4.4 Algorithmes numériques
4.4.3 Algorithmes de type gradient (cas avec contraintes)
Vislumbram-se duas rotas adequadas para a geração de eletricidade usando a biomassa lenhosa oriunda do rio Madeira: a gaseificação acoplada a motores de combustão interna e o ciclo a vapor usando turbinas. A mais adequada está intrinsecamente ligada à escala de produção.
Para Nogueira e Lora (2003), tecnologia com gaseificadores e motores alternativos de geração elétrica com biomassa estão disponíveis até a capacidade de 1 MWe, enquanto o uso de tecnologia de ciclo a vapor estão disponíveis em plantas a partir desse valor.
Segundo Cortez, Lora e Gómez (2008), efeitos da economia de escala limitam a produção de energia elétrica por meio de motores de combustão interna integrados a gaseificadores a instalações com capacidades até 150 kWe.
Para exemplificar, na cidade de Itacoatiara, a aproximadamente 50 km da foz do rio Madeira, existem duas plantas instaladas, com capacidades de 9 MWe e 5MWe, pertencentes às empresas BK Energia5 e Maggi Energia6, respectivamente, que utilizam resíduos de indústrias madeireiras como insumo.
A utilização de biomassa lenhosa como combustível sólido em sistemas de geração de energia elétrica impõe a necessidade de granulometrias bem definidas para que sejam logradas boas condições de operação e rendimento (NOGUEIRA e LORA, 2003). No caso da madeira flutuante do rio Madeira significa a adoção de procedimentos de corte com uso de picadores para enquadramento nas dimensões requeridas visando a utilização nas rotas tecnológicas vislumbradas neste trabalho: gaseificação ou ciclo a vapor.
5 BK Energia Itacoatiara Ltda – Produtor independente de energia elétrica, localizado no município de Itacoatiara, estado do Amazonas,
autorizado pela Resolução ANEEL no 425, de 15 de outubro de 2001.
6 Maggi Energia S/A – Produtor Independente de energia elétrica, localizado em Itacoatiara, estado do Amazonas, autorizado pela Resolução
O volume resultante após o corte, chamado volume a granel, certamente diferirá daquele obtido durante a operação de retirada de paliteiros, ressaltando-se sua variação de espécie para espécie de madeira. Este volume pode ser estimado a partir do conhecimento da massa do material disponível in natura, obtido a partir do
volume constante na tabela 2.1multiplicado pela densidade aparente desse material pela expressão seguinte:
Mdisp =Vdisp ×ρ [3], onde:
Mdisp – massa disponível in natura (kg); Vdisp - volume disponível in natura (m3)
ρ - densidade da biomassa disponível (kg/m3).
Em face da inexistência de inventário relativo às espécies de madeira retiradas dos paliteiros, que permitiriam avaliação da densidade da biomassa (ρ), foram coletadas amostras de biomassa lenhosa nas localidades Mutum, Capitari e Curicaca. Após análises em laboratório foram identificadas as espécies Xylopia SP.
(Envira), Couratari SP. (Tauari), Hymenolobium SP. Fabaceae (Angelim) e Calycophillum SP. Rubiacaee (mulateiro da várzea).
Os valores encontrados de densidade aparente dessas espécies madeireiras são todos superiores a 500 kg/m3. Desta forma, adotou-se esse valor para efeito deste trabalho, em face da heterogeneidade das espécies encontradas no bioma da várzea do rio Madeira, além de permitir um cenário conservador, ou seja, os valores usados não implicarão em superestimações.
Uma vez definida a densidade, foram calculados os valores de volumes disponíveis, a partir do qual se chegou aos volumes a granel disponíveis, bastando, para tal, efetuar a multiplicação por sua densidade a granel, ou seja:
Vg = Mdisp ×γ [4], onde:
Vg – Volume a granel disponível; Mdisp – massa disponível;
γ – densidade a granel da biomassa.
A densidade a granel é obtida por meio de ensaio normatizado pela NBR 6922, onde se verifica o peso da biomassa para uma amostra com volume igual a 0,216 m3. Para este ensaio a biomassa deverá estar com sua granulometria adequada ao requerido pelo sistema a ser adotado. Para efeito deste trabalho foi adotado o valor de 245 kg/m3, obtido a partir da média das 43 espécies amazônicas caracterizadas em Feitosa Netto et al (2006).
Os resultados de massa disponível e volume a granel para cada localidade onde as operações de retirada de paliteiro foram realizadas, usando-se para tal a média das retiradas, constam da tabela 4.
Uma vez conhecidos os volumes a granel, o potencial de geração de energia elétrica pode ser avaliado por meio do produto da densidade energética da biomassa pelo volume a granel, ou seja:
Pele = δ × Vg [3], onde:
Pele – Potencial de geração de energia elétrica (MJ); δ – densidade energética (MJ/m3);
Vg – Volume a granel (m3).
A densidade energética adotada neste trabalho foi de 4.893 MJ/m3, resultante da média obtida para 43 espécies amazônicas publicadas em DUARTE et
al, 2007.
Os valores calculados em MJ foram convertidos para kWh, e em seguida, foram calculadas as potências disponíveis em kVA, considerando um fator de carga de 0,4, além do número de unidades consumidoras que o sistema é capaz de atender, tomando-se como referência o valor unitário de 2,5 kVA, obtido a partir de relatório de fevereiro de 2009 do Programa Luz para Todos, Coordenação Estadual do Amazonas. A tabela 4.5 mostra os resultados obtidos.
Tabela 4.5 – Potencial de geração de energia elétrica e do número de unidades consumidoras a serem atendidas utilizando a biomassa retirada de paliteiros do rio Madeira.
Local Massa Vol. a Energia Potência Número de
disponível(kg) granel (m3) (kWh) (kVA) Unid. Cons.
Foz do Paraná do Madeirinha 104.680,00 427,27 116.112,43 41,42 17 Porto do Cruzeiro 175.100,00 714,69 194.223,22 69,29 28 Santa Rosa 209.355,00 854,51 232.219,32 82,84 33 Enseada Cachoeirinha 155.295,00 633,86 172.255,26 61,45 25 Paraná do Jenipapo 222.230,00 907,06 246.500,44 87,94 35
Continuação da tabela 4.5 – Potencial de geração de energia elétrica e do número de unidades consumidoras a serem atendidas utilizando a biomassa retirada de paliteiros do rio Madeira.
Local Massa Vol. a Energia Potência Número de
disponível(kg) granel (m3) (kWh) (kVA) Unid. Cons.
Costa Bela Vista do Atininga 234.445,00 956,92 260.049,48 92,77 37 Ilha do Salomão 309.943,00 1.265,07 343.792,85 122,64 49 Papagaios 276.175,00 1.127,24 306.336,94 109,28 44 Iha dos Periquitos /Curicaca 226.474,00 924,38 251.207,94 89,61 36 Capitari 283.125,00 1.155,61 314.045,97 112,03 45 Mutum 408.540,00 1.667,51 453.157,94 161,66 65 Totais 1.630.591,00 6.655,47 1.808.672,97 645,22 258