Post on 16-Dec-2018
SEMINÁRIO USP O Estado Atual do Setor Elétrico Brasileiro São Paulo, 2 de abril de 2015 Problemas e Perspectivas do Setor Elétrico no Contexto da Política de Energia e Mudança Climática
Luiz Pinguelli Rosa Diretor da COPPE – UFRJ *
Secretário do Fórum Brasileiro de Mudanças Climáticas
Membro da Academia Brasileira de Ciência
Crise Atual - % de Enchimento dos Reservatórios das Hidrelétricas das Regiões Sudeste e Centro Oeste
Brasil Pontos positivos:
descoberta do Pré-Sal pela Petrobras e mudança para o regime de partilha aumento da participação da indústria nacional no petróleo interrupção da privatização do setor elétrico e volta do planejamento (EPE) redução do custo da energia eólica e crescimento da geração eólica universalização da energia elétrica por meio do Programa Luz para Todos (problema nos sistemas isolados) instalações de regaseificação de GNL / solução da crise com a Bolívia sobre o gás natural metas de redução de emissões de gases do efeito estufa
Problemas:
atraso nas obras de refinarias e escalada de custos importação de derivados e política de preços de combustíveis queda da participação de etanol nos automóveis (excluído como aditivo que ao contrário aumentou em 2015) queda da produção de etanol e importação dos EUA de etanol de milho dificuldade financeira da Petrobras (conjuntural agravada com irregularidades) interrupções de energia elétrica há poucos anos atrás (não por falta de geração ) dificuldade financeira do Grupo Eletrobras (estrutural com a redução de receita) crise da indústria nacional de equipamentos para produção de petróleo necessidade de desenvolvimento tecnológico na indústria de energia alternativas energéticas, incluindo eficiência, biocombustíveis de segunda geração, solar, resíduos urbanos
Econ. Indust. Agric. M Amb Social Empr Educ. Ciência Tecnol
China A A A C B B A A A
India A B C C C C C A B
Russia C B C C B C A A A
South C C B B C B C B B
Africa
Brasil C C A A C A C B C
PETRÓLEO
Gás Natural Gasolina Diesel Querosene Óleo
Combustível Carvão Nuclear
Residencial Serviços Agrícola Industrial Transportes Geração
Elétrica
Bagaço Lenha e
Carvão Vegetal Álcool Biodiesel Hidráulica Solar Eólica Resíduos
Fontes
Alternativas
Usadas em
Escala Fontes
Renováveis
Problemas dos Combustíveis • Os combustíveis têm tido crescente participação na geração elétrica por falta de
geração hidrelétrica
• Há falta de gás natural para geração termoelétrica
• Outro problema foi o desequilíbrio entre os preços relativos dos principais combustíveis fluidos.
• De um lado o consumo de derivados do petróleo aumentou muito
• De outro lado, a capacidade de refino da Petrobrás não cresceu proporcionalmente, estando atrasada a construção de novas refinarias, como a do Estado do Rio de Janeiro
• Também houve problema com a de Recife, prevista para processar óleo pesado em parceria com a Venezuela.
Problemas Atuais da Petrobras • O óleo até agora extraído em águas profundas é pesado obrigando a
Petrobras a exportar parte dele e importar óleo mais leve para fazer um blend para o refino.
• O país importa derivados de petróleo, embora exporte óleo cru.
• A Petrobras pagava no mercado internacional preço maior do que praticava internamente, por determinação do governo com medo da inflação
• Ocorre hoje séria dificuldade de fluxo de caixa necessário para os pesados investimentos no Pré-Sal.
• Com as irregularidades o lucro da Petrobras caiu.
Comparação da Geração Elétrica
• Hidro Térmica Nuclear Alternativas Investimento /kW Alto Menor Muito alto Alto em geral
Custo Combustível - Muito alto Baixo Varia
Custo da energia Baixo Alto Muito alto Alto em geral
Tempo de construção Grande Menor Grande Pequeno
Tempo de vida Grande Pequeno Médio Varia
Geração de emprego Grande Menor Médio Varia
Impacto ambiental Reservat. Atmosf. Radiativ. Pequeno
Efeito estufa Pequeno Grande Nenhum Nenhum
Energia Elétrica per Capita em Alguns Países em Desenvolvimento
kWh / hab
Coreia do Sul – 8000 (valores aproximados)
Grécia – 6000
África do Sul - 5000
Chile – 4000
Venezuela – 4000
Argentina – 3000
China – 2500
Iran - 2500
Uruguai- 2500
BRASIL – 2200
A hidreletricidade é sustentável? Impacto ambiental e social da construção e dos reservatórios (-)
É renovável Energia solar (evapora água) + gravitacional (+)
Emite gases de efeito estufa principalmente em regiões tropicais (-)
Emite muito menos que termelétrica a combustíveis fósseis (+)
Há algumas exceções (Balbina, Samuel) (-)
Usinas a fio d´água minimizam reservatórios (+)
O fator de capacidade de Belo Monte é baixo (-)
A potência máxima de Belo Monte é 11 GW e a média é 4,6 GW. A relação desses dois valores dá o fator de capacidade de 42%, bem menor que os de Jirau e Santo Antonio.
