Potencial de uso da biomassa florestal na geração de energia térmica e elétrica pela indústria do estado do Rio de Janeiro

Abstract

Este trabalho teve o objetivo de analisar o potencial do uso da biomassa florestal na geração de energia térmica e elétrica pelo setor da indústria do estado do Rio de Janeiro. Realizou-se uma busca na literatura objetivando: determinar as principais características do setor elétrico brasileiro, seus agentes e os principais aspectos do mercado de energia no país; a participação da biomassa florestal nos mercados de energia brasileiro e fluminense e suas principais propriedades; pesquisar o conhecimento existente sobre os elementos técnicos da cogeração de energia termelétrica a partir da biomassa florestal, destacando as principais rotas de conversão energética e as tecnologias de conversão em energia termelétrica; traçar um panorama da silvicultura no estado do Rio de Janeiro a fim de identificar seu potencial de crescimento e analisar a matriz elétrica estadual e suas emissões de gases do efeito estufa. Realizou-se uma amostragem em 59 empreendimentos da indústria de transformação identificando um consumo de 483 toneladas de vapor por hora em 43 empresas. Posteriormente, utilizou-se base de dados geográficos, de diferentes fontes, para evidenciar a existência de cerca 62.000 hectares de áreas de pastagens degradadas nos municípios fluminenses determinando quais regiões no estado apresentam aptidão ou vocação para a implantação de florestas energéticas. Em seguida, estimou-se o potencial teórico de produção de biomassa em, 3 aproximadamente, 3,3 milhões de m /ano e um potencial técnico de geração de energia termelétrica na ordem de 65.000 MWh/ano. Para a estimativa da demanda de madeira para a geração de energia térmica e elétrica foram traçados 3 cenários com diferentes combinações de processos de geração. Para o cenário A há uma demanda estimada de 835.000 t/ano de cavacos o que corresponde a uma área de 6.823 ha. O cenário B demanda em torno de 1,2 milhões de toneladas de cavacos por ano, sendo necessária uma área de 10.214 ha. E para o cenário C estimou-se uma demanda de 1 milhão de t/ano de cavacos em 8.678 ha. Posteriormente, foi feita uma análise comparativa dos custos de produção de vapor e determinou-se a diminuição dos custos quando se compara os diferentes principais combustíveis fósseis usados pelo setor industrial fluminense. Por fim, este trabalho preconiza que há significativo potencial do uso da biomassa florestal como fonte de energia térmica e elétrica pela indústria do estado do Rio de Janeiro e tem o intuito de servir como instrumento de apoio para elaboração de políticas públicas de incentivo ao uso da biomassa florestal como insumo energético em substituição aos combustíveis fósseis.

The objective of this study was to analyse the potential use of forest biomass in the generation of thermal and electric energy by the industry in the state of Rio de Janeiro. A literature search was carried out aiming to determining the main characteristics of the Brazilian electric sector, its agents and the main aspects of the energy market in the country; the participation of forest biomass in the Brazilian and Rio de Janeiro energy markets and their main properties; to research existing knowledge about the technical elements of thermoelectric power cogeneration from forest biomass, highlighting the main energy conversion routes and the technologies of conversion in thermoelectric energy; to draw a panorama of forestry in the state of Rio de Janeiro in order to identify it’s growth potential and to analyse the state electric matrix and its emissions of Greenhouse Gases. A sampling was carried out in 59 enterprises of the industry, identifying a consumption of 483 tons of steam per hour for the 43 companies researched. Subsequently, a geographic database was used, from different sources, to demonstrate the existence of about 62,000 hectares of degraded pasturelands in the municipalities of Rio de Janeiro state, determining which regions of the state present aptitude or vocation for the implantation of energetic forests. Then, the theoretical biomass production potential was estimated at approximately 3.3 million m 3 /year and a technical potential for thermoelectric power generation in the order of 65,000 MWh/year. For the estimation of wood demand for the generation of thermal and electric energy 3 scenarios were drawn up with different combinations of generation processes. For the scenario A there is an estimated demand of 835,000 t/year of woodchips which corresponds to an area of 6,823 hectares. The scenario B demands around 1.2 million tons of woodchips a year, requiring an area of 10.214 hectares and for the scenario C it was estimated a demand of 1 million tons per year of woodchips in 8,678 hectares. Subsequently, a comparative analysis of the costs of steam production and the cost reduction was determined when comparing the different main fossil fuels used by the industrial sector of Rio de Janeiro. Finally, this work suggests that there is a significant potential the use of forest biomass as a source of thermal and electric energy by the industry in the state of Rio de Janeiro and intends to serve as a support tool for the elaboration of public policies to encourage the use of biomass as an energy input to fossil fuels.