Combustíveis fósseis. Prof. Dr. Eduardo Burin Combustíveis e biocombustíveis. Universidade Federal do Paraná UFPR Setor Palotina

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1 Combustíveis fósseis Prof. Dr. Eduardo Burin Combustíveis e biocombustíveis Universidade Federal do Paraná UFPR Setor Palotina

2 Conteúdo Parte 1 Energia no mundo Formação Características gerais Reservas no mundo e no Brasil Modos de exploração Parte 2 Uso final Impactos ambientais e desafios 2

3 Conteúdo Parte 1 Energia no mundo Formação Características gerais Reservas no mundo e no Brasil Modos de exploração Parte 2 Uso final Impactos ambientais e desafios 3

4 Energia no mundo Oferta de energia primária mundo [Mtoe] BP Statistical Review 4

5 Energia no mundo Oferta de energia primária Brasil [Mtoe] Balanço energético nacional 2016 (Referência 2015). 5

6 Energia no mundo Energia elétrica capacidade instalada no Brasil Evolution of electricity generation by source b Wind c : 86% growth Brazil 2015 a : GW a ANEEL. October In: < b IEA. October In: < c MME Balanço energético nacional (2012). 6

7 Energia no mundo Energia elétrica geração por tipo Brasil Rússia Índia China África do Sul Balanço energético nacional 2016 (Referência 2015). 7

8 Energia no mundo Energia elétrica geração por tipo Estados Unidos Alemanha França Espanha Balanço energético nacional 2016 (Referência 2015). 8

9 Formação 9

10 Formação Turfa Carvão linhito Campo de turfa¹

11 Características gerais Petróleo Composição química [%(m/m)] Alcanos: Componentes Faixa Carbono Hidrogênio Enxofre 0,05-6,0 Nitrogênio 0,1-2,0 Naftênicos (cicloalcanos): Oxigênio 0,05-1,5 Metais 0,00-0,14 Composição química [%(m/m)] Hidrocarbonetos Média Faixa Alcanos Naftênicos Aromáticos Asfálticos 6 Complem. Aromáticos Asfaltenos Ramana, U.V. Crude oil characteristics and refinary products. Workshop on Refinary and Petrochemicals,

12 Características gerais Petróleo Classificação do Petróleo¹ API=141,5/ρ 131,5 a) Densidade: Leves (acima de 30 API); Médios (entre 21 e 30 API) e Pesados (abaixo de 21 API); b) Constituintes: base naftênica; base aromática; base parafínica; c) Local de origem²: ¹ ² 12

13 Características gerais Petróleo Ramana, U.V. Crude oil characteristics and refinary products. Workshop on Refinary and Petrochemicals,

14 Características gerais Gás natural Composição química [%(v/v)] Component Typical Analysis (mole %) Range (mole %) Methane Ethane Propane iso - Butane normal - Butane iso - Pentane 0.01 trace normal - Pentane 0.01 trace Hexanes plus 0.01 trace Nitrogen Carbon Dioxide Oxygen Hydrogen trace trace Specific Gravity Gross Heating Value (MJ/m 3 ), dry basis *

15 Características gerais Carvão mineral Composição química [%(m/m)] Types Volatiles % C % H % O % S % Heat content kj/kg Lignite (brown coal) <28,470 Flame coal >9.8 ~1 <32,870 Gas flame coal ~1 <33,910 Gas coal ~1 <34,960 Fat coal ~1 <35,380 Forge coal ~1 <35,380 Nonbaking coal ~1 35,380 Anthracite 7-12 >91.5 <3.75 <2.5 ~1 <35,300 1 Eberhard Lindner; Chemie für Ingenieure; Lindner Verlag Karlsruhe, S

16 Características gerais Carvão mineral 16

17 Reservas no mundo e no Brasil Petróleo 1238 bilhões de barris 17 bilhões de barris (Brasil) 1 BP Global disponível em 17

18 Reservas no mundo e no Brasil Petróleo

19 Reservas no mundo e no Brasil Gás natural (convencional) 177 trilhões de m³ 0,4 trilhões de m³ (Brasil) 1 BP Global disponível em 19

20 Reservas no mundo e no Brasil Gás natural (shale, gás de xisto) 215 trilhões de m³; 6,9 trilhões de m³ (Brasil) 1 EIA disponível em 20

21 Reservas no mundo e no Brasil Carvão mineral 847 bilhões de toneladas 1 BP Global disponível em 21

22 Reservas no mundo e no Brasil Carvão mineral Reservas RS 28,8 bilhões de toneladas (89% das reservas nacionais) 1 VEIT, B. Assim Nasce uma Riqueza: A trajetória do carvão na Região Carbonífera, Ed. Alcance,

23 Modos de exploração Petróleo Prospecção Perfuração Extração 23

24 Modos de exploração Petróleo 24

25 Modos de exploração Gás natural Gás convencional Gás não convencional Gás associado Fracking Gás não associado 25

26 Modos de exploração Carvão mineral Lavra do carvão Beneficiamento Céu aberto Subterrânea Extração de materiais inertes Secagem 26

27 Modos de exploração Carvão mineral 27

28 Conteúdo Parte 1 Energia no mundo Formação Características gerais Reservas no mundo e no Brasil Modos de exploração Parte 2 Uso final Impactos ambientais e desafios 28

29 Uso final Diagrama de Sankey (International Energy Agency) Avaliar consumo final (transporte, geração termelétrica, outros usos); Total&s=Balance 29

30 Uso final Petróleo 1 ANEEL Atlas de Energia Elétrica,

31 Uso final Petróleo SUAPE: 381 MW; FC=0,70 Borborema Energética: 169 MW; FC=0,76 31

32 Uso final Petróleo 32

33 Uso final Gás natural 1 ANEEL Atlas de Energia Elétrica,

34 Uso final Gás natural 34

35 Uso final Gás natural TERMOPE: 530 MW; FC=0,

36 Uso final Carvão mineral 1 ANEEL Atlas de Energia Elétrica,

37 Uso final Carvão mineral Jorge Lacerda, Unidade C, Santa Catarina 363 MW 170 bar; 538 C

38 Uso final Carvão mineral Boa 2 e 3; Nordrhein-Westfalen, Alemanha MW MW; 280 bar / 600 C 38

39 Uso final Carvão mineral Ragolev, N; Golodnitskiy, A; Tumanovskiy, A; Rogalev, A. A Survey of State-of-the-Art Development of Coal-Fired Steam Turbine Power Plant Based on Advanced Ultrasupercritical Steam Technology, Contemporary Engineering Sciences,

40 Uso final Custo de geração nos USA, LCOE [US$/MWh] 40

41 Impactos ambientais e desafios Emissão de gases do efeito estufa 41

42 Impactos ambientais e desafios Emissões de SOx Queimar combustíveis com menor teor de S; Tratar gases de combustão Formação de chuva ácida 42

43 Impactos ambientais e desafios Emissões de NOx NOx combustível NOx térmico (>1400 C) Desafios Aumentar a eficiência dos sistemas de geração termelétrica Desenvolvimento de combustíveis com baixo teor de S Encontrar substitutos para os fósseis 43

44 Impactos ambientais e desafios Geração Solar+Fossil SAFWH: Solar-Aided Feedwater Heating HSG: Hybridized Steam Generators SGT: Solar-Gas Turbines ISCC: Integrated Solar Combined Cycles a (SEABRA, 2008); b (NETO, 2002). 44

45 45

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