Caldeira elétrica à vista?
Introdução
A busca por soluções eficientes e sustentáveis para geração de vapor está mais ativa do que nunca. A caldeira elétrica, antes vista como inviável para aplicações industriais, começa a ganhar espaço graças à queda no custo da energia com a chegada das energias solar e eólica.
Neste artigo, comparamos o custo total da tonelada de vapor saturado a 10 bar(g) para ambos os sistemas, considerando não apenas o combustível, mas também os custos de operação e manutenção (O&M) e de aquisição.
1. Premissas Técnicas
Valores estimados:
Pressão do vapor: 10 bar(g);
Preço do cavaco: R$ 230/tonelada;
Custo de geração solar (autoprodução): R$ 120 a R$ 150/MWh;
Encargos médios de uso da rede: R$ 80/MWh;
O&M elétrica: R$ 5 a R$ 10 por tonelada de vapor;
O&M cavaco: R$ 25 a R$ 40 por tonelada de vapor;
Tempo de pagamento: 10 anos;
Taxa de juros: 10% ao ano.
2. Custo do vapor
Sem considerar o custo de aquisição diluído (somente O&M):
Elétrica (energia do mercado livre): 202 a 246 R$/t;
Elétrica (geração solar própria): 123 a 168 R$/t;
Biomassa (cavaco): 97 a 112 R$/t.
O custo de aquisição total diluído (caldeira e periféricos (pátio de biomassa, infraestrutura elétrica e remoção de cinzas)) é cerca de 17 R$/t na caldeira elétrica e 20 R$/t na caldeira a biomassa, ambas com vazão de 20 t/h de vapor. Alterando a vazão de vapor para 60 t/h, esse valor passa para 16 R$/t em ambas as situações.
3. Comparativo
A caldeira a cavaco ainda apresenta menor custo total, mas a diferença se estreita muito quando a energia elétrica é gerada via sistema solar próprio.
A caldeira elétrica passa a ser competitiva, principalmente em locais:
Sem disponibilidade de biomassa,
Com geração própria ou baixo custo da energia elétrica,
Com disponibilidade de infraestrutura elétrica;
Com matriz de geração de eletricidade majoritariamente renovável;
Com foco em descarbonização.
4. Plantas com caldeiras elétricas
Algumas plantas com caldeiras elétricas em escala considerável produzindo vapor saturado:
Fabricante Parat Halvorsen - Hamburgo, Alemanha - Capacidade de 90 t/h de vapor @ 10 a 12 bar(g);
Fabricante Elpanneteknik - Malmo, Suécia - 70 t/h de vapor @ 8 a 12 (bar(g);
Precision Boilers - Virgínia - Estados Unidos - 40 t/h @ 3 a 10 bar(g).
5. Desafios e limitações
Os principais desafios para que essa tendência aconteça são:
Continuar a baixar o custo da energia elétrica (aumento de geração solar e eólica, armazenamento de energia (usinas reversíveis, baterias ou armazenamento térmico);
Desenvolver/investir na infraestrutura elétrica (acomodar maior geração solar e eólica, armazenamento e ampliar a capacidade de escoamento do sistema elétrico);
Grandes unidades (maiores que 60 t/h) são raras e, portanto, estes sistemas com a tecnologia no momento atenderia pequenas e médias industrias ou necessitaria a implantação de múltiplas unidades.
6. Outras Considerações
A eletrificação, a qual começou há muitos anos, parece ser uma tendência que continuará, assim como as energias solar e eólica. No entanto, a participação destas é relativamente pequena na matriz energética. Quando se coloca na conta a energia térmica, percebe-se que o caminho é longo e que os sistemas atuais (caldeiras a biomassa) continuarão por um bom período dada à necessidade de desenvolvimento do setor elétrico.
Novas plantas, em um futuro breve e em especial às de menor porte, poderão ser concebidas com caldeiras elétricas devido à tendência de diminuição do preço da energia. Porém, a medida que a demanda aumentar, a necessidade de modernização e aumento do sistema elétrico ocorrerá, o que pode equilibrar ou inverter a tendência.
7. Dados
De toda energia consumida no Brasil, aproximadamente 20% é energia elétrica e 80% é consumo térmico. Os 20% de energia elétrica são compostos por (p.p):
Solar: 2,8;
Eólica: 2,5;
Biomassa e Biogás: 1,7;
Hidrelétrica: 10,7;
Combustíveis fósseis: 2,3.
Os 80% de consumo térmico são divididos em, aproximadamente (p.p.):
Derivados de petróleo: 29,6;
Biomassa: 21,6;
Gás natural: 12,8;
Carvão mineral e coque: 4,0;
Etanol: 8,0;
Outros: 4,0.
Agrupando as energias elétrica e térmica, as fontes são:
Combustíveis fósseis: 48,7 %;
Biomassa: 23,3 %;
Hidrelétrica: 10,7 %;
Etanol: 8,0 %;
Outros: 4,0 %;
Solar: 2,8 %;
Eólica: 2,5 %.
Até o próximo artigo!
Alex Fernando Ruiz
alex@afr.tec.br
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