SEGURANÇA ENERGÉTICA e GERAÇÃO NUCLEAR

Leonam dos Santos GuimarãesLeonam dos Santos Guimarães

Mesa redonda: ‘O Futuro Energético e a Geração Nuclear’Mesa redonda: ‘O Futuro Energético e a Geração Nuclear’

Seminário “Desenvolvimento e Energia Nuclear”Seminário “Desenvolvimento e Energia Nuclear”

Clube de Engenharia de PernambucoClube de Engenharia de Pernambuco

Recife, 8 de agosto de 2013Recife, 8 de agosto de 2013

http://ighmb.org/

comum a todas as formas de energiacomum a todas as formas de energia

Disponibilidade dos energéticosDisponibilidade dos energéticos

Não-renováveis (fósseis e urânio)Não-renováveis (fósseis e urânio)

RenováveisRenováveis

específico à energia elétrica onde o específico à energia elétrica onde o consumo é simultâneo à produçãoconsumo é simultâneo à produção

Confiabilidade dos sistemas de Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuiçãotransmissão e distribuição

InterligaçõesInterligações

RedundânciasRedundâncias

SEGURANÇA ENERGÉTICASEGURANÇA ENERGÉTICAcontinuidade e sustentabilidade de suprimentocontinuidade e sustentabilidade de suprimento

EQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDAEQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDA

{{

Energéticos não-renováveisEnergéticos não-renováveisRISCOS à SEGURANÇARISCOS à SEGURANÇA

1.1. Descontinuidade dos fluxos materiaisDescontinuidade dos fluxos materiaisInterrupção ou redução por razões físicas ou políticasInterrupção ou redução por razões físicas ou políticas

2.2. Volatilidade de preçosVolatilidade de preçosInterrupção ou redução por aumento de custosInterrupção ou redução por aumento de custos

3.3. Limitações no armazenamentoLimitações no armazenamentoTempo disponível para enfrentar descontinuidade nos fluxosTempo disponível para enfrentar descontinuidade nos fluxos

4.4. Emissões de GEEEmissões de GEERestrições de uso das fontes emissorasRestrições de uso das fontes emissoras

5.5. Não-renovabilidade Não-renovabilidade Exaustão das reservasExaustão das reservasSustentabilidade Sustentabilidade (responsabilidade para com as gerações futuras)(responsabilidade para com as gerações futuras)

1. Fluxos Materiais1. Fluxos Materiais

PetróleoPetróleo Gás NaturalGás Natural CarvãoCarvão UrânioUrânio

Pequenos volumesPequenos volumes PetróleoPetróleo

Gás NaturalGás Natural

CarvãoCarvão

Fonte: BP Energy Statistics 2012Fonte: BP Energy Statistics 2012

1. Fluxos Materiais1. Fluxos Materiais

2. Volatilidade 2. Volatilidade de preçosde preços

PetróleoPetróleo Gás NaturalGás Natural CarvãoCarvão

Menor volatilidadeMenor volatilidade

UrânioUrânioMenor volatilidadeMenor volatilidadePouca sensibilidade do Pouca sensibilidade do

custo da energia geradacusto da energia gerada

PetróleoPetróleo

Gás NaturalGás Natural

Fonte: BP Energy Statistics 2012Fonte: BP Energy Statistics 2012

3. Limitações no 3. Limitações no armazenamentoarmazenamento

4. Geração de GEE4. Geração de GEE

5. Exaustão de Reservas5. Exaustão de Reservas

Relação Reserva/ProduçãoRelação Reserva/ProduçãoR/PR/P

PetróleoPetróleo Gás NaturalGás Natural CarvãoCarvão Urânio: 100-150 anos Urânio: 100-150 anos

(sem reciclagem)(sem reciclagem)

PetróleoPetróleo

Gás NaturalGás NaturalCarvãoCarvão

5. Exaustão de Reservas5. Exaustão de Reservas

Caso BrasileiroCaso BrasileiroProdução x Oferta de EnergiaProdução x Oferta de Energia

