Estudo Comparativo de Emissões de Gases de Efeito Estufa

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1 Estudo Comparativo de Emissões de Gases de Efeito Estufa 2013

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3 ÍNDICE SUMÁRIO EXECUTIVO 1. INTRODUÇÃO METODOLOGIA PREMISSAS CÁLCULO DAS EMISSÕES DE GEE ETAPAS DA CADEIA DO CARVÃO ETAPAS DA CADEIA DO GÁS NATURAL RESULTADOS CADEIA DO CARVÃO CADEIA DO GÁS NATURAL COMPARAÇÃO DE RESULTADOS CONCLUSÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS EQUIPE

4 SUMÁRIO EXECUTIVO A pequena participação da geração de energia elétrica no total de emissões de gases de efeito estufa (GEE) no Brasil é decorrente do fato de que a maior parte da geração de energia elétrica no país é obtida por meio de hidrelétricas (ANEEL, 2013). Porém, o sistema de geração nacional vem passando por mudanças em sua configuração e a geração em termelétricas terá uma maior participação inevitável na matriz energética brasileira (EPE, 2011). Dessa forma, faz-se necessário entender como diferentes opções de combustíveis para geração termelétrica impactam nas emissões de GEE no Brasil. O presente estudo, desenvolvido pela Associação Brasileira do Carvão Mineral (ABCM), apresenta uma comparação das emissões de GEE das principais etapas dos ciclos de vida de uma termelétrica a carvão e de uma termelétrica a gás natural. Para efeito de comparação, foram considerados dois diferentes tipos de carvão nacional (mais alto e mais baixo PCI), gás natural advindo de três diferentes processos/regiões (Gás de Xisto dos EUA, Gás natural não associado da Bacia de Campos, e Gás Natural da Bolívia). Também foram consideradas plantas termelétricas em ciclo aberto e ciclo combinado, no caso do Gás Natural. No sentido de se estabelecerem premissas que refletissem as condições encontradas no Brasil e futuras previsões de geração de energia termelétrica no país, foi considerada uma termelétrica hipotética de 500MW, localizada na Região Sul do Brasil, com despacho anual de 50%. Foram contabilizadas as emissões dos principais GEE (CO 2, CH 4 e N 2 O) relativas a um ano de operação da termelétrica hipotética. A Tabela 1 apresenta as alternativas analisadas e suas condições de contorno. O cálculo das emissões de GEE foi baseado na metodologia de inventários nacionais de gases de efeito estufa do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC, da sigla em inglês) (IPCC, 2006). As emissões de cada GEE relativas aos processos considerados nas cadeias de valor dos combustíveis analisados foram calculadas através de fatores de emissão amplamente reconhecidos ou pela estimativa de emissões fugitivas reportadas em porcentagem de gás perdido nos processos. Esses fatores e porcentagens foram aplicados à quantidade de combustível que seria requerido para a geração de 500MW, variando de acordo com a tecnologia e o combustível em análise. A cadeia do Carvão foi analisada quanto às emissões de gases de efeito estufa desde a mineração e processamento, passando pelo transporte até a geração/combustão do mesmo, e utilização das cinzas na indústria de cimento (utilização de 60%, 80% e 100% das cinzas). A cadeia do Gás Natural (GN) foi analisada quanto às emissões de gases de efeito estufa desde a produção (extração de GN), processamento, transporte até a geração/combustão do mesmo em turbinas em ciclo combinado e ciclo aberto. 4

5 Tabela 1: Alternativas Estudadas COMBUSTÍVEL PROCEDÊNCIA TRANSPORTE GERAÇÃO Carvão brasileiro de maior PCI (4340 kcal / kg) Sul do Brasil Mineração Subterrânea Rodoviário (Caminhões) Termelétrica com 35% de eficiência Carvão brasileiro de menor PCI (2970 kcal / kg) Sul do Brasil Mineração a céu aberto Rodoviário (Caminhões) Termelétrica com 35% de eficiência Gás de Xisto EUA (GNL) Marítimo (navios) + Gasoduto no Brasil Ciclo aberto (37% de eficiência) Ciclo Combinado (60% de eficiência) GN da Bolívia Gás Natural nãoassociado importado da Bolívia Gasoduto Bolívia- Brasil Ciclo aberto (37% de eficiência) Ciclo Combinado (60% de eficiência) GN Bacia de Campos Gás Natural nãoassociado da Bacia de Campos Gasoduto hipotético Macaé (RJ) Região Sul do Brasil Ciclo aberto (37% de eficiência) Ciclo Combinado (60% de eficiência) A comparação dos resultados reunindo todos os casos estudados neste trabalho, tanto referentes às alternativas estudadas para o carvão, quanto às alternativas estudadas para o GN é apresentada nos Gráficos de 1 a 3. Os Gráficos 1 e 2 apresentam as emissões totais resultantes de um ano de operação da termelétrica hipotética e as emissões por MWh, respectivamente. O Gráfico 3 apresenta a comparação das alternativas sem consideração da utilização de cinzas na indústria do cimento e por etapa da cadeia de valor. Vale observar que os resultados estão elencados por ordem crescente de emissões de GEE. 5

6 Gráfico 1: Análise Geral de Resultados (tco 2 /ano) 80% cinzas Gráfico 2: Análise Geral de Resultados (tco 2 /MWh) 80% cinzas 6

7 Gráfico 3: Participação de cada etapa da cadeia nas emissões (sem consideração das cinzas) A Tabela 2 apresenta uma matriz de diferenças entre as emissões das diferentes alternativas estudadas. Em 22% dos casos a termelétrica a carvão emite menos do que a termelétrica a gás natural (células de cor verde, Tabela 2). B. Campos C.A. B. Campos C.C. BOLÍVIA C.A. BOLÍVIA C.C. Gas de Xisto C.A. Gas de Xisto C.C. Carvão Maior PCI (100% cinzas) Carvão emite menos que o GN Carvão emite mais que o GN Tabela 2: Matriz de diferenças entre as emissões Carvão Maior PCI (80% cinzas) Diferenças entre as emissões (kt CO 2 e/ano) Carvão Maior PCI (60% cinzas) Carvão Menor PCI (100% cinzas) Carvão Menor PCI (80% cinzas) Carvão Menor PCI (60% cinzas)

8 Comparando-se todos os cenários analisados, observa-se que o cenário de menor emissão é a utilização de Gás Natural não-associado proveniente da Bacia de Campos em termelétrica em ciclo combinado (1.183 ktco 2 e/ano). Esta alternativa apresenta 679 ktco 2 e/ano menores que a melhor alternativa da cadeia do carvão (1.860 ktco2e/ano para carvão de menor PCI com utilização de 100% das cinzas na indústria do cimento). Esse resultado é bastante significativo, uma vez que a simples comparação das emissões na geração nestas mesmas condições de contorno resultaria em uma diferença de 1850 kt CO2e/ano em favor do gás natural. A termelétrica a carvão de menor PCI emitiria cerca de 70% mais GEE do que a mesma termelétrica a GN, quando na verdade, estudando o inventário do ciclo de vida, a alternativa do carvão emite apenas 36% a mais. Vale ressaltar, no entanto, que no caso de não haver a possibilidade de utilização de 100% das cinzas como substituto do clínquer na indústria do cimento, os resultados variam (ver Tabela 5: Matriz de diferenças entre as emissões). De qualquer forma, comparando-se o melhor cenário do GN (Bacia de Campos, Ciclo Combinado) e o pior cenário do carvão (menor PCI com utilização de 60% das cinzas na indústria de cimento), a diferença nas emissões totais das respectivas cadeias não chega a 50% em favor do GN. Na análise comparativa entre todas as alternativas estudadas foi observado que em 22% das comparações a cadeia do carvão emite menos do que a cadeia do GN. Vale observar que em todos os casos a pior opção seria uma termelétrica a Gás de Xisto importado dos EUA, a ciclo aberto (37% de eficiência). Em geral pode-se concluir que a análise de emissões de gases de efeito estufa para tomada de decisão quanto à utilização de diferentes combustíveis para geração de energia elétrica deve necessariamente envolver não apenas as emissões oriundas da geração de energia elétrica, mas toda a cadeia de valor relacionada ao combustível, incluindo a destinação de seus resíduos (no caso analisado, cinzas de termelétricas a carvão). 8

