Luiz Pinguelli Rosa. SEMINÁRIO USP O Estado Atual do Setor Elétrico Brasileiro São Paulo, 2 de abril de 2015

Transcrição

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2 SEMINÁRIO USP O Estado Atual do Setor Elétrico Brasileiro São Paulo, 2 de abril de 2015 Problemas e Perspectivas do Setor Elétrico no Contexto da Política de Energia e Mudança Climática Luiz Pinguelli Rosa Diretor da COPPE UFRJ * Secretário do Fórum Brasileiro de Mudanças Climáticas Membro da Academia Brasileira de Ciência

3 Crise Atual - % de Enchimento dos Reservatórios das Hidrelétricas das Regiões Sudeste e Centro Oeste

4 Brasil Pontos positivos: descoberta do Pré-Sal pela Petrobras e mudança para o regime de partilha aumento da participação da indústria nacional no petróleo interrupção da privatização do setor elétrico e volta do planejamento (EPE) redução do custo da energia eólica e crescimento da geração eólica universalização da energia elétrica por meio do Programa Luz para Todos (problema nos sistemas isolados) instalações de regaseificação de GNL / solução da crise com a Bolívia sobre o gás natural metas de redução de emissões de gases do efeito estufa

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6 Problemas: atraso nas obras de refinarias e escalada de custos importação de derivados e política de preços de combustíveis queda da participação de etanol nos automóveis (excluído como aditivo que ao contrário aumentou em 2015) queda da produção de etanol e importação dos EUA de etanol de milho dificuldade financeira da Petrobras (conjuntural agravada com irregularidades) interrupções de energia elétrica há poucos anos atrás (não por falta de geração ) dificuldade financeira do Grupo Eletrobras (estrutural com a redução de receita) crise da indústria nacional de equipamentos para produção de petróleo necessidade de desenvolvimento tecnológico na indústria de energia alternativas energéticas, incluindo eficiência, biocombustíveis de segunda geração, solar, resíduos urbanos

7 Econ. Indust. Agric. M Amb Social Empr Educ. Ciência Tecnol China A A A C B B A A A India A B C C C C C A B Russia C B C C B C A A A South C C B B C B C B B Africa Brasil C C A A C A C B C

8 Matriz energética e os principais desafios

9 PETRÓLEO Gás Natural Gasolina Diesel Querosene Óleo Combustível Carvão Nuclear Residencial Serviços Transportes Industrial Geração Agrícola Elétrica Álcool Bagaço Lenha e Carvão Vegetal Hidráulica Biodiesel Eólica Solar Resíduos Usadas em Escala Fontes Renováveis Fontes Alternativas

10 Combustíveis Fósseis O petróleo e o gás natural

11 Problemas dos Combustíveis Os combustíveis têm tido crescente participação na geração elétrica por falta de geração hidrelétrica Há falta de gás natural para geração termoelétrica Outro problema foi o desequilíbrio entre os preços relativos dos principais combustíveis fluidos. De um lado o consumo de derivados do petróleo aumentou muito De outro lado, a capacidade de refino da Petrobrás não cresceu proporcionalmente, estando atrasada a construção de novas refinarias, como a do Estado do Rio de Janeiro Também houve problema com a de Recife, prevista para processar óleo pesado em parceria com a Venezuela.

12 Problemas Atuais da Petrobras O óleo até agora extraído em águas profundas é pesado obrigando a Petrobras a exportar parte dele e importar óleo mais leve para fazer um blend para o refino. O país importa derivados de petróleo, embora exporte óleo cru. A Petrobras pagava no mercado internacional preço maior do que praticava internamente, por determinação do governo com medo da inflação Ocorre hoje séria dificuldade de fluxo de caixa necessário para os pesados investimentos no Pré-Sal. Com as irregularidades o lucro da Petrobras caiu.

