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ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS
Na fase inicial do projeto, foram estudadas algumas alternativas tecnológicas para o atendimento energético às comunidades ribeirinhas, levando em conta a viabilidade e a sustentabilidade de cada uma delas. As tecnologias estudadas foram: Sistemas Hidrocinéticos; Microcentral Hidrelétrica (MCH); Biomassa (óleos vegetais); Biomassa Sólida (Madeira e Resíduos Agrícolas); Sistemas Fotovoltaicos.
 Sistemas Hidrocinéticos
Microcentral Hidrelétrica (MCH)
Biomassa (Óleos Vegetais)
Biomassa Sólida (Madeira e Resíduos Agrícolas)
Sistemas Fotovoltaicos
Sistemas Hidrocinéticos
Sistemas hidrocinéticos utilizam rodas d'água ou turbinas para a produção de energia elétrica, impulsionadas apenas pela velocidade do rio, ou seja, sem a necessidade de barragem ou queda d'água. Em qualquer dispositivo hidrocinético, a potência varia proporcionalmente ao cubo da velocidade da água. Sendo assim, para que o dispositivo seja viável, é fundamental que haja uma velocidade mínima, abaixo da qual o torque proporcionado pelo fluxo de água mal supera as resistências internas do dispositivo e a potência elétrica gerada é nula ou desprezível frente aos investimentos realizados.
O Cepel desenvolveu, juntamente com a firma Hidrometal, do Paraná, e a COPPE/UFRJ, uma roda d'água robusta, baseada em um pequeno modelo da Hidrometal originalmente destinado a bombeamento de água. Para esta roda d'água, o limite inferior da velocidade da água foi estimado em 1,5 m/s, o que é compatível com os limites mínimos estipulados para outros modelos e marcas de dispositivos hidrocinéticos. Foi analisada a possibilidade de utilização deste equipamento no Projeto Ribeirinhas e para tal, foram feitos alguns levantamentos com o objetivo de identificar locais adequados para sua implementação. No entanto, os estudos realizados pelo Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL) e pela Universidade do Amazonas (UA) mostraram que a utilização de tecnologia hidrocinética é praticamente inviável no estado do Amazonas, pois esta situação não só requer a existência de um trecho de rio com velocidade adequada, mas também que o mesmo esteja localizado próximo a uma comunidade isolada a ser eletrificada.
Os estudos mostraram que as velocidades médias dos rios do Amazonas ficam entre 0,5 e 0,7m/s, na maioria dos casos. Das cinco estações estudadas, a única que registrou velocidades consistentemente elevadas foi a de Itapeuá, no rio Solimões, em Coari. Neste local, a velocidade média oscila entre 1,5m/s e 2,3m/s na maior parte do tempo (com média global aproximada de 1,8m/s), apresentando incursões ocasionais até máximos de 2,6m/s e mínimos de 1,3m/s. Porém, cabem algumas considerações com relação a estes resultados. Um dispositivo hidrocinético deve ser preferencialmente atracado na margem do rio, para não atrapalhar a passagem de embarcações em atividades de transporte ou pesca. Como a velocidade do rio nas margens é menor que sua velocidade média reportada, até mesmo o caso da estação de Itapeuá deve ser visto com reservas. Pelos motivos mencionados anteriormente, a tecnologia hidrocinética não foi considerada aplicável ao Projeto Ribeirinhas.
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Microcentral Hidrelétrica (MCH)
As MCH estão classificadas dentro do conceito geral das Pequenas Centrais Hidrelétricas, identificadas de acordo com grandezas como potência de até 100kW, altura de queda menor que 3m, vazão inferior a 2m³/s e período de implantação máximo de seis meses.
Uma MCH é composta por dispositivos que captam e conduzem água do rio para uma casa de máquinas, onde ocorre a transformação de energia hidráulica em elétrica através da utilização de um conjunto turbina-gerador. A água utilizada é restituída ao rio ao final do processo. Os principais componentes de uma MCH são uma Barragem, uma Estrutura de Captação, um Canal ou Tubulação de Adução, um Canal de Fuga, Comportas, Turbinas Hidráulicas, Geradores Elétricos e equipamentos de proteção.