9 1. INTRODUÇÃO A busca pelo desenvolvimento sustentável requer métodos e ferramentas que forneçam uma ampla visão de alternativas de forma a quantificar e comparar os impactos ambientais de produtos e serviços utilizados nos processos da nossa sociedade. Um dos processos essenciais para o funcionamento das estruturas nas quais o desenvolvimento se baseia é a geração de energia elétrica. Como consequência da grande preocupação da sociedade humana em torno das mudanças climáticas, a caracterização das emissões de gases de efeito estufa (GEE) advindas de diferentes tecnologias usadas para geração de energia elétrica vem se tornando um item fundamental na pauta de decisões, seja por parte das empresas ou sob o ponto de vista dos governos. No Brasil, mais de 76% das emissões de GEE são provenientes da mudança do uso da terra e florestas (MCT, 2009). A geração de energia elétrica representa apenas 3,1% das emissões de GEE no Brasil, uma das menores taxas do mundo. A distribuição das emissões de GEE no Brasil por setores pode ser observada na Figura 1. Figura 1: Distribuição das emissões de GEE no Brasil por setores (elaboração própria com dados do MCT, 2009). A pequena participação da geração de energia elétrica no total de emissões de GEE no Brasil é decorrente do fato de que a maior parte da geração de energia elétrica no país é obtida por meio de hidrelétricas. Porém, o sistema de geração nacional vem passando por mudanças em sua configuração. O aumento das restrições ambientais e a diminuição da capacidade de armazenamento de energia nos reservatórios das usinas hidrelétricas têm levado a um aumento do uso de outras tecnologias para a manutenção da energia firme. Assim, a geração em termelétricas terá uma participação inevitável na matriz energética brasileira (Castelo Branco, 2012). Dessa forma, faz-se necessário entender como diferentes opções de combustíveis para geração termelétrica impactam na emissão de GEE no Brasil. Uma ferramenta muito 9

10 utilizada atualmente para tomada de decisões quanto à gestão de carbono de empreendimentos é a Análise do Ciclo de Vida (ACV) com foco específico nas emissões de GEE. O estudo das emissões considerando os diferentes componentes do ciclo de vida de determinados processos e produtos proporciona aos tomadores de decisão uma visão mais realista no sentido de comparar diferentes alternativas. A ACV fornece subsídios para o cálculo das emissões além do simples uso de determinados combustíveis no momento da geração, pois engloba também as etapas de produção e transporte dos mesmos, itens essenciais para uma análise mais abrangente para decisão de uso. Além disso, a ACV pode ajudar na identificação dos estágios mais poluentes de determinados processos possibilitando medidas mitigatórias direcionadas para remediação de questões específicas. Nos últimos vinte anos os impactos ambientais de sistemas de geração de energia elétrica vêm sendo avaliados de forma extensiva através de ACV e análises energéticas. Para que uma ACV tenha resultados significativos, é importante que se usem dados que reflitam os sistemas de geração de energia do país de interesse (Odeh e Cockerill, 2008). Adicionalmente, no caso de estudos comparativos, é fundamental que haja clareza nas premissas e na metodologia adotada. Por esse motivo, não é aconselhável comparar resultados de diferentes estudos, envolvendo dados de diferentes regiões. Uma comparação de estudos desenvolvidos com diferentes metodologias pode conduzir os tomadores de decisão a implementar processos com maior impacto nas emissões de GEE na totalidade de sua cadeia de valor, sem que isso seja percebido no momento da decisão. A literatura mostra variações consideráveis entre diferentes estudos de ACV. Essas discrepâncias são acarretadas por diferenças de escopo, limites do estudo, e premissas adotadas. Os resultados reportados dependem do tipo de combustível usado (por exemplo, tipo de carvão), tecnologia para geração de energia elétrica (por exemplo, ciclo aberto ou ciclo combinado, no caso das plantas a gás natural) e forma de extração do combustível (por exemplo, gás de xisto ou gás natural associado). Além disso, alguns estudos são baseados no ciclo completo do combustível e, portanto, os resultados apresentam emissões totais de CO 2 mais elevadas do que estudos que consideram apenas parte da cadeia ou apenas a combustão no momento da geração de energia. Estudos que consideram as emissões de todos os GEE contidos no Protocolo de Kioto (usualmente CH 4 e N 2 O em adição ao CO 2 ) também resultarão em emissões diferentes daquelas obtidas através de estudos que contabilizam apenas as emissões de CO 2 da cadeia do combustível. Exemplos de ACV recentes orientadas para emissões de GEE das cadeias de Gás Natural e Carvão são os estudos conduzidos pelo Departamento de Energia dos EUA (na sigla em inglês, DOE). Em 2010 foi desenvolvido o estudo Life Cycle Analysis of Coal and Natural Gas-fired Power Plants, que compara as emissões das cadeias de ambos os combustíveis. Além desse estudo, o DOE desenvolveu em 2011, o estudo Life Cycle Greenhouse Gas Analysis of Natural Gas Extraction & Delivery in the United States, que estudou várias alternativas de obtenção de gás natural, incluindo Gás de Xisto. Esses estudos visaram subsidiar a tomada de decisão do governo norte- 10

11 americano quanto à sua estrutura de geração de energia. Alguns fatores de emissão apontados nos estudos supramencionados foram utilizados no presente estudo. O presente estudo, desenvolvido pela Associação Brasileira do Carvão Mineral (ABCM), apresenta uma comparação das emissões de GEE das principais etapas dos ciclos de vida de uma termelétrica a carvão e de uma termelétrica a gás natural. Para efeito de comparação, foram considerados dois diferentes tipos de carvão nacional (mais alto e mais baixo PCI), gás natural advindo de três diferentes processos/regiões (Gás Natural Liquefeito dos EUA, Gás natural não associado da Bacia de Campos, e Gás Natural da Bolívia). Também foram consideradas plantas termelétricas de ciclo aberto e ciclo combinado, no caso do Gás Natural. O estudo foi estruturado de acordo com metodologia de ACV, porém não chegou a conduzir uma ACV completa, o que demandaria um esforço muito maior, que se afastaria do objetivo da análise. Para a comparação das emissões de GEE na utilização de diferentes combustíveis englobando etapas do ciclo de vida dos mesmos foi desenvolvida apenas a primeira etapa de uma ACV convencional, isto é, um Inventário do Ciclo de Vida (ICV). A Figura 1 apresenta uma representação esquemática de um estudo completo de ACV de acordo com as normas ISO e A linha tracejada indica o que foi tratado no presente estudo. Figura 1: Principais etapas de um estudo de ACV (ISO 14040/14044, 2009). O detalhamento da metodologia adotada neste estudo englobando premissas, itens das cadeias do carvão e do gás natural que foram considerados, fatores de emissão e fórmulas de cálculo, encontra-se na Seção 2 deste relatório. Na Seção 3, são apresentados os resultados do estudo e suas limitações. As Seções 4 e 5 apresentam as conclusões e propostas para futuros estudos respectivamente. 11