Em geral, as hidrelétricas brasileiras têm fator de capacidade pouco acima de 50%.
Esse fator nas hidrelétricas é em média 21% na Espanha,
32% na Suiça,
35% na França
35% no Japão
36% na China
46% nos EUA.
Belo Monte está no sistema interligado, quando ela gerar vai economizar água em reservatórios de outras usinas
Top countries with the highest percentage of hydropower in their electricity generation (%)
0
20
40
60
80
100Norway
Brazil
Venezuela
Canada
Sweden
Russia
China
India
Japan
USA Source: IEA, 2006
Percentage of economic hydropower potential that is currently utilized in selected countries
0
20
40
60
80Norway
Japan
Canada
USA
Brazil
Russia
India
China
Source: WEC 2007; BEN 2007 for Brazil estimate
Política Nuclear
• O Brasil não aceitou a alteração do Tratado de Não Proliferação, proposta pelos EUA,
• Permitiria abrir o acesso à tecnologia de enriquecimento do urânio, desenvolvida no projeto do submarino nuclear brasileiro. Esta posição é correta.
• Este projeto está em andamento, complementarmente à colaboração com a França incluindo a construção de submarino
• Construção do Reator Multipropósito radioisótopos com aplicações especialmente na medicina.
Comparação entre os Grandes Projetos
• Belo Monte Madeira Angra III
Investimento/kW Alto Alto Muito Alto
Custo de energia Baixo Baixo Alto
Linha Transmissão Longa Longa Menor
Efeito Estufa Pequeno Pequeno Nenhum
Oposição Muito Grande Grande Menor
ambiental
SAZONALIDADES DAS FONTES
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez
HIDROELÉTRICA UTE BIOMASSA EÓLICA
Período da safra da biomassa: abr a out
Complementaridade das Fontes Alternativas com a Geração Hidrelétrica
Sazonalidades da Oferta
Características da Oferta – 2010 e 2015
2010 2015 Crescimento
2010-2015
Hidráulica 85.690 79,3% 97.968 71,0% 12.278 14%
Nuclear 2.007 1,9% 2.007 1,5% 0,0%
Gas/GNL 9.308 8,6% 12.257 8,9% 2.949 32%
Carvão 1.415 1,3% 3.205 2,3% 1.790 127%
Biomassa 4.577 4,2% 7.271 5,3% 2.694 59%
Óleo 4.211 3,9% 10.011 7,3% 5.800 138%
Eólica 826 0,8% 5.194 3,8% 4.368 529%
Total
108.034 100%
137.913 100%
29.879 28%
(MW) e (%)
25
Fonte: EPE
WIND Energy
RESERVOIR
Wind Energy – 1 GW in 2012 Present cost US$ 55 / MWh
10 GW in 2020
Estimated Potential 140 GW
Exemplo de Microrrede
Solar Pilha a combustível
Micro-turbina
Bateria Gerador Diesel
= ~ =
Eólico
Combined Heat & Power (CHP)
= ~ =
Ondas
Integração de Fontes Renováveis aos Sistemas de Energia Elétrica do Futuro: Microrredes
GHG missions in sugar cane ethanol production and avoided CO2
Balance of CO2 capture by sugar cane: D = C’+ E + F + G (3) Net avoided CO2 by sugar cane ethanol = H + H’ – A – B - C (4)
A B C C’ D E F G H
X
sugar ethanol equipments cane & buildings
indirect fertilizers bagasse X H’
energy etc trash biomass fossil fuels
Plantation Distillery
Electric generation
Industry
Cars ars
Grid
The Energy Potential of Sugar Cane
Energy from 1 Metric Ton of Sugar Cane Considering Heat Values
Mcal/t of cane 92 litters of ethanol (best value) 478
280 kg of bagasse with 50% of humidity 596 280 kg of trash with 50% of humidity 596 Source: Braunbeck, Macedo and Cortez in [Silveira, 2005]
Brazilian consumption: ethanol vs gasoline
Problem : Brazil imports now ethanol from USA (corn ethanol)
0
400
800
1.200
1.600
2.000
2.400
Enfrentamento da mudança climática
Junto com o combate à pobreza, devendo-se
cunhar a expressão justiça climática associada à inclusão social e à adaptação de populações vulneráveis. No Brasil o maior problema era o desmatamento, que se reduziu nos últimos anos.
