GESTÃO DE ENERGIA. Miguel Águas. (versão provisória de 04 de Abril)

Transcrição

1 GESTÃO DE ENERGIA Miguel Águas 2010 (versão provisória de 04 de Abril)

2 ÍNDICE 1 INTRODUÇÃO FUNDAMENTOS OBJECTIVOS E ORGANIZAÇÃO ENERGIA PRIMÁRIA E ENERGIA FINAL INTRODUÇÃO TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA DIAGRAMA DE SANKEY A TEP COMO UNIDADE DE ENERGIA PRIMÁRIA CONSUMO MÉDIO E MARGINAL RESÍDUOS COMBURENTES ELECTRICIDADE ESPECÍFICA SOMA DE CONSUMOS ENERGÉTICOS CONSUMO ESPECÍFICO E RENDIMENTO Consumo específico Rendimento Discussão SGCIE Regras Metodologia de aplicação Auditoria energética e plano de racionalização CONSERVAÇÃO DE ENERGIA EXEMPLO DE APLICAÇÃO INDICADORES INTRODUÇÃO RESERVAS E CONSUMO MUNDIAL PORTUGAL E O PROTOCOLO DE KIOTO POLÍTICA ENERGÉTICA Objectivos Metodologia Instrumentos PIB

3 3.6 INTENSIDADE ENERGÉTICA E DESENVOLVIMENTO BALANÇO ENERGÉTICO NACIONAL EVOLUÇÃO DO CONSUMO O PLANO ENERGÉTICO NACIONAL MODELO INPUT-OUTPUT Aplicação à macro-economia Aplicação ao balanço energético nacional PREÇOS DA ENERGIA LIBERALIZAÇÃO DO MERCADO ELÉCTRICO O TARIFÁRIO NO SISTEMA PÚBLICO Baixa tensão Média e alta tensão ANÁLISE DE SISTEMAS DIAGRAMA DE BLOCOS Operação unitária produtiva Operação unitária de tratamento de resíduos Ligações elementares MODELAÇÃO RECICLAGEM CONSUMO ESPECÍFICO E PRODUÇÃO RESUMO CONVERSÃO DE ENERGIA ENERGIA EM EDIFÍCIOS CARACTERIZAÇÃO REGULAMENTAÇÃO Sistema de Certificação Energética de Edifícios RCCTE RSECE Classes energéticas

4 Fundamentada na Termodinâmica, a disciplina estrutura-se em torno de temas associados à gestão e política da energia, nomeadamente a avaliação de consumos directos e indirectos de energia ou a liberalização do mercado energético. A área ambiental sendo uma natural preocupação não é aqui discutida com profundidade, procurando identificar as vertentes de interface com outras disciplinas oferecidas no IST especializadas nessa área. Em continuidade com estes princípios, a GESTÃO DE ENERGIA é uma disciplina de conteúdo dinâmico, tanto mais que a sua organização cientifica e pedagógica tem de ser pensada no contexto de uma disciplina de opção frequentada por alunos de várias licenciaturas do IST. Uma palavra de agradecimento para os alunos que, com comentários ou contribuições, têm ajudado a melhorar a qualidade deste texto, em especial para Mafalda Tavares, João Rodrigues e Duarte Farinha. 3

5 1 INTRODUÇÃO 1.1 Fundamentos Os 100 W indicados na lâmpada incandescente que temos em nossas casas significa, para muito de nós, uma certa intensidade luminosa e um certo aumento da factura eléctrica. No entanto, poucos já terão presente que destes 100 W apenas 5 a 10 W serão convertidos em luz antes de aquecer as paredes da casa. Mas o consumo energético associado aos 100 W não incluí consumos associados à produção e transporte da electricidade nem consumos de fabricação da lâmpada e muito menos os consumos energéticos de construção de todas as instalações e equipamentos que de forma directa ou indirecta tornaram possível que ao carregar no botão do interruptor a sala ficasse iluminada. A electricidade chega a nossas casas por cabos que estão longe de serem supercondutores, cifrando-se esta perda de transporte em cerca de 10% 1. A sua produção é, maioritariamente, em centrais térmicas, centrais que apresentam rendimentos energéticos entre 40% e 55%. Nestas centrais queimam-se combustíveis que tiveram de ser refinados e transportados, obrigaram ao funcionamento de refinarias, envolveram petroleiros, poços de petróleo, técnicas de detecção, etc. Em todas estas etapas, energia foi consumida, assim como mais energia esteve envolvida na construção das centrais, dos pipelines, das refinarias, dos petroleiros, dos poços... Quantas lâmpadas terão sido ligadas para que a lâmpada que ilumina este texto possa estar acesa? Estamos assim em presença de um conjunto de fluxos energéticos de análise bem complexa que envolve consumos para transformações de energia e consumos para construção de instalações e fabrico de equipamentos. Os consumos associados às transformações de energia dependem da fronteira espacial considerada. O máximo rigor da análise energética obriga a dimensões infinitas da fronteira espacial onde os materiais são extraídos do subsolo, retornando os seus resíduos ao subsolo sem problemas ambientais. Às instalações e aos equipamentos está associada à noção de capital de energia. Continuando no exemplo da electricidade, o capital de energia corresponde à imputação, por cada kwh eléctrico produzido, dos consumos para a construção da central térmica, das estradas, etc... A extensão destes consumos dependem da fronteira temporal considerada. 1 Em 1998, dos GWh emitidos para a rede pública, apenas foram consumidos (ERSE,1999) 4

6 1.2 Objectivos e organização O objectivo principal da AES consiste em criar uma cultura energética em torno de 4 conceitos fundamentais: Energia primária e energia final Intensidade energética Preços e liberalização Análise de sistemas A organização da disciplina é feita em 4 capítulos para além da presente introdução. A discussão sobre a relação entre energia primária e energia final constitui o capítulo seguinte. Neste capítulo são discutidos temas como consumos marginais, a unidade tep 2 e o regulamento de gestão de energia, RGCE. O capítulo 3 é dedicado aos indicadores energéticos, onde se destaca a intensidade energética em articulação com indicadores macro-económicos. Esta discussão potencia o modelo Input-Output para a energia, apresentado no final do capítulo. O capítulo 4 orienta-se para os preços da energia, tendo em consideração a sua evolução histórica, a liberalização energética e os aspectos práticos dos tarifários. O último capítulo é dedicado à análise de sistemas, tema original da disciplina, constituindo os diagramas de blocos um tema de integração dos conhecimentos adquiridos na disciplina. 2 Tonelada equivalente de petróleo 5

7 2 ENERGIA PRIMÁRIA E ENERGIA FINAL 2.1 Introdução A análise energética de sistemas complexos, onde a sistematização de procedimentos constitui o principal objectivo, deverá ser precedida de um claro entendimento do que se entende por consumo energético, pois frases como Poupança de Energia ou Conservação de Energia podem constituir verdadeiras armadilhas na percepção do fenómeno de transferência e conversão de energia. Poupar energia ou conservar energia parece pressupor que a energia se pode perder o que iria contrariar o 1º Principio da Termodinâmica. Na realidade, a qualquer transformação energética está associada não uma "perda" ou um gasto de energia mas sim uma degradação energética que impede de realizar, de novo, transformação idêntica, conforme decorre da aplicação da 2ª Lei da Termodinâmica. O teorema de Carnot estabelece um valor de rendimento máximo da conversão de calor em trabalho, função da temperatura de fonte quente, T q, e da temperatura de fonte fria, T f, dado pela equação seguinte. η Carnot Tq T = T q f (Eq. 2.1) Efectivamente, as várias formas de energia não são igualmente convertíveis umas nas outras. Todas se podem converter integralmente em calor, mas não se pode converter integralmente o calor noutras formas de energia, No entanto, a grande maioria dos processos industriais não têm por objectivo a conversão de calor em trabalho mas sim vencer irreversibilidades. Para estas situações o consumo energético da evolução ideal, isto é, reversível, seria naturalmente nulo, impedindo o cálculo de um rendimento. Estas irreversibilidades podem ter origem em atrito (1ª espécie) ou na transferência de calor 3 (2ª espécie), sendo o exemplo seguinte ilustrativo deste segundo caso. 3 Tratando-se de uma transferência de calor real a diferença de temperaturas é necessariamente um valor não elementar. 6

8 Exemplo 2.1: Secadores de múltiplo efeito Considere-se o processo de produção de açúcar a partir de melaço, baseado na evaporação da água presente no melaço. Desprezando a energia de natureza química associada à solução água-açucar, a energia mínima poderá estar relacionada com a entalpia de mudança de fase, h fg, sendo então calculada por: Energia mínima = h fg massa de água por kg de açúcar produzido Verifica-se porém que os secadores utilizados nesta indústria são de múltiplo efeito, geralmente em número de 3, utilizando o calor latente da água evaporada sucessivamente. Conforme se ilustra na figura, o primeiro secador promove a evaporação da água do melaço com base na energia de mudança de fase do vapor produzido na caldeira. O vapor de água do melaço do secador 1 irá promover a evaporação do melaço que se encontra no secador 2, repetindo-se o processo para o último evaporador. Tsat=160ºC Psat= 6.2 bar Tsat=140ºC Psat=3.6 bar Tsat=120ºC Psat= 2.0 bar Tsat=180ºC Psat=10.0 bar bar Vapor Vapor Vapor Vapor Combustível Caldeira Purgador Condensado Condensado Bomba Figura 2.1 : Secadores de múltiplo efeito Este processo poder-se-ia repetir indefinidamente não fosse a necessidade de manter uma diferença de temperatura para a transferência de calor entre o vapor e o melaço. Tal é conseguido à custa de uma queda de pressão de vapor. Na figura estão indicados valores para um diferencial de temperatura de 20 ºC, concluindo-se que apenas se pode garantir o bom funcionamento de 3 secadores em série, mas à medida que este T se reduz é fácil de ver que o número de secadores poderia crescer. Para esta tecnologia um valor de energia mínima associada à evaporação não estaria correcto. 7

