O Risco das Mudanças Climáticas e o Porquê de o Setor Elétrico Estar no Epicentro do Problema
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- Vítor Guterres de Sousa
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1 O Risco das Mudanças Climáticas e o Porquê de o Setor Elétrico Estar no Epicentro do Problema Prof. Roberto Schaeffer Professor do Programa de Planejamento Energético da COPPE/UFRJ Campinas, 29 de agosto de 2014
2 O problema físico em si
3 O problema físico em si
4 O problema físico em si
5 O problema físico em si
6 O problema físico em si
7 O problema físico em si
8 O problema físico em si
9 O problema físico em si
10 Quais são os riscos envolvidos?
11 E para o setor elétrico brasileiro? Mudanças nas condições climáticas podem comprometer a produção de energia Renovável Não-renovável Fontes renováveis representam importante alternativa para a mitigação das mudanças climáticas globais O fluxo de energia renovável depende diretamente do clima Por serem fortemente dependentes de condições climáticas, podem se tornar mais vulneráveis aos próprios impactos do fenômeno que ajudam a tentar evitar
12 E para o setor elétrico brasileiro? O planejamento da operação e expansão de sistemas energéticos é feito a partir de decisões tomadas sob incerteza: Disponibilidade e preços de combustíveis, demanda futura, tecnologia, custos, etc. Incertezas climáticas: temperatura, precipitação, velocidade do vento, etc. Análise energética convencional assume que as variáveis climáticas são estacionárias. necessidade de avaliação de impactos e alternativas de adaptação
13 Incerteza na Modelagem Climática: Variações Regionais Temperatura ( o C) INPE (2007)
14 Incerteza na Modelagem Climática: Variações Regionais Precipitação (mm/dia) INPE (2007)
15 E para o setor elétrico brasileiro? Sistema energético brasileiro é fortemente dependente de energias renováveis, especialmente de hidreletricidade Fontes renováveis respondem por cerca de 45% de toda a energia consumida no país Hidreletricidade representa 80-90% da geração elétrica Potencial eólico brasileiro on-shore hoje já é estimado em cerca de GW 10-15% do consumo de combustíveis no setor de transportes vem de etanol Biomassa também tem um potencial razoável para geração elétrica
16 E para o setor elétrico brasileiro? Mudanças nas condições climáticas podem comprometer a produção de energia renovável MCG podem afetar a produção/consumo de energia ao alterar: Regime de chuvas hidreletricidade e produção de biocombustíveis Temperatura hidreletricidade (pela maior evaporação em reservatórios e competição pelo uso da água), termeletricidade, produção de biocombustíveis e demanda de energia Regime de ventos potencial eólico
17 Esquema Metodológico para Análise de Impacto sobre Geração Hidrelétrica e Alternativas de Adaptação no Brasil Projeções Climáticas (GCM + downscaling) Temperatura e Precipitação Modelagem Hidrológica Vazão aos reservatórios Impactos indiretos sobre outros setores Modelagem Hidroelétrica SUISHI-O Fator de capacidade firme Cálculo das Opções de Adaptação de Menor Custo Impactos sobre geração: Energia média Energia firme
18 Sazonalidade Hídrica no Brasil
19 baseline baseline baseline baseline baseline Vazão Variações anuais (fonte: Salati et al., 2009; baseline = 100) Bacias do Sul/Sudeste MW = 45,1% MW = 3,8% MW = 3,8% B2 A2 Paraná B2 A2 At. Sudeste B2 A2 At. Sul 660 MW = 0,6% MW = 4,1% Nota: Potência instalada em 2015, segundo o Plano Decenal de Expansão (PDE,2015) B2 A2 Paraguai B2 A2 Uruguai
