

 

1. A gaseificação de resíduos vegetais

A utilização de resíduos vegetais para a geração de energia elétrica em pequenas comunidades da Amazônia tem despertado grande interesse por proporcionar a redução dos gastos com óleo Diesel, uma vez que esses resíduos apresentam nenhum ou baixíssimo custo por serem produzidos localmente e geralmente como rejeito. Outras vantagens também podem ser mencionadas, como por exemplo: a renovabilidade dessa fonte de energia, a competitividade, não apenas em relação à geração a Diesel, mas também à extensão da rede elétrica, em determinadas situações, o impacto positivo sobre o meio ambiente, pois a combustão dos resíduos vegetais para a geração de energia elétrica evita o acúmulo de lixo nas comunidades. Por outro lado, a principal desvantagem está na maior emissão de dióxido de carbono, pois o fator de emissão de carbono da biomassa é superior aos das fontes energéticas fósseis (INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE - IPCC, 1996). Entretanto, esse impacto ambiental pode não ter qualquer significância, caso a floresta local possua capacidade para fixar esse tipo de emissão.

A gaseificação de resíduos vegetais é um processo tecnológico que consiste, resumidamente, na transformação desses resíduos em uma fonte energética gasosa. Esse processo é constituído por quatro fases: 1) secagem, na qual a umidade presente nos resíduos é retirada; 2) pirólise, na qual as moléculas que os constituem são quebradas em função das elevadas temperaturas, na ausência de ar, dando origem a diversos compostos através de reações termoquímicas; 3) combustão, na qual é liberada uma quantidade de energia a partir da queima parcial dos compostos formados na fase anterior, e 4) redução, na qual o vapor d'água e o monóxido de carbono são transformados num composto gasoso combustível.

O gás produzido pode ser utilizado em grupos geradores convencionais (motor de combustão interna e alternador)1 para a geração de energia elétrica. De um modo geral, ele é constituído por monóxido de carbono (CO), metano (CH4), hidrogênio (H2), dióxido de carbono (CO2), Nitrogênio (N2) e traços de outros compostos, tendo um poder calorífico inferior a 1.500 kcal/Nm3.

 

2. As características do gaseificador analisado

O objeto da análise econômica é um gaseificador, tipo leito fixo, desenvolvido pelo Indian Institute of Science (IISc) e construído pela Floragás do Brasil Indústria, Comércio e Serviços de Gaseificadores (Figura 1), que está instalado na comunidade de Jenipaúba, localizada no município de Abaetetuba, Estado do Pará.

 

 

Esse gaseificador possui uma potência de saída de 20 kW. O consumo de biomassa é de 1±0,1 kg por kWh. Isso significa que serão consumidos entre 18 a 22 kg de biomassa por hora de funcionamento do gaseificador, com umidade menor que 15%. No grupo gerador acoplado, a substituição do óleo Diesel pode chegar a 85% (CGPL, 2006). Com esse percentual, estima-se que o consumo dessa fonte energética ficaria em torno de 0,6 litro por hora. Além disso, haverá um consumo de água para a lavagem dos gases, resfriamento, etc. de 3 metros cúbicos por hora (CGPL, 2006).

 

3. Análise econômico-financeira do sistema de geração de Janipaúba.

3.1. Custo de geração

O custo de geração é obtido pela somatória dos custos de investimento (GI*FRC/E), de combustível (GC*FRC/E) e de manutenção e operação (GO&M*FRC/E), onde:

GI: Representa o valor presente dos gastos totais realizados para a construção da base física e para a aquisição do gaseificador e do grupo gerador;

GC: Representa o valor presente dos gastos totais anuais com combustível realizados ao longo da vida útil do sistema de geração;

GO&M: Representa o valor presente dos gastos totais anuais para a operação e manutenção do sistema de geração;

FRC: Representa o fator de recuperação de capital, calculado pela equação: (1+i)N * i / (1+i)N - 1, onde i corresponde à taxa de desconto e N, à vida útil do sistema de geração, definida em 20 anos;

E: Energia máxima produzida anualmente pelo sistema de geração.

