Brasil: Matriz Energética do Futuro
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- Pedro Lucas Andrade Benevides
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1 Brasil: Matriz Energética do Futuro Amilcar Guerreiro Diretor de Estudos de Energia Elétrica Empresa de Pesquisa Energética - EPE Brasília, DF 22 de novembro de 2016
2 Brasil: Matriz Energética do Futuro AGENDA 1 Considerações iniciais 2 Contexto socioeconômico e demográfico 3 Energias Renováveis 4 Questões chave 5 Algumas conclusões
3 Brasil: Matriz Energética do Futuro 1 Considerações iniciais
4 Objetivos do planejamento da expansão SUSTENTABILIDADE SOCIOAMBIENTAL 4
5 Objetivos do planejamento da expansão Preços e tarifas adequados Oferta adequada Baixa dependência energética SUSTENTABILIDADE SOCIOAMBIENTAL Minimização dos impactos ambientais Controle de emissões de gases de efeito estufa 5
6 Objetivos do planejamento da expansão Fontes mais competitivas Fontes próprias de energia Tempestividade da expansão SUSTENTABILIDADE SOCIOAMBIENTAL Aperfeiçoamento dos programas ambientais Prioridade para fontes não emissoras 6
7 Objetivos do planejamento da expansão SUSTENTABILIDADE SOCIOAMBIENTAL Fontes renováveis e eficiência energética atendem aos objetivos da política energética 7
8 Elementos básicos da estratégia da expansão da oferta de energia elétrica Eficiência energética Reciclagem e aproveitamento de resíduos Energias renováveis Energia nuclear uhe eólica solar biomassa
9 Brasil: Matriz Energética do Futuro 2 Contexto socioeconômico e demográfico
10 Contexto socioeconômico e demográfico Milhares milhões de pessoas 1,4% 1,2% 1,0% 220 0,8% 210 0,6% 0,4% 200 0,2% 190 0,0% -0,2% 180-0,4% População Taxa de crescimento CRESCIMENTO DEMOGRÁFICO População da Austrália 22 milhões (2013) ( kwh/hab/ano) 10
11 Contexto socioeconômico e demográfico do PNE 10,8 13,5 19,2 26,5 Em 2050, renda per capita entre US$ 36 mil e US$ 42 mil por ano [US$ 2012] Banda inferior Banda superior 35,9 10,8 13,9 20,5 30,0 42,3 CRESCIMENTO DA RENDA China Mexico Brasil 2012 Venezuela Brasil 2020 Russia Chile Brasil 2030 Korea Brasil 2040 Spain Brasil 2050 France Germany Japan United States China Mexico Brasil 2012 Venezuela Russia Brasil 2020 Chile Brasil 2030 Korea Spain Brasil 2040 France Germany Brasil 2050 Japan United States CRESCIMENTO DEMOGRÁFICO Renda per capita da Austrália US$ (2012) 11
12 Contexto socioeconômico e demográfico do PNE kwh/hab/ano Estados Unidos França Brasil 2050 União Europeia Alemanha Reino Unido Espanha Portugal Itália Argentina Brasil 2030 Chile Brasil 2013 Paraguai US$/hab/ano CRESCIMENTO DA RENDA CRESCIMENTO DA DEMANDA DE ENERGIA CRESCIMENTO DEMOGRÁFICO Em 2050, consumo de eletricidade comparável ao consumo atual de países industrializados 12
13 Brasil: Matriz Energética do Futuro 3 Energias renováveis
14 Matriz Elétrica Brasileira BRASIL (2014) BRASIL (2013) oferta hidráulica² em 2014: 407,2 TWh oferta total² em 2014: 624,3 TWh oferta hidráulica² em 2013: 431,3 TWh oferta total² em 2013: 611,2 TWh ¹ Inclui gás de coqueria ² Inclui importação ³ Inclui lenha, bagaço de cana, lixívia e outras fontes primárias. 14
15 Participação de renováveis na matriz elétrica Em 2014, a participação de renováveis na Matriz Elétrica Brasileira caiu para 74,6% devido às condições hidrológicas desfavoráveis e ao aumento da geração térmica. Brasil (2014) 74,6% Brasil (2013) 78,3% Mundo (2012) 21,2% OCDE (2012) 19,7% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Renováveis Não renováveis Fonte: EPE; Agência Internacional de Energia. Elaboração: EPE 15
16 Matriz elétrica mundial, 2010 Fonte: AIE, 2012 Unidade % 40,6 4,6 Renováveis: 19,7% 12,9 16,0 22,2 3,7 Hidráulica Outras renováveis Gás natural Nuclear Derivados de petróleo Carvão e derivados (3)