20 baseline baseline baseline baseline baseline Vazão Variações anuais (fonte: Salati et al., 2009; baseline = 100) Bacias do Norte/Nordeste MW = 15,4% MW = 15,7% MW = 9,7% 120 Amazônia 120 Tocantins Araguaia 120 São Francisco 100 B2 A2 100 B2 A2 100 B2 A MW = 1,1% 842 MW = 0,8% Nota: Potência instalada em 2015, segundo o Plano Decenal de Expansão (PDE,2015) B2 A2 At. Leste B2 A2 Parnaíba
21 Impactos das mudanças climáticas sobre o setor elétrico brasileiro Fator de capacidade firme das hidrelétricas Histórico A2 B2 Fator de Variação Fator de Variação Fator de Subsistema Capacidade vs Ref Capacidade vs Ref Capacidade S/SE/CO <30MW 58.0% -30.7% 40.2% -31.7% 39.7% entre 30 e 300MW 48.5% -34.9% 31.6% -33.9% 32.1% >300MW 44.6% -13.2% 38.7% -11.4% 39.5% N/NE <30MW 58.0% -25.2% 43.4% -15.8% 48.8% entre 30 e 300MW 42.4% -49.4% 21.5% -45.1% 23.3% >300MW 49.6% -48.5% 25.5% -45.9% 26.8%
22 Resultados em Energia Média Cenário A2 Cenário B2 Variação Percentual > (-20) (-20)-(-40) (-40)-(-60) <(-60)
23 Resultados em Energia Firme Cenário A2 Cenário B2 Variação Percentual > (-20) (-20)-(-40) (-40)-(-60) <(-60)
24 Opções de adaptação de menor custo Ajuste do cenário base comparação entre cenários com e sem impactos de MCG (fator de capacidade) Adaptação de menor custo Custos monetários diretos Análise integrada (todas as cadeias energéticas) repercussão dos impactos dentro do setor energético
25 Adaptação do setor elétrico Cenário B2 variação em 2035 Energia Cap. Instalada TWh var % GW Hidroelétricas Pequena (<30MW) -12 ( ) -30% ( ) 0,0 Média (>30MW; <300MW) -61 ( ) -35% ( ) 0,0 Grande (>300MW) -80 ( ) -26% ( ) 0,0 Bagaço-de-cana CP 22 bar 0 0% 0,0 CP 42 bar 0 0% 0,0 Cogeração em Cascata -12 ( ) -100% ( ) -2,3 ( ) CEST 77 ( ) 49% ( ) 10,3 ( ) BIG-GT 0 0% 0,0 Resíduos Sólidos Urbanos 0 0% 0,0 Eólica 24 ( ) 26% ( ) 11,5 ( ) Gás Natural 99 ( ) 117% ( ) 23,8 ( ) Nuclear 0 0% 0,0 Carvão Mineral 53 ( ) 134% ( ) 8,6 ( ) Diesel 0 0% 0,0 Óleo Combustível 0 0% 0,0
26 Adaptação resultados Menor confiabilidade do sistema de geração hidrelétrico leva a uma necessidade de maior capacidade instalada de outras fontes, notadamente gás natural, mas também carvão, bagaço de cana e geração eólica As opções de adaptação, e seus custos, diferem na medida em que se há diferentes rentabilidades associadas às diferentes opções de geração de eletricidade Maior demanda por gás natural desloca seu consumo na indústria, sendo substituído por óleo combustível, com impactos no comércio externo de petróleo e de derivados
27 Energia Eólica resultados B B B2 Variação média < -20% Variação média >-20; <-15% Variação média >-15; <-10% Variação média >-10; <-5% Variação média >-5; <0% Variação média >0; < 5% Variação média >5; <10% Variação média >10; <15% Variação média >15; < 20% Variação média >20% B B2 Velocidade média < 6,0 Velocidade média >6,0; < 6,5 Velocidade média >6,5; < 7,0 Velocidade média >7,0; < 7,5 Velocidade média >7,5; < 8,0 Velocidade média >8,0; < 8,5 Velocidade média > 8, B B2
28 Energia Eólica - Resultados A velocidade média dos ventos aumenta consideravelmente na região costeira e na região norte/nordeste O fator de capacidade médio por região e para o Brasil como um todo aumenta, em função da maior participação relativa de ventos de maior velocidade, que permitem gerar eletricidade por uma parcela maior de tempo As projeções climáticas indicam que energia eólica é um recurso renovável com que o país poderia contar para a expansão do sistema elétrico