9 2.2 Transformação de energia "Caro leitor, é meu objectivo nesta rubrica de hoje fornecer-lhe algumas ideias novas de como poderá poupar mais em sua casa e ao mesmo tempo ao país. Sim! Não fique surpreendido por eu estar a tentar fazê-lo acreditar que poupar em sua casa é ajudar o país a poupar. Senão, comece por pensar em algo que se calhar devido à correria do seu dia-a-dia nunca pensou... De onde vem a luz quando à noite vai à cozinha buscar o copo de leite? Ou quando liga a televisão? Se calhar acha a pergunta fácil... Vem da EDP, não é verdade?! É a ela que pagamos as contas, e são os seus trabalhadores que lá vão desligar a electricidade quando as contas não estão em dia... Aí, acaba o copo de leite fresquinho antes de ir para o óó e as notícias antes do jantar... Mas deixe-me levá-lo um pouco para além disso... Vamos fazer uma viagem através dos cabos de alta tensão. Pronto? Olhe para a televisão se a tiver ligada, ou então, acenda uma luz e coloque-se dentro da lâmpada... Aqui vamos nóóóóós... É muito rápida a velocidade dentro destes cabos... Chegámos à central termoeléctrica. Viemos aqui parar e devo confessar que nem eu sabia. É que a nossa electricidade vem de centrais termoeléctricas e hidroeléctricas. Mas a maioria é passada pelas termoeléctricas. Aqui temos um lindo equipamento! Máquinas muito grandes! E tal como nós precisamos de comida para poder viver e trabalhar, também elas têm de ser alimentadas, mas não é com cozido à portuguesa! O que elas gostam mesmo é de uns combustíveis chamados fuel. Os donos delas dão-lhe muito disso, e podem acreditar que elas comem bem, mas não trabalham assim tanto! Não é que sejam preguiçosas, mas nem todo o trabalho que fazem consegue chegar às nossas casas. Podemos já aqui pensar que nas centrais termoeléctricas estamos a gastar mais do que aquilo que vamos obter no final. O consumo é portanto muito elevado, pois em compensação o rendimento desta trabalheira toda é baixo! Vamos ver agora de onde vem o fuel? Onde é que os senhores da central o foram buscar... Ali está um bom caminho, a conduta é larga... Arghhhh... Sujei-me toda! Estás bem?"... Mafalda Tavares, 1999 Mafalda Tavares foi aluna na época de 1998/99, tendo produzido este texto no 1º teste de AES em resposta a uma pergunta onde se solicitava a escrita de um artigo sobre transformação de energia a publicar em jornal de grande circulação. Ao extracto acima copiado seguia-se a descrição dos poços de petróleo, que agora se deixa à imaginação do leitor. 8

10 2.3 Diagrama de Sankey Os processos de transformação de energia são inúmeros, assim como são variadas as fontes e as formas de energia. Propõe-se na disciplina a estruturação da transformação de energia em 4 formas: Energia primária Energia final Energia útil Energia produtiva A energia final é a forma comercial da energia. Por essa razão é apresentada em primeiro lugar. A energia final é a forma de energia medida nos contadores, seja à entrada das fábricas, das habitações domésticas ou até nas estações de serviço. A sua unidade física depende da forma de energia, kwh na electricidade, litros na gasolina, m 3 no gás natural, kg no fuel-óleo e propano. Toda a energia final sofreu processos de transformação a montante e destina-se a ser utilizada em equipamentos para conversão final, como é o caso de uma simples lâmpada. Assim, a energia final situa-se entre a energia primária e a energia útil. Na electricidade a energia final obtém-se por equivalência directa de unidades (1 kwh corresponde a 3600 kj). Nos combustíveis a energia final é avaliada com base na energia libertada na sua queima, isto é, no poder calorifico em combustíveis. Quando o combustível contém hidrogénio (como se verifica nos hidrocarbonetos) a literatura apresenta dois valores de poder calorífico, um superior (PCS) e outro inferior (PCI) 4. 4 Por exemplo, a reacção de combustão do gás propano em ar obedece à seguinte expressão: C 3 H (O N 2 ) = 3 CO H 2 O N 2 A energia libertada corresponde ao poder calorífico superior. No entanto, como por cada mole de propano queimada formam-se 4 mole de água, pode-se dividir esta energia numa componente sensível e noutra latente. A componente sensível corresponde à energia que seria necessário retirar aos gases resultantes da combustão para os arrefecer até à temperatura anterior à queima, sem considerar efeitos de condensação. Recebe a designação de poder calorífico inferior (PCI). A componente latente está associada à energia de condensações ocorridas durante o processo de arrefecimento, nomeadamente do vapor de água. No caso do propano, o PCS é de kj/kg, enquanto que o PCI é de kj/kg. 9

11 Existe uma certa tendência em considerar o PCI nos combustíveis com enxofre e o PCS nos outros. A razão de tal prática resulta do facto da condensação do ácido sulfúrico ocorrer, à pressão atmosférica, próximo de 120ºC, tornando impraticável a condensação do vapor de água que ocorre abaixo dos 100ºC. De frisar que a condensação da água pode mesmo ser impraticável se o excesso de ar de combustão for muito elevado 5. A energia primária é a verdadeira fonte energética. Pode assumir a forma de energia renovável, energia fóssil, mineral ou ser resultado de resíduos. Tomando por referência a energia final, a energia primária resulta da adição à energia final de todas as degradações de energia que estiveram associados ao processo de transformação de energia primária em energia final. Estas degradações podem ter várias origens. Podem estar associadas ao transporte da energia 6, à transformação de energia, ou à construção dos equipamentos de transporte e transformação de energia, recebendo esta parcela a designação de capital de energia. Por exemplo, desde o momento em que o petróleo bruto é detectado até queimar numa caldeira, já como produto refinado, por exemplo fuel-óleo, a degradação de energia não pára de crescer (extracção, transporte, refinação, transporte). Resulta desta definição que a energia primária é sempre superior à energia final. Mesmo no caso da energia eléctrica de origem renovável tal se verifica, uma vez que neste caso apenas a parcela de transformação de energia, energia eólica para energia eléctrica, pode ser considerada nula, uma vez que o potencial eólico mundial é imenso 7. O estudo da produção de electricidade constitui um exemplo motivador desta análise. A electricidade pode ser produzida com base em recursos renováveis ou não renováveis. 5 Num processo de arrefecimento até à temperatura ambiente, a condensação só se verifica se a temperatura de saturação, determinada pela pressão parcial do vapor de água nos gases de combustão, for superior à temperatura ambiente. Tomando o exemplo de combustão estequiométrica de propano, a pressão parcial do vapor de água é de 15.5 kpa (4 /( )), a que corresponde uma temperatura de mudança de fase de 55ºC, logo há condições de condensação. Mas se o excesso de ar for superior a 700% a pressão parcial do vapor de água é inferior a 2.3 kpa, descendo a temperatura de condensação abaixo dos 20ºC. 6 Como referido, em 1998 as perdas de transporte e distribuição de energia eléctrica representaram 10% do consumo total. 7 Uma zona diz-se que tem potencial eólico quando o vento sopra a velocidade aceitáveis, da ordem dos 5 a 7 m/s durante mais de 2000 h/ano. No entanto, estes parâmetros são definidos exclusivamente pela relação entre os actuais preços da electricidade e o investimento associado às torres eólicas. 10

12 Nas centrais hidroeléctricas a electricidade é produzida através da conversão da energia potencial da água dos rios em energia mecânica através da sua passagem numa turbina aproveitando a diferença de cotas. A hidroelectricidade é produzida em centrais do tipo albufeira e em centrais a fio de água. No primeiro caso a água é armazenada em albufeira, constituindo uma reserva estratégica na medida em que a electricidade pode ser produzida quando se pretende, tanto mais que o tempo de arranque dos grupos electroprodutores é muito curto. Nas centrais a fio de água a produção eléctrica está directamente relacionada com o caudal do rio. A produção hídrica divide-se ainda nos grandes aproveitamentos e nas mini-hídricas. Em Portugal a potência instalada nos grandes aproveitamentos do tipo albufeira é superior à potência das centrais a fio de água, mas a produção eléctrica destas última é superior. Quadro 2.1: Desagregação da potência e produção eléctrica em grandes aproveitamentos SISTEMA POTÊNCIA INSTALADA (MW) PRODUÇÃO ANUAL (GWh) Albufeira Fio de água Total Albufeira Fio de água Total Cávado-Lima 1,099 1,099 2,451 2,451 Douro 210 1,596 1, ,318 6,680 Tejo-Mondego , ,630 TOTAL 1,957 1,726 3,683 4,079 6,682 10,761 53% 47% 38% 62% A produção eléctrica com base em energia eólica é ainda incipiente em Portugal, com poucas centenas de MW instalados, quando as necessidades nacionais se situam nos 7 GW. No entanto, a totalidade dos projectos a aguardar aprovação ultrapassa os 5 GW. A energia eólica é proporcional ao cubo da velocidade do vento, o que amplia para a produção a grande variabilidade do vento, e, naturalmente, torna esta energia não ajustada ao perfil de consumo. A produção fotovoltaica tem ainda uma menor expressão, uma vez que o investimento por kw instalado é muito elevado 8 devido ao custo de produção do silício, elemento de base da célula fotovoltaica 9. No entanto, recentes descobertas nas área dos materiais plásticos poderão vir a tornar a energia fotovoltaica muito mais competitiva. 8 A electricidade produzida em células fotovoltáicas só encontra rentabilidade económica a preços de venda da ordem dos 0.3 /kwh, o que é cerca de 6 vezes superior ao preço de mercado. 9 O consumo energético associado à produção do silício de uma célula é da ordem de grandeza da energia que essa célula pode produzir ao longo da sua vida útil. 11