13 Comparação da Geração Elétrica Hidro Térmica Nuclear Alternativas Investimento /kw Alto Menor Muito alto Alto em geral Custo Combustível - Muito alto Baixo Varia Custo da energia Baixo Alto Muito alto Alto em geral Tempo de construção Grande Menor Grande Pequeno Tempo de vida Grande Pequeno Médio Varia Geração de emprego Grande Menor Médio Varia Impacto ambiental Reservat. Atmosf. Radiativ. Pequeno Efeito estufa Pequeno Grande Nenhum Nenhum

14 Energia Elétrica per Capita em Alguns Países em Desenvolvimento kwh / hab Coreia do Sul 8000 (valores aproximados) Grécia 6000 África do Sul Chile 4000 Venezuela 4000 Argentina 3000 China 2500 Iran Uruguai BRASIL 2200

15 Hidrelétrica

16 A hidreletricidade é sustentável? Impacto ambiental e social da construção e dos reservatórios (-) É renovável Energia solar (evapora água) + gravitacional (+) Emite gases de efeito estufa principalmente em regiões tropicais (-) Emite muito menos que termelétrica a combustíveis fósseis (+) Há algumas exceções (Balbina, Samuel) (-) Usinas a fio d água minimizam reservatórios (+) O fator de capacidade de Belo Monte é baixo (-)

17 A potência máxima de Belo Monte é 11 GW e a média é 4,6 GW. A relação desses dois valores dá o fator de capacidade de 42%, bem menor que os de Jirau e Santo Antonio. Em geral, as hidrelétricas brasileiras têm fator de capacidade pouco acima de 50%. Esse fator nas hidrelétricas é em média 21% na Espanha, 32% na Suiça, 35% na França 35% no Japão 36% na China 46% nos EUA. Belo Monte está no sistema interligado, quando ela gerar vai economizar água em reservatórios de outras usinas

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19 countries with the highest percentage of hydropower in their electricity generation (%) Source: IEA, 2006 Norw ay Brazil Venezuela Canada Sw eden Russia China India Japan USA

20 Percentage of economic hydropower potential that is currently utilized selected countries Norway Japan Canada USA Brazil Russia India China Source: WEC 2007; BEN 2007 for Brazil estimate

21 Política Nuclear O Brasil não aceitou a alteração do Tratado de Não Proliferação, proposta pelos EUA, Permitiria abrir o acesso à tecnologia de enriquecimento do urânio, desenvolvida no projeto do submarino nuclear brasileiro. Esta posição é correta. Este projeto está em andamento, complementarmente à colaboração com a França incluindo a construção de submarino Construção do Reator Multipropósito radioisótopos com aplicações especialmente na medicina.

22 Comparação entre os Grandes Projetos Belo Monte Madeira Angra III Investimento/kW Alto Alto Muito Alto Custo de energia Baixo Baixo Alto Linha Transmissão Longa Longa Menor Efeito Estufa Pequeno Pequeno Nenhum Oposição Muito Grande Grande Menor ambiental

23 Eólica

24 2,0 Complementaridade das Fontes Alternativas com a Geração Hidrelétrica SAZONALIDADES DAS FONTES Sazonalidades da Oferta 1,8 1,6 Período da safra da biomassa: abr a out 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 HIDROELÉTRICA UTE BIOMASSA EÓLICA 0,2 0,0 jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez

25 (MW) e (%) Características da Oferta 2010 e Crescimento Hidráulica ,3% ,0% % Nuclear ,9% ,5% 0,0% Gas/GNL ,6% ,9% % Carvão ,3% ,3% % Biomassa ,2% ,3% % Óleo ,9% ,3% % Eólica 826 0,8% ,8% % Total % % % 25

26 Wind Energy 1 GW in GW in 2020 Estimated Potential 140 GW Present cost US$ 55 / MWh WIND Energy RESERVOIR Fonte: EPE

27 Solar

28 Integração de Fontes Renováveis aos Sistemas de Energia Elétrica do Futuro: Microrredes Exemplo de Microrrede Micro-turbina Pilha a combustível Solar Eólico = ~ Gerador Diesel Combined Heat & Power (CHP) Bateria Ondas = ~

29 Biocombustíveis

30 GHG missions in sugar cane ethanol production and avoided CO2 Balance of CO2 capture by sugar cane: D = C + E + F + G (3) Net avoided CO2 by sugar cane ethanol = H + H A B - C (4) A B C C D E F G H X equipments & buildings Plantation sugar cane Distillery ethanol Cars ars indirect fertilizers bagasse X H energy etc trash Industry biomass Electric generation Grid fossil fuels

31 The Energy Potential of Sugar Cane Energy from 1 Metric Ton of Sugar Cane Considering Heat Values Mcal/t of cane 92 litters of ethanol (best value) kg of bagasse with 50% of humidity kg of trash with 50% of humidity 596 Source: Braunbeck, Macedo and Cortez in [Silveira, 2005]

