CARVÃO MINERALcarvaomineral.com.br/arquivos/carvao_copel.pdf · A curva do esquecimento de...

Associação Brasileira do Carvão Mineral

Eng. Fernando Luiz Zancan

Associação Brasileira do Carvão Mineral - ABCM

Curitiba/PR - 29 de janeiro de 2016

CARVÃO MINERAL


A curva do esquecimento

de Ebbinghaus


www.carvaomineral.com.br

Contato:

[email protected]

(48)34318350

http://www.globalccsinstitute.com/


Pobreza Energética

Milhões de pessoas sem energia = 1,3 bilhões

Milhões sem energia limpa para cozinhar = 2,7 bilhões

2,56 bilhões (37 %) vivem com menos de 2 U$/dia

e 2,0 bilhões tem acesso limitado a energiaFonte : IEA/2011


Urbanização: 3 bilhões nas cidades

(1950/2010) equivaleu a:

Petróleo: cresceu de 10 para 88 milhões de b/d

Gás: cresceu de 8 para 113 Tcf

Carvão: aumentou de 2 para 7,1 bilhões de

toneladas

Cimento : cresceu para cerca 3 bilhões de

toneladas

Aço : aumentou de 200 milhões para 1,4

bilhões de toneladas

Nuclear : partiu de zero para 2.500 Twh

As cidades terão mais 3 bilhões de pessoas em 2050


100 milhões de urbanos p/ano

por 30 anos


Crescente demanda de energia para uma população cada vezmais urbanizada

Segundo projeção da International Energy Agency (IEA), a matrizglobal de energia primária em 2040 será:

Fonte: IEA, WEO 2014

A demanda de energia crescerá 37% no período

Combustíveis fosseis reduz sua participação de 81% para 74%

E como atender a essa população?


Fonte: IEA, WEO 2015

Geração de energia elétrica mundial por fonte

Cenário de “Novas Politicas”

O carvão é importante hoje e no futuro da matriz energética mundial

Matriz de energia elétrica mundial -2040 – IEA


O carvão : Apesar de cair em %,

aumenta em produção (t e TWh)


Apesar de cair na OCDE, aumenta

nos países em desenvolvimento

Nov/2015


Carvão continuará

crescendo - prev. 2030


India

World

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

6 000

7 000

1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040

Mtce

1987: European coal demand peak2005: US coal demand peak

Chinese coal demand plateau

India: 2nd largest coal consumer by 2020

Other

India

China

United StatesEurope

Demanda global de carvão por região

O crescimento da demanda mundial de carvão diminui rapidamente devido a políticasambientais mais rigorosas. Por isso, a importância de plantas de alta eficiência ecaptura de CO2 para o futuro do carvão

Quem está consumindo todo esse carvão?


O carvão parou de crescer

no mundo?Incremento de consumo de 2014/19

Fonte: IEA/CIAB/Carlos F. Alvarez


Porque o carvão é importante

no Planeta

Para que os países pobres tenham o mesmo nível

de KWh per capita dos países europeus precisarão

adicionar 1,2 vezes o consumo atual de eletricidade:

Sem carvão deveremos ter :

Gás: 190 Tcf – 8 vezes a produção da

Rússia

Nuclear – 3500 usinas – hoje existe 440

Hidros : equivalente a 300 Três gargantas

Eólicas: 7,5 milhões de turbinas colocadas

em 1,5 milhões de milhas


O Carvão é o recurso energético

mais abundante no mundo

80,7 % dos recursos energéticos do mundo é carvão


Geração de Eletricidade a

Carvão no Mundo em 2012

Mongólia 95% Índia 71% Alemanha 44%

África do

Sul93% Austrália 69% USA 38%

Polônia 83% Israel 61%Reino

Unido39%

China 81% Indonésia 48% Japão 21%

Mundo : 41 %Fonte : WCA


Combustão

Gaseificação

CCS

HELE

CtG

CtL

High Efficiency, Low Emission

Carbon Capture and Storage

Coal to Gas

Coal to Liquid

Utilização do carvão


Carvão – Tecnologia em

evolução

Fonte : GE CIAB/nov15


70% da frota mundial de UTEs a carvão sãosubcríticas

No Brasil, 100% das UTEs são subcríticas com umabase instalada de 3,4 GW e idade média de 15a