A premissa básica para a implantação de uma MCH no escopo do Projeto Ribeirinhas é a existência de uma comunidade isolada, não atendida por rede elétrica, junto a uma queda d'água de pelo menos 2 metros de altura. Através dos levantamentos efetuados, verificou-se que a comunidade de Maracarana, localizada no município de São Sebastião do Uatumã, atende aos requisitos necessários. Foi selecionada, então, a Cachoeira Bela Encantada ou Cachoeira da Terra Preta para a implantação do projeto piloto.
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Biomassa (Óleos Vegetais)
Óleos vegetais "in natura" podem ser utilizados em substituição ao diesel em grupos geradores dotados de alguns arranjos específicos, ainda que esta tecnologia não esteja de todo amadurecida.
Para aplicar esta tecnologia no escopo do Projeto Ribeirinhas, seria necessário encontrar uma comunidade onde já houvesse alguma atividade de coleta de oleaginosas e extração de óleo. Em seguida, seria necessário avaliar se esta atividade poderia ser realizada de forma regular e econômica na escala exigida pelo consumo típico do grupo gerador. Sabe-se que há produções dispersas de óleos vegetais em comunidades isoladas, a partir de extrativismo, mas trata-se geralmente de atividade secundária e esporádica, com produção reduzida. Finalmente, seria necessário implantar um esquema de filtração e limpeza eficiente do óleo vegetal a ser utilizado no motor.
Ao longo dos estudos executados no estado do Amazonas, não foi identificada nenhuma localidade que contivesse as características mencionadas anteriormente, dificultando a utilização da tecnologia em questão no âmbito do Projeto Ribeirinhas.
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Biomassa Sólida (Madeira e Resíduos Agrícolas)
A geração elétrica de pequena escala, tendo como combustível biomassa sólida, é obtida usualmente por um dos três seguintes processos: queima direta em caldeira, com produção de vapor e acionamento de máquina alternativa a vapor (locomóvel ou motor Stirling); queima direta em caldeira, com produção de vapor e acionamento de pequena turbina a vapor; gaseificação e acionamento de motor de combustão interna, seja através do ciclo diesel ou do ciclo Otto (ignição).
Os locomóveis são caracterizados pela baixa eficiência, consumindo normalmente de 3kg a 6kg de madeira por kWh, e também pelos inconvenientes causados pela forte contaminação da água de alimentação pelo óleo lubrificante. A questão do alto consumo de madeira não diz respeito apenas aos eventuais custos associados, mas também aos impactos ambientais que poderiam ser causados na área da comunidade. Motores Stirling são máquinas a vapor mais modernas e eficientes que os locomóveis, no entanto os custos associados a esta tecnologia tornam a alternativa inviável.
A opção mais econômica para a geração de energia elétrica com queima direta de biomassa, em escala relativamente pequena, seria a utilização do sistema de caldeira + turbina a vapor. A disponibilização de pequenas turbinas a vapor a preços razoáveis é relativamente recente, e praticamente tirou o mercado potencial dos locomóveis. O problema é que a "pequena escala" referida ainda é muito superior à escala aplicável às comunidades isoladas consideradas no Projeto Ribeirinhas. Neste projeto, contemplam-se comunidades que demandariam no máximo 40kW, ao passo em que a menor turbina a vapor disponível é projetada para até 500kW. Ela pode trabalhar gerando 50kW, mas o consumo de biomassa, o custo da caldeira, dos equipamentos auxiliares e das instalações, não decresceriam na mesma proporção. Operando com 50kW, o consumo de madeira seria de aproximadamente 10kg/kWh. Desta forma, os sistemas de geração elétrica com biomassa baseados em caldeira e turbina a vapor só se tornam viáveis para potências acima de 250kW.
