Geração: Fontes distribuídas aumentam a confiabilidade do sistema, mas têm obstáculos a superar

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No exterior, motores a gás e a diesel suprem grandes consumidores

O Brasil passou a contar com maior número de iniciativas de geração elétrica distribuída nos últimos anos, aproveitando especialmente as fontes eólicas e de biomassa. Existem, porém, alternativas pouco mencionadas nos planos oficiais, como a cogeração e a geração elétricas, instaladas em grandes consumidores de energia, mediante a queima de gás natural.

A matriz de energia nacional conta com grande participação da energia de origem hidráulica. No entanto, a capacidade de atender à demanda em fase de rápida expansão tem dado sinais inequívocos da necessidade de complementos. As distâncias entre as áreas de geração e as de consumo são grandes e estão aumentando, basta verificar que as usinas hidrelétricas de grande porte, atualmente em obras, situam-se na região amazônica (Santo Antônio, Jirau e Belo Monte), o que exige a construção de linhas de transmissão de complexidade e custos proporcionais.

Nessas circunstâncias, gerar eletricidade para suprir demandas isoladas e ainda disponibilizar algum excedente para oferecer à rede é uma alternativa interessante. O gás natural é fácil de transportar e possui uma boa imagem ambiental. Equipamentos para converter a energia contida no gás em eletricidade (e calor, em cogeração) estão disponíveis, tanto as turbinas quanto os motores de combustão interna.

Petróleo & Energia, Ildo Sauer, IEE, Petrobras, gás natural não deve ser um coringa da água e do vento
Sauer: gás natural não deve ser um coringa da água e do vento

Mesmo sabendo que essa alternativa já foi adotada há anos em vários países, a exemplo de Itália, Portugal e Espanha, o Brasil a utiliza muito pouco, ou quase nada. Para entender por que esse potencial é pouco aproveitado no país, o Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo (IEE-USP, novo nome do conhecido Instituto de Eletrotécnica e Energia) desenvolve um projeto de pesquisa intitulado “Geração distribuída e cogeração com gás natural: barreiras tecnológicas e institucionais”, com o apoio da distribuidora Comgás e da Agência Reguladora de Saneamento e Energia do Estado de São Paulo (Arsesp). O projeto é coordenado pelo professor doutor Ildo Sauer, diretor do IEE e ex-diretor de gás e energia da Petrobras.

“A Comgás já tem a percepção de que essa é uma oportunidade que está sendo desperdiçada de usar o gás natural de forma eficiente”, comentou Sauer. Para ele, a atual estratégia do governo federal de manter uma estrutura de energia de reserva apenas para o período seco do ano é inviável, tanto assim que o parque gerador termelétrico foi totalmente acionado durante o último período chuvoso (de outubro de 2012 a abril de 2013) para garantir o abastecimento de eletricidade, embora com alguns sustos. “O governo gastou um bilhão de reais por mês para suprir a falta de água e de vento por erro de planejamento”, criticou.

Na estrutura atual, o gás natural assumiu o papel de remendo na matriz hidrelétrica. A principal produtora, a Petrobras, alega não dispor de mais gás para vender em contratos firmes, por ser obrigada a reservar um volume elevado para suprimento eventual das usinas térmicas (reserva). Clientes industriais olham com desconfiança para um combustível suprido em regime intermitente. “O gás natural é inteligente quando substitui o petróleo, não é para ser um coringa para água e vento, é um desserviço econômico ao país”, afirmou. Ele defendeu que o gás precisa ter uma logística bem desenhada e usos racionais, que respeitem as leis da termodinâmica.

Sauer admite que, no passado, a geração distribuída não era eficiente. O IEE acompanha esse desenvolvimento há décadas – tem a primeira unidade de geração com painéis solares registrada na Aneel. “O Brasil adotou uma regulamentação rígida, tem custos elevados e riscos artificialmente altos, ou seja, o risco global da atividade de geração é baixo, mas é muito alto para relacionamentos individuais, entre gerador e rede, por exemplo”, explicou. Essa situação desestimulou investimentos.