12 2. METODOLOGIA 2.1 PREMISSAS No sentido de se estabelecerem premissas que refletissem as condições encontradas no Brasil e futuras previsões de geração de energia termelétrica no país, foi considerada uma termelétrica hipotética de 500MW, localizada na Região Sul do Brasil, com despacho anual de 50%. Foram contabilizadas as emissões dos principais GEE (CO 2, CH 4 e N 2 O) relativas a um ano de operação da termelétrica hipotética. Também foram consideradas as emissões evitadas pela utilização das cinzas geradas na termelétrica a carvão em substituição ao clínquer na fabricação de cimento. Dados dos últimos cinco anos da termelétrica de Jorge Lacerda (RS) apontaram para a utilização de 86,12% das cinzas geradas na termelétrica como susbstituto do clínquer. Utilizando esses dados reais da Região Sul do Brasil como referência, foram considerados três diferentes cenários para utilização das cinzas - 60%; 80% e 100% - de forma a testar o cenário real, um cenário mais conservador e um cenário mais otimista do que a situação real. Com base nessas informações, as emissões anuais relativas a diferentes alternativas foram contabilizadas. As alternativas analisadas e suas condições de contorno estão relacionadas a seguir. A. Tipos de Combustível: Carvão mineral brasileiro de maior poder calorífico inferior (PCI): Foi utilizado como referência o carvão mineral CE 4500 com PCI de 4340 kcal/kg. A mineração deste tipo de carvão no Brasil é subterrânea. Com relação ao transporte deste carvão, considerou-se que o mesmo ocorreria por via rodoviária (caminhões), de acordo com a prática comum no mercado brasileiro. Foi considerada para cálculo das emissões do transporte a distância máxima de cinco quilômetros que viabiliza o uso de carvão mineral em termelétricas no Brasil. Carvão mineral brasileiro de menor poder calorífico inferior (PCI): Foi utilizado como referência o carvão mineral CE 3100 com PCI de 2970 kcal/kg. A mineração deste tipo de carvão no Brasil é realizada a céu aberto. Com relação ao transporte deste carvão, considerou-se que o mesmo ocorreria por via rodoviária (caminhões), de acordo com a prática comum no mercado brasileiro. Foi considerada para cálculo das 12

13 emissões do transporte a distância máxima de cinco quilômetros que viabiliza o uso de carvão mineral em termelétricas no Brasil. Gás Natural importado da Bolívia: Gás de Xisto (EUA): Foi considerado como gás não-associado, e o transporte feito através do gasoduto Bolívia-Brasil (1.969 milhas de extensão até a Região Sul do Brasil). O GNL exportado pelo EUA é obtido através de gás não-convencional, isto é, gás de xisto. Foram contabilizadas as emissões da cadeia do gás de xisto, o transporte feito via navios dos EUA até o Brasil, e transporte por gasoduto da Bacia de Campos (onde ocorre a regaseificação do GN) até o Sul do Brasil. Gás Natural não-associado ao petróleo, da Bacia de Santos: Esse gás seria extraído e processado na Bacia de Campos e transportado via gasoduto de Macaé-RJ até o Sul do Brasil (1.172 milhas de distância). B. Geração de Energia: Termelétrica a GN de Ciclo Aberto: Termelétrica a carvão: No caso da utilização desta tecnologia considerou-se uma eficiência de 37% (ABCM) No caso da utilização desta tecnologia considerou-se uma eficiência de 60% (ABCM). Neste caso foi considerada uma termelétrica com 35% de eficiência (ABCM). O Quadro 1 apresenta um resumo das condições de contorno adotadas no presente estudo. 13

14 Quadro 1: Condições de Contorno COMBUSTÍVEL PROCEDÊNCIA TRANSPORTE GERAÇÃO Carvão brasileiro de maior PCI (4340 kcal / kg) Sul do Brasil Mineração Subterrânea Rodoviário (Caminhões) Termelétrica com 35% de eficiência Carvão brasileiro de menor PCI (2970 kcal / kg) Sul do Brasil Mineração a céu aberto Rodoviário (Caminhões) Termelétrica com 35% de eficiência Gás de Xisto EUA (GNL) Marítimo (navios) + Gasoduto no Brasil Ciclo aberto (37% de eficiência) Ciclo Combinado (60% de eficiência) GN da Bolívia Gás Natural nãoassociado importado da Bolívia Gasoduto Bolívia- Brasil Ciclo aberto (37% de eficiência) Ciclo Combinado (60% de eficiência) GN Bacia de Campos Gás Natural nãoassociado da Bacia de Campos Gasoduto hipotético Macaé (RJ) Região Sul do Brasil Ciclo aberto (37% de eficiência) Ciclo Combinado (60% de eficiência) 2.2 CÁLCULO DAS EMISSÕES DE GEE O cálculo das emissões de GEE foi baseado na metodologia de inventários nacionais de gases de efeito estufa do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC, da sigla em inglês) (IPCC, 2006). As emissões de cada GEE relativas aos processos considerados nas cadeias de valor dos combustíveis analisados foram calculadas através de fatores de emissão amplamente reconhecidos ou pela estimativa de emissões fugitivas reportadas em porcentagem de gás perdido nos processos. Esses fatores e porcentagens foram aplicados à quantidade de combustível que seria requerido para a geração de 500MW, variando de acordo com a tecnologia e o combustível em análise. O IPCC divide em três tiers a precisão dos fatores e formas de estimar emissões. O Tier 1 é considerado o menos preciso, pois as emissões são estimadas através de 14

15 fatores de emissão default que são médias mundiais, e portanto não específicas para o processo em análise. O Tier 2 é mais preciso do que o Tier 1, pois envolve fatores de emissão específicos do país em análise. Quando há medição efetiva e confiável das emissões esses valores devem ser utilizados, já que são mais precisos do que estimativas feitas com fatores de emissão. Nesse caso, o IPCC denomina a emissão reportada como Tier 3. De acordo com a metodologia do IPCC, tiers diferentes podem ser aplicados para diferentes combustíveis e gases ao longo de um inventário de emissões, sempre considerando a disponibilidade de fatores específicos confiáveis. No presente trabalho, para realização do Inventário do Ciclo de Vida (ICV), foi utilizada a Árvore de Decisão (Figura 1) do IPCC para a escolha dos fatores de emissão ou porcentagens de fugitivas que foram aplicados nos cálculos das emissões nas cadeias de valor dos combustíveis. Dessa forma, quando apenas os fatores de emissão default do IPCC estavam disponíveis, os mesmos foram utilizados. Quando havia disponibilidade de fatores confiáveis específicos para o Brasil os mesmos foram priorizados em detrimento dos fatores default do IPCC. Um exemplo foi o cálculo das emissões fugitivas em gasodutos no Brasil, cujo fator de emissão foi reportado pela Petrobras no Inventário Nacional Brasileiro (MCT, 2009). No caso das emissões fugitivas de Gás Natural nos processos da cadeia de valor deste combustível foram priorizados fatores de emissão, ou porcentagem de vazamento, utilizados pelo Departamento de Energia dos EUA (DOE, na sigla em inglês) ou por pesquisadores que divulgaram medições, também nos EUA ou em outros países. A decisão pelo uso de fatores específicos dos EUA ou de outros países deveu-se fundamentalmente a dois critérios: 1) Não há fatores de emissão ou medições de porcentagem de vazamento de fugitivas em toda a cadeia do gás natural brasileiro divulgados oficialmente no Brasil e, 2) Esses fatores/medições de pesquisadores de universidades renomadas de outros países são mais precisos/específicos do que os fatores default do IPCC. 15

16 Figura 1: Árvore de Decisão para Estimativas de Emissões de Gases de Efeito Estufa (IPCC, 2006) Os fatores de emissão e/ou porcentagens de fugitivas utilizados nos cálculos deste estudo estão relacionados em detalhe nas seções 2.3 e 2.4 a seguir. Para calcular as emissões em CO 2 equivalente (CO 2 eq) foram usados os Potenciais de Aquecimento Global (GWP, na sigla em inglês) indicados no último relatório do IPCC (IPCC Forth Assessment Report, 2007). Os valores utilizados encontram-se na Tabela 1. 16

17 Tabela 1: Potenciais de Aquecimento Global utilizados (IPCC, 2007) GWP tco 2 e anos CH4 25 N ETAPAS DA CADEIA DO CARVÃO A cadeia do Carvão foi analisada quanto às emissões de gases de efeito estufa desde a mineração e processamento, passando pelo transporte até a geração/combustão do mesmo. A Figura 2 apresenta as etapas da cadeia do carvão consideradas neste estudo. Carvão Mineração & Processamento Transporte Combustão / Geração Cinzas/ Indústria do Cimento Figura 2: Etapas da Cadeia do Carvão (Fonte: One Carbon, 2009). Os dados de entrada relacionados às premissas estabelecidas (ver Seção 2.1) para os dois tipos de carvão analisados (menor e maior PCI) estão apresentados nos quadros 2 e 3. 17