17 Expansão já contratada da capacidade instalada do SIN 36,9 GW 82% EÓLICAS 1,5 1,4 3,8% 3,9% Hidro Renováveis: 92% 13,8 37,4% 20,2 54,9% Outras renováveis Térmicas Nuclear FONTE: EPE (PDE 2023) Outras renováveis: eólicas, biomassa e PCH
18 Expansão planejada da capacidade instalada do SIN (horizonte decenal) 34,2 GW Renováveis: 78% GW % 55% EÓLICAS 10,6 7,5 Hidro 21,9% 31,1% Renováveis 16,1 47,0% Térmicas FONTE: EPE (PDE 2023)
19 Capacidade instalada no SIN, 2023 GW % 47,2 28,2 24,1% 14,4% 3,4 1,7% 116,9 59,8% 195,7 GW Renováveis: 84% Hidro Outras renováveis Térmicas Nuclear FONTE: EPE (PDE 2023) Obs.: Hidro inclui importação (Itaipu) Outras renováveis: eólicas, biomassa e PCH
20 Perspectivas renováveis EÓLICA Vasto potencial Competitividade comprovada Mantem (20 mil MW em 10 anos) ou aumenta ritmo de expansão da capacidade instalada BIOMASSA Expansão da biomassa da cana é função do crescimento da produção do setor sucroalcooleiro Potencial para triplicar a geração elétrica entregue à rede com aumento da produtividade e da oferta de biomassa Competição com a produção de etanol de 2ª geração Potencial de expansão de outras biomassas (madeira, resíduos etc.) 20
21 Perspectivas renováveis ENERGIA SOLAR Custo de investimento, US$/kW US$ 6.200/kW Heliotérmica 4000 US$ 3.400/kW US$ 1.750/kW PV US$ 800/kW
22 Perspectivas renováveis 100 GERAÇÃO DISTRIBUÍDA GW GW ,9 GW GD resíduos Capacidade Instalada Fotovoltaica GD Fotovoltaica Cap Instalada GD Res 22
23 Brasil: Matriz Energética do Futuro 4 Questões chave
24 Questões chave Expansão hidrelétrica Preço da energia Mudanças climáticas (emissõesco 2 ) Efeitos da inserção de renováveis no sistema Eficiência energética
25 Questões chave Expansão hidrelétrica Preço da energia Mudanças climáticas (emissõesco 2 ) Efeitos da inserção de renováveis no sistema Eficiência energética
26 EXPANSÃO HIDRELÉTRICA (*) 2013 Decenal Cenário APROV. 75% 60 GW 184 GW 86 GW 34% 38 GW 124 GW 50% 60% 25 GW 149 GW (*) Inclui PCH Obs.: Potencial total: 250 GW, considerando apenas metade dos aproveitamentos binacionais e não considerando unidades de ponta (10 GW) PCH 5 GW 3 GW 10 GW 18 GW 26
27 CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO DOS RESERVATÓRIOS DO SIN (em relação ao consumo) Energia Armazenável Máxima / Carga SUDESTE SUL NORDESTE NORTE ITAIPU MADEIRA MANAUS B.MONTE TAPAJOS
28 Menor expansão hidrelétrica maior expansão de outras renováveis maior expansão termelétrica 28
29 GÁS NATURAL importação oferta doméstica de gás para termelétricas
30 CARVÃO Projeto típico: 500 MW Investimento nacional: US$ 4.050/kW importado: US$ 3.680/kW Custo do combustível nacional: US$ 25/MWh (US$ 30/t) importado: US$ 45/MWh (US$ 100/t) 30
31 GERAÇÃO NUCLEAR Projeto típico AP 1000 (1.000 MW) Investimento US$ 6.320/kW 31
32 Expansão termelétrica gás: preço do gás e investimento em E & P carvão x gás natural: preço do gás nuclear: limitações constitucionais à participação privada carvão: evolução tecnológica para captura e armazenamento de carbono nuclear x carvão: custo de investimento 32
33 Questões chave Expansão hidrelétrica Preço da energia Mudanças climáticas (emissõesco 2 ) Efeitos da inserção de renováveis no sistema Eficiência energética
34 Preço médio da energia nos leilões de expansão da oferta 200,0 R$/MWh 180,0 173,2 171,0 168,6 165,8 164,8 163,9 160,5 158,6 158,0 157,4 157,1 157,1 160,0 151,6 151,0 144,8 156,8 140,0 126,6 120,0 100,0 103,4 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 Nota: Valores atualizados para jan/2011 Fonte: EPE
35 Questões chave Expansão hidrelétrica Preço da energia Mudanças climáticas (emissõesco 2 ) Efeitos da inserção de renováveis no sistema Eficiência energética