“Atualmente, a estrutura tarifária foi remodelada e os juros para financiamento de projetos se tornaram mais adequados, e a geração distribuída e a cogeração ganharam algum apoio”, considerou. “O Brasil tem recursos naturais, humanos e tecnológicos, mas o sistema energético está sob risco.”

A pesquisa do IEE pretende esmiuçar as dificuldades dessas formas de aproveitamento do gás natural e propor formas de superá-las. A primeira etapa, iniciada em março, exigirá mapear 18 estabelecimentos típicos para o escopo dos trabalhos. São shopping centers, hotéis, centros de distribuição entre outros, todos eles relacionados ao setor de serviços. Mediante o uso do sistema Pufe, criado pelo instituto, será possível mapear e medir o consumo de energia nesses estabelecimentos, além de simular técnica e economicamente o comportamento da cogeração. “Teremos uma visão de como a cogeração pode tornar mais racional a geração de eletricidade, de calor ou de frio em cada cliente específico”, comentou Sauer.

Ele explicou que as empresas em estudo consomem energia na forma de calor, em processos de aquecimento ou de sanitização, tipicamente abaixo de 120°C. Alguns também consomem energia em seus climatizadores (18°C a 24°C), em refrigeradores (por volta de 5°C) ou congeladores (-5°C a -18°C). A cogeração consiste exatamente na produção de mais de uma forma de energia, eletricidade e térmica, por exemplo.

Petróleo & Energia, Geração de Energia, Motores Jenbacher suprirão engarrafadora
Motores Jenbacher suprirão engarrafadora

A segunda fase da pesquisa será dedicada ao estudo tecnológico da cogeração, envolvendo o estudo de turbinas, motores, trocadores de calor e equipamentos refrigeradores por compressão ou absorção, disponíveis no Brasil e no exterior. “Levantaremos os fatores técnicos para sugerir propostas adequadas para cada caso”, afirmou.

A terceira etapa pretende estudar a rede de distribuição (grid) para ver como se dá o relacionamento com esses potenciais geradores. A Resolução Normativa 482, da Aneel, que instituiu as condições gerais para o acesso dos micros (até 100 kW) e minigeradores elétricos (de 100 kW a 1 MW) aos sistemas distribuidores, incluindo um sistema de compensação da energia consumida e a venda de eletricidade excedente, entrou em vigor apenas em dezembro de 2012, exigindo avaliar sua eficácia. “Medidores bidirecionais permitirão monitorar se o interessado está consumindo energia da rede ou injetando energia nela; talvez surjam operadoras para cuidar disso para os clientes”, comentou.

A quarta etapa será dedicada ao estudo do sistema regulatório, que comanda a geração distribuída. “Sabemos da existência de barreiras normativas nas esferas federal, estadual e municipal que dificultam o crescimento dessa opção”, informou. Com todos os dados levantados e analisados, será possível avaliar a estrutura de custos e as oportunidades possíveis no Brasil, comparando-as com as existentes na Europa.

Sauer explicou que o trabalho de pesquisa deverá estar concluído em maio de 2014, envolvendo mais de 20 pessoas, ligadas à Escola Politécnica, à Faculdade de Economia e Administração (FEA), à Faculdade de Arquitetura e Urbanismo (FAU) e ao Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen). A multidisciplinaridade dos aspectos envolvidos no projeto justifica contar com especialistas de todas essas áreas. Um dos aspectos relevantes ao estudo diz respeito à confiabilidade dos equipamentos de geração, que será estudada pelo Ipen.

De modo geral, segundo o diretor do IEE, os motores de combustão interna apresentam eficiência de conversão em energia mecânica de 38% a 42%, com gases de exaustão na faixa de 400°C. As turbinas aeroderivadas alcançam eficiência menor, de 30% a 33%, mas oferecem gases de exaustão a temperaturas bem mais elevadas, podendo gerar vapor para ampliar a geração elétrica (ciclo combinado). A maioria das atividades industriais tem operações na faixa dos 180°C, segundo Sauer. Além disso, é preciso considerar o regime de operação dos sistemas. No caso de shopping centers, por exemplo, poderia ser mais interessante gerar a própria eletricidade apenas durante o horário de funcionamento, consumindo energia da rede durante a madrugada. Se há ligações e desligamentos frequentes dos equipamentos, é preferível usar motores. “Para gerações menores que 1 MW, geralmente os motores são a melhor opção”, disse Sauer.