18 Tipo de Mineração Tipo de Carvão Energia carvão (TJ/ kg carvão) Fator de consumo do carvão ( t /MWh ) Potência térmica (MW) Fator de capacidade Energia gerada por ano (MWh) Consumo de carvão (t de carvão) Consumo de calcário (kg de calcário) Razão de produção de cal (t calcário/ t cal) Consumo de cal (kg de cal) QUADRO 2: Dados do Carvão de Menor PCI Mineração a céu aberto CE 3100 (pci 2970 kcal / kg) Fonte de Dados ABCM ABCM 0, calculado 1 ABCM 500 ABCM 0,5 ABCM calculado calculado calculado (*) 1,14 ABCM, 2013 (**) calculado (*) Fator de consumo de calcário = 0,091 t calcário/ MWh (Informação cedida pela ABCM - dados de campo - Térmica SEIVAL) (**) Conteúdo de CaCO 3 no calcário = 88% ( Dados de Campo - Térmica SEIVAL) 18

19 Tipo de Mineração Tipo de Carvão Energia carvão (TJ/kg carvão) Fator de consumo do carvão (t/mwh ) Potencia termica (MW) Fator de capacidade Energia gerada por ano (MWh) Consumo de carvão (t de carvao) Consumo de calcário (kg de calcário) Razão de produção de cal (t calcário/ t cal) Consumo de cal (kg de cal) QUADRO 3: Dados do Carvão de Maior PCI Mineração subterrânea CE 4500 (pci 4340 kcal / kg) Fontes de Dados ABCM ABCM 0, calculado 0,55 ABCM 500 ABCM 0,5 ABCM calculado calculado calculado (*) 1,14 ABCM, 2013 (**) calculado (*) Fator de consumo de calcário = 0,091 t calcário/ MWh (Informação cedida pela ABCM - dados de campo - Térmica SEIVAL) (**) Conteúdo de CaCO 3 no calcário = 88% ( Dados de Campo - Térmica SEIVAL) Estes dois cenários foram elaborados considerando que as etapas de geração/combustão de ambos possuem a mesma potência instalada e o mesmo fator de capacidade. O que difere os cenários, basicamente, é o tipo de mineração e o PCI de cada tipo de carvão analisado (logo o fator de consumo de carvão também será diferente de um cenário para o outro). A próxima seção apresenta o detalhamento dos dados utilizados nos cálculos de cada etapa da cadeia do carvão mineral Mineração e Processamento: Na mineração e processamento contabilizam-se as emissões associadas com a produção de carvão durante as operações da mina, incluindo a extração e o beneficiamento do carvão (Castelo Branco, 2012). Foram contabilizadas as emissões de GEE provenientes do consumo de eletricidade das atividades na mina, emissões de metano (CH 4 ) liberado na mineração e pós-mineração, e CH 4, N 2 O e CO 2 emitidos pelo uso de combustíveis fósseis no maquinário da mina. Esses cálculos foram realizados para cada cenário separadamente e os respectivos fatores de emissão são apresentados nas subseções a seguir. 19

20 Para o cálculo das emissões de GEE (CH 4, N 2 O e CO 2 ) da mineração do carvão de menor PCI (mina a céu aberto) e para o cálculo das emissões de GEE da mineração do carvão de maior PCI (mina subterrânea) foram utilizados basicamente fatores default do IPCC. Apenas no caso da sub-etapa de pós-mineração foi feita uma análise comparativa entre o fator de emissão desenvolvido pela ABCM através de medições realizadas na região Sul do Brasil e o fator default do IPCC. Sendo assim, existem dois resultados nesta etapa chamados de Mineração 1 e Mineração 2 para cada um dos tipos de carvão. No caso da Mineração 1 foi utilizado fator de emissão default do IPCC para emissão de metano pós-mineração e no caso da Mineração 2 foi utilizado fator de emissão da ABCM. Os fatores de emissão de cada alternativa (Mineração 1 e Mineração 2) para os dois tipos de carvão são apresentadas a seguir. emissão CH4 IPCC) CARVÃO DE MENOR PCI Mineração 1 (Fator de Emissão pós-mineração IPCC) Unidade Valor Referências Eletricidade KWh/kg carvão 0, James et al.,2010 CH 4 mineração Gg CH 4 /t carvão 0, IPCC, 2006 CH 4 pós-mineração Gg CH 4 /t carvão 3,35E-08 IPCC, 2006 CH 4 maquinário e off-road kg CH 4 /kg carvão 4,65E-08 IPCC, 2006 CO 2 maquinário kg CO 2 /kg carvão 0, IPCC, 2006 N 2 O maquinário kg N 2 O/kg carvão 3,206E-07 IPCC,

21 CARVÃO DE MENOR PCI Mineração 2 (Fator de Emissão CH 4 pós-mineração ABCM) Unidade Valor Referências Eletricidade KWh/kg carvão 0, James et al.,2010 CH 4 mineração Gg CH 4 /t carvão 0, IPCC, 2006 CH 4 pós-mineração Gg CH 4 /t carvão 2,68E-12 ABCM (fator medido)** CH 4 maquinário e off-road kg CH 4 /kg carvão 4,65E-08 IPCC, 2006 CO 2 maquinário kg CO 2 /kg carvão 0, IPCC, 2006 N 2 O maquinário kg N 2 O/kg carvão 3,206E-07 IPCC, 2006 **Fator de emissão medido em uma mina a céu aberto localizada no RS (carvão com PCS 3090) CARVÃO DE MAIOR PCI Mineração 1 (Fator de Emissão pós-mineração IPCC) Unidade Valor Referências Eletricidade KWh/kg carvão 0, James et al.,2010 CH 4 mineração Gg CH 4 /t carvão 0, IPCC, 2006 CH 4 pós-mineração GgCH 4 /t carvão 0, IPCC, 2006 CH 4 maquinário e off-road kg CH 4 /kg carvão 4,65E-08 IPCC, 2006 CO 2 maquinário kg CO 2 /kg carvão 0, IPCC, 2006 N 2 O maquinário kg N 2 O/kg carvão 3,206E-07 IPCC, 2006 CARVÃO DE MAIOR PCI Mineração 2 (Fator de Emissão pós-mineração ABCM) Unidade Valor Referências Eletricidade KWh/kg carvão 0, James et al.,2010 CH 4 mineração Gg CH 4 /t carvão 0, IPCC, 2006 CH 4 pós-mineração GgCH 4 /t carvão 1,206E-09 ABCM (fator medido) CH 4 maquinário e off-road kg CH 4 /kg carvão 4,65E-08 IPCC, 2006 CO 2 maquinário kg CO 2 /kg carvão 0, IPCC, 2006 N 2 O maquinário kg N 2 O/kg carvão 3,206E-07 IPCC,

22 2.3.2 Transporte do Carvão: Na etapa, foram calculadas as emissões relativas ao transporte do carvão mineral desde a mina até a termelétrica. Para ambos os tipos de carvão (maior e menor PCI) foi considerado o meio de transporte rodoviário (caminhões com capacidade de 27 toneladas), refletindo a prática comum no mercado brasileiro. Os fatores de emissão utilizados nesta etapa são apresentados a seguir. Fatores de emissão - Transporte Rodoviário Fator de emissão Unidade Referência CO 2 diesel ,00 kg CO 2 /TJ IPCC, 2006 CH 4 diesel 3,90 kg CH 4 /TJ IPCC, 2006 N 2 O diesel 3,90 kg N 2 O/TJ IPCC, 2006 Os dados de entrada são praticamente os mesmos para os dois tipos de carvão, variando somente no número de viagens, uma vez que é necessária maior quantidade de carvão de menor PCI quando comparado ao carvão de maior PCI para gerar 500MW. Os dados de ambos são apresentados a seguir. CARVÃO DE MENOR PCI Transporte Fonte de dados Meio de transporte Rodoviário (caminhão) ABCM Combustível Diesel ABCM Distância (Km) 5,00 ABCM Capacidade do caminhão (t de carvão) 27,00 ABCM Número de viagens ,11 calculado Consumo de Diesel por viagem (litros) 2,50 calculado Consumo total de Diesel (litros) ,78 calculado Consumo total de Diesel (m 3 ) 202,78 calculado Consumo de Diesel caminhão carregado (km/l) 2,00 SINDIPESA, 2011 Energia Diesel (GJ/ m 3 ) 35,52 BEN, 2011 Energia Diesel Total (TJ) 7,20 calculado 22