Fonte: Balanço Energético Nacional 2011Fonte: Balanço Energético Nacional 2011

Alta renovabilidade da matriz energéticaAlta renovabilidade da matriz energéticacaso único no mundocaso único no mundo

Caso BrasileiroCaso Brasileiro

Fonte: Balanço Energético Nacional 2011Fonte: Balanço Energético Nacional 2011

Baixa dependência de energéticosBaixa dependência de energéticosnão-renováveis externosnão-renováveis externos

Caso BrasileiroCaso BrasileiroBaixa contribuição do setor energia e indústriaBaixa contribuição do setor energia e indústria

para as emissões totais de CO2para as emissões totais de CO2

Caso BrasileiroCaso BrasileiroSistema Elétrico único no mundoSistema Elétrico único no mundo

MUNDO

BRASIL

CARVÃO

FONTE: IEA e MME/BEN

CARVÃO

GAS HIDRO NUCLEAR ÓLEO OUTRAS BIOMASSA(cana)

CARVÃO GAS HIDRO NUCLEAR ÓLEO OUTRAS BIOMASSA(cana)

RENOVÁVEL: 18%FÓSSIL: 68%

RENOVÁVEL: 86%FÓSSIL: 10%

comum a todas as formas de energiacomum a todas as formas de energia

Disponibilidade dos energéticosDisponibilidade dos energéticos



específico à energia elétrica onde o específico à energia elétrica onde o consumo é simultâneo à produçãoconsumo é simultâneo à produção

Confiabilidade dos sistemas de Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuiçãotransmissão e distribuição





{{

Energéticos renováveisEnergéticos renováveisRISCOS à SEGURANÇARISCOS à SEGURANÇA

Sazonalidades inerentes aos ciclos naturaisSazonalidades inerentes aos ciclos naturaisHídrica, Biomassa Hídrica, Biomassa (anual/plurianual)(anual/plurianual)

Eólica, Solar Eólica, Solar (curto prazo)(curto prazo)

Ondas Ondas (curto prazo)(curto prazo) e Marés e Marés (anual/plurianual)(anual/plurianual)

Geotermia Geotermia (longo prazo)(longo prazo)

Mudanças climáticasMudanças climáticasIncertezas quanto ao futuro dos ciclos naturaisIncertezas quanto ao futuro dos ciclos naturais

Limitações no uso do solo e do subsoloLimitações no uso do solo e do subsoloDispersão: uso intensivo do soloDispersão: uso intensivo do soloPreservação de áreas de interessePreservação de áreas de interesseEmprego de materiais especiaisEmprego de materiais especiais

Emissões de GEE (Emissões de GEE (lifetimelifetime))Restrições de uso fontes emissorasRestrições de uso fontes emissoras

Caso BrasileiroCaso BrasileiroSazonalidade da oferta hídricaSazonalidade da oferta hídrica

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

jan/99 jan/00 jan/01 jan/02 jan/03 jan/04 jan/05 jan/06

GW

mê

s

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

% A

rma

zen

ad

o% Armazenado% Armazenado

ArmazenadoArmazenado

Afluência

Produzido

ApagãoApagão

Não disponibilidade de complementação térmica

Um “Porto de Destino” para o Sistema Elétrico Brasileiro, http://ecen.com

Operação do Sistema - SE/CO (parte hidráulica)

Caso BrasileiroCaso BrasileiroRisco hídrico: a crise de 2001Risco hídrico: a crise de 2001

http://ecen.com/

28,86

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

%

1997 1999 2000 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2012

Evolução Histórica dos Reservatórios(SudesteSudeste e Centro-OesteCentro-Oeste)

Evolução Histórica dos Reservatórios(SudesteSudeste e Centro-OesteCentro-Oeste)