29 Mas quais são as tendências mundiais?
30 Quais são as chances de as concentrações de gases de efeito estufa se estabilizarem? Existem vários caminhos possíveis consistentes com a meta de 2 o C, mas as necessidades e riscos variam grandemente
31 Sem mitigação, a temperatura média do planeta pode se elevar entre 3.7 e 4.8 C ao longo deste século
32 Mitigação requer mudanças significativas na economia. Esforços num setor determinam esforços noutros
33 Reduções substantivas nas emissões para se chegar aos 450 ppm demandarão grandes alterações nos padrões de investimento até 2030
34 Mitigação implicará em grandes mudanças tecnológicas, incluindo um grande impulso às tecnologias de baixo carbono
35 Atrasar esforços de mitigação aumenta a dificuldade de se atingir a meta de 2 C
36 Electricity and Heat Alocação das emissões da eletricidade/calor gerados aos setores de uso final em 2010 Source: Figure A.II.2
37 Opções de mitigação para o setor de oferta de energia Reduções de demanda de energia podem proporcionar flexibilidade às transformações que serão necessárias ao setor energético, minimizar o trancamento tecnológico em infraestruturas carbono-intensivas, e aumentar a custoefetividade da mitigação Cenários de baixa-estabilização são fortemente dependentes da COMPLETA descarbonização da oferta de energia no longo prazo Várias opções de descarbonização estão disponíveis, proporcionando flexibilidade às escolhas tecnológicas Espera-se que a descarbonização do setor elétrico se dê bem antes das mudanças para vetores de baixo carbono nos setores de uso final
38 Emissões setoriais consistentes com um cenário 450 ppm CO 2 eq (com e sem CCS) Source: Figure SPM.10
39 E com fica o Brasil num cenário de restrição às emissões de carbono? Cenário Taxa de Carbono Tax_a (2005)$/tCO 2 e Tax_b (2005)$/tCO 2 e Cenário Restrições de Emissão Cap_a Cap_b Redução em relação a 2010 (%) Redução em relação a 2010 (%)
40 GWmed Geração elétrica num Cenário Base 160 Hidro Gás Gás CCS Carvão Carvão CCS Óleo Coqueima Biomassa Bio CCS Nuclear Eólica Eólica offshore Solar CSP Solar FV RSU
41 MtCO2 Emissões no Cenário Base Outros Induústria Agricultura e Edificações Transportes Geração Elétrica Setor Energético
42 GWmed Geração elétrica no Cenário Taxa A 160 Hidro Gás Gás CCS Carvão Carvão CCS Óleo Coqueima Biomassa Bio CCS Nuclear Eólica Eólica offshore Solar CSP Solar FV RSU
43 GWy Geração elétrica no Cenário Taxa B 160 Hidro Gás Gás CCS Carvão Carvão CCS Óleo Coqueima Biomassa Bio CCS Nuclear Eólica Eólica offshore Solar CSP Solar FV RSU
44 GWmed Geração elétrica no Cenário Cap A 180 Hidro Gás Gás CCS Carvão Carvão CCS Óleo Coqueima Biomassa Bio CCS Nuclear Eólica Eólica offshore Solar CSP Solar FV RSU
45 GWmed Geração elétrica no Cenário Cap B 160 Hidro Gás Gás CCS Carvão Carvão CCS Óleo Coqueima Biomassa Bio CCS Nuclear Eólica Eólica offshore Solar CSP Solar FV RSU
46 Base Tax_a Tax_b Cap_a Cap_b Base Tax_a Tax_b Cap_a Cap_b Base Tax_a Tax_b Cap_a Cap_b Base Tax_a Tax_b Cap_a Cap_b Base Tax_a Tax_b Cap_a Cap_b TWh/ano Geração elétrica: comparação entre cenários Hidro Óleo Carvão Carvão c/ccs Gas Gas c/ccs Nuclear Biomassa Biomassa c/ccs Solar Eólica Outros
47 EPPA GCAM_LAMP MESSAGE-Brazil POLES Phoenix_6LA TIAM-ECN EPPA GCAM_LAMP MESSAGE-Brazil POLES Phoenix_6LA TIAM-ECN EPPA GCAM_LAMP MESSAGE-Brazil POLES Phoenix_6LA TIAM-ECN EPPA GCAM_LAMP MESSAGE-Brazil POLES Phoenix_6LA TIAM-ECN EPPA GCAM_LAMP MESSAGE-Brazil POLES Phoenix_6LA TIAM-ECN TWh/year Quão robustos são estes resultados se comparados aos de modelos internacionais? Scenario 1a Scenario 2a Scenario 2c Scenario 2f Scenario 2g Hydro Oil Coal Coal w/ccs Gas Gas w/ccs Nuclear Biomass Biomass w/ccs Solar Wind Other
48 EPPA GCAM_LAMP MESSAGE-Brazil POLES Phoenix_6LA TIAM-ECN EPPA GCAM_LAMP MESSAGE-Brazil POLES Phoenix_6LA TIAM-ECN EPPA GCAM_LAMP MESSAGE-Brazil POLES Phoenix_6LA TIAM-ECN EPPA GCAM_LAMP MESSAGE-Brazil POLES Phoenix_6LA TIAM-ECN EPPA GCAM_LAMP MESSAGE-Brazil POLES Phoenix_6LA TIAM-ECN TWh/year Quão robustos são estes resultados se comparados aos de modelos internacionais? Scenario 1a Scenario 2a Scenario 2c Scenario 2f Scenario 2g Hydro Oil Coal Coal w/ccs Gas Gas w/ccs Nuclear Biomass Biomass w/ccs Solar Wind Other
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