Autor(es):
Silva, Henrique Maria Costa Garrido da 
Data: 2013
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10451/10532
Origem: Repositório da Universidade de Lisboa
Assunto(s): Gaseificação; Caju; Micro-hídrica; África subsariana; Custo de energia; Teses de mestrado - 2013
Descrição
Tese de mestrado integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2013 A agência internacional de energia estima que cerca de um quinto da população mundial não tem, acesso a eletricidade, particularmente em zonas rurais, maioritariamente na África Subsaariana e no Sudeste Asiático. A taxa de eletrificação rural na África Subsaariana era, em 2009, cerca de 14 % - consideravelmente abaixo da média mundial de 68%. As Nações Unidas apontam que a disponibilidade de energia (em especial energia elétrica) sustentável com baixo custo, tem o potencial de promover a educação, o acesso a água potável, a igualdade de géneros, diminuição da pobreza, e sustentabilidade ambiental – assim, a disponibilidade de energia pode ter um impacto direto e considerável na realização dos oito Objetivos de Desenvolvimento do Milénio. Os sistemas descentralizados de energia como o KUDURA podem providenciar energia limpa e água potável a comunidades rurais ou remotas. Apesar disso, este tipo de abordagens requerem um maior atual desenvolvimento, de modo a que se consiga aumentar a sua competitividade tecnológica e económica, e assim, a sua flexibilidade em ser distribuído em zonas rurais.
O presente trabalho estuda duas tecnologias e case-studies em específico: Gaseificação de biomassa de pequena dimensão para a geração de eletricidade no Norte de Moçambique, utilizando casca de caju como combustível; e micro-hídrica para geração e armazenamento de eletricidade no litoral do Quénia – estas aplicações foram contempladas como possíveis formas de reduzir os atuais custos do KUDURA. Estas tecnologias são comparadas e analisadas com recurso ao software HOMER – uma ferramenta de análise para a avaliação de diferentes tecnologias e recursos energéticos e sua otimização com base em critérios económicos.
O custo de energia para o sistema híbrido de gaseificação a biomassa é de 0.46 €/kWh, em oposição aos 0.53 €/kWh do sistema KUDURA. Estes resultados mostraram ser sensíveis a variáveis como o preço do caju, a potência do sistema solar fotovoltaico e, mais importante, sensíveis ao custo de operação e manutenção – em particular, o salário dos técnicos locais.
Em relação ao sistema hídrico de fio-de-água proposto, é mostrado nesta análise que o custo de energia situa-se na gama de 0.17-0.27 €/kWh, tornando este sistema particularmente adequado a regiões com um recurso hídrico abundante. Por outro lado, como opção de armazenamento hídrico de energia através de bombagem de água, os resultados simulados sugerem que pode não tornar-se economicamente competitivo com as formas tradicionais de armazenamento de energia eletroquímica. The International Energy Agency estimates that about one-fifth of the world’s population does not have access to electricity in particular in rural areas, mainly in sub-Saharan Africa and South Asia. In 2009, the rate of rural electrification in sub-Saharan Africa was 14%, considerably below the global average of 68%. The United Nations has found that access to affordable and sustainable energy, particularly electricity, can promote education, access to potable and safe water, gender equity, poverty’s end and environmental sustainability, thus electricity can have a direct impact on achieving the eight Millennium Development Goals. Decentralised energy systems, like the KUDURA concept, have the ability to provide clean energy and potable water to rural or remote communities. Nevertheless, these approaches require further development to increase its cost-effectiveness and deployment flexibility.
The present work looks at two specific technologies and case-studies: small-scale biomass gasification for power generation using cashew nut shells as feedstock for the northern region of Mozambique; and micro hydro-power for power generation and energy storage for coastal Kenya – which were seen as possible cost reduction routes. These technologies are compared and analysed through the use of the HOMER software, an analytic tool for evaluating different energy technologies and resources and optimization based on economic criteria.
The levelised cost of energy (LCOE) of the optimized hybrid biomass gasification system may reach €0.46/kWh, significantly below the KUDURA baseline cost of €0.53/kWh. These results are sensitive to variables such as the feedstock cost, the photovoltaic array required and, most importantly, to the costs associated to operation and maintenance, in particular the salaries of the local technicians.
Regarding the proposed run-of-the-river-type hydro system, it is shown that it may achieve a LCOE in the range of €0.17-0.27/kWh, making it particularly suitable for regions with an abundant hydro resource. On the other hand, as a form of energy storage via pumped water storage, the simulation results suggested it cannot become competitive with standard electrochemical energy storage.
