PARTICIPAÇÃO DAS USINAS NUCLEARES NO SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO. Sergio G. Mathias

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1 PARTICIPAÇÃO DAS USINAS NUCLEARES NO SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO Sergio G. Mathias 1

2 PARTICIPAÇÃO DAS USINAS NUCLEARES NO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO Sergio G. Mathias Rio de Janeiro Agosto de

3 Sumário 1. Introdução 4 2. Situação Internacional da Energia Nuclear 5 3. Utilização da Energia Nuclear do Brasil 5 4. Condições Gerais de Comercialização de Energia Elétrica no Brasil 6 5. Comercialização da Energia das Usinas Nucleares Angra 1 e Angra Iserção das Usinas Nucleares Angra 1 e Angra 2 no Sistema Elétrico Brasileiro 8 7. Construção da Usina Nuclear Angra Considerações Finais 10 3

4 PARTICIPAÇÃO DAS USINAS NUCLEARES NO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO Sergio G. Mathias 1. Introdução A energia nuclear aproveitável tecnologicamente pelo homem para a geração de energia elétrica resulta do choque de um neutron, componente do núcleo dos átomos, com núcleos de urânio, causando a fissão desse núcleo e ocasionando uma liberação de energia, o que constitui o processo conhecido por fissão nuclear, o qual é realizado de forma controlada no núcleo de um reator nuclear. Na natureza, o urânio existe basicamente como dois isótopos: o U-238 (99,3%) e o U-235 (0,7 %). Como o isótopo U-235 é mais eficiente para sustentar o processo de fissão, a maioria dos reatores nucleares existentes no mundo utiliza urânio enriquecido (com proporção do isótopo U-235 superior a 0,7%). As usinas nucleares brasileiras, Angra 1 e Angra 2, utilizam como combustível o urânio enriquecido a cerca de 3,7%. O urânio se distribui sobre toda a crosta terrestre, aparecendo como constituinte da maioria das rochas, totalizando cerca de 4,5 milhões de toneladas. As reservas economicamente exploráveis (considerando-se um custo de exploração inferior a 130 US$/kg) apresentam a seguinte distribuição: Reservas País Toneladas de urânio % Cazaquistão ,7% Austrália ,6% África do Sul ,4% Estados Unidos ,0% Canadá ,5% Brasil ,0% Namíbia ,5% Outros ,3% Total ,0% Fonte: Indústrias Nucleares do Brasil S.A. - INB 4

5 2. Situação Internacional da Energia Nuclear Após um período de intenso desenvolvimento em escala internacional, a geração de energia elétrica a partir de fonte nuclear atravessou uma fase de baixo crescimento, em decorrência, principalmente, de dois acidentes com usinas nucleares: Three Mile Island, nos Estados Unidos, em 1979, e Chernobyl, na Rússia, em Entretanto, as alterações climáticas do planeta, devidas à emissão de gases causadores do efeito estufa produzidos, entre outros fatores, pela operação de usinas termelétricas; a previsão de escassez de petróleo e a contínua elevação dos seus preços; a necessidade de garantia de abastecimento de combustíveis; as instabilidades geopolíticas internacionais, e a necessidade de utilização de diversificação da matriz energética e de redução de fontes externas de abastecimento vêm motivando a reconsideração, em vários países, da viabilidade de incremento da utilização da energia nuclear. As usinas nucleares participam com cerca de 16% do total da energia elétrica produzida no mundo, embora correspondam a apenas 12% da capacidade elétrica instalada. Isso indica que a maior parte das usinas nucleares opera com fatores de utilização superiores aos das usinas elétricas convencionais. A tabela seguinte indica os percentuais de participação de diversas fontes na matriz elétrica mundial: Fonte Participação (%) Carvão 40,1 Gás 19,4 Hidrelétricas 15,9 Nuclear 15,8 Óleo 6,9 Outros 1,9 Total 100,0 Fonte: Agência Internacional de Energia 3. Utilização da Energia Nuclear no Brasil O Artigo 21 da Constituição Federal de 1988 proíbe a utilização da energia nuclear para fins que não sejam exclusivamente pacíficos. Além disso, o Brasil assumiu uma série de compromissos internacionais de que não fabricará ou adquirirá armamentos nucleares. Em particular, o Brasil firmou com a Argentina, em agosto de 1991, o Acordo para o Uso Exclusivamente Pacífico da Energia Nuclear, que criou a Agência Brasileiro-Argentina de 5