Carvão no mundo: 1.825 GW

Situação da frota mundial das UTEs


CHINA:

41% da frota a carvão domundo (1º)

37% da emissão global deCO2 pela termo a carvão

Estratégia:aposentar usinasapós 25 anos de operação

ÍNDIA:

6% da frota a carvão domundo (3º)

8% da emissão global deCO2 pela termo a carvão

Estratégia:aposentarusinas SC após 25 anos deoperação

UTEs de alta eficiência e baixa emissão já são realidades


A adição de biomassa ao carvãopromove redução de CO2

O desafio é a disponibilidade debiomassa próxima à UTE a custocompetitivo

Há limite técnico para a misturacarvão/biomassa (10 a 30%)

Com o desenvolvimento datecnologia de leito fluidizadocirculante (CFB), que é maisflexível quanto ao combustível, oco-firing aumentou suaparticipação para descarbonizaçãodo carvão

1% de biomassa 1% de redução de CO2

Co-firing também é uma opção para diminuir emissões


Tecnologia de

redução de emissões

Fonte: CIAB nov/15


China

600 MW CFBC

Supercrítica

41% de eficiência

254 bar @ 571°C / 1900t/h

Flexibilidade de carvão

Caldeira: Harbin/Shanghai/Dongfang

Operação comercial: 2014

BAIMA | 600 MW - CFBC


China

1.000 MW PC

Ultra Supercrítica

45% de eficiência

280 bar @ 603°C / 2.955 t/h

Caldeira: Alstom/Shanghai Electric | Turbina: Siemens


SHANGHAI WAIGAOQIAO 31.000 MW


Dinamarca

440 MW PC Ultra Supercrítica

290 bar @ 580°C

47% de eficiência


NORDJYLLAND 3 | 440 MW


Alemanha

750 MW PC

Ultra Supercrítica

46% de eficiência

CO2 < 800 g/kWh

280 bar @ 600°C

Caldeira: IHI e AustrianEnergy Turbina: Siemens

Operação comercial:2013

LÜNEN 3 | 750 MW


Alemanha

912 MW PC

UltraSupercrítica

46% de eficiência

285 bar @ 603°C2.347 t/h

CO2 < 740 g/kWh

Caldeira: Alstom

Operaçãocomercial: 2013

RDK 8 | 912 MW


Malásia

1.080 MW PC

Ultra Supercrítica

40% de eficiência

282 bar @ 600°C3.226 t/h

Caldeira: Alstom

Operação comercial:2015

MANJUNG 4 | 1.080 MW


Air Pollution Prevention and Control Action

Plan:

“High-Quality Green Power Generation Plan”

para UTEs existentes

“Near-Zero Emission Project” para novas

UTEs

Feed-in tariffs para incentivar o investimento

SHENHUA GUOHUA Power Company“Near zero emissions”

Limites de emissão estabelecido pelo Governo Chinês

a partir de 2011


Fonte: IEA 2008

Substituir:

< 300 MW

> 25 anos

Reduz:

1.7 GtCO2 /ano

22% ▼emissões

de carvão

5.5% ▼ emissões

globais

>300 MW

Redução de CO2 & Eficiência das Plantas


O Caminho da Redução do CO2

Mais 1 % de

eficiência : menos

2,5 % de CO2

O maior corte de emissões de CO2 só com CCUS

Brasil : 28 %


Captura e Estocagem e

Uso de CO2 CCUS

CapturaTransporte

Estocagem

3 Opções:

• Post

Combustão

• Pre Combustão

• Oxy fuel

2 Opções:

• Pipelines

• Navios

3 Opções;

• Camadas de

Carvão: 40 Gt CO2

• Campos de óleo e

gás: 1,000 Gt CO2

• Aquiferos salinos –

até 10,000 Gt CO2


Rotas tecnológicas de CCS

O Syngas, uma mistura de H2,CO e CO2, é gerado a partir decombustíveis fósseis oubiomassa. O CO2 pode serremovido resultando umcombustível ou matéria primapara outras aplicações.

