XVI Congresso Brasileiro de Energia Tecnologias para o uso do carvão. Levi Souto Jr. Associação Brasileira do Carvão Mineral - ABCM

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1 XVI Congresso Brasileiro de Energia Tecnologias para o uso do carvão Levi Souto Jr. Associação Brasileira do Carvão Mineral - ABCM Rio de Janeiro, 22 de outubro de 2015

2 A urbanização do planeta A urbanização da população mundial tem promovido o aumento do consumo de energia elétrica Na China, a população urbana aumentou de 10% em 1949 para 53% em ,3 bilhões de pessoas não tem acesso a eletricidade e 2,7 bilhões ainda utilizam lenha para cozinhar Em 2050, as cidades terão mais 3 bilhões de pessoas População Urbana x Rural % Urbana Mundo Rural Mundo Urbana Brasil Rural Brasil Fonte: United Nations (2014). World urbanization prospects. esa.un.org/unpd/wup/

3 E como atender a essa população? Crescente demanda de energia para uma população cada vez mais urbanizada Segundo projeção da International Energy Agency (IEA), a matriz global de energia primária em 2040 será: Fonte: IEA, WEO 2014 A demanda de energia crescerá 37% no período Combustíveis fosseis reduzirão sua participação de 81% para 74% 3

4 Matriz de energia elétrica mundial Geração de energia elétrica mundial por fonte Cenário de Novas Politicas Fonte: IEA, WEO 2014 O carvão é importante hoje e no futuro da matriz energética mundial 4

5 Quem está consumindo todo esse carvão? Mtce Demanda global de carvão por região Chinese coal demand plateau World Other 2000 India: : European coal demand 2005: peak US nd largest coal coal demand peak consumer by 2020 India United States Europe India China O crescimento da demanda mundial de carvão diminui rapidamente devido a políticas ambientais mais rigorosas. Por isso, a importância de plantas de alta eficiência e captura de CO2 para o futuro do carvão

6 Utilização do carvão HELE High Efficiency, Low Emission Combustão CCS Carbon Capture and Storage CtG Coal to Gas Gaseificação CtL Coal to Liquid 6

7 Como reduzir emissões? 1% aumento da eficiência = 2-3% diminuição das emissões de CO2 O aumento global da eficiência das centrais termelétricas dos atuais 33% para 40% por meio de implantação de tecnologias mais avançadas, poderia cortar 2 Gton de CO2 (= 3 x Protocolo de Kyoto ou 1 x emissão anual de CO2 da Índia) Fonte: VGB PowerTech

8 + Eficiência Emissões de CO2 Tecnologia Pressão SH (bar) Temp SH ( C) Eficiência (%) Subcrítico <221 até Supercrítico Ultra-supercrítico >250 >600 >42 USC avançado* > * ainda não disponivel comercialmente 8

9 Situação da frota mundial das UTEs 70% da frota mundial de UTEs a carvão são subcríticas No Brasil, 100% das UTEs são subcríticas com uma base instalada de 3,4 GW e idade média de 15a Base Instalada de UTEs a carvão no mundo: GW 9

10 UTEs de alta eficiência e baixa emissão já são realidades Frota das UTEs a carvão da CHINA: 41% da frota a carvão do mundo (1º) 37% da emissão global de CO2 pela termoeletricidade a carvão Estratégia de aposentar usinas após 25 anos de operação Frota das UTEs a carvão da ÍNDIA: 6% da frota a carvão do mundo (3º) 8% da emissão global de CO2 pela termoeletricidade a carvão Estratégia de aposentar usinas SC após 25 anos de operação 10

11 Co-firing também é uma opção para diminuir emissões A adição de biomassa ao carvão promove redução de CO2 O desafio é a disponibilidade de biomassa próxima à UTE a custo competitivo Há limite técnico para a mistura carvão/biomassa (10 a 30%) Com o desenvolvimento da tecnologia de leito fluidizado circulante (CFB), que é mais flexível quanto ao combustível, o co-firing aumentou sua participação para descarbonização do carvão 1% de biomassa 1% de redução de CO2 11

12 BAIMA 600 MW China 600 MW CFB Supercrítica 41% de eficiência C / 1900t/h Flexibilidade de carvão Caldeira: Harbin/Shanghai/Dongfang Operação comercial:

13 SHANGHAI WAIGAOQIAO MW China MW PC Ultra Supercrítica 45% de eficiência C / t/h Caldeira: Alstom/Shanghai Electric Turbina: Siemens Operação comercial:

14 NORDJYLLAND MW Dinamarca 440 MW PC Ultra Supercrítica C 47% de eficiência Operação comercial:

15 LÜNEN MW Alemanha 750 MW PC Ultra Supercrítica 46% de eficiência CO2 < 800 g/kwh C Caldeira: IHI e Austrian Energy Turbina: Siemens Operação comercial:

16 RDK MW Alemanha 912 MW PC Ultra Supercrítica 46% de eficiência C t/h CO2 < 740 g/kwh Caldeira: Alstom Operação comercial:

17 MANJUNG MW Malásia MW PC Ultra Supercrítica 40% de eficiência C t/h Caldeira: Alstom Operação comercial:

18 SHENHUA GUOHUA Power Company Near zero emissions 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 Limites de emissão estabelecido pelo Governo Chinês a partir de

19 Dessulfurização utilizando Amônia Utilizando amônia como reagente no processo de dessulfurização, o subproduto é o Sulfato de Amônio É uma alternativa à utilização de cal/calcário e ainda gera receita pela venda do subproduto Brasil importa 90% do sulfato de amônio, amplamente utilizado na fabricação de fertilizantes Fonte: Marsulex Environmental Technologies (MET) Zaklady Azotowe Pulawy Complexo Industrial ECOPLEX Polônia 330 MW 93.5%+ remoção de SO2 Início de operação: 2013

20 CCS: uma alternativa importante na redução de CO2 Post Combustion Pre Combustion Oxy fuel Pipelines Navios Camadas de Carvão: 40 Gt CO2 Campos de óleo e gás: Gt CO2 Aquíferos salinos: até Gt CO2 Captura Transporte Estocagem

21 Rotas tecnológicas de CCS Pre Combustion O Syngas, uma mistura de H2, CO e CO2, é gerado a partir de combustíveis fósseis ou biomassa. O CO2 pode ser removido resultando um combustível ou matéria prima para outras aplicações. Post Combustion O CO2 é capturado a partir da exaustão do processo de combustão por absorção com um solvente adequado. O CO2 absorvido é libertado do solvente, comprimido para o transporte e armazenamento. Oxy Combustion O2 é previamente separado do ar e o combustível é queimado numa atmosfera rica em O2 livre de nitrogênio. Resulta efluentes gasosos constituídos por H2O e CO2 em uma alta concentração, o que facilita a purificação.

22 Desenvolvimento do CCS 14 projetos de CCS de larga escala em operação, 8 em construção e 14 em desenvolvimento EUA lideram o desenvolvimento da tecnologia, com 7 projetos em operação 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 mundo Fonte: Rota de desenvolvimento de tecnologia CCS. Roadmap do IEA 22

23 BOUNDARY DAM Retrofit de 120 MW em operação desde % de captura de CO2, 1,0 Mt CO2/ano evitado (equivalente a veículos) Tecnologia de post combustion com injeção de amina num absorvedor 100% de captura de SO2 CO2 é vendido e transportado por 2 km até um campo de petróleo e injetado a 3,4 km de profundidade para melhorar a recuperação de óleo 23

24 SATC/CTCL Centro Tecnológico de Carvão Limpo Áreas de pesquisa: Recuperação ambiental Geologia Conversão e Meio Ambiente CCUS 39 pesquisadores Projeto de P&D: Captura de CO2 com adsorção por aminas + zeolitas Parceria: SATC/NETL/PUCRS Valor: R$ 8 milhões 24

25 Custo do CCS Post Comb 2032/2033 Fonte: Alstom, WCA Workshop

26 Evolução dos custos de CCS Ref PP: UTE sem CCS Fonte: Alstom, WCA Workshop

27 CCS: por que a demora no progresso? Política de paridade entre todas as tecnologias de baixa emissão é essencial 27

28 Gaseificação: tecnologia já consolidada Total de 862 projetos no mundo, 2378 gaseificadores: 116 GWth operando 83 GWth em construção 109 GWth planejado O processo de gaseificação também pode ser aplicado com Carvão (55%), Petróleo (33%), Gás (7%), Coque (3%), Biomassa/Lixo (2%) Gaseificador Coal to Gas (CTG) Gás de síntese H₂ + CO Produtos Geração elétrica Processo de Liquefação Syngas to Liquids Produtos Metanol Gás Liquefeito Olefinas Polímeros Gasolina, querosene e diesel Uréia (Fertilizantes) 28

29 Gaseificação: eletricidade é menos atrativo Source: Higman Consulting, GTC Database, 2014 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 29

30 Conclusões 1. O carvão continuará com um papel importante na matriz elétrica no futuro, no entanto, a sociedade exigirá fontes cada vez mais limpas 2. A utilização de tecnologias HELE + CCS é o caminho para a descarbonização da matriz mundial 3. Políticas de modernização da frota de termelétricas são necessárias no mundo e no Brasil 4. Aumento no investimento no desenvolvimento do CCS é essencial 5. No Brasil, diretrizes ambientais e leilões de energia precisam estar alinhados para incentivar tecnologias com menores emissões 30

31 Obrigado! Levi Souto Jr