23 CARVÃO DE MAIOR PCI Transporte Fontes de Dados Meio de transporte Rodoviário (caminhão) ABCM Combustível Diesel ABCM Distância (Km) 5,00 ABCM Capacidade do caminhão (t de carvão) 27,00 ABCM Número de viagens ,11 calculado Consumo de Diesel por viagem (litros) 2,50 calculado Consumo total de Diesel (litros) ,78 calculado Consumo de Diesel caminhão carregado (km/l) 2,00 SINDIPESA, 2011 Consumo total de Diesel (m 3 ) 111,53 calculado Energia Diesel (GJ/m 3 ) 35,52 BEN, 2011 Energia Diesel Total (TJ) 3,96 calculado Uso do Combustível na termelétrica (geração de energia): Nesta etapa de geração de energia elétrica na termelétrica hipotética de 500MW foram utilizados os fatores de emissão default do IPCC apresentados a seguir para todos os cenários considerados (carvão de maior PCI, carvão de menor PCI e Mineração 1 e 2). Fator de emissão Unidade Referência ,00 kg CO 2 / TJ IPCC, ,00 kg CH 4 / TJ IPCC, ,50 kg N 2 O/ TJ IPCC, 2006 Os dados de entrada em Terajoules (TJ) para os dois tipos de carvão estão apresentados a seguir. CARVÃO DE MENOR PCI ENERGIA EM TJ Unidade por ano Valor Total de Energia (TJ) / ano TJ/kg carvão 0, ,70 23

24 CARVÃO DE MAIOR PCI ENERGIA EM TJ Unidade por ano Valor Total de Energia (TJ) / ano TJ/kg carvão 0, , Utilização de Cal na Dessulfurização No presente estudo foi considerada a utilização da cal na dessulfurização nas Usinas Termelétricas. Sendo assim, foram contabilizadas as emissões provenientes da mineração do calcário, produção de cal e o transporte de cal para ambos os Cenários de Carvão de Menor PCI e Maior PCI. Os dados e fatores de emissão utilizados são apresentados a seguir Mineração de Calcário e Produção de Cal Para ambos os tipos de carvão foram utilizados os fatores de emissão de GEE na mineração de calcário e na produção de cal que estão relacionados a seguir. Fatores de Emissão de GEE na Mineração de Calcário e Produção de Cal Unidade Valor Referências CO 2 Mineração Calcário kg CO 2 /kg calcário 0, MME, 2009 CH 4 mineração Calcário Kg CH 4 /kg calcário 1,7546E-06 MME, 2009 N 2 O Mineração Calcário Kg N 2 O/kg calcário 1,20916E-05 MME, 2009 Produção de Cal Kg CO 2 /Kg de cal 1,011 Pereira e Ferreira, 2009 Os dados de entrada utilizados para os dois tipos de carvão para o cálculo das emissões de GEE no transporte de cal estão apresentados a seguir. 24

25 Dados de Entrada - Transporte de Cal Carvão de Menor PCI Carvão de Maior PCI Referências Meio de transporte Rodoviário (caminhão) Rodoviário (caminhão) ABCM Combustível Diesel Diesel ABCM Distância (Km) Estimativa Capacidade do caminhão (t de carvão) 27,00 27,00 ABCM Número de viagens 659,56 362,76 Calculado Consumo de Diesel por viagem (litros) Consumo total de Diesel (litros) Consumo de Diesel caminhão carregado (km/l) 5,00 5,00 Calculado 3.297, ,78 Calculado 2,00 2,00 SINDIPESA, 2011 Consumo total de Diesel (m 3 ) 3,30 1,81 Calculado Energia Diesel (GJ/m 3 ) 35,52 35,52 BEN, 2011 Energia Diesel Total (TJ) 0,12 0,06 Calculado Foi estabelecida como premissa uma distância de 10 km do fornecedor de cal para a dessulfurização na Usina Termelétrica do estudo. Por ser um valor que não é crítico no total das emissões da cadeia do carvão, o mesmo pode ser modificado caso haja decisão de localização de uma usina real. Após calcular a quantidade de diesel necessária para o transporte ao longo de um ano, as emissões de GEE foram estimadas através de fatores default do IPCC para fontes móveis, conforme apresentado a seguir. Fatores de emissão - Fontes Móveis Fator de emissão (Diesel) Unidade Referência CO ,00 kg CO 2 /TJ IPCC, 2006 CH 4 3,90 kg CH 4 /TJ IPCC, 2006 N 2 O 3,90 kg N 2 O/TJ IPCC, Utilização das Cinzas na Indústria de Cimento 25

26 Considerando que o tratamento de resíduos de um determinado processo também é parte integrante de seu ciclo de vida, a disposição das cinzas provenientes da queima do carvão na termelétrica em estudo também foi considerada no cálculo das emissões de GEE. Nesse caso, de acordo com dados históricos dos últimos cinco anos em uma termelétrica na Região Sul do Brasil (Jorge Lacerda), aproximadamente 80% das cinzas são reaproveitadas como substitutos do clínquer na Indústria de Cimento. O processo de produção de clínquer gera emissões significativas de CO 2, uma vez que se baseia na redução do CaCO 3 a CaO, sendo o CO 2 resultante do processo emitido para a atmosfera. Dessa forma, com a utilização das cinzas em substituição ao clínquer há uma redução nas emissões totais de CO 2 da cadeia. Devido a essa utilização das cinzas e ainda considerando os cenários nos quais 60% e 100% das cinzas seriam utilizadas, as respectivas emissões reduzidas de CO 2 equivalente foram obtidas. Essas emissões podem ser abatidas do total final considerado para a cadeia do carvão para ambos os cenários elaborados. Os dados utilizados para esses cálculos são apresentados a seguir. Carvão de Menor PCI Dados da utilização de Cinzas no Cimento Dados Referências Quantidade de cinzas geradas 52% Copelmi Cinzas Geradas (t) calculado Relação Clínquer/cinzas 1 SNIC* (informal) Clinquer substituido (t) 100% Calculado Clinquer substituido (t) 80% Calculado Clinquer substituido (t) 60% Calculado Fator de emissão do clínquer (Kg CO 2 /t clinquer) 836 CSI (dados de 2010 para Brasil) *Sindicato Nacional da Indústria do Cimento Carvão de Maior PCI Dados da utilização de Cinzas no Cimento Dados Referências Quantidade de cinzas geradas 38% Copelmi Cinzas Geradas (t) Calculado Relação Clínquer/cinzas 1 SNIC* (informal) Clinquer substituido (t) 100% Calculado Clinquer substituido (t) 80% Calculado Clinquer substituido (t) 60% Calculado Fator de emissão do clínquer (Kg CO2/t clinquer) *Sindicato Nacional da Indústria do Cimento 836 CSI (dados de 2010 para Brasil) 26