O CO2 é capturado a partir daexaustão do processo decombustão por absorção comum solvente adequado. O CO2absorvido é libertado dosolvente, comprimido para otransporte e armazenamento.

Oxy Combustion

O2 é previamente separado doar e o combustível é queimadonuma atmosfera rica em O2 livrede nitrogênio. Resulta efluentesgasosos constituídos por H2O eCO2 em uma alta concentração,o que facilita a purificação.

Pre Combustion

Post Combustion


14 projetos de CCS de larga escala em operação, 8 emconstrução e 14 em desenvolvimento

EUA lideram o desenvolvimento da tecnologia, com 7projetos em operação ( Kemper e Petra Nova em 2016)

Canadá possui o primeiro projeto em grande escala:Boundary Dam

Visão 2020

Mais de 30 projetos em operação

armazenado 50 Mt CO2/ano

Curva de aprendizado e redução

de custos

Políticas de incentivo para permitir

o desenvolvimento

Visão 2030

CCS é uma indústria real

2 Gt CO2/ano

P&D continuo, redução de custos

significativos e economia de escala

É viável, atrai investimentos privados

Visão 2050

CCS é utilizado rotineiramente para

reduzir CO2 em todas as industrias

Armazenamento superior a 7 Gt

CO2/ano

3400 plantas de CCS em operação

no mundoFonte: Rota de desenvolvimento de tecnologia CCS. Roadmap do IEA

Desenvolvimento do CCS

34


Retrofit de 120 MW em operação desde out/2014

90% de captura de CO2, 1,0 Mt CO2/ano evitado(equivalente a 250.000 veículos) - CO2 para EOR

Tecnologia de post combustion com injeção de amina numabsorvedor

100% de captura de SO2 – acido sulfurico

SASKPOWER BOUNDARY DAM – CCUS


Custo do CCS Post Comb2032/2033

Fonte: Alstom, WCA Workshop 2015


Evolução dos custos de CCS

Fonte: Alstom, WCA Workshop 2015

Ref PP: UTE sem CCS


Política de paridade entretodas as tecnologias debaixa emissão é essencial

CCS: por que a demora no progresso?


Custo da eletricidade por

tecnologia ( GE - nov/2015)


Total de 862 projetos no mundo, 2378 gaseificadores:

116 GWth operando - 83 GWth em construção

109 GWth planejado

Gaseificação aplicado com Carvão (55%), Petróleo (33%),

Gás (7%), Coque (3%), Biomassa/Lixo (2%)

Gaseificação: tecnologia já consolidada

GaseificadorGás de sínteseH₂ + CO

Processo de Liquefação

Coal to Gas (CTG) Syngas to Liquids

Produtos

Metanol

Gás Liquefeito

Olefinas

Polímeros

Gasolina, querosene e

diesel

Uréia (Fertilizantes)

Produtos

Geração

elétrica


Valor agregado dos produtos derivados de carvão ($ de carvão/ $ produto)

Eletricidade Gasolina Gás Liquefeito Metanol Olefinas Polímeros

1,0 4,0 4,4 6,0 13,0 23,0

Gaseificação: eletricidade é menos atrativo

Source: Higman Consulting, GTC Database, 2014


Independência energética =

Energia Disponível

Galiléia jan

2013


31%

7%

42%

1%

19%

Energia

petróleo

gas natural

carvão

hidráulica

nuclear

27 anos sem

pesquisa

geológica

Fonte : BEN 2012 Equivalência energética - tep

100 % dos recursos

conhecidos estão no Sul do

Brasil – 90 % no RS

Carvão um energético disponível

Associação Brasileira do Carvão MineralCARVÃO NO BRASIL

Recursos: 31,7 bilhões de toneladas (90% no RS)

Produção Bruta (2014): 13,5 milhões t – 51,2% emSC : Vendável – 7,6 milhões t - 52,8 % no RS

Produtores: PR (1) – SC (11) – RS (4)

Empregos Diretos : 5.321 – 4.178 em SC

Mercado : 82,32 % Geração de Energia Elétrica

Faturamento : R$ 1.078 milhões

Capacidade Instalada a Carvão nacional : 1.765 MW

Toda cadeia produtiva certificada com ISO 14001


Passado e futuro do carvão

no Brasil

A evolução da indústria de carvão foi condicionada pela política

energética do país.

