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Avaliação Econômico-financeira Da Microgeração

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Avaliação Economica Financeira de Microgeração
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  1  UNIOESTE. R. Universitária, 2069, Jardim Universitário, CEP 85819-110, Cascavel, PR. Fone: (45) 9994-6651. E-mail: angelicaavaci@hotmail.com 2  UNIOESTE. Fone: (45) 3220-3155. E-mail: melegsouza@hotmail.com; l_chaves@hotmail.com 3  UNIOESTE. Fone: (45) 3220-3151. E-mail: cecn1@yahoo.com.br; deonir.secco@unioeste.br  4  UNIOESTE. Fone: (45) 9962-8332. E-mail: rkrauss86@gmail.com Avaliação econômico-nanceira da microgeração de energia elétrica proveniente de biogás da suinocultura Angelica B. Avaci 1 , Samuel N. M. de Souza 2 , Luiz I. Chaves 2 , Carlos E. C. Nogueira 3 , Rosana K. Niedzialkoski 4  & Deonir Secco 3 RESUMO Uma das maiores fontes de energia disponíveis nas áreas rurais e agroindustriais é a biomassa, que aparece na forma de resíduos vegetais e animais, tais como resto de colheita, esterco animal, plantações energéticas e euentes agroindustriais. Esses resíduos podem ser utilizados pelo produtor rural ou na agroindústria para a queima direta, visando à produção de calor ou à produção de biogás em biodigestores. A produção de suínos gera grande quantidade de dejetos causando problemas ao meio ambiente, que quando não tratados possuem quantidade relevante de metano. Objetivou-se com este trabalho avaliar, economicamente, a produção de energia elétrica via biogás da suinocultura. Constatou-se que a melhor opção para o produtor é a venda de crédito carbono quando o custo de produção de energia elétrica é viável quando vendido à concessionária de energia. A melhor condição encontrada foi a de geração de 20 h d -1 , caso o tempo de retorno do investimento seja de 8 anos e o valor de produção de energia elétrica, de R$ 120,11 kWh. Palavras-chave: suínos, eletricidade, biomassa Economic evaluation of microgeneration of electricity from biogas of swine manure ABSTRACT One of the biggest sources of energy available in rural areas is biomass and agribusiness. The same appears in the form of plant and animal residues such as crop residues, animal manure, energy crops and agro- industrial efuents. These residues can be used by the farmer or agribusiness for direct burning in order to produce heat or production of biogas. Swine production generates large amounts of wastes causing environmental problems if left untreated. The same has lot of methane. The objective of this study was to evaluate the production cost of electricity through biogas from swine manure. It was found that the best option for the producer is selling carbon credit when the production cost of electricity is viable when sold to utility power. The best condition was found to generate 20 h d -1 , when the time for return on investment is 8 years and the production of electricity is R$ 120.11 kWh. Key words: swine, electricity, biomass Revista Brasileira de   Engenharia Agrícola e Ambiental v.17, n.4, p.456–462, 2013Campina Grande, PB, UAEA/UFCG – http://www.agriambi.com.br Protocolo 136.12 – 26/06/2012 ã Aprovado em 04/01/2013  457 Avaliação econômico-fnanceira da microgeração de energia elétrica proveniente de biogás da suinocultura R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, v.17, n.4, p.456–462, 2013. I  NTRODUÇÃO Para as próximas décadas há perspectivas de crise no setor energético, devidoao descompasso entre o crescimento da demanda e a incapacidade da oferta acompanhar o ritmo de expansão do Produto Interno Bruto (PIB) mundial, em especial do petróleo, que é base da matriz energética nacional. O resultado imediato e perceptível de tal crise se refere à volatilidade e aos recordes no preço do barril no petróleo. Países  buscam aliviar as incertezas e, de alguma forma, impedir que suas economias caiam diante da crise energética, estimulando as fontes energéticas renováveis, como biomassa solar e eólica.O Brasil é um país que apresenta tradição no uso de fontes renováveis de energia, destacando-se o uso