Ele relatou que visitou o Japão em 2003 e conheceu um bairro de Tóquio que era suprido de energia apenas com gás natural. E o país é um importador de gás natural liquefeito (GNL). “Aquele bairro gerava eletricidade e calor no inverno, e frio no verão, usando equipamentos absorvedores; esse sistema funciona bem há mais de duas décadas”, salientou. Alguns países da Europa também usam a cogeração habitualmente.

O diretor do IEE salientou que algumas indústrias possuem gases efluentes de seus processos internos que poderiam ser aproveitados para gerar eletricidade, mas seria necessário verificar os fatores econômicos e ambientais envolvidos.

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Alcaide: Espanha e Portugal deram incentivos para geração distribuída

Tecnicamente viável – No futuro, a demanda de energia do mundo será atendida principalmente por fontes de origem renovável, como a eólica, a solar e a de biomassa. Mas o gás natural será o combustível de transição da etapa atual para a posterior. Essa é a avaliação da Wärtsilä, empresa finlandesa com mais de 150 anos de atuação no mercado de energia.

“As fontes renováveis dependem das condições meteorológicas, do vento e da chuva, enquanto nas termelétricas basta apertar um botão que elas funcionam imediatamente”, comparou Jorge Alcaide, diretor da divisão Power Plant da Wärtsilä no Brasil. Para ele, as térmicas sempre terão importância como complemento dos sistemas elétricos diversificados. A situação da matriz nacional é peculiar, por contar com a dominância da fonte hidráulica, seguida pelas formas renováveis. A queima de hidrocarbonetos vem em terceiro lugar.

No quadro brasileiro, Alcaide aponta como ponto crítico a transmissão e a distribuição de eletricidade. “Temos parques eólicos prontos que não podem fornecer energia para o sistema por falta de linhas de transmissão e isso tende a piorar porque não há muito espaço disponível para passar novas linhas para os grandes centros de consumo”, afirmou. A saída mais clara é a geração de eletricidade no ponto de consumo.

Rodrigo Portes, diretor executivo da divisão de motores a gás da GE Power & Water para a América Latina, concorda com essa visão do mercado de energia no Brasil, apontando a geração distribuída próxima aos centros consumidores como uma alternativa real e necessária. “Já existem incentivos regulatórios, como os descontos nas Tarifas de Uso dos Sistemas de Transmissão (Tust) e Distribuição (Tusd) de 50% a 100%, inclusive no consumo”, comentou.

Considerando as estimativas oficiais de que o país precisará duplicar sua capacidade de geração de energia entre 2010 e 2030, não há outra forma de satisfazer a demanda senão com o aumento da geração termelétrica. “O gás natural disponível por aqui já está compromissado, mas esse combustível é cada vez mais abundante no mundo; o aumento do uso de LGN é uma alternativa”, considerou Alcaide.

Portes, da GE, aponta como vantagens da geração distribuída o curto intervalo de tempo para a sua implantação (muito menor que o requerido para unidades geradoras centralizadas) e a dispensa de reforços nas linhas de transmissão, acelerando o aumento da energia disponível. Além disso, ela reduz impactos ambientais por usar combustíveis menos poluentes e de forma mais eficiente, ao aproveitar os gases de exaustão; aumenta a confiabilidade de suprimento aos clientes atendidos; reduz perdas e custos na transmissão; bem como abre a possibilidade de aproveitamento de outros combustíveis, como o biogás das usinas sucroalcooleiras, cuja produção coincide com o período de seca na região centro-sul.