6 Contabilidade e Controle de Materiais Nucleares - ABACC. Em seguida, Brasil e Argentina firmaram um acordo com a ABACC e com a Agência Internacional de Energia Atômica AIEA para a Aplicação de Salvaguardas, conhecido como Acordo Quadripartite, que entrou em vigor em O Brasil adotou as chamadas salvaguardas abrangentes da AIEA, significando que todo material nuclear utilizado nas instalações nucleares brasileiras está sujeito ao sistema de salvaguardas da AIEA, ademais das salvaguardas estabelecidas pela ABACC. Em maio de 1994, entrou em vigor para o Brasil o Tratado para a Proibição de Armas Nucleares na América Latina e no Caribe (Tratado de Tlatelolco), primeiro instrumento internacional a estabelecer uma região habitada do planeta como zona de exclusão de armas nucleares. Esse Tratado foi promulgado por meio do Decreto nº 1.246, de 16 de setembro de O Brasil aprovou também o Tratado sobre Não-Proliferação Nuclear (TNP), em 13 de julho de Tal Tratado estabelece que os países que não tinham armas nucleares até 1970 não poderiam mais fabricá-las. Em contrapartida, as potências nucleares comprometeram-se a reduzir seus arsenais e a ajudar esses países no uso pacífico da energia nuclear. A adesão do Brasil ao TNP não implica inspeções além daquelas que já são objeto do Acordo Quadripartite, cujos requisitos são idênticos àqueles estabelecidos pelos acordos que os Estados-Parte no TNP são obrigados a concluir com a AIEA. O ingresso no TNP fortalece esses compromissos e habilita o Brasil a participar de maneira credenciada e eficaz, no âmbito dos mecanismos estabelecidos pelo TNP, dos esforços internacionais em prol do desarmamento nuclear. Em 1996 foi concluída a negociação do Tratado para a Proibição Completa dos Testes Nucleares CTBT. O Brasil foi um dos primeiros países a assiná-lo e a ratificá-lo ( ). Esse Tratado tem o objetivo de impedir a realização de testes com armas nucleares ao ar livre e no subterrâneo. Desde 1996, o Tratado está por ser ratificado e só poderá entrar em vigor quando todos os 44 Estados nele mencionados o assinarem e reconhecerem. Além desses 44 países, outros poderão reconhecê-lo. Todos os países europeus, assim como Canadá, Austrália, África do Sul, Brasil, Argentina e México, já o ratificaram. Dispondo da 6ª maior reserva mundial de urânio, o Brasil pode fazer uso da sua experiência tecnológica e operacional na área da energia nuclear, de forma a considerar um aumento da participação dessa fonte de energia na sua matriz energética. O país já possui em operação duas usinas nucleares (Angra 1 e Angra 2) e, embora tenha sua demanda de energia elétrica suprida basicamente por usinas hidrelétricas, vem intensificando a discussão sobre a ampliação do parque nuclear para geração de energia elétrica, em particular a construção da Usina Nuclear Angra Condições Gerais de Comercialização de Energia Elétrica no Brasil A atual regulamentação do mercado de energia elétrica brasileiro estabelece, em linhas gerais, que: 6

7 a) A energia elétrica é comercializada em dois ambientes: Ambiente de Contratação Regulada (ACR), no qual a energia demandada pelas empresas distribuidoras é contratada por meio de leilões entre as empresas geradoras; e Ambiente de Contratação Livre (ACL), no qual a energia é comercializada por meio de contratos bilaterais negociados livremente entre consumidores livres e empresas geradoras; b) No âmbito do ACR, são realizados quatro tipos de leilões: b.1) Leilões de Energia Nova, que têm o objetivo de promover a construção de empreendimentos novos para garantir o atendimento ao crescimento da demanda. Compreendem Leilões com 5 anos de antecedência ao início do suprimento (A-5) e com contratos bilaterais com duração entre 15 e 30 anos e Leilões Complementares (A-3), com 3 anos de antecedência ao início do suprimento e com contratos bilaterais com duração também entre 15 e 30 anos; b.2) Leilões de Energia Existente (A-1), que objetivam a contratação de energia proveniente de usinas existentes, por meio de contratos com duração entre 5 e 15 anos e com o compromisso de início de entrega da energia no ano seguinte ao da realização do leilão; b.3) Leilões de Ajuste (A-0), que têm o objetivo de permitir ajustes na energia contratada com relações às demandas das distribuidoras e resultam em contratos com duração de até 2 anos; e b.4) Leilões de Geração Distribuída, que têm o objetivo de contratação de Geração Distribuída dentro da rede de baixa tensão da distribuidora (abaixo de 230 kv), podendo atender até 10 % da demanda da distribuidora. Os geradores deverão atender a algumas exigências, como, por exemplo, limite de capacidade de 30 MW para usinas hidrelétricas. 5. Comercialização da Energia das Usinas Nucleares Angra 1 e Angra 2 A energia elétrica produzida pelas Usinas Nucleares Angra 1 e Angra 2 é comercializada por meio de um contrato entre a ELETRONUCLEAR (empresa estatal proprietária e operadora dessas usinas) e a empresa geradora estatal FURNAS. As principais condições desse contrato são as seguintes: Energia contratada (Angra 1 e Angra 2): 1475 MW médios anuais, sazonalizada em bases mensais, com base nos períodos de parada para reabastecimento de cada usina; Tarifa de energia contratada (vigente em agosto de 2006): 98,64 R$/MWh Desvios de suprimento (diferenças entre os montantes de energia suprida e os montantes de energia contratada sazonalizada, para cada mês): creditados (desvios positivos) ou debitados (desvios negativos) no faturamento da ELETRONUCLEAR, 7