da energia hidrelétrica como responsável pela maior parcela, isto é, 74% de toda a geração de eletricidade. Por outro lado, existem ainda estáticos, com pouco aproveitamento, um enorme potencial de fontes renováveis de energia ressaltando-se, entre elas, a energia eólica (0,4%) e a biomassa (4,7%) (BEN, 2011).Com o aumento dos valores das fontes convencionais de energia juntamente com a crescente preocupação do futuro da oferta de energia, a segurança energética ganhou posição signicativa nos meios políticos, ao redor do mundo, incluindo o Brasil. Reconhecido pelas fontes renováveis de energia, o Brasil tornou-se centro da atenção de países desenvolvidos em virtude da sua fonte de energia limpa de bicombustíveis e geração de energia elétrica.Conforme dados disponibilizados pelo IBGE (2006) o Brasil é o quarto produtor mundial de suínos contando com cerca de 43,2 milhões de cabeças, apresentando-se com grande potencial de resíduos. Os resíduos rurais incluem todos os tipos gerados  pelas atividades produtivas nas zonas rurais, quais sejam: resíduos agrícolas, orestais e pecuários. Os resíduos da pecuária são constituídos por estercos e outros produtos resultantes da atividade biológica dos bovinos, suínos, caprinos e outros, cuja relevância local justica seu aproveitamento energético. O biogás produzido através de digestão anaerobia é composto basicamente de metano (CH 4 ), dióxido de carbono (CO 2 ) e sulfeto de hidrogênio (H 2 S). A digestão anaeróbia é um processo natural em que bactérias anaeróbias que atacam as estruturas da matéria orgânica para produzir compostos simples como metano, dióxido de carbono e água formam, assim, o biogás. O biogás contém aproximadamente 36 a 50% de metano (CH 4 ) e de 15 a 60% de dióxido de carbono (CO 2 ) (Rychebosh et al., 2011; Starr et al., 2012). Resíduos de biomassa são considerados fonte de energia disponível embora possa causar grave degradação ambiental. A recuperação do biogás através da digestão anaeróbia é vista como forma ideal de tratamento de resíduos da biomassa. Diferentes tipos de resíduo têm potencial de produção de  biogás tais como: dejetos de bovinos, de suínos, lodo de esgoto, resíduos de frutas e vegetais, entre outros (Qiao et al., 2011). Conforme a característica dos dejetos torna-se imprescindível o tratamento prévio dos resíduos suínos para depois aproveitá-los no solo. A biodigestão anaeróbia pode ser usada como tratamento, reduzindo o poder de poluição e gerando subprodutos como o biogás e o biofertilizante (Alvarez & Gunnar, 2008).Segundo Souza et al .  (2004) uma outra vantagem no aproveitamento do biogás é o fato do metano ser um gás que contribui para o efeito estufa mais intensamente que o dióxido de carbono e sua queima para a geração de energia contribui sobremaneira para a redução de seu efeito como tal.Diversos indicadores produtivos e econômicos da agropecuária levam para a grande produção de suínos, em especial na região sul. A aglomeração de unidades produtoras em determinada região e uma concentração maior de animais fazem com que surja um desafio que se pode agravar na suinocultura (Ahna et al., 2006). A produção de suínos traz  problemas ambientais de forma mais intensa em certas regiões; no entanto, o manejo de dejetos apresenta pontos que podem trazer problemas para qualquer granja produtora (Orrico Júnior et al., 2009). Sem tratamento, os dejetos poluem rios e emitam gases que aumentam o efeito estufa. O biogás proveniente da suinocultura vem-se tornando fonte de energia renovável. Além da produção de energia elétrica para suprir as necessidades dos  produtores, contribui para a diminuição de danos ambientais; apesar disto, há aspectos desta produção que devem ser analisados cuidadosamente. Cita-se, aqui, a questão nanceira da produção. A análise nanceira de projetos de implantação de plantas de biogás é de fundamental importância visto que consiste em analisar os fatores econômicos essenciais para a obtenção de êxito no projeto, analisando o tempo de retorno do investimento. Neste contexto objetivou-se, neste trabalho, mostrar a viabilidade ou não da produção