CarvãoMineral

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Fontes no-renovveis

Parte III

Derivados de Petrleo | Captulo 7

Carvo MineralAtlas de Energia Eltrica do Brasil 129

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Captulo 7 | Derivados de Petrleo

Box 9

O processo de produo de energia eltrica a partir do carvo mineralAtualmente, a principal aplicao do carvo mineral no mundo a gerao de energia eltrica por meio de usinas termeltricas. Em segundo lugar vem a aplicao industrial para a gerao de calor (energia trmica) necessrio aos processos de produo, tais como secagem de produtos, cermicas e fabricao de vidros. Um desdobramento natural dessa atividade e que tambm tem se expandido a co-gerao ou utilizao do vapor aplicado no processo industrial tambm para a produo de energia eltrica. Pesquisas envolvendo processos tecnolgicos que permitam um maior aproveitamento do poder calorfico do carvo (como a gaseificao) e simultaneamente a preservao do meio ambiente tm sido desenvolvidas no mercado internacional (ver Tpico 10.4). No entanto, o mtodo tradicional, de queima para produo do vapor, continua sendo o mais utilizado. Considerando-se tambm a preparao e queima do carvo, este processo se d, em resumo, da seguinte maneira: o carvo extrado do solo, fragmentado e armazenado em silos para, posteriormente, ser transportado usina, onde novamente ser armazenado. Em seguida, transformado em p, o que permitir melhor aproveitamento trmico ao ser colocado para queima nas fornalhas de caldeiras. O calor liberado por esta queima transformado em vapor ao ser transferido para a gua que circula nos tubos que envolvem a fornalha. A energia trmica (ou calor) contida no vapor transformada em energia mecnica (ou cintica), que movimentar a turbina do gerador de energia eltrica. Este movimento d origem energia eltrica. No caso da co-gerao, o processo similar, porm o vapor, alm de gerar energia eltrica, tambm extrado para ser utilizado no processo industrial.

Vapor Carvo Mineral Esteira

Turbina Gerador Transformador

Boiler Rio / Reservatrio gua p/ refrigerao

Condensador

Perfil esquemtico do processo de produo de energia eltrica a partir do carvo mineral

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Atlas de Energia Eltrica do Brasil

Carvo Mineral | Captulo 9

Carvo Mineral9.1 INFORMAES GERAIS O carvo mineral, de origem fssil, foi uma das primeiras fontes de energia utilizadas em larga escala pelo homem. Sua aplicao na gerao de vapor para movimentar as mquinas foi um dos pilares da Primeira Revoluo Industrial, iniciada na Inglaterra no sculo XVIII. J no fim do sculo XIX, o vapor foi aproveitado na produo de energia eltrica. Ao longo do tempo, contudo, o carvo perdeu espao na matriz energtica mundial para o petrleo e o gs natural, com o desenvolvimento dos motores a exploso.80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

9

O interesse reacendeu-se na dcada de 70, em conseqncia, sobretudo, do choque do petrleo, e se mantm em alta at hoje. Alm da oferta farta e pulverizada, o comportamento dos preos outra vantagem competitiva. As cotaes do petrleo e derivados tm se caracterizado pela tendncia de alta e extrema volatilidade. No caso da commodity carvo, no entanto, registraram movimentos suaves ao longo dos ltimos dez anos, ingressando em um ciclo de baixa em 2005, conforme o Grfico 9.1 a seguir.

Grfico 9.1 Preo da tonelada de carvo nos Estados Unidos em US$ nos ltimos anos.Fonte: BP, 2008.


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Captulo 9 | Carvo Mineral

De acordo com dados da International Energy Agency (IEA), o carvo a fonte mais utilizada para gerao de energia eltrica no mundo, respondendo por 41% da produo total (Grfico 9.2 abaixo). Sua participaco na produo global de energia primria, que considera outros usos alm da produo de energia eltrica, de 26%. A IEA tambm projeta que o minrio manter posio semelhante nos prximos 30 anos.

A principal restrio utilizao do carvo o forte impacto socioambiental provocado em todas as etapas do processo de produo e tambm no consumo. A extrao, por exemplo, provoca a degradao das reas de minerao. A combusto responsvel por emisses de gs carbnico (CO2). Projetos de mitigao e investimentos em tecnologia (clean coal technologies) esto sendo desenvolvidos para atenuar este quadro.

45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0 Carvo Petrleo Gs Natural Nuclear Hidroeltrica Outras

1973 2006

Grfico 9.2 Gerao de energia eltrica por tipo de combustvel.Fonte: IEA, 2008.

O que o carvo Existem dois tipos bsicos de carvo na natureza: vegetal e mineral. O vegetal obtido a partir da carbonizao da lenha. O mineral formado pela decomposio da matria orgnica (como restos de rvores e plantas) durante milhes de anos, sob determinadas condies de temperatura e presso. composto por tomos de carbono, oxignio, nitrognio, enxofre, associados a outros elementos rochosos (como arenito, siltito, folhelhos e diamictitos) e minerais, como a pirita. Tanto o carvo vegetal quanto o mineral podem ser usados na indstria (principalmente siderrgica) e na produo de energia eltrica. No entanto, enquanto o primeiro pouco utilizado exceto no Brasil, maior produtor mundial , o consumo do segundo est bastante aquecido. Este movimento tem a ver no s com a disponibilidade de reservas, mas com a qualidade do carvo, medida pela capacidade de produo de calor ou poder calorfico, expresso em kcal/kg (kilocaloria obtida por quilo do combustvel). Este poder calorfico, por sua vez, favorecido pela incidncia de carbono e prejudicado pela quantidade de impurezas (elementos rochosos e minerais). No carvo vegetal, o poder calorfico baixo enquanto a participao de impurezas elevada. No carvo mineral, o poder calorfico e a incidncia de impurezas variam, o que determina a subdiviso do minrio nas categorias: baixa qualidade (linhito e sub-betuminoso) e alta qualidade (ou hulha, subdividida nos tipos betuminoso e antracito). Como mostra a Figura 9.1 a seguir, 53% das reservas mundiais de carvo mineral so compostas por carvo com alto teor de carbono (hulha) e 47% com baixo teor de carbono. A produo e o consumo mundial concentram-se nas categorias intermedirias: os carves tipos betuminoso/sub-betuminoso e linhito. O primeiro, de maior valor trmico, comercializado no mercado internacional. O segundo utilizado na gerao termeltrica local.