A geração distribuída não é uma novidade. “Espanha e Portugal podem ser modelos para o Brasil. Eles incentivaram de forma eficiente a geração distribuída”, recomendou o diretor da Wärtsilä. Para ele, o aumento dessa forma de produzir eletricidade confere maior segurança para todo o sistema elétrico, desafogando-o. As grandes usinas de geração poderiam ficar sobrecarregadas, com risco de desligamento, caso não houvesse uma capacidade considerável de geradores espalhados nas redes desses países. A Wärtsilä oferece um sistema de soluções dinâmicas para grids de eletricidade, denominado Smart Power Generation, que conduz a operação a um ponto ótimo de equilíbrio que considera a flexibilidade operacional e de combustíveis, além da eficiência global.

“Em Portugal, um cliente que tinha demanda de 1 MW foi incentivado a investir para gerar 1,5 MW, sendo que o governo se obrigou a comprar a energia excedente e isso financiou a instalação”, explicou.

“Como estamos falando de projetos com potências menores e ciclos simples, com mais flexibilidade de operação e manutenção, os motores são preferíveis, pois é possível utilizar mais equipamentos para gerar a mesma potência”, afirmou Portes, que também salientou a maior eficiência dos motores.

O portfólio de produtos da Wärtsilä se concentra em geradores da faixa de 8 a 10 MW para cima, oferecidos em módulos, embora a empresa comercialize soluções desde 1 MW a 500 MW. Um empreendimento comercial geralmente funciona por 12 h/dia, dispensando alta carga no período seguinte, que é suprido pela rede. Nesse caso, a autogeração só entra em produção durante metade do dia. “Motores funcionam melhor no regime de liga e desliga diário”, comentou Alcaide, ressaltando que as turbinas são indicadas para regimes mais longos de operação. Entre turbinas e motores, ele considera que o cliente deve preferir o tipo de equipamento que apresente a melhor viabilidade técnico-financeira.

A Wärtsilä fabrica grupos geradores e também faz toda a integração dos sistemas até a interligação com a rede local de distribuição. “Compramos componentes de outros fabricantes de equipamentos para isso, não faz sentido vender apenas os motores”, afirmou. A companhia se encarrega da engenharia dos sistemas, desenho, construção e interligação.

Segundo Alcaide, tecnicamente, é viável interligar geradores distribuídos ao sistema elétrico regional. “Economicamente, nem sempre”, salientou. “Na Espanha, o gerador sabe exatamente quanto vai receber pelo MW, o Brasil ainda não conseguiu tornar claro esse valor para incentivar o autogerador a colocar o excedente na rede”, avaliou.

Petróleo & Energia, Rodrigo Portes, GE, motores levam vantagem sobre as turbinas nessa aplicação
Portes: motores levam vantagem sobre as turbinas nessa aplicação

Do ponto de vista dos investimentos iniciais, Alcaide considera razoáveis as condições atuais para a importação de geradores, especialmente os de grande porte, usados em plataformas de petróleo para offshore, por exemplo. Mas recomenda: “Faltam incentivos fiscais para a importação de peças durante os cinco anos após a importação dos motores ou turbinas; com os impostos atuais, a manutenção deles fica muito cara.”

“A GE acredita no conceito e na aplicabilidade  da geração distribuída e criou um novo negócio em âmbito mundial, chamado Distributed Power, que uniu as áreas de Gas Engines e Turbinas Aeroderivadas, capacitando-se a fornecer produtos e serviços para essa faixa de aplicação, de 0,5 MW a 100 MW”, salientou Rodrigo Portes.

A GE assinou em abril um contrato de US$ 4,5 milhões para fornecer três motores Jenbacher J624, alimentados a gás natural, para a ampliação da unidade de engarrafamento da Coca-Cola Andina Brasil em Jacarepaguá-RJ. O conjunto terá potência total de 12 MW e segue o conceito quadgeneration, de reunir em um só sistema o suprimento de eletricidade, calor, água fria, dióxido de carbono e nitrogênio para a engarrafadora, que está se preparando para atender ao aumento de demanda previsto para 2014 e 2016.

A instalação dos motores será feita pela Light Esco, e deverá ser concluída até agosto, contando com suporte técnico da GE. O projeto integrado permitirá reduzir em 40% as emissões de CO2 em relação a sistemas separados de produção de calor e eletricidade.

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