3.1.1. Custo do Investimento

Os investimentos totais para a instalação do sistema de geração da comunidade de Jenipaúba somaram R$ 160.000,00 (US$ 54.698,98)2, dos quais R$ 97.000,00 (US$ 33.161,26) foram utilizados para a aquisição do gaseificador, R$ 23.000,00 (US$ 7.862,98), para a compra do grupo gerador e R$ 40.000,00 (US$ 13.674,75) para a construção da base física (casa de máquina). Levando em conta que o sistema de geração possui uma potência de saída de 20 kW, o custo do kW instalado ficou em R$ 8.000 (US$ 2.734,95).

A Tabela 1 mostra que, dependendo da taxa de desconto e do regime de operação, o custo do investimento pode variar de R$ 106,16 (US$ 36,29) a R$ 489,05 (US$ 167,19) por MWh.

 

 

3.1.2. O Custo do Combustível

O custo do combustível leva em conta apenas os gastos com o óleo Diesel, para uma substituição de 70%, uma vez que a biomassa (caroços de açaí) será produzida na própria comunidade a preço zero. Conforme o regime diário de operação da usina, o consumo anual de biomassa, com 10% de umidade, poderá variar de 39,4 a 144,5 toneladas, enquanto o consumo anual de óleo Diesel, de 2.628 a 7.884 litros3 (Tabela 2).

 

 

Tomando como referência o preço para o óleo Diesel de R$ 1,9 (US$ 0,65) por litro, têm-se gastos anuais de R$ 4.993,20 (US$ 1.707,02), R$ 9.986,40 (US$ 3.414,04) e R$ 14.979,60 (US$ 5.121,06), respectivamente, para regimes diários de operação de 6, 12 e 18 horas.

A Tabela 3 mostra que o custo do combustível pode variar de R$ 117, 39 (US$ 40, 13) a R$ 120,71 (US$ 41,27) por MWh.

 

 

3.1.3. O custo de operação e manutenção

Para o cálculo dos gastos anuais com a manutenção, foram considerados percentuais de 2,4%, 4,8% e 7,2% sobre o capital investido para a aquisição do gaseificador e do grupo gerador, respectivamente, para regimes diários de operação da usina de 6, 12 e 18 horas. Dessa forma, têm-se gastos anuais de R$ 2.874,38 (US$ 982,66), R$ 5.748,75 (US$ 1.965,32) e R$ 8.623,13 (US$ 2.947,98).

Os gastos anuais com a operação foram definidos levando em consideração turnos de trabalho de 6 horas diárias e um operador da usina por turno. Dessa forma, serão necessários 1, 2 ou 3 operadores, respectivamente, para regimes de operação de 6, 12 e 18 horas. Tomando como referência um piso salarial de R$ 616,85 (US$ 210,88), acrescido das parcelas do Fundo de Garantia por Tempo de Serviço (FGTS), do Programa de Integração Social (PIS), do adicional de insalubridade e periculosidade, do 13º salário e 1/3 salário de férias. Além disso, levando em conta que os operadores da usina terão um dia de folga e um mês de férias, há a necessidade de contratar operadores especiais, cujas remunerações foram calculadas pelo número de horas trabalhadas na usina por ano. A adoção de tais premissas tem por objetivo verificar o impacto da legislação trabalhista sobre o custo de geração em pequenas comunidades.

Os gastos anuais com a operação correspondem a R$ 14.776,54 (US$ 5.051,64), R$ 29.553,09 (US$ 10.103,28) e R$ 44.329,63 (US$ 15.154,91), respectivamente, para regimes diários de operação da usina de 6, 12 e 18 horas.

A Tabela 4 mostra que o custo de operação e manutenção pode variar de R$ 426,71 (US$ 145,88) a R$ 414,16 (US$ 141,59) por MWh.

 

 

3.1.4. Síntese dos resultados

A somatória dos custos do investimento, do combustível e da operação e manutenção revela que o menor custo de geração é obtido para um regime diário de operação da usina de 18 horas e para uma taxa de desconto de 6% ao ano, correspondendo a R$ 637,71 (US$ 218,01) por MWh (Tabela 5).