32 Brazilian consumption: ethanol vs gasoline Problem : Brazil imports now ethanol from USA (corn ethanol)

33 O Desafio da Mudança Climática

34 Enfrentamento da mudança climática Junto com o combate à pobreza, devendo-se cunhar a expressão justiça climática associada à inclusão social e à adaptação de populações vulneráveis. No Brasil o maior problema era o desmatamento, que se reduziu nos últimos anos. Novo modelo de produção e consumo, mais solidário (a crise mundial derrubou o mito do mercado desregulado). Prioridade às fontes alternativas (biocombustíveis, eólica, solar, oceânica) e à eficiência energética (inclui transporte público). Geração hidroelétrica deve ser de acordo com as restrições ambientais com minimização das termoelétricas. Posição sobre a questão do clima na Rio+20. órum Brasileiro de Mudanças Climáticas

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37 Emissões Emissões Desmatamento Energia Desmatamento Energia Êxito na redução do desmatamento Cumprimento do compromisso voluntário do Brasil em Copenhague - energia deixa de ser coadjuvante nas emissões e passa a principal - carros flex após 2003 etanol chegou a superar gasolina mas recuou + importamos etanol de milho dos EUA - energia elétrica expansão da hidreletricidade e forte entrada da eólica mas usinas a fio d água complementação térmica - necessidade de prioridade à tecnologia

38 O Desafio da Tecnologia

39 ETHANOL AND ITS DIFFERENT GENERATIONS 1 st GENERATION ETHANOL SUGAR CANE & GRAINS/CEREALS Fuels vs Food 2 nd GENERATION ETHANOL LIGNOCELLULOSIC BIOMASS Does not compete with food production 3 rd GENERATION ETHANOL ALGAE BIOMASS Faster growth than traditional crops; Does not compete with agricultural cultures.

40 Etanol de Segunda Geração Lab no Instituto Virtual (IVIG) da COPPE com o Instituto de Química da UFRJ (prof Elba Bon) Apoio da FINEP e do Japão

41 A COPPE participou dos estudos e da discussão internacional sobre responsabilidade histórica na Convenção do Clima da ONU foi pioneira no estudo de emissões de hidrelétricas em nível mundial contribuiu nos primeiros estudos que conduziram ao Programa Nacional do Biodiesel Professores da COPPE participam do IPCC e contribuíram para a proposta do Brasil

42 Energia de Resíduos

43 APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RESÍDUOS Converter lixo em energia elétrica com geração de emprego e redução da poluição a preço competitivo. No Brasil, potencial energético do lixo é maior que o das usinas do Complexo do Rio Madeira.

44 Electric Energy from Waste at Federal University of Rio de Janeiro 30 t/day

45 Hidrogênio e pilha a combustível Veículos Elétricos

46 Alternative Energy Sources Hydrogen powered bus COPPE has launched a Hydrogen powered bus Designed to have an autonomy of 300 km, using only the energy from: - a nationally manufactured hydrogen fuel cell, - electricity from kinetic energy regeneration in breaking and from the grid accumulated in batteries. The project stands out because of its innovative engineering and low cost, nearly 50% less than the price of the European version.

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48 Levitação Magnética

49 TREM DE LEVITAÇÃO MAGNÉTICA Desenvolvimento de Trem de levitação magnética usando supercondutores de alta temperatura. Protótipo será instalado na Ilha do Fundão

50 Trecho em construção para o trem Magleve entre dois prédios da COPPE com recursos do BNDES, FINEP e de Empresas através da Fundação COPPETEC

51 Wave Power Plant COPPE has developed a Project for the implantation of the first ocean wave power plant in South America. A pilot plant was implanted in Ceará,. Includes a hyperbaric chamber ( developed in COPPE to simulate high pressure marine environments in offshore oil production) water pressure equivalent to 500 meter high waterfall, like that of a hydroelectric power plant Initial studies show that the Brazilian coast has the potential for supplying 15% of the total of the electricity consumed in the country Renewable and nonpolluting energy, which avoids CO2 emissions. Laboratory of Ocean enginnering at COPPE

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53 Porto de Pecém Fortaleza Geração de Eletricidade a Partir de Ondas 1 m Conversor de Energia de Ondas em Elétrica, potência de pico = 50 kw 12 m

54 Usina de ondas do mar

55 Incubadora de Empresas

56 56 Parque Tecnológico

57 57 Parque Tecnológico GE Global Research Center

58 COPPE Rio de Janeiro Você será bem vindo Nos novos labs da COPPE no Campus da UFRJ Na Ilha do Fundão