Introdução e Objetivo
A necessidade de melhoria no sistema energético brasileiro ficou ainda mais evidente na crise do apagão em 2001, que ocorreu devido à falta de investimento no setor elétrico, ausência de um planejamento energético adequado, aumento da demanda no consumo decorrente do crescimento econômico da população. Além disso, a seca que ocorreu no País nesta época agravou a crise, visto que a energia utilizada em grande parte é proveniente da força das águas.
Este contexto de crise incentivou o aumento nas pesquisas em torno da cogeração visando à produção excedente de eletricidade no setor sucroalcooleiro. O motivo da comercialização do excedente elétrico deve-se a biomassa residual da moagem da cana-de-açúcar.
O objetivo deste trabalho é modelar a configuração atual de uma usina de açúcar e álcool, realizando análises termoeconômicas do aproveitamento do bagaço da cana-de-açúcar em seu sistema de cogeração e assim averiguar se é viável a exportação ou não de energia elétrica.
Metodologia
Foi realizado um levantamento a partir dos dados da usina de açúcar, de toda a planta industrial, tais como: turbo-geradores, caldeiras, além de informações do processo: quantidade de cana moída, dias de safra, moagem/dia, moagem/hora, etc.
Com estes dados, foi possível realizar uma análise termoeconômica do sistema de cogeração, ou seja, foi possível dar valor ao vapor e verificar com isso quanto é o custo da tonelada de vapor de processo por tonelada de bagaço e o custo da energia produzida para alimentar a própria planta. Para estes cálculos foi necessária à utilização dos conceitos da 2ª Lei da Termodinâmica, que utiliza o conceito de exergia ao invés de energia.
Estas equações desenvolvidas puderam ser solucionadas utilizando-se o software EES® (Engineering Equation Solver), que permite a determinação de propriedades termodinâmicas, como entalpia e entropia, de maneira simples e eficiente, sem haver a necessidade de recorrer a tabelas termodinâmicas.
Resultados
A partir da análise termoeconômica é possível variar o custo de aquisição do bagaço e então determinar qual será o custo de geração de eletricidade e o custo de vapor destinado ao processo.
Tomamos como referência o valor de R$15/t que é o preço médio adotado para a venda de bagaço entre as usinas em época de safra. O custo de eletricidade gerada é de R$ 86,18/MWh, para a referência acima citada.
Supondo que a usina em análise tenha capacidade de exportar 10 MW de energia, a um preço de R$ 150/MWh subtraindo do custo de geração de energia R$ 86,18/MWh, teremos um lucro aproximado de R$ 63,84/MWh, Sendo assim, se essa energia for produzida em média 200 dias do ano a empresa conseguirá um lucro anual de 3 milhões de reais somente com a venda de energia elétrica.
Considerações Finais
A avaliação do desempenho térmico deve estar associada aos custos econômicos de investimento, operação e manutenção do sistema, o que pode ser conseguido por meio da Termoeconomia. Quando consideramos o valor de R$15/t, observou-se a partir da análise termoeconômica o baixo custo de geração de eletricidade R$ 86,18/MWh, devido a elevada quantidade de bagaço excedente.