27 O fator de emissão da produção de clínquer foi obtido através de dados reportados pelo Cement Sustainability Initiative (CSI), especificamente para o Brasil para o ano de Esses dados, segundo o CSI, foram obtidos pelo reporte dos índices das empresas de cimento no Brasil para o ano em questão (CSI, 2011). 2.4 ETAPAS DA CADEIA DO GÁS NATURAL A cadeia do Gás Natural (GN) foi analisada quanto às emissões de gases de efeito estufa desde a produção (extração de GN), processamento, transporte até a geração/combustão do mesmo em turbinas em ciclo combinado e ciclo aberto. Foram considerados dois cenários que possuem etapas da cadeia diferentes entre si. O primeiro considera a utilização de gás de xisto explorado em reservas localizadas nos EUA e liquefeito para o transporte. As etapas deste cenário incluem: produção (extração de gás de xisto), processamento, liquefação, transporte de GNL, regaseificação, transmissão-estocagem-distribuição e por fim, geração de energia elétrica/combustão. Já o segundo cenário considera a utilização de GN não-associado. As etapas consideradas neste segundo cenário incluem: produção (extração de GN não associado), processamento, transporte utilizando gasodutos e geração de energia elétrica/combustão. É importante ressaltar que neste cenário foram consideradas duas alternativas para a origem do GN e consequentemente para o transporte do GN. A primeira alternativa considera o GN oriundo da Bolívia, portanto utiliza o gasoduto Brasil-Bolívia. Na segunda alternativa, o GN é oriundo da Bacia de Campos e é proposto um gasoduto hipotético de Macaé no Rio de Janeiro até o Rio Grande do Sul, onde estaria localizada a Usina Termelétrica. A Figura 3 apresenta as etapas da cadeia do Gás Natural consideradas neste estudo, em ambos os cenários elaborados. 27

28 Gás Natural / GNL Produção GN Liquefação Processamento Transporte Transmissão, Estocagem e Distribuição GNL Gaseificação Combustão / Geração Figura 3: Etapas da cadeia do GN (Fonte: One Carbon, 2009). No cálculo das emissões considerou-se o GN como sendo 90% (mol) metano (CH 4 ) que é um valor médio da composição do GN da Bolívia e da Bacia de Campos, estando acima do mínimo de 85% aceito pela ANP (Lei do Gás Natural, n o /09). A seguir são apresentados os dados e fatores de emissão de gases de efeito estufa utilizados em cada etapa da cadeia, considerando ambos os cenários elaborados Gás de Xisto (EUA) De acordo com as tendências de mercado, considerou-se o GNL proveniente de gás de xisto com origem nos EUA. A seguir são apresentados os dados específicos, assim como etapas da cadeia referentes a este cenário. Vale lembrar que a partir deste cenário, foram obtidos dois resultados, sendo o primeiro para geração em turbinas em ciclo combinado e o segundo para geração em ciclo aberto. 28

29 Dados GNL Fonte Observações Origem EUA Premissa Gás de Xisto Tipo de GN PCI kj/m 3 BEN, 2012 Porcentagem de CH 4 no GN 90% mol Eficiência ciclo combinado 0,60 Eficiência ciclo aberto 0,37 Média do GN utilizado no Brasil Prática Comum no Brasil Prática Comum no Brasil Energia GN (TJ/ m 3 ) 0, Calculado Potência térmica (MW) 500 Premissa Fator de capacidade 0,5 Premissa Energia gerada por ano (MWh) Calculado Energia Gerada (MJ/ano) Calculado Densidade (kg/m 3 ) 0,77 BEN, 2012 Densidade (t/m 3 ) 0,00077 BEN, 2012 Consumo Total GN ciclo combinado (MJ/ano) ,00 Calculado Consumo Total GN ciclo combinado (TJ/ano) ,00 Calculado Consumo Total GN ciclo combinado (m3/ano) ,00 Calculado Consumo Total GN Ciclo combinado (t/ano) ,00 Calculado Consumo Total GN ciclo aberto (MJ/ano) ,00 Calculado Consumo Total GN ciclo aberto (TJ/ano) ,00 Calculado Consumo Total GN ciclo aberto (m 3 /ano) ,00 Calculado Consumo Total GN ciclo aberto (t/ano) ,00 Calculado 29

30 Produção (Extração de Gás de Xisto) Nesta etapa, são consideradas as atividades de acabamento de poços, Venting e Flaring, além de descarregamento de líquido. Tendo em vista maior precisão, de acordo com a árvore de decisão do IPCC (ver seção 2.2), foram utilizadas porcentagens de vazamentos de emissões fugitivas baseadas em estudos específicos em reservas nos EUA. Essas porcentagens são apresentados a seguir. Sub-processo Porcentagens Referências Acabamento de poços 1,90% Howarth, 2012 Venting e Flaring 1,10% Howarth, 2012 Descarregamento de líquido 0,13% Howarth, 2012 Processamento Nesta etapa são consideradas as atividades de venting e flaring, além de perdas (emissões fugitivas) e consumo de GN como combustível para as operações. Nas duas primeiras atividades citadas nesta etapa, foram utilizados percentuais apresentados por NTEL-DOE, 2011, apesar de existirem fatores de emissão de GEE oriundos do Relatório do IPCC, Os critérios para utilização dos percentuais do DOE foram baseados na árvore de decisão do IPCC que sugere a adoção de fatores específicos do país em análise, caso os mesmos estejam disponíveis e sejam confiáveis. Dessa forma foram utilizados os fatores específicos para os EUA, que seriam fatores de Tier 2, em detrimento dos fatores default do IPCC (Tier 1) (ver seção 2.2 para mais explicações). Sub-processo Fatores Referências Venting e Flare 2,3% NTEL - DOE, 2011 Perdas (fugitivas) 0,1% NTEL - DOE, 2011 Consumo energético (Combustível) 7,7% NTEL - DOE, 2011 No caso do consumo de GN extraído como combustível nos processos da própria etapa de processamento foi considerado que 7,7% do total de GN sofria combustão (NTEL- DOE, 2011) e, portanto, para contabilizar suas emissões de GEE foram utilizados fatores do IPCC para combustão em fontes estacionárias. Os fatores utilizados neste cálculo foram os fatores default do IPCC e estão apresentados a seguir. 30

31 GEE Fator de emissão Unidade Referência CO kg CO 2 / TJ IPCC, 2006 CH 4 1 kg CH 4 / TJ IPCC, 2006 N 2 O 0,1 kg N 2 O/ TJ IPCC, 2006 Liquefação A etapa de liquefação precede a etapa de transporte já que o GN necessita tornar-se líquido para ser transportado. O IPCC não apresenta fatores default para esta etapa e também não foram encontrados fatores específicos dos EUA. O único estudo encontrado que apresenta fatores de emissão para esta etapa foi um estudo da empresa Ecoinvent, cujos fatores referentes a esta etapa da cadeia são provenientes de medições em países europeus. Sub-processo Fator Referências Liquefação 0,502 KgCO 2 /Nm 3 Ecoinvent, 2006 Transporte A etapa de transporte neste cenário é composta por duas sub-etapas. A primeira subetapa considera o transporte por navios do GNL e a segunda o transporte por gasoduto após a regaseificação. Nesta segunda sub-etapa considerou-se como origem o Rio de Janeiro e destino o Rio Grande do Sul. Os dados de entrada e fatores de emissão utilizados para cada sub-etapa encontram-se a seguir. GNL Transporte - EUA - Brasil (RJ) Dados Referências Porte Navio (DWT) IMO, 2009 Capacidade utilizada Calculado (50% do DWT) Distância EUA-Brasil (Km) Google Earth, 2012 Numero de viagens 7 Calculado Fator de emissão CO 2 0,0025 kg CO 2 /t.km IMO, 2009 Fator de emissão N 2 O 0,00002 Kg CO 2 e/t.km IMO,

32 Gasoduto Rio de Janeiro-Rio Grande do Sul Dados Distância 1.336,50 Google Earth, 2012 Fator de emissão (fugitivas) 0,00092 MCT, 2009 Referências Regaseificação Nesta etapa da cadeia não foi possível realizar os cálculos das emissões de GEE já que não foram obtidos em nenhum documento oficial na literatura científica internacional, fatores de emissão de GEE correspondentes. Transmissão, Estocagem e Distribuição Esta etapa engloba três sub-etapas: transmissão, estocagem e distribuição do GN após a regaseificação. Nesta etapa foi utilizado o fator de emissão de GEE oriundo da Pesquisa apresentada por Howarth (2012), uma vez que os mesmos foram obtidos por medição nos EUA, país de origem do GNL em análise. Transmissão, Estocagem e Distribuição GNL Transmissão Estocagem Distribuição Fator de emissão Referência 2,50% Howarth, 2012 Uso do Combustível na termelétrica (geração de energia): Nesta etapa de geração de energia elétrica nas usinas termelétricas à GN, consideradas neste estudo, foram utilizados os dados e fatores de emissão default do IPCC para combustão de GN em fonte estacionária apresentados a seguir. Fator de emissão Unidade Referência CO 2 GN kg CO 2 /TJ IPCC, 2006 CH 4 GN 1 kg CH 4 /TJ IPCC, 2006 N 2 O GN 0,1 kg N 2 O/TJ IPCC,