13 No que respeita à produção eléctrica por recursos não renováveis, as centrais seguem ciclos termodinâmicos. Nas centrais baseadas no ciclo de Rankine 10, o rendimento da conversão de calor em electricidade é, no máximo, de 40%, enquanto que nas centrais de ciclo combinado 11 o rendimento atinge 55%. No caso das centrais termoeléctricas 12, aos combustíveis queimados corresponde um determinado valor energético. Não é, no entanto, correcto considerar como energia primária apenas a energia libertada na queima destes combustíveis uma vez que a sua utilização na central obrigou a um conjunto de operações de transporte e de transformação da matéria prima em combustível envolvendo consumos energéticos: do poço de petróleo bruto para fuel-óleo ou da mina de carvão para carvão de consumo. Resulta assim que a electricidade que nos chega a casa, embora tenha sempre o mesmo valor de energia final, tem diferentes valores de energia primária consoante a sua origem. A energia útil está directamente relacionada com a eficiência dos equipamentos que consomem energia final. A luz produzida por uma lâmpada é um exemplo de energia utilizável. Como a conversão de electricidade em radiação visível da luz apresenta um baixo rendimento, a energia utilizável é significativamente inferior à energia final. Mas nem sempre tal se verifica. Por exemplo, uma bomba de calor (na gíria, um ar condicionado) produz mais energia utilizável do que a energia final que consumiu, uma vez que uma boa parte do calor provem do ar atmosférico exterior. Finalmente, o conceito de energia produtiva reporta à eficácia da utilização da energia. De pouco serve ter lâmpadas muito eficientes se as luzes ficarem ligadas numa sala vazia. A energia produtiva difere subjectivamente da energia utilizável, e a ela estão associados conceitos de produtividade, uma vez que à mesma quantidade de energia pode estar associada a valores muito diferentes de geração de riqueza. A articulação destas várias componentes energéticas são reunidas no chamado diagrama de Sankey, ilustrado na figura seguinte. Procura este diagrama ilustrar a relação entre a energia primária e a energia produtiva e nas várias etapas de transformação. 10 Estes ciclos têm como fluido a água e apresentam os seguintes equipamentos básicos: bomba de água, caldeira de vapor sobreaquecido, turbina de vapor e condensador. 11 Trata-se de um ciclo de turbina de gás combinado com um ciclo de Rankine. O ciclo de turbina de gás apresenta um rendimento da ordem dos 35%. Os restantes 65% de calor correspondem a gases de escape, que são utilizados como fonte de calor da caldeira do ciclo de Rankine. O rendimento deste é da ordem dos 35%, pelo que o rendimento global do ciclo combinado é de 55% (35%+65% 30%). Para além do maior rendimento, estas centrais envolvem um menor investimento e são de construção mais rápida. 12 As centrais termoeléctricas de ciclo de Rankine com consumo de fuel-óleo são as centrais do Carregado (750 MW), Setúbal (1000 MW) e Barreiro (64 MW). As centrais de Sines (1256 MW) e do Pego (1200 MW) queimam carvão, igualmente segundo um ciclo de Rankine. A Central da Tapada do Outeiro é a única central que queima gás natural e segundo num ciclo combinado. Está prevista a construção de uma nova central no Carregado, igualmente com ciclo combinado. 12

14 Fontes de Energia Renovável: Energia potencial, biomassa, solar, eólico, marés Fóssil: Petróleo, carvão, gás natural Mineral: Urânio Resíduos: Resíduos agrícolas, industriais, domésticos Primária Transformação de Energia Barragens/fio de água, termoeléctricas, torres eólicas, painéis solares, nuclear. Refinarias Cogeração, queima de biomassa/resíduos. Transp. combustíveis, redes eléctricas. District heating Final Degradação de energia primária Conversão de Energia Motor eléctricos Lâmpadas Caldeiras Permutadores Motores térmicos Utilizável Degradação de energia final Utilização de Energia Produção Transporte Conforto Desperdício de energia Produtiva Figura 2.2: Transformação da energia 13

15 2.4 A TEP como unidade de energia primária A tonelada equivalente de petróleo, tep, é a unidade de energia primária consagrada mundialmente. A tep corresponde a um hipotético petróleo que liberta na sua combustão um calor correspondente a 10 Gcal/ton (ou GJ/ton). A conversão de um consumo de energia final para um consumo em energia primária utilizando a unidade tep, obriga à definição de coeficientes dimensionais de conversão. O cálculo deste coeficiente deverá ter em consideração que a energia primária é obtida por: Energia primária = Energia final + Energia para transformação + Capital de energia Exemplo 2.2: Conversão para tep Pretende-se conhecer o coeficiente de conversão da electricidade para energia primária nas unidades tep/mwh, sabendo-se que a central térmica tem um rendimento de 40% e que o combustível é um hidrocarboneto refinado que liberta na sua combustão 9500 kcal/kg. Os consumos energéticos associados à sua extracção, transporte e refinação representam 1000 kcal por cada kg de combustível refinado. A tep representa um valor energético de 10 Gcal. Resolução: A energia final associada a 1 MWh eléctrico equivale a 860 Mcal. A energia de transformação tem duas componentes. A primeira relaciona-se com o rendimento do ciclo termodinâmico e a segunda o combustível utilizado. Sendo o rendimento da central de 40%, a energia indirecta do ciclo corresponde à degradação de energia de combustão será de: Degradação de energia no ciclo = 860 Mcal 60% = 1290 Mcal/MWh 40% Para determinar a energia de transformação associada ao combustível é necessário calcular a quantidade de combustível envolvida. Esta quantidade calcula-se por: e Combustível queimado = 860 Mcal 40% 9.5 Mcal/kg = 226 kg/mwh e A energia de transformação associada ao combustível será então: Energia transf. combust. = 1 Mcal/kg 226 kg/mwh e = 226 Mcal/MWh e Para as condições do problema, 1 MWh eléctrico envolve o seguinte consumo de energia primária: Energia primária = Energia final + Energia transformação = 860+( ) = 2376 Mcal/MWh e O coeficiente de conversão será: Conversão para tep = 2376 Mcal/MWh Mcal/tep e = tep/mwh e 14

16 2.5 Consumo médio e marginal O conceito de consumidor marginal assume que quando um sistema energético é solicitado por uma nova necessidade de produção, será a produtora de pior rendimento que produzirá essa energia, uma vez que as produtoras de melhor rendimento já se encontraram à carga máxima. Estabelece-se assim, uma relação de elasticidade entre a energia primária e a energia final. Uma aplicação deste conceito pode ser feito, por exemplo, ao consumo de electricidade. Ao contrário de outras formas de energia, não é possível associar com rigor um determinado consumo de electricidade com a central eléctrica que a produziu. Em termos da relação entre energia final e primária o resultado poderia ser: Se a electricidade fosse produzida de uma fonte renovável, o coeficiente seria kgep/kwh se as perdas na rede eléctrica fossem nulas 13. Admitindo que as perdas são de 10%, então o coeficiente sobe para kgep/kwh. Se a electricidade tiver origem numa termoeléctrica o coeficiente poderá variar entre 0.15 kgep/kwh, numa central de ciclo combinado, e 0.29 kgep/kwh, numa central de turbina a gás com uns anos, traduzindo rendimentos globais de 50% 14 a 30% 15. Conforme ilustrado no Quadro 2.2, a produção de electricidade com origem renovável é minoritária em Portugal, pelo que o sistema eléctrico requer o apoio de centrais térmicas. O RGCE 16, considera o coeficiente 0.29 kgep/kwh, valor que poderá ser um pouco exagerado na medida em que o nosso parque eléctrico já não se socorre das centrais de turbina a gás instaladas na década de 70 em Tunes 17 e Alto Mira 18. A aplicação rigorosa do conceito de consumidor marginal obrigaria a uma permanente avaliação do coeficiente, podendo inclusive assumir valores de central renovável quando o consumidor marginal estiver a ser abastecido por exemplo por uma hidroeléctrica a fio de água. 13 A unidade kgep corresponde a quilograma equivalente de petróleo. O valor de kgep/kwh provém da equivalência de unidades, uma vez que 1 kwh = 3.6 MJ = 0.86 Mcal e 1 kgep = 10 Mcal. 14 Ciclo combinado, com 10% de perdas na rede (55%*90%) 15 Ciclo de turbina de gás, com 10% de perdas na rede (33%*90%) 16 Regulamento de Gestão dos Consumos de Energia 17 Situada perto de Silves, a central iniciou exploração em Possui 4 grupos de turbina a gás, está preparada para queima de gasóleo e apresenta uma potência instalada total de 237 MWA. 18 Situada a 15 km de Lisboa, a central iniciou exploração em Possui 6 grupos de turbina a gás, está preparada para queima de gasóleo e apresenta uma potência instalada total de 192 MWA. 15

17 A aplicação do conceito de consumidor marginal penaliza acima da média o consumo de energia primária de um novo consumidor, mas, em compensação, valoriza acima da média a poupança de energia primária resultante da redução do consumo de energia final. Quadro 2.2: Distribuição da produção eléctrica em Portugal entre 1999 e Fonte: DGE 19 (2004) O conceito de consumidor médio considera que todos os consumos energéticos devem ser tratados por igual. Admitindo 10% de perdas na rede de transporte, quando o consumidor utiliza 1 kwh eléctrico, obriga à produção de 1.1 kwh eléctricos pelas Centrais. Esta energia é produzida em 74% em centrais térmicas e 36% em centrais hídricas. Considerando um rendimento de 40% na produção térmica, concluí-se que o consumo de 1 kwh obriga a uma entrada de energia no sistema eléctrico de 2.45 kwh. 1 36% 1kWh + 74% 90% KWh 40% = 2.45 kwh primario /kwh final Considerando a equivalência para tep (1 kwh = kgep), resulta um coeficiente de conversão para tep de 0.21 kgep/kwh. Unidade: GWh/ano Média Termo-electricidade Hidro-electricidade TOTAL % de termo-elec. 82% 73% 68% 74% 19 Direcção-Geral de Energia 16