A ênfase dessa política na energia hidrelétrica e, mais

recentemente, nas fontes alternativas de energia limitou o

aproveitamento das reservas de carvão.

Esse quadro deve se alterar no futuro em função da evolução

do mercado de energia elétrica.

O novo cenário requer uma política de governo para o carvão


Cenário da energia elétrica

no Brasil

Médio e longo prazo Curto e médio prazo

Perspectivas

das

UHEs

Crescimento da demanda de

energia e restrições à construção

de novas UHEs implicam a

insuficiência dessa fonte

Perda paulatina do grau de

regularização

Perspectivas

das

UTEs

UTEs virão integrar de forma

permanente, e com participação

crescente, a oferta de energia

elétrica do país

Expansão do parque de UTEs é

necessária para a garantia da

segurança do SIN

Perspectivas

das

UTEs a carvão

Participações relativas das UTEs

a gás e a carvão dependerá da

evolução da produção e custo do

gás natural, ainda incerta

Expansão da geração de energia

termelétrica depende da geração

a partir de carvão mineral


Carvão : Forte Indutor

econômico na cadeia produtiva

USINA

Mina de

Carvão

Mina de

Calcário

Fábrica de Cimento

Energia

Elétrica

Simbiose

Industrial -

aproveitamento

de subprodutos

com menor

impacto

ambiental


Impacto de construção de

uma usina de 340 MW

Obs: Impacto na industria nacional – sem construção civil

Impacta na economia R$ 5,5 bilhões

Duplica o PIB percapita de Candiota


Economia da Geração Térmica a

CarvãoImpactos da produção das termoelétricas na economia

brasileira - 2009

Variáveis

Impacto

direto

Impacto

indireto

Impacto

total

Multiplic

ador

Valor adicionado total (R$

milhões) 1.103 2.343 3.446 3,12

Remunerações (R$

milhões) 532 779 1.311 2,46

Excedente operacional

bruto (R$ milhões) 538 1.527 2.065 3,84

Valor bruto de produção

(R$ milhões) 3.628 4.403 8.031 2,21

Postos de trabalho 28.604 23.734 52.338 1,83

Multiplicador da produção: 3,68


Benefícios da Geração Termelétrica a Carvão Nacional

Baixo CVU

Moeda nacional: não afeta balança de

pagamentos

Próximas aos centros de carga

Despachabilidade => energia de base

Não dependente das condições climáticas

Energia disponível


Se substituíssemos o último bloco de

1GW de geração por UTEs a carvão

com CVU de R$110/MWh, a economia

mensal no despacho seria de R$ 500

milhões/mês.

(Somente custo variável, desconsiderando a diferença de

receita fixa)

Benefícios da Geração Termelétrica a Carvão

Despacho em janeiro/2014


Carvão tem o CVU mais baixo

Fonte : ONS PMO10.15 Candiota : 50/69 R$/MWh


Previsibilidade do custo do

Gás Natural ?????


Cenário Carvão 2013

Após 4 anos fora, 03.05.2013 – Portaria

137/13 : térmicas a carvão no leilão A-5

Evolução até 29.08.13:

Financiamento do BNDES igual as outras

fontes

Regulamentação do PIS/CONFINS : Decreto

8082 de 27.08.13.

Politicas Estaduais do RS e SC de incentivo

as usinas térmicas a carvão.