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Carbono / Teor de Energia do Carvo Alto Teor de Umidade do Carvo

Alto

% das Reservas Mundias

Carvo de baixa qualidade 47% Betuminoso 52% Linhito 17% Sub-Betuminoso 30% Trmico Carvo vapor

Hulha 53% Antracito 1%

Metalrgico Coque

Grande parte da energia eltrica

Produo de energia eltrica / Usos industriais

Produo de energia eltrica / Usos industriais

Fabricao de ferro e ao

Domstico / industrial incluindo combustvel

Figura 9.1 Tipos de carvo, reservas e usos.Fonte: WCI, 2006.

Extrao e transporte A extrao (ou minerao) do carvo pode ser subterrnea ou a cu aberto. A opo por uma ou outra modalidade depende, basicamente, da profundidade e do tipo de solo sob o qual o minrio se encontra. Se a camada que recobre o carvo estreita ou o solo no apropriado perfurao de tneis (por exemplo, areia ou cascalho), a opo a minerao a cu aberto. Se, pelo contrrio, o mineral est em camadas profundas ou se apresenta como veios de rocha, h a necessidade da construo de tneis. Neste ltimo caso, a lavra pode ser manual, semimecanizada ou mecanizada. A produtividade das minas a cu aberto superior das lavras subterrneas. No entanto, de acordo com o World Coal Institute (WCI) ou Instituto Mundial do Carvo, em portugus , 60% da oferta mundial de carvo mineral extrada por meio da minerao subterrnea. No Brasil, a maior parte explorada a cu aberto. o que ocorre, tambm, em importantes pases exportadores, como Austrlia e Estados Unidos. O transporte a atividade mais complexa e dispendiosa da cadeia produtiva do carvo. A ttulo de exemplo, conforme est registrado no Plano Nacional de Energia 2030, em 2004 o preo CIF que inclui frete e seguro de uma tonelada de carvo metalrgico no Japo era de US$ 61, enquanto o custo do frete chegava a US$ 49,50 por tonelada. Para distncias muito curtas, o mtodo mais eficiente de transporte a esteira. Para os trajetos mais longos, utilizase caminhes, trens e barcaas. O carvo tambm pode ser misturado gua formando uma lama que transportada por meio de dutos. Alm disso, geralmente s so transferidos, de um local para outro, os tipos de carvo com baixo teor de impurezas. Os demais so utilizados nas proximidades do local de minerao onde, em geral, tambm so construdas as termeltricas abastecidas por esse combustvel. o que ocorre nas cinco usinas termeltricas movidas a carvo em operao no Brasil, todas localizadas no sul do Pas, nas proximidades das reas de minerao. Do ponto de vista econmico, mais eficiente investir na construo de linhas de transmisso de eletricidade do que no transporte do carvo.

Uso


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Captulo 9 | Carvo Mineral

9.2 RESERVAS, PRODUO E CONSUMO NO MUNDO O carvo o combustvel fssil com a maior disponibilidade do mundo. As reservas totalizam 847,5 bilhes de toneladas, quantidade suficiente para atender a produo atual por 130 anos. Alm disso, ao contrrio do que ocorre com petrleo e gs natural, elas no esto concentradas em poucas regies. Abaixo, como mostra a Figura 9.2, as reservas esto bem distribudas pelos continentes, com nfase maior no hemisfrio norte. Na verdade, so encontradas em quantidades expressivas em 75 pases, sendo que trs deles Estados Unidos (28,6%), Rssia (18,5%) e China (13,5%) concentram mais de 60% do volume total.

Reservas de Carvo 2007 (milhes de toneladas) < 134 135 a 1.000 1.001 a 10.000 10.001 a 100.000 > 100.001

Figura 9.2 Reservas mundiais de carvo mineral 2007 (em milhes de toneladas).Fonte: BP, 2008.

O volume extrado e produzido, porm, no diretamente proporcional disponibilidade dos recursos naturais. Relaciona-se, tambm, a fatores estratgicos, como a existncia de fontes primrias na regio e, em conseqncia, maior ou menor dependncia da importao de combustveis. Atualmente, o maior produtor mundial de carvo a China que, tambm estimulada pelo ciclo de acentuado desenvolvimento econmico, tornou-se a maior consumidora do minrio. Em 2007, a China produziu 1.289,6 milhes de toneladas equivalentes de petrleo (Mtep) enquanto consumiu 1.311,4 Mtep. A Figura 9.3 a seguir mostra a distribuio do consumo mundial de carvo mineral, medida em tonelada equivalente de petrleo (tep), utilizada na mensurao do poder calorfico.

Extrao de carvo mineralFonte: Stock.XCHNG (www.sxc.hu).

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Consumo de Carvo 2007 (Mtep)

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