18 2.6 Resíduos comburentes A utilização de combustíveis reciclados coloca um novo problema na análise da conversão para tep, conforme seguidamente se exemplifica com o processo de produção de rolhas de cortiça. No processo de corte e granulação forma-se pó de cortiça com diâmetro inferior ao milímetro, designado por finos, e que são rejeitados no processo produtivo. Três podem ser os destinos do pó de cortiça: 1) Queimados na própria instalação que o produz para aproveitamento de calor, eliminação de consumos de um hidrocarboneto, propano, por exemplo. 2) Vendidos e queimados numa outra instalação industrial (geralmente cerâmicas) que igualmente poderão substituir consumos de um hidrocarboneto. 3) Aterro industrial. Diferenciam-se os dois primeiros casos apenas no transporte do pó de cortiça, pois em quaisquer deles resulta numa redução do consumo de hidrocarbonetos, isto é, de energia primária. Tudo se passa como se a fábrica de rolhas de cortiça gerasse energia primária. No terceiro caso, não só este potencial se perde como o transporte ao aterro obriga a maior consumo de hidrocarbonetos. 2.7 Electricidade específica O conceito de electricidade específica visa caracterizar o tipo de utilização de energia na forma de electricidade. Considera-se que uma utilização de electricidade é especifica se esse consumo de energia não é substituível por outra forma de energia. Por exemplo, um computador consome electricidade específica. A classificação de um consumo em electricidade específica baseia-se também em razões culturais e económicas. Por exemplo, a iluminação artificial é considerada como um consumo de electricidade especifica, pese embora que poderá ser substituída pelos antigos candeeiros a petróleo ou velas. 17

19 2.8 Soma de consumos energéticos O consumo energético de um processo que utilize várias formas de energia final, pode ser avaliado na unidade de energia, J, ou na unidade tep. No primeiro caso a análise desenvolve-se em termos de energia final enquanto que no segundo a análise é feita em respeito à energia primária. Tipicamente as várias formas de energia não são utilizadas com o mesmo objectivo, uma vez soluções tecnológicas não oferecem geralmente a possibilidade real de intermutação entre a electricidade e combustíveis. Por exemplo, a electricidade é tipicamente utilizada no accionamento de motores e na iluminação, enquanto que os combustíveis estão associados a processos de aquecimento. Neste contexto, não é recomendável utilizar a soma dos consumos energéticos em energia final como o único indicador energético de uma instalação. O consumo de energia primária é o indicador correcto. 18

20 Exemplo 2.3: Energia final e primária Pretende-se aquecer uma habitação. Este aquecimento pode ter 3 formas diferentes: 1) Aquecimento eléctrico por efeito de Joule 2) Aquecimento central através de queima de gás natural para aquecimento de um circuito de água quente. A caldeira apresenta um rendimento de 90%. 3) Aquecimento do ar através de uma bomba de calor com uma eficiência de 2.5. São fornecidos os seguintes elementos: 0.1 /kwh eléctrico, 0.6 /m 3 GN, PCI GN=39.5 MJ/m 3, Coeficientes de conversão para energia primária: 0.29 kgep/kwh eléctrico, 0.91 kgep/m 3 GN Qual a posição destas 3 soluções em termos dos consumos de energia final e primária e em termos da factura energética? Resolução: Neste problema a energia útil é igual para todas as soluções. Os resultados são analisados para 1 kwh térmico fornecido à casa. Na solução 1) o rendimento da conversão de energia final em energia útil é de 100%, logo o kwh útil custa 0.1. Tratando-se de energia eléctrica, o consumo de energia primária será 0.29 kgep. Na solução 2) o rendimento da conversão de energia final em energia útil é de 90%, logo o fornecimento de 1 kwh obriga à queima de m 3 de gás natural, custando Em energia primária, tendo em conta o factor de conversão do propano, corresponderá a kgep. Na solução 3) a eficiência da conversão de energia final em energia útil é de 250%, ou seja, 3/5 da energia provêm do ar atmosférico. Por este motivo a despesa é de apenas 0.04 /kwh útil. Sendo a bomba de calor alimentada a electricidade o consumo de energia primária é de kgep. Na tabela seguinte apresentam-se os resultados para o fornecimento de 1 kwh de calor à habitação. Quadro 2.3: Comparação de soluções de aquecimento Item Resistências Caldeira Bomba de calor Preço da energia 0.1 /kwh e 0.6 /m3 GN 0.1 /kwh e Consumo por kwh de calor 1 kwh e m3 GN 0.4 kwh e Energia final 3600 kj 4000 kj 1440 kj Coef. EP/EF 0.29 kgep/kwh 0.91 kgep/m3 GN 0.29 kgep/kwh Energia primária kgep kgep kgep Custo por kwh de calor 0.10 /kwh c 0.06 /kwh c 0.04 /kwh c Conclui-se que a melhor solução é a bomba de calor em termos de energia final e de factura. Contudo em termos de energia primária, isto é, de energia efectivamente consumida no país, a solução de caldeira é a mais indicada. Se a análise considerasse o investimento, naturalmente que as resistência eléctricas seria a solução mais económica. O investimento da bomba de calor seria superior aos demais mas com a vantagem de produzir frio pela simples inversão do sentido do ciclo. 19

21 2.9 Consumo específico e rendimento Consumo específico O consumo específico de uma operação unitária define-se por: Consumo Especifico = Energia Envolvida Unidade de Produção Potência = (Eq. 2.2) Caudal de Produção Nestas expressões a produção corresponde à produção útil, que será menor ou igual ao caudal de entrada em função do resíduo gerado na operação unitária. O consumo específico é um indicador muito utilizado quando se pretende comparar a eficiência energética entre diferentes tecnologias no fabrico de um produto ou na oferta de um serviço. A razão da sua utilização sistemática baseia-se na simplicidade do seu cálculo, envolvendo grandezas de directa avaliação, como a potência média e o caudal produtivo médio. A esta simplicidade contrapõe-se o problema de constituir um indicador dimensional e como tal não permite inferir do grau de optimização energética do processo Rendimento O rendimento energético é um indicador adimensional definido por: Energia Mínima Rendimento Energético = Energia Envolvida (Eq. 2.3) Em relação ao consumo específico, o rendimento tem a vantagem de ser adimensional, limitado entre 0 e 1 e, pela sua definição permite dar uma ideia imediata do grau de optimização energética do processo. 20

22 2.9.3 Discussão A utilização de energia poderá ser sistematizada em três grandes grupos: Conversão entre formas de energia. Trata-se dos processos de conversão de calor em trabalho (produção termoeléctrica, automóveis, etc ) ou de trabalho em calor (bombas de calor, efeito de Joule, efeito de Peltier, etc ). Nestes processos o produto final é a energia na sua nova forma. Uma central termoeléctrica converte o calor libertado pelo combustível em electricidade, enquanto que no motor de um automóvel o produto final é potência mecânica ao veio; uma bomba de calor utiliza potência mecânica para alterar (aumentar ou reduzir) a temperatura de um caudal. Processos de alteração da energia interna. Corresponde a processos em que o produto final apresenta um maior valor energético do que o produto original, existindo assim uma incorporação de energia no produto. Uma caldeira promove a vaporização de um caudal de água líquida, aumentando o calor latente. Num forno cerâmico, o material no final da fase de aquecimento de cozedura atinge temperaturas da ordem dos 1000ºC, aumentando o seu calor sensível. Irreversibilidades. A grande maioria dos processos, quando observados de uma forma mais abrangente têm por objectivo vencer irreversibilidades. Por exemplo, num automóvel a velocidade constante e num plano horizontal, a energia é utilizada para vencer a resistência do ar e as irreversibilidades associadas ao funcionamento mecânico. No exemplo dos secadores de múltiplo efeito o consumo energético está relacionado com a irreversibilidade decorrente de uma transferência de calor com uma diferença de temperatura finita. Enquanto que para os primeiros dois casos (conversão de energia e alteração de energia interna) o indicador rendimento é facilmente calculável, verifica-se que no caso das irreversibilidades apenas o consumo especifico poderá ser calculável. Efectivamente, conceptualmente será sempre possível imaginar um automóvel com atrito infinitamente pequeno nos seus elementos mecânicos e com o ar. Na ausência de irreversibilidades, tal automóvel não teria consumo energético enquanto se deslocasse na horizontal e a velocidade constante. 21

23 Exemplo 2.4: Consumo específico do transporte Determine o consumo específico total do transporte de mercadorias, com as seguintes características de acordo com Boustead e Hancock (1970): 1) consumo especifico em combustível de camião de 8 ton de carga de 1.1 MJ/(ton km) 2) consumo energético envolvido no fabrico de um camião de MJ 3) vida útil de km A componente de energia final e transformação corresponde ao consumo de combustível no camião, enquanto que a componente de capital é calculada com base na energia envolvida no seu fabrico dividida pela sua produção ao longo da sua vida útil. Esta última componente calcula-se em 0.1 MJ/(ton.km). Deste modo, o consumo especifico será de 1.2 MJ/(ton.km). Neste exemplo a fronteira espacial está limitada ao camião e a fronteira temporal tem em consideração o fabrico do camião e, para esse cálculo, o subsistema considerado restringe a fronteira espacial ao fabrico do aço. 22