de energia elétrica proveniente do biogás da suinocultura. Com cálculos de análise nanceiros como VPL, TIR, tempo de retorno de investimento e custo de  produção de energia elétrica, considerando-se a receita de venda de créditos carbono. M ATERIAL   E  M ÉTODOS A Unidade da Granja Colombari localiza-se na Linha Marm, no Município de São Miguel do Iguaçu, latitude 25º 20’ 53 Sul e longitude 54º 14’ 16 Oeste, no oeste do estado do Paraná. A Granja Colombari trabalha com sistema de criação connada. A geração de biomassa está diretamente ligada aos fatores de manejo, sistema de abastecimento de água, climatização e sistemas de limpeza. A propriedade possui dois  biodigestores e um motor-gerador de 100 kVA interligado à rede de distribuição de energia. Equações para determinação de parâmetros fnanceiros e do custo de produção da energia elétrica Foram estudados três cenários: Cenário 1: Situação atual da Granja Colombari. A média de produção de biogás é de 554 m³ d -1,  para uma média de 4673 suínos alojados a uma temperatura média de 22,11 ºC; os dados do motor-gerador fornecido pelo fabricante são: potência – 76 kW e consumo de 50 m³ h -1 de biogás; os dados coletados do funcionamento do motor-gerador são de potência média de 66,22 kW e consumo especíco 45,55 m³ h -1  de biogás. Para ns de cálculo serão usados dados reais de funcionamento. A geração de energia funciona durante 10 h diárias. Considera-se  458 Angelica B. Avaci et al. R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, v.17, n.4, p.456–462, 2013. (1)(2)(8)(7)(6)(5)(4)(3)o custo do biodigestor de R$ 294.600,00 e do motor-gerador de R$ 113.550,00. Cenário 2: Simulando que a geração de energia funcione durante 16 h diárias; para isto, a produção de biogás precisará aumentar 729 m³ d -1  e, simultaneamente, a produção de suínos alcançará 6073 suínos. A potência e o consumo do motor serão considerados os mesmos nos três cenários. O custo do  biodigestor será de R$ 352.800,00 e o custo do motor-gerador  para termos de cálculo, será de R$ 113.550,00. Cenário 3: Simulando 20 h diárias de geração de energia, sendo 911 m³ d -1  de biogás e uma produção de suínos de 7000 animais, considerar-se-á o custo do biodigestor de R$ 441.000,00 e do motor-gerador, de R$ 113.550,00.Os valores comerciais do biodigestor (incluindo escavação, instalação completa) foram fornecidos pela empresa Sansuy – Soluções em PVC e os do motor-gerador, pela empresa ER-BR Energias Renováveis. Nos três cenários foi calculado o custo da produção de energia elétrica; jáos parâmetros de avaliação econômica de  projetos serão expostos através VPL, TIR, TRI. Valor presente líquido (VPL) → faz uma comparação do investimento realizado com o valor presente nos uxos de caixa gerados pelo projeto; leva em conta todos os uxos de caixa e não apenas o instante no tempo em que o saldo acumulado se torna positivo, que pode nos dar uma medida de riqueza adicionada (VPL > 0) ou destruída (VPL < 0). A taxa de juros a ser utilizada para denição dos parâmetros será de 5,5% a.a conforme imposto pelo Programa ABC. VPL é dado por:A - gasto anual com energia elétrica adquirida na rede, R$ ano -1 OM - gastos com amortização e manutenção da planta, R$ ano -1 TRI - tempo de retorno, anosCusto da energia elétrica: VPL FCr VR r  tt ntn = − ++ ( ) ++ ( ) = ∑ 11 1 1 donde: I - investimento inicialFC t  - uxo de caixa líquido na data t r - custo de capital VR - valor residual do projeto ao nal do período de análise Taxa Interna de Retorno (TIR) → É uma referência a ser utilizada para denir a aceitação ou não de um projeto. A taxa interna de retorno torna o VPL nulo. Tempo de retorno de investimento (TRI) → para o cálculo de TRI o valor pago ao produtor pelo MWh produzido foi simulado em R$ 120,00 – R$ 140,00 – R$ 160,00 – R$ 180,00  – R$ 200,00 – R$ 220,00 porque, conforme ANEEL (2010) o valor pago pela energia provinda da biomassa é de R$ 144,20 o MWh. Para análise de viabilidade o valor considerado será de R$ 140,00 o MWh. TRIk k j j j = × − ( )  −    + ( ) − lnln11 1 donde: k - (A/CI) - (OM/100)CI - custo de investimento no sistema