36 Menor expansão hidrelétrica Emissões de CO2 mais altas na produção de eletricidade Sistema COM hidráulicas Sistema SEM hidráulicas Norte NE 60 Norte NE MtCO SE Sul MtCO SE SUL horizonte decenal
37 Renováveis e metas brasileiras de emissões de CO2 (metas anunciadas na COP 15 e formalizadas no Decreto nº 7.390/10) Intensidade de carbono na economia kgco 2 /10 3 R$ [2007] Eficiência energética Renováveis Expansão hidráulica biocombustíveis emmtco
38 SHARE OF RENEWABLES IN TOTAL PRIMARY ENERGY SUPPLY (TPES) EXCLUDING HYDROPOWER/ELECTRICITY (COP 21) indc: Expanding the use of renewable energy sources other than hydropower in thetotalenergymixtobetween28%and33%by2030. FORECAST 32.6% 31.9% 29.2% 28.0% 24.8% 11.2% 7.3% 7.2% 5.6% 5.5% 3.4% Brazil (2030) Brazil (2025) Brazil (2005) Brazil (2014) India (2013) Germany (2013) Source: EPE (Brazil data); IEA (International data) France (2013) World (2013) USA (2013) United Kingdom (2013) Japan (2013) Note: For Brazil, includes ethanol and biodiesel. For other countries corresponds to biofuels and waste
39 GHG ANTHROPOGENIC EMISSIONS ELECTRICITY SECTOR (INTERNATIONAL COMPARISONS) 4,386 INDICATOR MtCO 2 2, Source: EPE (Brazil data); IEA, 2015 (International data) Note: Refers only to CO 2 International data for electricity & heat production Data for Brazil in GWP AR5
40 Questões chave Expansão hidrelétrica Preço da energia Mudanças climáticas (emissõesco 2 ) Efeitos da inserção de renováveis no sistema Eficiência energética
41 FONTES RENOVÁVEIS Curva anual da geração esperada (média = 100%) 250% 250% 200% 200% % 150% 100% 50% BA CE RJ SC % 150% 100% 50% CE RS BA 0% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Mês 0% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Mês 250% 200% 150% % 100% 50% 0% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Mês N NE SE Variação anual da geração solar é menor do que a da geração eólica e do que a geração hidráulica Produzido a partir de PVWatts(NREL)
42 Características das fontes renováveis
43 Simulação operação parque eólico na Região Nordeste (2015, MW, 167 parques) Dia de MAIOR geração: 16/08/2015 Geração MÍNIMA de MW (73%) Fonte:
44 Simulação operação parque eólico Região Nordeste (2015, MW, 167 parques) Dia de MENOR geração: 06/04/2015 DIFERENÇA: MW (55%) Geração MÁXIMA de 800 MW (18%) Fonte:
45 Simulação operação parque eólico Região Nordeste (2015, MW, 167 parques) Dia de máxima variação em 1 hora 12/10/ MW/h Fonte:
46 Simulação operação parque eólico Região Nordeste (2015, MW, 167 parques) Dia: 02/10/ % Dia 02/10/2015, base 10 min 80% 60% 40% 60% 20% 0% Fonte:
47 Simulação operação parque eólico Região Nordeste (2015, MW, 167 parques) Dia: 02/10/ % Dia 02/10/2015, base 10 min 40% 80% 60% 40% 25% 20% Fonte: 0% ½h 2 h
48 Operação parque eólico Região Nordeste Permanência da geração durante quatro 4 semanas (entre 20 abr e 17 mai 2016) % de chance de geração MW 25% de chance de geração MW DIFERENÇA: 690 MW Fonte: IPDO, ONS
49 Geração solar fotovoltaica Elaboração: EPE, com dados de usinas europeias Há dias ensolarados no inverno E dias ensolarados no verão! e há dias nublados! Em comum, variações de potência superiores a 30% da pot. inst. em intervalo de 1 min. e superiores a 40% em 10 min.!
50 Características das fontes renováveis Geração solar em um dia típico (planta única e média de várias plantas em um mesmo sítio)
51 O fading da geração fotovoltaica... Efeito sobre a curva de carga diária na Califórnia Fonte: CAISO California Independent System Operator No pôr-do-sol ocorre rápido aumento da carga. Essa diferença deve ser suprida por fontes despacháveis.