24 2.10 SGCIE Regras O Sistema de Gestão dos Consumos Intensivos de Energia, SGCIE, publicado no Decreto-Lei n.º 71/2008, de 15 de Abril, tem por objectivo promover a eficiência energética na indústria e agricultura (uma vez que os edifícios obedecem legislação própria e será publicada legislação para os transportes). Este sistema entrou em vigor a 14-Jun-08, revogando o Regulamento de Gestão do Consumo de Energia, RGCE, integrando-se na Estratégia Nacional para a Energia, aprovada pela Resolução do Conselho de Ministros n.º 169/2005, de 15 de Outubro. O SGCIE aplica-se às instalações que no ano civil imediatamente anterior tenham tido um consumo energético superior a 500 toneladas equivalentes petróleo (500 tep/ano), com excepção das instalações de co -geração juridicamente autónomas dos respectivos consumidores de energia. A determinação do consumo anual de energia primária é feita pela soma dos produtos dos consumos de energia final pelos respectivos factores de conversão de energia final para energia primária, definidos no Despacho n.º 17313/2008, de 26 de Junho, da Direcção-Geral de Energia e Geologia. As entidades intervenientes no SGCIE a Direcção -Geral de Energia e Geologia (DGEG), a Direcção -Geral das Alfândegas e Impostos Especiais sobre o Consumo (DGAIEC) e a Agência para a Energia (ADENE). As empresas consumidoras abrangidas têm as seguintes obrigações: a) Proceder ao registo da instalação junto da ADENE. As empresas abrangidas pelo PNALE 20 estão isentas deste procedimento. b) Efectuar auditoria energética, num período máximo de 4 meses após o registo, por um técnico ou entidade credenciada pela DGEG: De 8 em 8 anos se o consumo for inferior a 1000 tep/ano De 6 em 6 anos se o consumo for igual superior a 1000 tep/ano 20 O PNALE é o Plano Nacional de Atribuição de Licenças de Emissão, orientado para a redução das emissões de gases com efeito de estufa e que abrange empresa de certos sectores industriais (electricidade, cimentos, cerâmica, vidro, papel, etc) que tenham uma produção superior a um determinado valor. 23

25 c) Elaborar um Plano de Racionalização (igualmente por técnico ou entidade credenciada pela DGEG) com a listagem das medidas de economia de energia com as seguintes regras: Implementar nos primeiros 3 anos todas as medidas de pay-back é igual ou inferior a: i. 3 anos se o consumo for inferior a 1000 tep/ano, ii. 5 anos se o consumo for igual ou superior a 1000 tep/ano, A auditoria energética está definida no Despacho n.º 17449/2008, de 27 de Junho, da Direcção-Geral de Energia e Geologia. As medidas previstas no Plano de Racionalização estabelecem metas para os seguintes três indicadores: Intensidade energética = Energia primária (tep/ano) Valor acrescentado bruto ( /ano) A determinação do consumo anual de energia primária é feita pela soma dos produtos dos consumos de energia final pelos respectivos factores de conversão de energia final para energia primária, definidos no Despacho n.º 17313/2008, de 26 de Junho, da Direcção-Geral de Energia e Geologia. O Valor Acrescentado Bruto é obtido das Contas da empresa, de acordo com o Despacho n.º 17449/2008, de 27 de Junho, da Direcção-Geral de Energia e Geologia. Consumo específico = Energia primária (tep/ano) Produção anual (unidade física/ano) A unidade da produção depende do produto em questão, sendo a tonelada de produto final a unidade mais comum. Intensidade carbónica = Emissões de gases de efeito de estufa (ton Energia primária (tep/ano) CO 2 equiv /ano) A determinação das emissões de gases de efeito de estufa é feita pela soma dos produtos dos consumos de energia final/primária pelos respectivos factores de emissão de CO 2 equivalente por unidade de energia final/primária, definidos no Despacho n.º 17313/2008, de 26 de Junho, da Direcção-Geral de Energia e Geologia. 24

26 Nos indicadores de intensidade energética e consumo específico, as medidas devem permitir a sua redução em: 4% em 8 anos se o consumo é inferior a 1000 tep/ano, 6% em 6 anos se o consumo é igual ou superior a 1000 tep/ano. Já para o indicador de intensidade energética, apenas se pretende que a implementação das medidas não aumente o seu valor. A validarem-se estas três condições o Plano de Racionalização é aprovado, passando a designar-se por Acordo de Racionalização dos Consumos de Energia (ARCE). A empresa consumidora é então obrigada a apresentar à ADENE, a cada 2 anos, e até Abril, um relatório de execução e progresso verificados nos 2 anos anteriores. O último relatório fará o balanço final de execução. A empresa pode candidatar-se aos seguintes benefícios: Isenção do ISP para o fuel (cerca de 15 /ton, o que representa cerca de 3% do preço típico). Incentivo de 50% dos custos das auditorias energéticas, com um máximo de 750 (só para as instalações de consumo inferior a 1000 tep/ano). Incentivo de 25% dos investimentos com equipamentos e sistemas de gestão e monitorização dos consumos de energia, com um máximo de Se no final do período a que respeita o Plano de Racionalização não tiverem sido atingidas as metas mínimas previstas, a empresa consumidora fica sujeita à aplicação das seguintes penalidades: Se o desvio no final do período for igual ou superior a 25%, pagará 50 /tep não evitado. Se o desvio for igual ou superior a 50%, terá de, adicionalmente, devolver a totalidade dos apoios nos custos e investimentos e, de forma proporcional, a isenção do ISP. A empresa está sujeita a coimas se não cumprir alguma das obrigações previstas. 25

27 Metodologia de aplicação A metodologia de aplicação é a seguinte: Identificação dos consumos anuais de energia final, o VAB e a produção da empresa. Por exemplo, no ano civil imediatamente anterior, uma empresa consome de electricidade 2 GWh/ano e de fuel-óleo ton/ano e tem um VAB de 6 milhões de euro e uma produção de ton. Cálculo do consumo de energia primária. De acordo com o Despacho n.º 17313/2008, de 26 de Junho, da Direcção-Geral de Energia e Geologia, o coeficiente da electricidade é de 215 tep/gwh e o do fuel-óleo é de 0,984 tep/ton, logo o Energia primária = 2 x x 0,984 = tep/ano Verificar se a empresa está abrangida pelo SGCIE. Neste caso está, porque o consumo anual é superior a 500 tep/ano Determinar os 3 indicadores no ano civil imediatamente anterior. No exemplo será: tep/ano Intensidade energética: IE anterior = = 0,56kgep / /ano Consumo específico: CE anterior = tep/ano ton/ano = 4,2 kgep/ton Para calcular a intensidade é necessário ter em consideração os factores de emissão que são para a electricidade de 0,47 kg CO 2 /kwh e para o fuel-óleo de 3.236,4 kg CO 2 /tep. Como para o fuel-óleo é 0,984 tep/ton, o factor de emissão pode-se exprimir por 3184,6 kg CO 2 /ton (3.236,4 x 0,984) Intensidade carbónica x0, , ton CO /ano 2 equiv IC anterior = = tep/ano = 3,1 ton CO 2 equiv /tep 26

28 Verificar se as medidas de economia de energia permitem cumprir as metas mínimas impostas pelo SGCIE. No exemplo, como o consumo anual é superior a 1000 tep, as metas são medidas ao fim de 6 anos e correspondem a: IE +6 anos <= 0,94 x IE anterior CE +6 anos <= 0,94 x CE anterior IC +6 anos <= IC anterior 27

29 Auditoria energética e plano de racionalização A auditoria energética já foi aqui referenciada como sendo o documento de consultoria consignado no RGCE, obrigando o responsável a estar reconhecido pela DGE para a CAE (Classificação das Actividades Económicas) a que a instalação pertence. Este documento consiste em 3 capítulos: consumos e produções históricas balanços energéticos medidas de conservação de energia O primeiro consiste numa análise da contabilidade energética e procura caracterizar a produção, o consumo energético e o consumo específico histórico (CE 0 ). Trata-se de um cálculo simples quando a empresa produz um único produto, mas que se complica quando há mais produtos distintos. Os balanços energéticos são obtidos por medições das grandezas termodinâmicas e eléctricas nos principais equipamentos, por forma a identificar o potencial de conservação de energia e para desagregar os consumos pelos vários produtos (se houver mais do que um). Finalmente as medidas preconizadas, que resultam directamente dos balanços energéticos, são quantificados economicamente pelas poupanças energéticas previstas e pelo investimento associado. O cronograma e o impacto da implementação das medidas preconizadas nos consumos específicos constitui o documento de plano de racionalização. O plano de racionalização (acompanhado da auditoria energética) tem de merecer aprovação da DGE. As empresas devem produzir relatórios trimestrais da sua situação energética e enviar anualmente à DGE um documento de comparação da situação real com as previsões indicadas no Plano de Racionalização. De cinco em cinco anos é necessário repetir a auditoria energética e apresentar um novo plano de racionalização. 28

30 2.11 Conservação de energia Em função do tipo de análise (em energia final ou em energia primária) as conclusões em termos de eficiência energética do processo podem variar. No exemplo do aquecimento de ambiente, o aquecimento eléctrico tem um rendimento de 100% enquanto que o aquecimento por queima de um combustível tem um rendimento da ordem dos 90% devido à necessidade de exaustão dos fumos quentes. Assim, em termos de energia final o aquecimento eléctrico é a melhor solução energética. No entanto, atendendo ao rendimento da central termoeléctrica, conclui-se que em termos de energia primária a solução de queima de um combustível pode ser a mais indicada para aquecimento. O conhecimento da energia primária envolvida na produção de uma determinada forma de energia final constitui uma das vertentes da conservação de energia: quanto menor for a energia primária consumida por unidade de energia final mais verde é a forma de energia. Esta razão (energia final / energia primária) traduz fundamentalmente o rendimento energético dos sectores de transformação energética. No entanto, consumir eficientemente energia não se reduz apenas à escolha da forma de energia final que tenha envolvido menores consumos de energia primária, mas passa também pela escolha da solução tecnológica que converta energia final em energia útil de forma mais eficiente. É caso da lâmpada incandescente e da lâmpada fluorescente. Finalmente, surge a poupança energética como atitude ao nível do utilizador. Conservar energia envolve assim 3 tópicos fundamentais: Seleccionar a energia final Optimizar a tecnologia Poupar energia Actuando em todas as vertentes, o consumo fóssil será reduzido. A conservação de energia, se bem que constituindo o caminho racional para a redução dos consumos de energia primária, e estando no discurso de todos os políticos, revela-se em muitas situações sem um grande resultado prático. Esta constatação obriga a um reflexão sobre as principais razões que poderão estar na origem desta ineficiência da conservação de energia, retirados de Anderson (1993), seguidamente listados, e que se deixa para análise. 29