33 Os mesmos fatores de emissão de GEE na geração de energia elétrica foram considerados para ambos os ciclos combinado e aberto Gás natural não-associado: Neste segundo cenário, como explicitado anteriormente, considera-se o uso de Gás Natural (GN) não-associado na termelétrica hipotética. Foram consideradas duas origens diferentes para o GN: Bolívia e Bacia de Campos (RJ). A seguir estão apresentados os dados específicos, assim como etapas da cadeia referentes a este cenário. Vale lembrar que a partir das premissas mencionadas, foram obtidos quatro resultados: 1) GN da Bolívia em termelétrica a ciclo aberto; 2) GN da Bolívia em termelétrica a ciclo combinado; 3) GN da Bacia de Campos em termelétrica a ciclo aberto; 4) GN da Bacia de Campos em termelétrica a ciclo combinado. Dados GN não-associado Referências Observações Origem B. de Campos e Bolívia Premissa Tipo de GN PCI kj/m 3 BEN, 2012 Porcentagem de CH 4 no GN 90% mol Média do GN utilizado no Brasil Eficiência ciclo combinado 0,60 Eficiência ciclo aberto 0,37 Prática Comum no Brasil Prática Comum no Brasil Energia GN (TJ/m 3 ) 0, BEN, 2012 Potência térmica (MW) 500 Premissa Fator de capacidade 0,5 Premissa Energia gerada por ano (MWh) Calculado Energia Gerada (MJ/ano) Calculado Densidade (kg/m 3 ) 0,77 BEN, 2012 Densidade (t/m 3 ) 0,00077 BEN,

34 Consumo Total GN ciclo combinado (MJ/ano) ,00 Calculado Consumo Total GN ciclo combinado (TJ/ano) ,00 Calculado Consumo Total GN ciclo combinado (m 3 /ano) ,00 Calculado Consumo Total GN ciclo combinado (t/ano) ,00 Calculado Consumo Total GN ciclo aberto (MJ/ano) ,00 Calculado Consumo Total GN ciclo aberto (TJ/ano) ,00 Calculado Consumo Total GN ciclo aberto (m3/ano) ,00 Calculado Consumo Total GN ciclo aberto (t/ano) Calculado Produção (Extração Gás Natural) Nesta etapa, são consideradas para o cálculo das emissões de GEE as atividades de acabamento de poços, Venting e Flaring, além de descarregamento de líquido. Foram utilizados fatores de emissão de GEE baseados em estudos específicos (Howarth, 2012), de acordo com a árvore de decisão do IPCC. A decisão por utilização dos fatores sugeridos por Howarth (2012) baseia-se nos seguintes fatos: 1) não existem fatores nacionais brasileiros divulgados oficialmente; 2) os fatores sugeridos por Howarth (2012) são resultantes de medições e, portanto, mais específicos do que os fatores default do IPCC; e 3) os fatores sugeridos por Howarth (2012) são os mesmos utilizados pelo Departamento de Energia dos EUA em seu inventário nacional. Produção de GN não-associado Acabamento de poços Fatores 0,01% Referências Howarth,

35 Venting e Flaring 0,13% Howarth, 2012 Descarregamento de líquido 1,10% Howarth, 2012 É importante lembrar que os mesmo fatores de emissão de GEE desta etapa foram utilizados para a geração em ciclo combinado e em ciclo aberto. Processamento Nesta etapa são consideradas as atividades de Venting e Flaring, além de perdas (emissões fugitivas) e utilização do GN como combustível nos processos desta etapa. Nas duas primeiras atividades citadas nesta etapa, foram utilizados fatores apresentados por NTEL-DOE, 2011, por se tratarem de fatores de emissão mais específicos e mais atualizados do que os fatores default do IPCC, que são de Processamento de GN não-associado Fatores Referências Venting e Flaring 2,3% DOE, 2011 Perdas (fugitivas) 0,1% DOE, 2011 Consumo energético (Combustível) 7,7% DOE, 2011 É importante ressaltar que no caso do consumo de combustível, foi considerado que 7,7% do total de CH 4 foram utilizados como combustível em processos internos desta etapa (NTEL-DOE, 2011) e, portanto, para contabilizar suas emissões de GEE foram utilizados fatores default do IPCC para combustão em fontes estacionárias. Esses dados são apresentados a seguir. Fator de emissão Unidade Referência CO 2 GN kg CO 2 /TJ IPCC, 2006 CH 4 GN 1 kg CH 4 /TJ IPCC, 2006 N 2 O GN 0,1 kg N 2 O/TJ IPCC,

36 Transporte Nesta etapa são consideradas duas alternativas como mencionado anteriormente. A alternativa (A) considera o GN oriundo da Bolívia, portanto utiliza o gasoduto Brasil- Bolívia. No caso da alternativa (B), o GN é oriundo da Bacia de Campos e é proposto um gasoduto de Macaé no Rio de Janeiro até o Rio Grande do Sul, onde estaria localizada a Usina Termelétrica. A seguir são apresentados os dados e fatores de emissão de GEE utilizados para os cálculos nesta etapa. Alternativa (A): Gasoduto Bolívia-Brasil Dados Referências Distância 1.969,00 milhas TBG* ( Fator de emissão (fugitivas) 0,00092 (tch4/mês.milha) MCT, 2010 *Transportadora Brasileira Gasoduto Bolívia-Brasil S.A. Alternativa (B) Gasoduto 1 Macaé (RJ) - Rio Grande do Sul Dados Referências Distância 1.172,00 milhas Google Maps, 2012 Fator de emissão (fugitivas) 0,00092 (tch 4 /mês.milha) MCT, Gasoduto hipotético Transmissão, Estocagem e Distribuição Esta etapa engloba três sub-etapas: transmissão, estocagem e distribuição do GN após a regaseificação. Nesta etapa foi utilizado o fator de emissão de GEE oriundo da pesquisa apresentada por Howarth (2012), uma vez que os mesmos foram obtidos por medição nos EUA e são mais atualizados que os fatores default de 2006 do IPCC. Transmissão, Estocagem e Distribuição GNL Transmissão Estocagem Distribuição Fator de emissão Referência 2,50% Howarth,

37 Uso do Combustível na termelétrica (geração de energia): Nesta etapa de geração de energia elétrica nas usinas termelétricas à GN, consideradas neste estudo, foram utilizados os dados e fatores de emissão default do IPCC para combustão de GN em fonte estacionária apresentados a seguir. Fator de emissão Unidade Referência CO 2 GN kg CO 2 /TJ IPCC, 2006 CH 4 GN 1 kg CH 4 /TJ IPCC, 2006 N 2 O GN 0,1 kg N 2 O/TJ IPCC, 2006 Os mesmos fatores de emissão de GEE na geração de energia elétrica foram considerados para ambos os ciclos combinado e aberto. 37

38 3. RESULTADOS 3.1 CADEIA DO CARVÃO A seguir são apresentados os resultados referentes aos cenários elaborados para a Cadeia do Carvão (Carvão de Menor PCI e Carvão de Maior PCI). CARVÃO DE MENOR PCI Mineração 1 Etapas da Cadeia do Carvão Emissões (tco 2 e/ano) Participação Mineração ,90 1,45% Transporte de Carvão 543,02 0,02% Geração ,57 91,98% Cal (dessulfurização) ,17 6,55% TOTAL ,66 100,00% Gráfico 1: Cadeia do Carvão (Mineração 1) 38