8 pelo valor resultante da multiplicação do montante do desvio pelo Preço de Liquidação de Diferenças PLD, para cada semana operativa, determinado pela Câmara de Comercialização de Energia Elétrica CCEE. O PLD reflete o custo marginal de geração de energia elétrica no Sistema Elétrico Brasileiro, para cada semana operativa e para cada patamar de carga (pesada, média e leve). 6. Iserção das Usinas Nucleares Angra 1 e Angra 2 no Sistema Elétrico Brasileiro As Usinas Nucleares Angra 1 e Angra 2 são do tipo "PWR Pressurized Water Reactor" e têm potências nominais de 657 MW e MW, respectivamente. Ambas estão localizadas na região de Angra dos Reis, no Estado do Rio de Janeiro. Angra 1 entrou em operação em 1982, e Angra 2, em Compõem a Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto CNAAA, que tem a previsão de uma terceira usina nuclear (Angra 3, tecnologicamente semelhante a Angra 2 e com potência nominal de MW). Essas usinas estão localizadas na região de maior consumo do país, próximas a importantes centros de consumo, minimizando investimentos em linhas de transmissão e reduzindo perdas na transmissão, e suas disponibilidades de geração independem de condições hidrológicas sazonais e aleatórias, contribuindo, dessa forma, para firmar energia no Sistema Interligado Nacional SIN, cuja matriz é predominantemente hidrelétrica, que tipicamente representa mais de 90% da geração do Sistema, conforme indicado no quadro seguinte: Tipo de Usina Geração total (junho/2005 a maio/2006) (MWmed) (%) Hidráulica ,9 92,1 Gás 1.654,9 3,6 Nuclear 1.360,9 2,9 Carvão 482,2 1,0 Óleo 162,1 0,4 Totais ,0 100,0 Fonte: Operador Nacional do Sistema Elétrico ONS O quadro seguinte indica os montantes de energia gerados e os fatores de disponibilidade de Angra 1 e de Angra 2 nos últimos cinco anos. Ano Energia gerada (MWh) Fator de Disponibilidade (%) Angra 1 Angra 2 Angra 1 Angra 2 8

9 Ano Energia gerada (MWh) Fator de Disponibilidade (%) Angra 1 Angra 2 Angra 1 Angra , ,2 82,90 93, , ,2 86,35 91, , ,1 73,30 91, , ,2 90,05 74, , ,3 81,61 64,50 Fonte: ELETRONUCLEAR Observe-se que Angra 2 apresentou baixos fatores de disponibilidade nos anos de 2004 e 2005, devido a um defeito no seu gerador elétrico que resultou em cerca de 4 meses de indisponibilidade da usina. Com custos de combustível de R$ 15,51/MWh e R$ 12,62/MWh, respectivamente, as Usinas Angra 1 e Angra 2 têm elevada prioridade de despacho pelo critério de ordem de mérito utilizado pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico - ONS, uma vez que apresentam baixa relação custo de combustível/geração elétrica. Durante a crise de abastecimento ocorrida no Brasil, no período de junho/2001 a fevereiro/2002, em conseqüência de uma redução na capacidade de geração das usinas hidrelétricas resultante de baixos níveis de água nos seus reservatórios, a geração nuclear evitou que o corte de energia para os consumidores tivesse sido ainda mais significativo do que aquele efetivamente verificado: em função das restrições, o consumo de energia na Região Sudeste, durante aquele período, foi 18,9% inferior ao consumo durante idêntico período nos anos anteriores; entretanto, caso não tivesse havido o suprimento das usinas nucleares, tal redução teria sido de 25,3%. Os períodos de parada para reabastecimento de combustível de Angra 1 e Angra 2 são, tipicamente, de 45 e de 30 dias por ano, respectivamente. No caso de Angra 1, os períodos de parada são mais longos devido à necessidade de realização de inspeções e, eventualmente, reparos nos tubos dos dois Geradores de Vapor da usina, os quais vêm apresentando problemas de corrosão e têm sua substituição programada para meados de Do ponto de vista elétrico, as Usinas Nucleares Angra 1 e Angra 2 aliviam o carregamento nas linhas de transmissão para a Região do Rio de Janeiro, melhoram o controle de tensão e reduzem os riscos de corte de carga. 7. Construção da Usina Nuclear Angra 3 O Plano Decenal de Expansão de Energia Elétrica para o período , elaborado pelo Ministério de Minas e Energia, prevê um aumento da demanda de energia elétrica de MWmédios, em 2006, para MWmédios, em 2015, e indica a Usina Nuclear Angra 3 como uma das fontes para atendimento desse crescimento de demanda. 9