31 PROBLEMAS DE INFORMAÇÃO 1. Os consumidores estão muito mais bem informados sobre os preços dos equipamentos do que da sua eficiência energética. 2. Os preços da energia são difíceis de avaliar. Por exemplo qual é o preço efectivo da electricidade? 3. Os consumidores acham que compete ao Estado ou aos fabricantes zelar pela eficiência energética e nunca a eles próprios. PROBLEMAS ORGANIZACIONAIS 4. Os governantes intervêm na regulação do mercado da energia de uma forma que confina os fornecedores de energia como tal, não os obrigando a um papel na conservação de energia. 5. Mesmo sem a acção do governo, os fornecedores de energia auto confinam-se a tal área. 6. O Governo, ele próprio, utiliza a energia de forma não eficiente, não sendo claramente um exemplo. 7. A indústria da eficiência energética está fragmentada e mal organizada, mostrando-se incapaz de competir com os grandes fabricantes de equipamento. 8. A eficiência energética obriga geralmente ao aumento do investimento como contrapartida de menores custos de exploração. 9. A eficiência energética raramente é feita em situações de aluguer. PROBLEMAS FINANCEIROS 10. O aumento do investimento é particularmente grave no consumo doméstico, em especial nas famílias de fracos rendimentos. 11. A prática de taxas fixas torna menos atractiva a eficiência energética no sector doméstico. 12. As pequenas empresas de produção de equipamentos não têm capacidade de desenvolver internamente áreas de Investigação e Desenvolvimento no domínio energético. 13. Em eficiência energética aceitam-se geralmente apenas projectos com um pay-back reduzido. 30

32 14. Existe uma prática de subsídios aos preços da energia que pode alterar as condições de eficiência energética de forma significativa. 15. Os custos energéticos são muitas vezes considerados uma parcela desprezável dos custos totais domésticos e industriais. 16. Existe uma prática desigual nos impostos nos preços de energia e nos equipamentos. PROBLEMAS DE AMBIENTE E DE DEPENDÊNCIA 17. O custo ambiental não é pago directamente pelo consumidor. 18. A dependência das fontes de energia podem ser o factor determinante de uma política energética. 19. A importação de petróleo pode constituir razão de desequilíbrio da balança de pagamentos, gerando desemprego, e consequente tendência a um consumo menos eficiente. 20. As reservas de energia são extraídas com custos energéticos progressivamente superiores. 31

33 2.12 Exemplo de aplicação O seguinte exemplo foi desenvolvido pelo aluno Duarte Farinha na época de 2001/02. O objectivo deste estudo é comparar dois veículos citadinos (VW Lupo 3l e Fiat Elettra), relativamente às diferentes tecnologias utilizadas para locomoção e aferir as diferenças no que concerne ao consumo de energia primária e ao custo por quilómetro. Fichas técnicas Lupo1.2TDI VW FIAT Seicento Elettra motor: (diesel) potência: kw binário: Nm autonomia: km prestações: km/h, 14,5 s consumo:...2,99 l/100 Km peso: kg preço: (impostos) motor: (eléctrico) potência: kw binário: Nm autonomia: km prestações: km/h, 8 s consumo:... 21,3 kwh peso: (baterias) kg preço: (impostos) O modelo mais tradicional é um VW Lupo 3L (ver ficha técnica) que apresenta como principal característica um consumo reduzido (3 litros/100km). Tal meta foi atingida devido à optimização de vários parâmetros: peso mais baixo relativamente a outras versões do mesmo modelo (uso de ligas leves com alumínio e magnésio), aerodinâmica mais cuidada, pneus de baixa resistência ao rolamento e uma caixa de velocidades automática com modo económico. O outro automóvel é um Fiat Seicento Elettra que usa motorização eléctrica (ver ficha técnica) cujas baterias podem ser carregadas numa vulgar tomada doméstica. De salientar que não existindo neste automóvel gases de escape, é necessário utilizar um pequeno queimador diesel (5kW a potência máxima; depósito de 4 l), para efectuar o aquecimento interior. 32

34 Diagramas de Sankey A principal diferença entre os diagramas de Sankey prende-se com o tipo de degradação energética em cada um dos casos. No caso do automóvel diesel, a degradação mais importante é na conversão para energia final. No caso eléctrico, a parcela mais importante está associada à energia primária posta em jogo. Cálculos VW Lupo o PCI diesel 35,6 MJ/l o Rendimento da transformação do petróleo (utilizando o modelo input-output sobre o BEN 1998) 94% o 1Kgep 41,87 MJ o consumo 3 l/100km o preço diesel 0,70 /l Consumo específico : 3 l/100km 35,6 MJ/l = 2,71 kgep/100km 94% MJ/kgep Custo por 100 quilómetros: 3 l/100km 0.70./l = 2.10 /100km 33

35 Fiat Seicento Elettra o Consumo: 21,3 kwh/100 km o Preço kwh: (tarifa normal); (tarifa bi-horária) o Coeficientes de conversão para tep: A - energias renováveis (0,086 kgep/kwh) B - utilizando o modelo input-output sobre o BEN 1998 (0,175 kgep/kwh) C - utilizando o conceito de consumidor marginal (0.29 kgep/kwh) Cada uma das conversões acima enunciadas pressupõe um determinado conceito. Desta forma é necessário adequar o conceito mais relevante para cada aplicação. Neste caso, o objectivo é determinar o consumo efectivo (aquele que realmente foi consumido) de energia primária. Assim, torna-se claro que o coeficiente mais adequado é o que utiliza o modelo input-output pois utiliza valores de consumos reais. O conceito de consumidor marginal é demasiadamente penalizador pois assume que seria sempre a produtora de pior rendimento a produzir a electricidade. A conversão de energias renováveis é irrealista ao assumir que não haveria consumo de recursos fósseis, não deixando no entanto de ser importante uma vez que indica uma meta a atingir. A conversão para kgep é neste caso directa, obtendo-se os seguintes valores: C.Específico A : 0,086 kgep/kwh 21,3 kwh/100 km= 1.83 kgep/100 km C.Específico B : 0,175 kgep/kwh 21,3 kwh/100 km= 3.73 kgep/100 km Custo por 100 quilómetros: Custo por 100 quilómetros normal : 0,092 /kwh 21.3 kwh/100 km= 1.96 /100 km Custo por 100 quilómetros Bi-horária : 0,0503 /kwh 21.3 kwh/100 km= 1.07 /100 km A partir dos resultados obtidos, pode concluir-se que o automóvel eléctrico apresenta um consumo de energia primária cerca de 38% (3.73/ ) superior, o que é algo inesperado face ao conceito amigo do ambiente associado a esta solução. Sabendo que a energia eléctrica é maioritariamente proveniente da queima de combustíveis fósseis, é fácil antever um consequente aumento de emissões de CO 2. Apesar destes resultados pouco animadores, deve referir-se que o automóvel eléctrico permite uma deslocalização da poluição o que é extremamente importante nos grandes aglomerados populacionais. 34

36 Caso as fontes de energia primária fossem exclusivamente renováveis, a redução do consumo de energia primária (associada ao automóvel eléctrico) seria de 32% (1-1.83/ ). Deve notar-se que nesse caso, não havendo a montante na cadeia energética emissão de CO 2, as emissões associadas ao automóvel eléctrico seriam nulas. Do ponto de vista económico, verifica-se que apesar de mais económico ( /100Km), o automóvel eléctrico tem no elevado valor de aquisição um obstáculo quase intransponível. Admitindo um percurso de 85 km/dia (autonomia do veículo eléctrico), ao fim de 1 ano ( 260 dias úteis) a vantagem acumulada é de 226, enquanto que o automóvel diesel é 8200 mais barato. Comparando as duas soluções, verifica-se que neste caso, o automóvel eléctrico não consegue apresentar argumentos que contrariem uma existência confinada a aplicações muito particulares. A solução eléctrica não implica directamente (por si só) uma redução no nível de emissões de CO 2, existindo ainda um custo a pagar por uma consciência limpa : elevado custo de aquisição, baixas prestações e baixa autonomia. A diminuição do elevado preço de aquisição só será possível com uma maior redução de impostos neste tipo de veículos uma vez que o seu volume de produção não permite diluir os custos de investigação. As baixas prestações e baixa autonomia são consequências do elevado peso das baterias pelo que uma das soluções poderá ser a tecnologia fuel-cell ou o uso de motorizações híbridas (motor combustão interna + motor eléctrico). Esta última solução já se encontra comercializada nos modelos Toyota Prius e Honda Insight. 35

37 3 INDICADORES 3.1 Introdução O modelo de desenvolvimento tradicional, adoptado pelos países industrializados nas últimas décadas teve como preocupação principal o aumento de produtividade como forma de aumentar o bem estar das populações e descurou o impacto ambiental negativo desta forma de crescimento, bem como a escassez dos recursos energéticos. Este modelo de crescimento encontra-se decadente e está a ser substituído, com grandes custos financeiros, por modelos que visam a definição de uma política de desenvolvimento sustentado que permita garantir o bem estar das gerações futuras, o que implica uma concertação entre a política energética e a política de desenvolvimento da actividade económica. A formulação de uma política de desenvolvimento depende, assim, do rigor da caracterização dos recursos energéticos, da estrutura do consumo e dos cenários de evolução, ou seja, em última análise, de um modelo de planeamento energético. 3.2 Reservas e consumo mundial O consumo mundial de energia atingiu no ano 2000 o valor de 8.7 mil milhões de tep, cifrando-se em apenas 3% a parcela renovável. Nuclear 8% Hidrica 3% Carvão 25% Petróleo 39% Gás Natural 25% Figura 3.1: Distribuição do consumo mundial de energia em Fonte: BP 36