39 CARVÃO DE MENOR PCI Mineração 2 Etapas da Cadeia do Carvão Emissões (tco2e/ano) Participação Mineração ,36 1,39% Transporte de Carvão 543,02 0,02% Geração ,57 92,03% Subtotal Cal (dessulfurização) ,17 6,55% TOTAL ,11 100,00% Gráfico 2: Cadeia do Carvão (Mineração 2) Os gráficos 1 e 2 ilustram a participação de cada etapa da cadeia do carvão de menor PCI no total contabilizado de emissões de GEE. Percebe-se que a Etapa de geração/combustão representa aproximadamente 92% das emissões totais da cadeia nos dois casos (Mineração 1 e Mineração 2), confirmando que esta é a etapa crítica da cadeia do carvão. Além disso, é notório também que a etapa de transporte apresenta um total irrisório de emissões de GEE na cadeia quando comparado ao total das emissões. Foi realizada uma análise de sensibilidade para avaliar a variação da alternativa Mineração 1 para a alternativa Mineração 2 quando os fatores da sub-etapa de pós- 39

40 mineração variaram. O primeiro fator utilizado foi o fator default do IPCC e o segundo fator utilizado foi o obtido através de estudos de campo realizados pela ABCM. O resultado desta análise de sensibilidade foi 0,06%, indicando, portanto, que não houve uma variação significativa no resultado final da cadeia de carvão de menor PCI. CARVÃO DE MAIOR PCI Mineração 1 Etapas da Cadeia do Carvão Emissões (tco2e/ano) Participação Mineração ,04 7,61% Transporte de Carvão 298,66 0,01% Geração ,85 84,86% Cal (dessulfurização) ,17 7,52% TOTAL ,72 100,00% Gráfico 3: Cadeia do Carvão (Mineração 1) 40

41 CARVÃO DE MAIOR PCI Mineração 2 Etapas da Cadeia do Carvão Emissões (tco2e/ano) Participação Mineração ,97 7,03% Transporte de Carvão 298,66 0,01% Geração ,85 85,39% Cal (dessulfurização) ,17 7,56% TOTAL ,65 100,00% Gráfico 4: Cadeia do Carvão (Mineração 2) Os gráficos 3 e 4 ilustram a participação de cada etapa da cadeia do carvão de maior PCI no total contabilizado de emissões de GEE. Percebe-se que a etapa de geração/combustão representa aproximadamente 85% das emissões totais da cadeia nos dois casos (Mineração 1 e Mineração 2), confirmando que esta é a etapa crítica da 41

42 cadeia do Carvão. Além disso, é notório também que a etapa de transporte apresenta um total irrisório de emissões de GEE quando comparado ao total das emissões. No caso do carvão de maior PCI, pode-se observar um aumento da participação da etapa de mineração nas emissões em comparação ao carvão de menor PCI. Isso se deve ao fato de que neste caso a mineração é subterrânea, portanto há maior emissão de GEE em todas as atividades relacionadas à extração do carvão. A Tabela 2 apresenta uma comparação entre as emissões das atividades de ambos os tipos de mineração. Tabela 2: Comparação entre as etapas de mineração Atividades Carvão de Menor PCI (Mina a céu aberto) Carvão de Maior PCI (Mina subterrânea) Mineração 1 Mineração 2 Mineração 1 Mineração 2 (tco 2 e/ano) (tco 2 e/ano) (tco 2 e/ano) (tco 2 e/ano) Consumo de eletricidade , ,45 786,61 786,61 Fugitivas de CH 4 mineração 9.243, , , ,15 Fugitivas de CH 4 pós-mineração Uso de maquinário (CH 4 ) Uso de maquinário (CO 2 ) Uso de maquinário (N 2 O) 1.540,67 0,12 2,14 2, , ,00 217,66 217, ,58 30,51 1,18 1, , ,45 115,08 115,08 Totais , , , ,97 Isso também se refletiu na Análise de Sensibilidade, que resultou em 0,67%. De qualquer forma, assim como no caso do carvão de menor PCI, a utilização do fator da ABCM, não gerou uma variação significativa no resultado final, já que a etapa de geração apresenta emissões muito mais representativas. Neste estudo também foram calculadas as emissões evitadas devido à utilização das cinzas na indústria do cimento. Conforme apresentado na seção 2 deste relatório, considerou-se que 60, 80 e 100% das cinzas geradas na termelétrica no ano seriam utilizadas como substituto de clínquer na indústria de cimento. As emissões evitadas estão relacionadas na Tabela 3. 42

43 Tabela 3: Emissões evitadas por tipo de carvão Carvão Menor PCI Carvão Maior PCI Emissões Evitadas (tco 2 e/ano) 100% das cinzas Emissões Evitadas (tco 2 e/ano) 80% das cinzas Emissões Evitadas (tco 2 e/ano) 60% das cinzas Os resultados totais da cadeia do carvão considerando a utilização das cinzas na indústria do cimento estão relacionados no Quadro-Resumo a seguir. QUADRO- RESUMO (Cinzas 60%, 80% e 100%) Emissões t CO2e/ano 60% 80% 100% Carvão Menor PCI Mineração Carvão Menor PCI Mineração Carvão Maior PCI Mineração Carvão Maior PCI Mineração Nota-se que dependendo da porcentagem de cinzas utilizada na indústria de cimento as emissões totais do carvão de maior PCI podem ser maiores que as emissões totais do carvão de menor PCI. 43

44 3.2 CADEIA DO GÁS NATURAL: A seguir são apresentados os resultados referentes à Cadeia do Gás natural. É importante relembrar que para cada hipótese de origem do Gás natural (seja, Gás de xisto ou gás natural não-associado) existe um resultado para a geração em turbinas em ciclo combinado e ciclo aberto. Embora os fatores de emissão sejam os mesmos para ambos os tipos de geração (ciclo aberto e ciclo combinado), as emissões são diferentes devido à maior quantidade de combustível requerida no caso do ciclo aberto, em função da maior eficiência de processo no caso do ciclo combinado. Gás de Xisto (EUA) Ciclo Aberto Etapas da Cadeia do Gás de Xisto (EUA) Emissões (tco2e/ano) Participação Produção (Extração GN gás de xisto) ,21% Processamento ,92% Liquefação ,23% Transporte GNL ,81% Re-gaseificação * * Transmissão, Estocagem e Distribuição ,55% Geração ,26% TOTAL ,00% *fator de emissão não disponível 44

45 Gráfico 5: Cadeia Gás de Xisto (EUA) - Ciclo Aberto Gás de Xisto (EUA) Ciclo Combinado Etapas da Cadeia do GNL Emissões (tco 2 e/ano) Participação Produção (Extração GN gás de xisto) ,21% Processamento ,92% Liquefação ,23% Transporte GNL ,82% Gaseificação * * Transmissão,Estocagem e Distribuição ,55% Geração ,26% TOTAL ,00% *fator de emissão não disponível 45

46 Gráfico 6: Cadeia Gás de Xisto (EUA) - Ciclo Combinado Os gráficos 5 e 6 ilustram a participação de cada etapa da cadeia do gás natural no total contabilizado de emissões de GEE. Percebe-se que a Etapa de geração/combustão representa cerca de 50% das emissões totais da Cadeia, denotando que em termos de emissões de GEE as outras etapas da cadeia do GN não podem ser desconsideradas no valor total. Dentre as outras etapas, no caso do gás de xisto, destacam-se as etapas de Produção e Processamento, pois juntas representam um percentual significativo das emissões totais (cerca de 30%) devido às emissões fugitivas e ao consumo de gás natural como combustível nessas atividades. Gás Natural - Gasoduto Bolívia - Brasil Ciclo Aberto Etapas da Cadeia do GN Emissões (tco 2 e/ano) Participação Produção (Extração GN) Processamento Transporte Geração TOTAL ,63% ,62% ,39% ,36% ,00% 46

47 Gás Natural - Gasoduto Bolívia - Brasil - Ciclo Aberto Produção (Extração GN) Processamento Transporte Geração Gráfico 7: Cadeia GN- Gasoduto Brasil-Bolívia- Ciclo Aberto Gás Natural - Gasoduto Bolívia - Brasil Ciclo Combinado Etapas da Cadeia do GN Emissões (tco 2 e/ano) Participação Produção (Extração GN) Processamento Transporte Geração TOTAL ,63% ,62% ,40% ,35% ,00% 47