 

 

Embora o regime de operação diária de 18 horas eleve consideravelmente os gastos com óleo Diesel e com a manutenção e a operação da usina de geração, ele parece mais indicado para o contexto da comunidade de Jenipaúba, pois está em curso a instalação de uma agroindústria de polpa e produção de xarope de açaí, que necessitará de energia elétrica para manter a câmara de refrigeração em operação por um maior período de tempo, a fim de garantir a conservação desses produtos.

3.2. Comparação com o grupo gerador a Diesel

O custo de geração de um grupo gerador operando exclusivamente com óleo Diesel é mais elevado para realizar o atendimento elétrico da comunidade de Jenipaúba. Considerando um regime diário de operação de 18 horas, ele pode variar de R$ 767,80 (US$ 262,49) a R$ 798,83 (US$ 273,09) por MWh (Tabela 6). Portanto, uma diferença de 12% a 20%, dependendo da taxa de desconto utilizada.

 

 

A Figura 2 mostra a participação dos custos do investimento, combustível e operação e manutenção na composição dos custos de geração do grupo gerador a Diesel e do conjunto gaseificador e grupo gerador, sendo possível observar que esta última tecnologia de geração leva vantagem sobre a outra, devido ao seu mais baixo custo do combustível.

 

 

Esse quadro de atratividade econômica não é observado em relação à tarifa praticada pela Centrais Elétricas do Pará (CELPA), mesmo considerando a incidência do Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços (ICMS). A Tabela 7 mostra que as tarifas de energia elétrica em vigor no Estado do Pará variam de R$ 105,97 (US$ 36,23) a R$ 326,36 (US$ 111, 57) por MWh, dependendo do subgrupo de consumo. Considerando a alíquota de 25% para o ICMS, tem-se uma variação de R$ 105,97 (US$ 36,23) a R$ 435,15 (US$ 148,76) por MWh4.

 

 

Deve ser levado em conta, no entanto, que essa comparação não é realizada em bases justas, pois tais tarifas não levam em consideração, por exemplo, o custo da extensão da rede elétrica para conectar a comunidade de Jenipaúba ao sistema interligado.

3.3. Outras figuras de mérito

Considerando o investimento total realizado para a implantação da usina de geração da comunidade de Jenipaúba, bem como a receita anual obtida com a comercialização da energia elétrica gerada e a despesa anual com combustível e operação e manutenção, a taxa de retorno contábil, o tempo de retorno simples, o valor presente líquido (VPL) e a taxa interna de retorno (TIR) também mostram rentabilidade para o empreendimento, destacando-se a situação onde é utilizada como premissa uma taxa de desconto de 6% ao ano (Tabela 8).

 

 

Embora essas figuras de mérito mostrem rentabilidade para o projeto, seu custo de geração está muito elevado para ser suportado pela comunidade de Jenipaúba, pois muitas famílias vivem em condição de pobreza e extrema pobreza.

3.4. Possibilidades de redução do custo de geração

Na análise econômica realizada anteriormente, observa-se que o custo de operação e manutenção apresenta uma participação que pode variar de 60% a 65% do custo de geração, dependendo da taxa de desconto utilizada, para um regime de operação de 18 horas, considerado mais adequado. Em grande parte, essa elevada participação tem relação direta com a premissa de proporcionar aos operadores do sistema de geração em questão o mesmo piso salarial e benefícios trabalhistas que os de usinas a Diesel recebem no Estado do Pará.

Essa premissa faz com que o gasto com cada trabalhador chegue a 2,78 salários mínimos. Em nível de comparação, o CGPL, por exemplo, apresenta uma análise econômica na qual um operador de um sistema de geração semelhante ao implantado na comunidade de Jenipaúba recebe apenas um salário mínimo indiano5 (CGPL, 2006).

O ideal seria proporcionar aos operadores do sistema de geração da comunidade de Jenipaúba os mesmos benefícios alcançados pelos operadores de usinas a Diesel no Estado do Pará, porém isso não é possível, pois a renda da maioria das famílias residentes nessa comunidade é muito baixa para suportar elevados custos de geração.