biodigestor/motor-gerador, R$ CE CAG CABPE =+ em que:C E  - custo de energia elétrica produzida via biogás, R$ kWhCAB - gasto anual com biogás, R$ ano -1 PE - produção de eletricidade pela planta de biogás, kWh ano -1 CAG - custo anualizado do investimento no conjunto motor-gerador, R$ ano -1 CAG CIG FRC CIG OM = × +× 100 CAB CB CNB = × em que:CIG - custo do investimento no motor-gerador, R$OM - custo com organização e manutenção, % ano -1 CB - custo do biogás, R$ m -3 CNB - consumo de biogás pelo conjunto motor-gerador, m 3 ano -1 A produção de eletricidade (PE) é dada por: PE Pot T = × em que:Pot - potência nominal da planta, kWT - disponibilidade anual da planta, h ano -1 O fator de recuperação de capital é dado por: FRC j j j nn =× + ( ) + ( )  − − 11 1 1 em que:FRC - fator de recuperação de capital j - taxa de desconto, % anon - anos para amortização do investimentoO custo do biogás é dado por: CB CABPAB = em que:CAB - custo anualizado do investimento no biodigestor, R$ ano -1 PAB - produção anual de biogás, m 3 ano -1  459 Avaliação econômico-fnanceira da microgeração de energia elétrica proveniente de biogás da suinocultura R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, v.17, n.4, p.456–462, 2013. (9)(10)(11)em que:CIB - custo de investimento no biodigestor, R$PAB - produção anual de biogás, m 3  ano -1 CC - ganho com crédito carbono, R$ ano -1 Para conversão da quantidade de metano em crédito carbono, foi usada a Eq.10.- Conversão de biogás em t CO 2  e convertido em R$ t -1 Para tal conversão foram usados os seguintes parâmetros: Produção de biogás em m 3 ano -1 , Pr Densidade CH 4 : 0,35 m³ CH 4 kg -1 , DsPorcentagem de metano no biogás: 60%, PcValor por tCO 2 : U$ 14,50.Equivalência entre CH 4  e CO 2  – 1 unidade de CH 4  equivale a 21 unidade de CO 2 (Un)A Tabela 2 mostra que, com 16 h d -1 , o valor ca competitivo a partir do tempo de retorno igual 20 anos quando o valor da  produção de energia chega a R$ 132,60 MWh. Considerando a venda de crédito carbono com 10 anos, torna-se viável o custo da produção de energia elétrica, que ca em torno de R$ 130,20, CAB CIB FRC CIB OMCC = × +×− 100 tCO Ds Pc Un 2 1000 =× × × Pr  valor da tonelada  = × tCOU 2 $ Para o cálculo do benecio da produção de biofertilizante foi usada a metodologia de Cervi (2009). BPB QN PNM = × donde:BPB - benefício de produção de biofertilizante, R$ ano -1 QN - wuantidade de nutrientes presentes, kg ano -1 PNM - preço comercial dos nutrientes no mercado, R$ kg -1 O biofertilizante de suínos contém 2,15% de nitrogênio (N), 1,6% de fosfato (P 2 O 5 ) e 1,15% de óxido de potássio (K  2 O) (Tanganelli, 2009). R  ESULTADOS   E  D ISCUSSÃO A Figura 1 representa a variação do tempo de retorno do investimento em função das horas de produção de energia e do valor pago pela concessionária de energia. Com produção de 10 h d -1  sem a venda de crédito carbono R$ 140,00 o MWh, o tempo de retorno do investimento gira em torno de 25 anos. Com a receita da venda de crédito carbono, o TRI cai para 10 anos.Com a produção em 16 h d -1 , sem a venda de crédito carbono o TRI está na faixa de 12 anos. Com a venda de crédito carbono o tempo de retorno de investimento é de 8 anos. A Tabela 1 mostra a variação do custo da energia elétrica de acordo com a venda ou não de crédito carbono. Com a produção de energia em 10 h d -1  sem a venda de crédito carbono, com o tempo de retorno do investimento estimado em 10, 15 ou 20 anos, o valor da produção de energia, R$ 289,94, R$ 219,50 e R$ 185,80, respectivamente, é superior ao pago pela concessionária de energia que é R$ 140,00 o MWh.A. 10 h dia -1 B. 16 h dia -1    T  e  m  p  o   (  a  n  o  s   ) C. 20 h dia -1 Valor (R$/MWh) Figura 1. Tempo de retorno de investimento Tabela 1. Custo da energia elétrica (R$ MWh) proveniente do biogás da suinocultura variando o tempo de produção em função do tempo de retorno de investimento Tabela 2. Custo da energia elétrica (R$ MWh) prove-niente do biogás da suinocultura variando o tempo de produção em função do tempo de retorno de investimento
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