38 O consumo mundial de energia segue de perto a distribuição do consumo mundial do petróleo. O chamado mundo ocidental, América do Norte e Europa, é responsável por mais de metade do consumo apesar de representarem pouco mais de 10% da população mundial. O consumo de petróleo em 2000 cifrou-se em 3.5 mil milhões de tep. Asia e Oceania 28% América do Norte 31% Africa 3% Médio Oriente 6% Ex-União Soviética 5% Europa 21% América Central e do Sul 6% Figura 3.2: Distribuição do consumo mundial de petróleo em Fonte: BP As reservas do petróleo calculam-se actualmente em 142 mil milhões de tep, não satisfazendo mais de 40 anos, a manter-se o actual consumo anual. De entre os vários combustíveis fósseis o petróleo é aquele que apresenta menores reservas relativamente ao consumo actual. De notar que o volume de reservas calculado engloba apenas as reservas economicamente exploráveis para o actual preço do petróleo. Tal significa que à medida que o seu preço sobe as reservas aumentam. O efeito contrário também se verifica. Por exemplo, quando em 1997 o preço do petróleo atingiu os 10 USD/barril, o esforço de prospecção reduziu-se ao mínimo, com impacto a médio prazo. No entanto, o esgotamento das reservas de energia fóssil deixou de ser um verdadeiro problema, pois acredita-se que se a taxa de emissão de CO 2 para a atmosfera mantiver a actual tendência de subida, o impacto no aquecimento global do planeta impede-nos de esgotar completamente as reservas pois desaparecemos primeiro. 37

39 Africa 7% Asia e Oceania 4% América do Norte 6% América Central e do Sul 9% Europa 2% Ex-União Soviética 6% Médio Oriente 66% Figura 3.3: Distribuição das reservas mundiais de petróleo em Fonte: BP 3.3 Portugal e o protocolo de Kioto O Protocolo de Kioto é um acordo internacional adoptado em Dezembro de 1997 que fixa o compromisso de redução de pelo menos 5% de redução (média mundial) das emissões de CO2 equivalente em em relação às emissões de Portugal foi um dos cerca de 100 países signatários. O Protocolo encontra-se em fase de ratificação, entrando em vigor quando estiver ratificado por países que no seu conjunto representem mais de 55% das emissões mundiais de CO 2 equivalente. Pese embora a decisão dos EUA em se demarcar do Protocolo, está previsto que entre em vigor durante o ano Os EUA apresentaram recentemente uma contra proposta baseada na limitação da intensidade de emissões, isto é, emissões por unidade de riqueza gerada (ver secção de intensidade energética), em vez da limitação absoluta de novas emissões que Kioto preconiza. Os gases com efeito de estufa são o CO 2, CH 4, N 2 O e compostos halogenados. De entre estes os primeiros 3 estão muito relacionados com o consumo de energia, tendo-se verificado um grande crescimento da sua concentração na atmosfera. Desde 1750, a concentração de CO 2 aumentou em 31%, do CH 4 em 151% e do N 2 O em 17%. O impacto no efeito de estufa destes gases é muito distinto. Tomando-se como referência o efeito do CO 2, o CH 4 tem um efeito 21 vezes superior e o N 2 O 310 vezes superior. 38

40 O Protocolo de Kioto permite que Portugal aumente as suas emissões médias anuais em em 27%, relativamente às emissões de Infelizmente as nossas emissões no ano 2000 já foram 28% superiores às verificadas em 1990, e continuam a crescer ao dobro do ritmo permitido pelo Protocolo de Kioto. No final de 2001 foi colocado em discussão pública o Programa Nacional para as Alterações Climáticas. Nesse documento, caso venham a ser implementadas todas as medidas consideradas razoáveis, as emissões nacionais em 2010 serão quase 50% superiores às emissões de Política energética Objectivos Os objectivos determinantes de uma política energética são: a segurança do abastecimento baixo preço redução do seu impacto ambiental Metodologia A metodologia da definição de uma política energética nacional resulta de uma análise a três fases: Caracterização da situação Análise crítica Preconização de medidas A esta metodologia somam-se os instrumentos disponíveis de actuação e as técnicas de previsão e controle dos resultados obtidos. A caracterização da situação energética baseia-se na avaliação dos recursos energéticos disponíveis e quantificação dos fluxos das várias formas de energia e da sua repartição pelos vários sectores que definem a estrutura económica nacional. A quantificação dos fluxos encontra expressão na elaboração do Balanço Energético Nacional, que consiste, incontestavelmente, no instrumento privilegiado do diagnóstico e da análise do sistema energético, o ponto de partida de estudos de planeamento, sem esquecer que constitui o instrumento de apoio necessário à verificação da coerência dos trabalhos de previsão. 39

41 A análise crítica baseia-se no tratamento dos dados disponibilizados pelo Balanço Energético orientada para a preconização de medidas, quer de criação de infra-estruturas de produção de energia quer de racionalização do sistema energético, tendo em consideração outros factores tais como o crescimento da população e do bem estar Instrumentos A actuação na estrutura energética materializa-se na definição de instrumentos de actuação, os quais se podem classificar em: Instrumentos passivos Instrumentos activos Os instrumentos passivos correspondem às acções que as entidades governamentais podem implementar mas que, por si só, não se reflectem em beneficio energético. Trata-se de acções legislativas de incentivo ao investimento em conservação de energia ou incentivo ao consumo de outras formas de energia e à liberalização da actividade na área energética. Nos instrumentos activos, por sua vez, encontram-se acções directas e indirectas. As acções directas correspondem à criação de infra-estruturas energéticas, à elaboração de regulamentos de cumprimento obrigatório e à introdução de novas formas de energia. As acções indirectas consistem na orientação governamental da política das grandes empresas de produção, transporte e distribuição de energia, onde destaca a electricidade, os combustíveis líquidos e o gás natural. A liberalização do mercado da electricidade, com a criação de uma entidade reguladora independente é um exemplo deste tipo de acções. 40

42 3.5 PIB Todos os anos a população consome uma grande variedade de bens e serviços finais. Bens tal como maças, laranjas e pão. Serviços tais como cuidados médicos ou telecomunicações. A soma de todo o dinheiro despendido com o consumo desses bens finais corresponde ao Produto Interno Bruto, PIB, calculado na óptica do consumo e corresponde ao arco superior da figura seguinte. Alternativamente, o PIB pode ser avaliado através da contabilidade das empresas a partir das demonstrações de resultados, somando o valor acrescentado de cada uma das empresas, sendo o valor acrescentado a diferença entre as vendas da empresa e as suas compras de matérias-primas e de serviços a outras empresas. Trata-se, neste caso, da avaliação do arco inferior da figura, na medida em que este valor acrescentado traduzse no pagamento de salários, rendas e lucros à população. Compras de consumo (fluxo de $ para as empresas) Fluxo de bens para a população População Empresas Trabalho / informação Salários, rendas, lucros, etc. (fluxo de $ para a população) Figura 3.4: Fluxo de produtos e dinheiro entre as empresas e a população É indiferente avaliar o PIB através do consumo ou através do valor acrescentado pois conduz aos mesmos valores, conforme pode ser observado em Samuelson e Nordhaus (1993). O PIB per capita (PIB/população) caracteriza o grau de riqueza dos habitantes de um país, pois traduz o valor médio de receita anual de cada um de nós. Em Portugal, o PIB no ano de 1997 foi de 17.9 mil milhões de contos (INE,2001), o que quer dizer que, em média cada português ganhou em 1997 cerca de 1700 contos. 41

43 3.6 Intensidade energética e desenvolvimento A intensidade energética (IE) da economia é definida por: Consumo anual de energia primaria IE = (Eq. 3.1) PIB Um elevado valor de IE constitui, naturalmente, uma situação preocupante para uma economia, podendo ser resultado de várias situações: atraso tecnológico em termos de conservação de energia, economia baseada em sectores de consumo intensivo de energia (metalúrgicas, cerâmica, vidro) consumo energético não directamente produtivo (consumo de particulares). Existe uma interessante correlação entre a intensidade energética e a produtividade do trabalho (PIB/habitante), conforme se apresenta na figura seguinte, que representa estes dois indicadores para um largo conjunto de países. kgep / USD China Russia Grandes produtores de petróleo América do norte América do Sul e Central Europa ocidental Europa de Leste Médio Oriente África Ásia e Oceania Turquia Portugal Coreia Sul Grecia Singapura Espanha UK Irlanda Alemanha PIB per capita em 1999 (USD 1990 /habitante) Japão USA Suiça Figura 3.5: Intensidade energética e PIB per capita em 72 países do mundo em Fonte EIA (2001) Da análise desta figura, identifica-se claramente que a produtividade do trabalho está directamente relacionada com a intensidade energética, diminuindo esta com o aumento da produtividade. 42

44 Outro aspecto relevante é a análise da dinâmica da intensidade energética. Em Portugal a intensidade energética manteve-se constante na década de 80 mas exibiu uma forte subida nos anos 90, conforme ilustrado na figura EF(1990=100) PIB (1990=100) IE (1990=100) Figura 3.6: Evolução da Intensidade energética de energia final em Portugal. Fonte DGE. 0.5 Intensidade Energética (kgep / USD 1990) Turquia Brazil Portugal Israel Grécia Espanha França H-Kong Japão Suiça USA UK Alem. Irlanda Figura 3.7: Evolução da Intensidade energética em vários países ao longo da década de 90. Fonte EIA (2001) 43