FONTE: ONS

Tomada de decisão baseada em modelos de previsão hídrica baseados em séries Tomada de decisão baseada em modelos de previsão hídrica baseados em séries temporais longas, que inexistem para as demais renováveis, tornando o processo temporais longas, que inexistem para as demais renováveis, tornando o processo mais complexo na medida que essas novas renováveis crescem na matriz elétrica mais complexo na medida que essas novas renováveis crescem na matriz elétrica

Caso BrasileiroCaso BrasileiroGestão Segura de umGestão Segura de um

Sistema hidrotérmico com alta renovabilidadeSistema hidrotérmico com alta renovabilidade

ENERGIA ELÉTRICA NONO BRASIL EM 2012

ENERGIA ELÉTRICA NONO BRASIL EM 2012

Eólica0,62%

Hidráulica 85,90%

Gás6,08%

Carvão1,49%

Óleo1,72%

Biomassa1,08%

Nuclear3,11%

Fonte : ONS

Geração totalGeração totaldo SIN 2012do SIN 2012

516.526,097GWh516.526,097GWh

∆∆ 2012/2011 = 4,61%2012/2011 = 4,61%

Complementação Térmica no SIN Complementação Térmica no SIN (MWmédios)(MWmédios)


% termo/hidro 2000 = 6,26%

% termo/hidro 2012 = 15,74%

risco crescente de

crise de suprimento

Fonte: Lista da ONS dos Principais Reservatórios / 2010

Cresimento da Potência Hídrica InstaladaCresimento da Potência Hídrica Instalada sem sem crescimento proporcional na crescimento proporcional na Capacidade de Capacidade de

ArmazenamentoArmazenamento



Expansão da oferta hídricaPlano Decenal de Expansão PDE-2021

Evolução do armazenamento hídricoPlano Decenal de Expansão PDE-2021

Caso BrasileiroCaso BrasileiroPerda da capacidade de armazenamentoPerda da capacidade de armazenamento

Contínua perda de auto-regulação requerendoContínua perda de auto-regulação requerendoaumento nas parcelas térmicas de base e de complementaçãoaumento nas parcelas térmicas de base e de complementação

Expansão da oferta eólica, solar e de biomassaPlano Decenal de Expansão PDE-2021

Expansão da oferta eólica, solar e de biomassaNão possuem auto-regulação: + REGULAÇÃO TÉRMICANão possuem auto-regulação: + REGULAÇÃO TÉRMICAComplementação numa dinâmica mais rápida que a hídricaComplementação numa dinâmica mais rápida que a hídrica

Carência de séries temporais longas para previsão

Expansão da oferta nuclear

ANGRA 31.405 MW

2018

Plano Decenal de Expansão PDE-2021

http://www.epe.gov.br/PDEE/Forms/EPEEstudo.aspx

Perspectivas de expansão bastante limitadas após 2030

Plano Nacional de Energia PNE-2030

Significativa expansão das fontes PCH, eólica e biomassa


Necessária expansão das fontes térmicas


Atendimento ao Crescimento da Demanda Atendimento ao Crescimento da Demanda no Médio Prazo:no Médio Prazo: Plano Nacional de Energia 2030

Fonte: PNE 2030 / EPE-MME, Nov-2007 / Tabelas 8.27 (Pág.234) e 8.31 (Pág.239)

Expansão da Oferta no Período 2015-2030(Valores em MW)

PNE 2030: Custo Médio Comparado(PNE 2030: Fig.8.24 / Pág.226)

Intervalo de variação do custodas fontes Não-Hidráulicas

Custo de Geração Hidrelétrica em funçãodo potencial a aproveitar.