Diante desse quadro, duas novas premissas são admitidas. Na primeira (Premissa C), remunera-se mensalmente cada operador com um salário mínimo (R$ 350,00), acrescido de todos os outros benefícios assumidos anteriormente (FGTS, adicional de insalubridade e periculosidade, PIS, 13º salário, 1/3 salário de férias). Na outra (Premissa D), remunera-se mensalmente cada trabalhador apenas com um salário mínimo (R$ 350,00), acrescido do adicional de insalubridade e periculosidade. Dessa forma, os gastos anuais com a operação seriam reduzidos para R$ 24.620,76 (US$ 8.417,07) na Premissa C e para R$ 20.264,71 (US$ 6.927,87) na Premissa D, ou seja, uma redução de 47% a 56% em relação aos gastos com operação apresentados anteriormente.

A conseqüência é uma redução considerada no custo de geração, que pode varia de R$ 445,04 (US$ 152,15) a R$ 511,05 (US$ 174,71) por MWh, dependendo da premissa e da taxa de desconto adotada (Tabela 9).

 

 

Se for levada em conta a renda da comunidade de Jenipaúba, parece mais realista garantir uma remuneração mensal de um salário mínimo (R$ 350,00) para os operadores, acrescido pelo menos do adicional de periculosidade (R$ 105,00), como adotado na Premissa D. Entretanto, essa decisão caberá à comunidade de Jenipaúba.

A redução do custo de geração também pode ser obtida pela diminuição do custo do investimento. Esse custo está elevado, particularmente porque os gastos com a base física (casa de máquinas) foram demasiados. Além disso, a produção de gaseificadores da FLORAGÁS ainda não é em série.

Em relação à casa de máquina, estima-se que ela poderia ter sido construída por algo em torno de R$ 16.000,00 (US$ 5.469,90), sem comprometer a segurança. Se essa premissa for considerada, o custo do investimento ficaria entre R$ 90,24 (US$ 30,85) a R$ 138,57 (US$ 47,37) por MWh para um, regime diário de operação de 18 horas, dependendo da taxa de desconto utilizada, ou seja, uma redução de 15%.

Incorporando essa redução à Premissa D, o custo de geração ficaria entre R$ 487,05 (US$ 166,50) a R$ 429,12 (US$ 146,70) por MWh, dependendo da taxa de desconto adotada (Tabela 10).

 

 

Existe também a possibilidade de parte do gasto com combustível ser subsidiado, mas a comunidade de Jenipaúba terá que se constituir como um produtor independente e uma cooperativa de eletrificação rural junto à Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Dessa forma, ela poderia ser beneficiada pela Conta de Consumo de Combustível (CCC). Se não houver qualquer em relação à legislação, os benefícios da CCC promoveriam uma redução significativa dos gastos com óleo Diesel.

Levando em conta o preço de R$ 1,9 (US$ 0,65) por litro, incluindo o ICMS, bem como uma tarifa de equivalente hidráulico de R$ 49,07 por MWh, calcula-se que a CCC pode subsidiar anualmente R$ 7.659,48 (US$ 2.618,54) dos gastos totais com a compra de óleo Diesel. Portanto, os gastos anuais da comunidade com essa fonte energética poderiam ser reduzidos para R$ 7.320,12 (US$ 2.502,52), ou seja, cerca de 49% do que ela gastaria sem o benefício da CCC. A partir desse valor, o custo do combustível pode variar de R$ 57,36 (US$ 19,61) a R$ 58,99 (US$ 20,17) por MWh, dependendo da taxa de desconto adotada, para um regime diário de operação de 18 horas. Conseqüentemente, os custos de geração poderiam varar de R$ 369,09 (US$ 126,18) a R$ 425,33 (US$ 145,41) por MWh (Tabela 11).