10 Além disso, a construção dessa usina deve levar em consideração aspectos adicionais à simples agregação de geração de energia elétrica, conforme mencionado a seguir: - O Brasil possui a sexta reserva mundial de urânio, suficiente para atender o consumo de combustível de Angra 1, Angra 2 e Angra 3 durante cerca de 500 anos; - As receitas diretas e indiretas da geração nuclear provêm os recursos financeiros de grande parte dos órgãos nos quais se consolida no país o conhecimento da tecnologia nuclear, não só para fins da geração elétrica, como também para outras aplicações, como na medicina, na agricultura e na indústria; - Com as reservas nacionais de urânio, o projeto de enriquecimento de urânio desenvolvido pela Indústrias Nucleares do Brasil - INB e o domínio da operação das usinas nucleares, o Brasil é um dos poucos países do mundo com a possibilidade de domínio completo da tecnologia nuclear; - A utilização do urânio para geração de energia elétrica estabelece uma variável de menor incerteza financeira e cambial para os custos de geração, pois o processo de fabricação do combustível nuclear é majoritariamente custeado em moeda nacional. Os principais dados sobre Angra 3 são apresentados a seguir: Custo para conclusão: US$ 2,2 bilhões Percentual de custo em moeda nacional: 70% Taxa Interna de Retorno: 10% a.a. Prazo de construção: 6,5 anos Vida útil estimada: 40 anos Custo por kw instalado: US$ 1.700/kW Custo de O & M: US$ 8/MWh Custo do combustível: US$ 7/MWh Tarifa prevista: US$ 65/MWh Custo de estocagem e conservação dos equipamentos já comprados: US$ 20 milhões/ano A conclusão da construção e a operação de Angra 3 proporcionarão economicidade e viabilizarão economicamente o projeto de enriquecimento de urânio no Brasil pela Indústrias Nucleares do Brasil - INB, localizada em Resende, utilizando processo desenvolvido no país. 8. Considerações Finais A necessidade de redução das emissões de gases causadores do efeito estufa, provocadas, dentre outros fatores, pela operação de usinas termelétricas que utilizam combustíveis fósseis; a previsão de escassez de petróleo e a contínua elevação dos seus preços; a necessidade de garantia de abastecimento de combustíveis para a geração de energia, e as instabilidades políticas internacionais vêm motivando reavaliações, por diversos países, das suas matrizes energéticas, levando em conta, em particular, as 10

11 questões de diversificação de fontes energéticas e a auto-suficiência, sempre que possível, de combustíveis. No Brasil, cuja matriz energética é predominantemente (acima de 90%) baseada em hidroeletricidade, os novos sítios aproveitáveis para a instalação de usinas hidrelétricas localizam-se em áreas distantes dos principais centros consumidores e apresentam crescentes dificuldades sócio-ambientais, o que vem sinalizando para a necessidade de diversificação da matriz energética e para a utilização de fontes energéticas ecologicamente adequadas. Dentro desse contexto, a utilização da energia nuclear para geração de energia elétrica vem sendo crescentemente reconsiderada no plano internacional e, particularmente, no Brasil. O grau de crescimento da utilização da energia nuclear, por outro lado, está ligada, principalmente, às seguintes questões: implementação de aperfeiçoamentos tecnológicos nos reatores, visando à segurança e à eficiência operacional; a deposição (ou reaproveitamento) seguro dos rejeitos radioativos; e a não proliferação de materiais nucleares. Dispondo da 6ª maior reserva de urânio do mundo, detendo experiência tecnológica com a operação de duas usinas nucleares e dominando as principais etapas de fabricação de elemento combustível nuclear, o Brasil poderá colher benefícios com a elevação da participação da energia nuclear na sua matriz energética. 11