UTE’s a carvão fora do 1º LEN A-5

Preço teto de R$ 140/MWh foi insuficiente

Valorização do Euro e Dólar (+15% em 2013)

UTE LeilãoICB Histórico

R$/MWhICB Atualizado

R$/MWh

Candiota III LEN A-5 2005 125 193

Itaqui LEN A-5 2007 129 184

Pecém I LEN A-5 2007 126 179

Pecém II LEN A-5 2008 140 191

Garantia física menor que leilões anteriores


• Adequação do Preço Teto do Leilão : 209 R$/MWh

• Resultado : Termopampa : 340 MW - Tractebel,

mais 1,6 milhões de toneladas de carvão em

2019

Leilão : 30.04.15

Preço teto : 281 R$/MWh

• Projetos cadastrados:

Seival : 600 MW e USITESC : 300 MW

• Resultado: sem participação

Leilões A-5/2014 e 2015

Leilão 28.11.14


Cenário da energia elétrica :

implicações na política energética

A política energética deve incluir entre suas diretrizes:

assegurar a expansão da geração termelétrica

promover a redução do custo de geração das UTEs

esse custo é agora mais relevante para a modicidade

das tarifas do SIN

induzir e apoiar inciativas para o reduzir as emissão de

CO2 pelas UTEs incluindo a modernização do parque

Reduzir o impacto na balança de transações correntes


Redução do custo de geração

das usinas termelétricas

Redução do custo do investimento

Redução do custo de operação

eficiência das novas UTEs a carvão

substituição das UTEs a óleo/diesel por UTEs de menor

CVU (carvão e gás) no despacho do SIN

renovação do parque atual de UTEs a carvão

aproveitamento dos coprodutos da combustão,

notadamente na produção de cimento e fertilizantes


Uso do carvão e os estados

do Sul

Os estados do Sul enfrentam problemas de suprimento de energia

elétrica e de gás natural

Estão esgotadas as possibilidades de aumento da geração de

energia hidráulica na região

A geração de energia eólica é insuficiente para atender a demanda

de energia desses estados

Novas UTEs a carvão no Sul virão equacionar os problemas de

suprimento de energia elétrica

A construção de planta de gasificação de carvão na região:

virá equacionar o problema de suprimento de gás e

viabilizará a implantação de uma indústria carboquímica


Potencial de geração a carvão RS

8,1 GW

- Tecnologias estudadas:

CFBC com Co-firing

com 30 % de biomassa e

CCS com aminas

- Verificação do stress hídrico

- Uso somente de reservas

lavráveis

- Resultado: 8.100 MW de

potencial

Obs: Inventário geológico ainda incompleto no Brasil


Potencial de geração à carvão

Conclusão:

...“pode-se

incrementar mais

de 3.600 MW

sem contudo

prejudicar a

qualidade do ar

da região” ...


Projetos em desenvolvimento

com licença ambientalProjeto Capacidade

MW

Consumo

de Carvão

t/ano

Investimento

R$ bilhões

USITESC/SC 440 2.100.000 3,3

ENEVA/RS 1.327 6.270.000 9,9

CTSUL/RS 650 3.070.000 4,8

Termopampa/RS 680 3.200.000 5,1

Total 3.097 14.640.000 23,1

Produção de carvão em 2014 : 6.000.000 t


Tecnologias Limpas

Central La

Pereda,

Espanha

CFBC – 2.100

Kcal/kg

- Baixas

emissões

- Queima

com biomassa

< CO2


CFBC – carvões de alta cinza

Fonte: babcok&wilcox


Uso de fertilizantes no Brasil é abaixo do consumo mundial

0 50 100 150 200

Brazil

China

EU

USA

Nitrogen Fertilizer Use in Corn (kg of fertilizers per hectare)

Source: Food and Alimentation Organization of the United Nations (FAO), Statistics Division, Rome,

2012


Zaklady Azotowe Pulawy

Complexo Industrial ECOPLEX

Polônia

330 MW

93.5%+ remoção de SO2

Início de operação: 2013

Dessulfurização utilizando Amônia

Utilizando amônia comoreagente no processode dessulfurização, osubproduto é o Sulfatode Amônio

É uma alternativa àutilização decal/calcário e aindagera receita pela vendado subproduto

Brasil importa 90% dosulfato de amônio,amplamente utilizadona fabricação defertilizantes

Fonte: Marsulex Environmental Technologies (MET)


Mudanças Climáticas e o Brasil

Emissões de CO2 em energia


Lei 12.187/2009 – art. 3o

Parágrafo único. Os

objetivos da Política

Nacional sobre Mudança

do Clima deverão estar em

consonância com o

desenvolvimento

sustentável a fim de buscar

o crescimento econômico,

a erradicação da pobreza e

a redução das

desigualdades sociais.