Para a escala de potência desejada no Projeto Ribeirinhas, concluiu-se que a alternativa mais viável para a geração elétrica com biomassa seria através do processo de gaseificação. Sistemas de gaseificação são comercializados com potências tão pequenas quanto 5kW. O consumo fica entre 1,0 a 1,5 kg de madeira por kWh. Diferentemente dos sistemas com queima direta em caldeira, os sistemas de gaseificação impõem um rígido controle da umidade máxima da biomassa (20 - 25%) e são relativamente sensíveis à presença de materiais estranhos na carga de alimentação.
Na seleção de comunidades para a instalação de um sistema de gaseificação pelo Projeto Ribeirinhas, não foi levada em consideração a hipótese de obtenção de biomassa por simples derrubada de árvores. Apesar do baixo consumo específico do gaseificador, isto poderia representar uma contribuição indesejável em termos de impacto ambiental. Além disto, a mão-de-obra necessária para efetuar a derrubada, o processamento (obtenção de cavacos) e o transporte de madeira encareceria a energia gerada, tornando-a menos competitiva do que a gerada a partir de diesel. Então, tornou-se necessário localizar uma comunidade próxima a uma serraria ou madeireira já instalada, cujos resíduos pudessem ser aproveitados. Desta forma, foi selecionada a localidade de Costa do Pesqueiro, prevendo o atendimento das comunidades de Apóstolo Paulo e Nossa Senhora das Graças, que ficam próximas à sede do município de Manacapuru, no lado oposto do rio Solimões. A Prefeitura do município se comprometeu em transportar os cavacos de madeira resultantes da produção das madeireiras locais até comunidade, sem quaisquer ônus para o Projeto.
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Sistemas Fotovoltaicos
A tecnologia fotovoltaica produz eletricidade diretamente dos elétrons liberados pela interação da luz do sol com certos semicondutores. Esta energia é confiável e silenciosa, além de ser limpa e utilizar fonte de energia renovável.
Os Sistemas Fotovoltaicos têm preços elevados por kW instalado ou por kWh gerado e, conseqüentemente, são previstos para o suprimento de demandas muito pequenas. Ao mesmo tempo, estes sistemas exigem menos condições de contorno para serem instalados, e acabam por se constituir na opção mais econômica em muitas situações de comunidades isoladas.
Sistemas fotovoltaicos residenciais para populações de baixa renda são projetados para suprir algo entre 5 e 15kWh por residência por mês. Neste nível de consumo, a opção de suprimento a partir de um pequeno gerador diesel central é mais cara que os Sistemas Fotovoltaicos individuais, caso o número de residências atendidas seja muito pequena (menos do que sete residências). Este limite é estimado considerando-se que as residências estejam próximas do gerador, e considerando-se também os custos usuais de instalação e manutenção. Não estão incluídos eventuais gastos com a remuneração do operador. O limite aumenta com a dispersão das residências, o que exige extensão de rede, e com as dificuldades de acesso, que encarecem a manutenção.
No levantamento das comunidades que poderiam ser beneficiadas com implantação de Sistemas Fotovoltaicos através do Projeto Ribeirinhas, algumas premissas foram adotadas: desconsiderar concentrações de residências que poderiam ser atendidas mais economicamente com gerador diesel e comunidades nas quais a relação entre a quantidade de painéis e a dificuldade de acesso inviabilizasse a instalação / manutenção por parte da concessionária. Desta forma, foram selecionadas vinte e sete comunidades, abrangendo cerca de 170 domicílios.
Os sistemas fotovoltaicos definidos para o atendimento as comunidades ribeirinhas constam de um agrupamento de módulos padrão de células fotovoltaicas associado a uma bateria, um conversor e um controlador de carga. Possuem capacidade de atendimento de até três pontos de luz, um rádio e um televisor de baixa potência com receptor de antena parabólica, limitado a um período diário de utilização.
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