52 ATENDIMENTO À CARGA Mercado Líquido de Energia no SIN para Fontes Controláveis PDE jan/15 jul/15 jan/16 jul/16 jan/17 jul/17 jan/18 jul/18 MWmed jan/19 jul/19 jan/20 jul/20 jan/21 jul/21 jan/22 jul/22 jan/23 jul/23 jan/24 jul/24 En. Fio d'água Geração OFR Inflexibilidade Mercado Total Mercado - Geração OFR - En. Fio d'água - Inflexibilidade Variável En. Fio d água Descrição Energia Fio d água Líquida, considerando um cenário de afluência baixa (5% dos piores cenários) Geração OFR Expectativa de Geração no SIN de Outras Fontes Renováveis: eólica, solar, PCH e biomassa (considerada no PDE 2024) Inflexibilidade Total de Geração Térmica Inflexível
53 Questões chave Expansão hidrelétrica Preço da energia Mudanças climáticas (emissõesco 2 ) Efeitos da inserção de renováveis no sistema Eficiência energética
54 Eficiência energética e efeitos renda/estrutura consumo final Efeito renda/estrutura Eficiência energética consumo final em t Crescimento vegetativo (crescimento demográfico; acumulação de capital, etc.) consumo final em t o t o tempo t 54
55 Eficiência energética Consumo final de energia elétrica (CFE) TWh 2013/2050 PIB 3,6 CFE SEM EE 3, eficiência energética COM EE 3,2 1, , per capita 2013/2050 PIB 3,5 500 CFE SEM EE 3,4 250 COM EE 2,8 0, , ,6 TWh (24,7% do aumento do CFE) PIB: Produto Interno Bruto CFE: Consumo Final de Energia Elétrica EE: Eficiência Energética 55
56 Eficiência elétrica por setor Energia conservada em 2050 Indústria 160 TWh 44% Comercial/Público 113 TWh 31% Residencial 84 TWh 23% Outros 2 7 TWh 2% Obs.: (1) indústria inclui setor energético; (2) energia conservada nos setores agropecuário e transporte Contribuição de cada setor para o total conservado 56
57 Eficiência energética em 2050 Energia elétrica 363,6 TWh (24,7% do acréscimo do consumo) Energia conservada equivalente MW hidroelétricos (30% do potencial hidrelétrico nacional) 57
58 Eficiência energética EVOLUÇÃO DA INTENSIDADE ENERGÉTICA E ELÉTRICA DA ECONOMIA
59 Eficiência energética em 2050 Emissões evitadas de gases de efeito estufa Setor Base: setor elétrico 2014 Base: geração a gás Industrial (1) 21,9 65,6 Comercial 15,5 46,3 Residencial 11,5 34,4 Outros (2) 1,0 2,9 TOTAL 49,9 149,2 (10 a 30% das emissões totais na produção e no consumo de energia no país em 2014) (1)Inclui setor energético (2)Transportes e setores público e agropecuário A avaliação das emissões evitadas depende da composição da oferta futura de energia. Na medida em que a geração hidrelétrica perde participação na matriz elétrica, as emissões de CO 2 tendem a ser maiores. 59
60 Brasil: Matriz Energética do Futuro 5 Algumas conclusões
61 Algumas conclusões Haverá importante aumento da demanda por energia elétrica nos próximos 35 anos (aumento da população, acumulação de capital, aumento da renda) O aumento da demanda ocorre mesmo considerando expressivos ganhos de eficiência energética Eficiência energética e fontes renováveis são elementos fundamentais da estratégia para atendimento à expansão do sistema elétrico e para os compromissos nacionais relativos à questão global do clima 61
62 Algumas conclusões O aproveitamento do potencial hidrelétrico é chave para a modicidade tarifária e para manter a participação de renováveis na matriz elétrica brasileira O aumento da participação de fontes não controladas (como eólica ou solar) ou com despacho inflexível (por razões ambientais, operativas ou comerciais) impõe alterações no arranjo do parque gerador e no sistema de transmissão Deverá ser relevante a introdução de geração base em substituição à geração hidrelétrica: carvão ou nuclear ou gás, a depender dos avanços tecnológicos, das restrições ambientais e da competitividade 62
63 Muito obrigado! EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA - EPE Av. Rio Branco, 1 11 o andar Rio de Janeiro RJ Matriz Energética Tel.: do Futuro + 55 (21) no Brasil A. Guerreiro DF, nov 2015 Fax: + 55 (21)
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