Indicadores de emissão de CO2 (fonte: IEA 2014 – base 2012)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

CO2/PIB CO2/PIBppp


Indicadores de CO2 ( fonte: IEA 2014 – base 2012)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

CO2/TPES CO2/Twh


Emissões de GEE - Brasil x Mundo

Fonte: observatório do clima


Evolução das Emissões no Brasil

Fonte : Observatório do Clima


Evolução de GEE na energia


Plataforma cenários 2050 – PCE2050


Carvão – FEE – Potência

PCE2050


PCE2050 - Energia Elétrica:

Previsão de Emissões de CO2

Em 2050 : 11% do

total das emissões

em energia


After 2035 the energy system changes deeply

with hydropower potential depletion

Coal-fired plants equipped with post-

combustion CCS acquire importance after

2035

After 2040, the main choice is IGCC plants

equipped with selexol CCS

Criar uma cultura de carvão já

Fonte: International Journal of Greenhouse

Gas Control 2014

Larissa Pinheiro Pupo Nogueira1, André Frossard Pereira de Lucena, Régis Rathmann,

Pedro Rua Rodriguez Rochedo, Alexandre Szklo, Roberto Schaeffer - COPPE

Energy Planning Program, Graduate School of Engineering Universidade Federal do

Rio de Janeiro


Térmicas não são ‘quebra-galho’, afirma Zimmermann Valor Online - 19/3

Mudar a percepção pública

Térmicas fazem parte do modelo Renovável-

Térmico Brasileiro otimizado

O custo da energia é menor porque só se

aproveita energia secundária das hidro com a

energia firme da térmica: Térmica não é cara

Não existe energia limpa : todas tem efeitos

ambientais e são licenciadas

O CO2/KWh do Brasil está entre os menores do

mundo e continuará sendo


Ação governamental em apoio

à indústria do carvão

Ações diretamente dirigidas às empresas do setores:

concessão dos incentivos fiscais (correção de assimetrias tributárias) e

das mesmas condições de financiamento oferecidos às UTEs

Ações voltadas para o ambiente de operação da indústria

zoneamento e inventário das reservas de carvão

retomada da pesquisa geológica referida ao carvão mineral no país

formação de recursos humanos

recomposição a infraestrutura tecnológica do setor – P&D – rede carvão

construção da ferrovia litorânea articulada à FTC e à malha sul da ALL e

de trecho ferroviário ligando as regiões carboníferas de SC e do RS


Desafios da

Indústria de Carvão

Mudanças Climáticas :

• Fontes de Financiamento

• Pressão ambientalista

The Minamata Convention on Mercury

and its implementention in the Latin

America and Caribbean Region

Envelhecimento do parque –

programa de modernização

Melhoria do marco

regulatório


Proposta setorial

a) Programa de Modernização de Usinas Térmicas até2017

passar a eficiência de 28 para 36 % e com o mesmoCO2 fazer 300 MW a mais.

b) Estruturar uma política industrial para a cadeia do carvão (gasificação e geração térmica, carboquimica)

c) Rediscutir o marco regulatório das térmicas

d) Criar uma cultura de carvão no Brasil


Carvão : Compromisso Social

SATC – Educação para Vida

2.000 mil

alunos

c/bolsa

de

estudo

Investimento R$ 4 milhões/ano


SATC - Inclusão Social


P&D em baixo carbono - CTCL –

Centro Tecnológico de Carvão Limpo

39 pesquisadores

+ bolsistas da

faculdade SATC

Areas de pesquisa:

recuperação ambiental

Geologia, Conversão e

Meio Ambiente, CCUS

Laboratório de CCUS = R$ 8 milhões

P&D CGTEE/FAPESC/ USDOE

CTCL

LCSATC

SATC/Criciúma/SC

Investimento 2010/15: R$ 10 milhões

(FINEP/FAPESC/EBRAS/SATC)


Obrigado pela Atenção

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