Novo modelo de produção e consumo, mais solidário (a crise mundial derrubou o mito do mercado desregulado). Prioridade às fontes alternativas (biocombustíveis, eólica,
solar, oceânica) e à eficiência energética (inclui transporte público).
Geração hidroelétrica deve ser de acordo com as restrições ambientais com minimização das termoelétricas. Posição sobre a questão do clima na Rio+20. ; Fórum Brasileiro de Mudanças Climáticas
F
Desmatamento Energia Desmatamento Energia
Êxito na redução do desmatamento Cumprimento do compromisso
voluntário do Brasil em Copenhague
- energia deixa de ser coadjuvante nas emissões e passa a principal
- carros flex após 2003 etanol chegou a superar gasolina mas
recuou + importamos etanol de milho dos EUA
- energia elétrica expansão da hidreletricidade e forte entrada da
eólica mas usinas a fio d´água complementação térmica
- necessidade de prioridade à tecnologia
Emissões Emissões
1st GENERATION ETHANOL SUGAR CANE &
GRAINS/CEREALS
Fuels vs Food
LIGNOCELLULOSIC BIOMASS
3rd GENERATION ETHANOL ALGAE BIOMASS
Does not compete with food production
Faster growth than traditional crops;
Does not compete with agricultural cultures.
ETHANOL AND ITS DIFFERENT GENERATIONS
2nd GENERATION ETHANOL
Etanol de Segunda Geração Lab no Instituto Virtual (IVIG) da COPPE
com o Instituto de Química da UFRJ (prof Elba Bon) Apoio da FINEP e do Japão
• A COPPE participou dos estudos e da discussão internacional sobre responsabilidade histórica na Convenção do Clima da ONU
• foi pioneira no estudo de emissões de hidrelétricas em nível mundial
• contribuiu nos primeiros estudos que conduziram ao Programa Nacional do Biodiesel
• Professores da COPPE participam do IPCC e contribuíram para a proposta do Brasil de redução de emissões em Copenhague
APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE
RESÍDUOS
Converter lixo em energia elétrica com geração de emprego e redução da poluição a preço competitivo. No Brasil, potencial energético do lixo é maior que o das usinas do Complexo do Rio Madeira.
Alternative Energy Sources
Hydrogen powered bus
COPPE has launched a
Hydrogen powered bus
Designed to have an autonomy of
300 km, using only the energy
from:
- a nationally manufactured hydrogen fuel cell ,
- electricity from kinetic energy regeneration in breaking
and from the grid accumulated in batteries.
The project stands out because of its innovative engineering and
low cost, nearly 50% less than the price of the European version.
TREM DE LEVITAÇÃO MAGNÉTICA
Desenvolvimento de
Trem de levitação magnética usando
supercondutores de
alta temperatura.
Protótipo será instalado
na Ilha do Fundão
Trecho em construção para o trem Magleve entre dois prédios da COPPE com recursos do BNDES, FINEP e de Empresas através da
Fundação COPPETEC
Wave Power Plant COPPE has developed a Project for the implantation of the first ocean wave power plant in South
America. A pilot plant was implanted in Ceará,.
Includes a hyperbaric chamber ( developed in COPPE to simulate high pressure marine environments
in offshore oil production) water pressure equivalent to 500 meter high waterfall, like that of a
hydroelectric power plant
Initial studies show that the Brazilian coast has the potential for supplying 15% of the total of the
electricity consumed in the country
Renewable and nonpolluting energy,
which avoids CO2 emissions.
Laboratory of Ocean enginnering at COPPE
Conversor de Energia de Ondas
em Elétrica, potência de pico =
50 kW
Porto de Pecém – Fortaleza
1 m
12 m
Geração de Eletricidade a Partir de Ondas