 

 

O custo de geração de R$ 425,33 (US$ 145,41) por MWh já é mais atrativo que a tarifa com ICMS praticada pela CELPA na classe de consumo "Demais Classes", enquanto o custo de geração de R$ 369,09 (US$ 126,18) por MWh chega a ser mais atrativo que as tarifas com ICMS praticadas pela CELPA nas classes de consumo "Demais Classes", "Residencial", "Residencial Baixa Renda com Limite Regional Superior a 140 kWh por mês".

Para finalizar, segundo a Resolução nº 146, de 14 de fevereiro de 2005 da ANEEL, a CCC pode subsidiar também 75% dos investimentos realizados na planta de geração e na rede de distribuição, que forem aprovados por essa agência, o que poderia reduzir ainda mais os custos do projeto de Jenipaúba.

 

4. O custo da rede de distribuição de energia elétrica

A rede de distribuição da comunidade de Jenipaúba possui uma extensão de 5 km e exigiu investimentos totais de R$ 55.000,00 (US$ 18.802,78), ou seja, R$ 11.000,00 (US$ 3760,56) por km construído. Considerando perdas máximas de 5%, uma vida útil de 25 anos e não considerando custos com a manutenção da rede, têm-se custos de distribuição de R$ 34,47 (US$ 11,78) por MWh e de R$ 56,18 (US$ 19,20) por MWh, respectivamente, para taxas de desconto de 6% e 12% ao ano.

 

5. Conclusões

A análise realizada neste artigo demonstrou a viabilidade econômica do gaseificador da comunidade de Jenipaúba, mesmo considerando os gastos adicionais com a base física (casa de máquina) e os elevados gastos com a operação, devido aos encargos trabalhistas. Entretanto, o diagnóstico realizado nessa comunidade deixa claro que ela não possui renda suficiente para suportar o custo de geração decorrente dessa situação. Maior atratividade econômica pode ser alcançada pela redução dos gastos com a construção da casa de máquina e dos gastos com a operação para níveis compatíveis com a renda da comunidade. Pode-se buscar o subsídio da Conta de Consumo de Combustível Fóssil (CCC), visando reduzir ainda mais os gastos com óleo Diesel, porém a comunidade teria que se transformar em um produtor independente de energia elétrica e em uma cooperativa de eletrificação rural, desde que não existam impedimentos legislativos.

Mesmo em situações de elevados custos de geração, o sistema de geração de Jenipauba (gaseificador e grupo gerador) é economicamente mais atrativo que o grupo gerador operando exclusivamente a Diesel. Em situações de reduções de custo, ele também passa a competir com algumas tarifas da CELPA praticadas para determinadas classes de consumo.

 

6. Referências Bibliográficas

CENTRAIS ELÉTRICAS DO PARÁ - CELPA. Consulta a Tarifas. Disponível: <http://www.gruporede.com.br/celpa/serv_consultatarifa.asp?tarifa=interligado>. Acesso: 14/03/2006.

COMBUSTION, GASIFICATION & PROPULSION LABORATORY - CGPL. Disponível em <http://cgpl.iisc.ernet.in/>. Acesso: 08/02/2006.

INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE - IPCC, Revised 1996 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories Workbook (Vol. 2). 1996. Disponível em <http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/gl/invs1.htm>. Acesso: 21/03/2006.

IPEADATA. <http://www.ipeadata.gov.br>.

 

 

1 O motor deve passar apenas por pequenas modificações técnicas.
2 Para a conversão, utiliza-se a taxa média de câmbio para a compra de US$ 1 para R$ 2,9251, referente a 2004, fornecida pelo Banco Central e obtida no IPEADATA.
3 Considera-se um consumo específico de 1,2 litro de óleo Diesel por hora de funcionamento, correspondente a uma substituição de 70% dessa fonte energética.
4 A equação utilizada para calcular a parcela do ICMS foi: (Tarifa definida pela ANEEL * 0,25) / (1 - 0,25). Posteriormente, somou-se o valor encontrado e da tarifa definida pela ANEEL para obter a tarifa com ICMS.
5 Em 2005, o salário mínimo indiano estava em 50 rúpias por dia ou 1.500 rúpias por mês, valor que é apresentado pelo CGPL.