2) Sudeste 2.000

MW

1) Nordeste

2.000 MW

Expansão da oferta nuclear

ENTRADA EM OPERAÇÃO:ENTRADA EM OPERAÇÃO:2022 - 20302022 - 2030


http://www.epe.gov.br/Estudos/Paginas/Plano%20Nacional%20de%20Energia%20%E2%80%93%20PNE/Estudos_12.aspx?CategoriaID=346

FUTURO próximo (2022 – 2030)Expansão da oferta nuclear

NORDESTE NORDESTE SUDESTE SUDESTE

RIGOROSOS CRITÉRIOS DE SELEÇÃO BASEADOSRIGOROSOS CRITÉRIOS DE SELEÇÃO BASEADOSEM MODERNAS TÉCNICAS DE GEOPROCESSAMENTOEM MODERNAS TÉCNICAS DE GEOPROCESSAMENTO

ATLAS DO POTENCIAL NUCLEARATLAS DO POTENCIAL NUCLEAR

FUTURO (2030 – 2060)POTENCIAL HIDRELÉTRICO:Parcela técnica, ambiental e economicamente viável a ser desenvolvida: 150/180 GW do total de 260 GW

Hidro

FUTURO (2030 – 2060)Esgotamento do potencial hídrico

• A expansão terá que ser baseada no mix Gás natural (dependendo da quantidade e custo de Pré-Sal), Carvão (dependendo da viabilidade de CCS e carvão limpo) e Nuclear.

• Fontes renováveis (biomassa, eólica, solar) e expansão dos programas de eficiência energética (aumento dos custos marginais de expansão) serão um complemento importante

• permitindo economizar a água dos reservatórios, o que amplia a capacidade das hidrelétricas de fazerem regulação da demanda.

Energéticos renováveisEnergéticos renováveisRISCOS à SEGURANÇARISCOS à SEGURANÇA

Mudanças climáticasMudanças climáticas

Mapas de mudança climática mostram, nos cenários pessimista (A2) e otimista (B1), o surgimento de novos climas nas regiões tropicais e subtropicais e o desaparecimento de outros em montanhas tropicais e nas áreas próximas aos pólos. Quanto mais vermelho, mais intenso o efeito descrito.

Fonte: Jack Williams/ Universidade de Wisconsin

Uso do soloUso do solo

Para 1.000 MWPara 1.000 MW

Expansão da oferta hídrica

Mapa ilustrativoFonte: MMA (fev/05)

90% do potencial está na Amazôniamaior parte de médio e pequeno porte

RESTRIÇÕES:• distância • topografia• uso do solo

• reservatórios• transmissão

Uso do soloUso do solo

Uso do subsoloUso do subsolo

Materiais especiais em tecnologias de “energia limpa”Materiais especiais em tecnologias de “energia limpa”

Fonte: US DOE – Critical Materials Strategy

gramas de CO2 equivalente por Kw.hora elétrico gerado

Comparação da Emissão de Gases de Efeito Estufa na Geração Nuclear de Eletricidade no Brasil com as de outras fontes, Carlos Feu Alvim, Omar Campos Ferreira, Olga Mafra Guidicini, Frida Eidelman, Paulo Achtschin Ferreira, Marco Aurélio Santos Bernardes, in Economia & Energia Ano XV No 79 Outubro/Dezembro de 2010 ISSN 1518-2932 - http://ecen.com/

Caso brasileiroCaso brasileiroEmissões de GEEEmissões de GEE

http://ecen.com/

Disponibilidade dos energéticos (oferta)Disponibilidade dos energéticos (oferta)



específico à energia elétrica onde o consumo específico à energia elétrica onde o consumo é simultâneo à produçãoé simultâneo à produção

Confiabilidade dos sistemas de Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição (demanda)transmissão e distribuição (demanda)





{{

SEGURANÇA ENERGÉTICASEGURANÇA ENERGÉTICAConfiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição

Eletricidade é produzida e consumida simultaneamenteEletricidade é produzida e consumida simultaneamenteSistemas elétricos operam em equilíbrio instávelSistemas elétricos operam em equilíbrio instável

Ajustes permanentes em tempo realAjustes permanentes em tempo real

Caso Brasileiro:Caso Brasileiro:Um sistema elétrico de dimensões continentais Um sistema elétrico de dimensões continentais

Manaus

Brasília

São PauloItaipu

Porto Alegre

Fortaleza

Salvador

Rio de Janeiro

BeloHorizonte

Recife

Angra

4.000 4.000 kmkm4.000 4.000 kmkm


• Fontes de geração Fontes de geração

concentradas (grandes concentradas (grandes

hidros) distantes dos hidros) distantes dos

centros de consumocentros de consumo

• Alto grau de Alto grau de

interligação com interligação com

grandes intercâmbios grandes intercâmbios

de energia entre regiõesde energia entre regiões


• Longas linhas de transmissão Longas linhas de transmissão

de alta capacidadede alta capacidade

– Confiabilidade das LTs e Confiabilidade das LTs e

SUBs é crítica SUBs é crítica

(REDUNDÂNCIAS)(REDUNDÂNCIAS)

• Limitada capacidade de Limitada capacidade de

segregação e reconfiguraçãosegregação e reconfiguração

+ Confiabilidade:+ Confiabilidade:+ DIVERSIDADE+ DIVERSIDADE+ geração próxima às cargas+ geração próxima às cargas

Aumento da participação das “novas renováveis”: Aumento da participação das “novas renováveis”:

Eólica, Solar, Biomassa, PCHsEólica, Solar, Biomassa, PCHs

Caso Brasileiro:Caso Brasileiro:

• Pequenas unidades de geraçãoPequenas unidades de geração

• Longe dos centros de consumoLonge dos centros de consumo– Exceções em biomassa e PCHsExceções em biomassa e PCHs

• Sazonalidade Sazonalidade (curto, médio e longo prazo)(curto, médio e longo prazo)

+ geração varia em tempo real+ geração varia em tempo real– à exceção de biomassa e PCHsà exceção de biomassa e PCHs

}}}}

•““capilarização” da capilarização” da transmissãotransmissão•aumento deaumento de intercâmbiosintercâmbios

ComplementaçãoComplementaçãohidrotérmicahidrotérmicaem tempo realem tempo realpara garantirpara garantirestabilidadeestabilidade

Confiabilidade e Estabilidade impõe limites à expansãoConfiabilidade e Estabilidade impõe limites à expansão

Caso Brasileiro:Caso Brasileiro:Uma matriz elétrica em transição hidrotérmicaUma matriz elétrica em transição hidrotérmica

• A evolução do sistema elétrico

canadense nos últimos 50 anos

guarda muitas similaridades com

a situação do sistema elétrico

brasileiro nos últimos 15 anos.

• A partir de uma contribuição de

mais de 90% em 1960, a

participação da hidroeletricidade

no Canadá declinou de forma

constante até 1990, quando se

estabilizou em torno de 60%.


• No Canadá, o crescimento da

geração térmica, operando na base

permitiu que a geração hídrica

passasse a fazer a regulação de

demanda e da sazonalidade das

novas renováveis, que em 2010

representavam cerca de 3% da

geração total.

• SERIA ESSE UM MODELO

PARA O BRASIL DO FUTURO?


Gestão Segura de umGestão Segura de umSistema com alta renovabilidadeSistema com alta renovabilidade

basehidro

basetermo

complementaçãotermo

Seguimentohidro

Base hidro: mínima ENABase termo: nuclear

Evolução das Fontes de Energia Evolução das Fontes de Energia

Desenvolvimento econômico e tecnológico está ligado a mudanças em fontes de energiaDesenvolvimento econômico e tecnológico está ligado a mudanças em fontes de energia

•A tendência tem sido a adoção de fontes com crescente densidade de energia

Evolução das Fontes de Energia Evolução das Fontes de Energia

Desenvolvimento econômico e tecnológico está ligado a mudanças em fontes de energiaDesenvolvimento econômico e tecnológico está ligado a mudanças em fontes de energia

•Uma nova tecnologia não substitui as anteriores, mas as complementa

Consumo mundial de energia(em milhões de toneladas equivalentes de petróleo)

Fonte: BP 2011

Leonam GuimarãesLeonam Guimarães

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