45 A variação da intensidade energética está muito relacionada com o perfil de desenvolvimento de um país. Países em vias de desenvolvimento exibem taxas de crescimento da intensidade energética positivas, um pouco à semelhança do verificado quando da revolução industrial, enquanto que nos países desenvolvidos a intensidade energética apresenta descidas acentuadas. A descida da intensidade energética resulta de um crescimento económico menos consumidor, quer porque foram implementadas medidas de utilização racional de energia, quer porque as economias exibem uma acentuado crescimento do sector terciário. Ninguém dúvida que por igual valor acrescentado, se gasta menos energia para desenvolver uma aplicação informática do que a produzir tijolos. Esta situação é confirmada na figura anterior, que representa a evolução da intensidade energética em vários países do mundo. Nesta figura agruparam-se os países em 3 conjuntos, consoante a taxa de crescimento da intensidade energética. Nesta figura é patente a forte descida da Intensidade energética dos EUA, Inglaterra e Alemanha, ou nossa rival Irlanda, ficando Portugal no grupo dos países que exibem taxas de crescimento positivas na intensidade energética. Entre estes dois grupos situam-se os países em que a intensidade energética se manteve sem alteração significativa nos anos 90, ou seja, países que se encontram numa fase de transição do seu modelo de desenvolvimento, nomeadamente a Grécia e a Espanha, países que já figuraram nas estatísticas ao lado de Portugal. Poderá argumentar-se que a posição de Portugal deve-se fundamentalmente à subida muito acentuada do consumo em transportes, mas tal subida parece ser igualmente uma realidade nos países desenvolvidos. 44

46 3.7 Balanço energético nacional As estatísticas de energia disponíveis correspondem fundamentalmente à publicação anual Balanço Energético Nacional (BEN), que discretiza o consumo energético nacional por formas de energia e por sectores de consumo. O BEN pode ser apresentado na sua forma sintética, onde o consumo energético é agrupado em grandes grupos ou de forma desagregada, com a subdivisão nas formas de energia indicadas na tabela seguinte Quadro 3.1: Formas de energia do balanço energético nacional A unidade de um balanço energético deverá ser, necessariamente, uma unidade energética, o GJ por exemplo. No entanto, a unidade utilizada é a tep mas com coeficientes de conversão em termos de energia final 21. Se esta unidade reflectisse consumos de energia primária seriam cometidos os seguintes erros: a tep reflecte já degradações energéticas. a tep tem, na definição dos coeficientes de equivalência conceitos tais como o consumo marginal. A tabela seguinte representa o BEN de 1998, na sua forma agregada. As primeiras linhas da tabela indicam os valores referentes à energia primária, seguindo-se os consumos resultantes das operações de transformação de energia e o consumo final de energia. O consumo final de energia é seguidamente desagregado ao nível dos sectores (agricultura, industria, etc.) e dos sub-sectores (têxteis, cerâmicas). É importante realçar que no sub-sector Quimica e plásticos se desagrega o consumo em fins energéticos e fins não energéticos, como é o caso da produção de plásticos ou de adubos. Carvão Petróleo (cont.) Electricidade Hulha e Antracite Imp. Jets Hidro-electricidade AntraciteNacional Gasóleo Termo-electricidade Coque DieselOil Gás Natural Petróleo Fuelóleo Outros Produtos PetróleoBruto Nafta Gás decidade Refugos eprod. Interm Lubrificantes Gás decoque Propileno Asfaltos Gás dealto Forno GPL Parafinas Lenhas Gasolinas Solventes LicoresSulfíticos Petróleos CoquePetróleo 21 Por exemplo, o coeficiente de conversão utilizado para a electricidade é tep/mwh 45

47 Quadro 3.2: Balanço energético nacional de Fonte: DGE BALANÇO 1998 CARVÃO PETRÓLEO ELECTR. GÁS NAT. OUTROS TOTAL IMPORTAÇÕES 3,321,035 18,254, , , ,614,585 PRODUÇÃO DOMÉSTICA 0 0 1,135, ,149,871 2,285,157 VARIAÇÃO DE STOCKS 36,016-19, ,572 SAIDAS Exportações 53,057 1,988, , ,359,923 Barcos estrangeiros 0 375, ,056 Aviões estrangeiros 0 285, ,629 SOMA 53,057 2,649, , ,020,607 TOTAL ENERGIA PRIMÁRIA 3,231,962 15,624,280 1,158, ,599 1,149,871 21,862,563 PARA NOVAS FORMAS DE ENERGIA 2,781,784 2,216,257-2,217, ,350 55,560 3,288,698 Briquetes Coque 93, ,631 Produtos de Petróleo 0-95, ,748 Gás de Cidade 0 9, ,846-81,695 5,618 Termoelectricidade 2,688,153 2,302,538-2,217, , ,341 3,358,282 SOMA SECTOR ENERGIA 0 1,003, ,346 7,744 42,933 1,519,754 Consumo próprio refinação 0 876,495 43, ,495 Perdas de refinaria 0 127, ,236 coquerie ,483 33,741 centrais eléctricas , ,430 bombagem hidroeléctrica 0 0 8, ,686 gás de cidade 0 0 2, ,838 extracção de carvão perdas de transporte e distribuição ,048 7,744 9, ,242 ACERTOS ESTATÍSTICOS 1,859 22, ,610 CONSUMO FINAL 448,320 12,381,540 2,910, ,506 1,051,378 17,029,500 AGRICULTURA E PESCAS 0 482,670 54, ,589 Agricultura 0 477,441 54, ,360 Pescas 0 5, ,229 INDÚSTRIAS EXTRACTIVAS 0 82,911 35, ,993 INDÚSTRIAS TRANSFORMADORAS 448,320 3,862,195 1,124, , ,409 6,205,268 Alimentação 0 322, ,152 7,736 95, ,239 Têxteis 0 165, , , ,059 Papel e artigos de papel 0 261, , , ,500 Químicas e plásticos 12,451 1,753, ,646 15,057 25,340 1,974,912 das quais matérias primas 0 1,562, ,562,420 Cerâmicas 0 331,157 56, , , ,963 Vidro e artigos de vidro 0 189,530 25,198 18, ,737 Cimento 288, ,798 97, , ,422 Metalúrgicas 0 15,172 9,030 16,033 3,437 43,672 Siderurgia 147,048 27,889 62, , ,470 Vestuário calçado e curtumes 0 11,220 39, ,744 57,822 Madeira e artigos de madeira 0 46,837 71, , ,949 Borracha 0 16,506 9, ,132 27,357 Metalo-electro-mecânicas 0 95, ,982 9, ,843 Outras 0 200,906 28,208 2,418 1, ,325 CONSTRUÇÃO E OBRAS PÚBLICAS 0 859,291 39, ,195 TRANSPORTES 0 5,793,105 38, ,831,547 Aviões nacionais 0 414, ,239 Barcos nacionais 0 180, ,116 Caminho de ferro 0 49,413 38, ,855 Eléctricos urbanos 0 57, ,120 Rodoviários 0 5,092, ,092,217 DOMÉSTICO 0 728, ,424 8, ,246 1,973,407 SERVIÇOS 0 573, ,838 5,623 21,724 1,463,501 46

48 3.8 Evolução do consumo A evolução dos consumos energéticos anuais, em energia final e energia primária, nas últimas duas décadas é representada na figura seguinte. Todos os gráficos foram construídos com base no Balanço Energético Nacional. A evolução do consumo apresenta um permanente crescimento com uma taxa anual média de crescimento de quase 8%, traduzindo-se em quase mais 1 milhão de tep por ano. Esta evolução apresenta, no entanto, uma quebra significativa entre 1983 e 1985, reflexo da crise económica. Um aspecto interessante (ou preocupante) corresponde a não ser detectável nos consumos uma influência marcante dos choques petrolíferos de 1973 e 1980 (em que os preços do crude aumentaram muito significativamente - ver capítulo relativo aos preços do petróleo), situação apenas verificada na ex-união Soviética, explicável pela não transparência dos preços da energia. Em contrapartida, a queda dos preços do petróleo em 1985 parece ser saudada na economia portuguesa com um claro aumento do consumo, com taxas de crescimento que atingiram no período 1985 a 1989 os 10%. Mtep/ano % 95% 90% 85% 80% 75% 70% 65% 60% 55% 50% 45% Conversão E.Primária em E.Final 0 40% Energia Primária Energia Final EF / EP Figura 3.8: Evolução do consumo de energia primária e energia final Neste gráfico representa-se igualmente o rendimento global dos processos de transformação de energia, razão entre energia final e energia primária, denotando-se uma progressiva degradação deste indicador, caindo cerca de 10% desde

49 O petróleo surge, no balanço de 1998, como a principal fonte de energia primária, representando 72%. O gás natural representa apenas 3%, uma vez que foi recentemente introduzido em Portugal. As previsões apontam para um crescimento significativo podendo vir a representar 9% do consumo de energia primária em 2010, segundo DGE (2001). Outros 5% Gás natural 3% Carvão 15% Electricidade 5% Petróleo 72% Figura 3.9: Desagregação da energia primária por fontes em Fonte DGE (2001) Na figura seguinte os consumos de energia final são desagregados por sectores. Da análise da figura destacase o crescimento imparável dos transportes assim como o consumo em edifícios (doméstico e serviços), embora não com tanta expressão. O consumo na indústria, embora estável no início da década de 90, mostra um súbito crescimento no último ano disponível. 6 Transportes 5 4 Mtep/ano 3 Industria 2 1 Doméstico Não Energéticos Serviços Agricultura Construção Figura 3.10: Evolução do consumo energético nacional por sectores 48

50 Na figura seguinte representa-se a dinâmica de crescimento dos consumos energéticos dos vários sectores da economia nacional desde 1970 até 1998, comparativamente à dinâmica de crescimento médio em Portugal. Desta análise identifica-se que os sectores da Construção, dos Serviços e dos Transportes são os responsáveis pelo acentuado crescimento dos consumos, enquanto que o sector Doméstico, a Indústria e a Agricultura exibem taxas de crescimento inferiores à média nacional. 6 Sector/Sector Total/Total Construção 4 3 Serviços 2 1 Transportes 0 Doméstico -1 Industria Agricultura Figura 3.11: Evolução do crescimento do consumo energético nacional por sectores, quando comparado com o crescimento médio nacional. Fonte: DGE 49

51 3.9 O plano energético nacional O Plano Energético Nacional constitui um documento de planeamento e simulação da estrutura energética nacional a médio/longo prazo. O plano é desenhado para um período de 30 anos de acordo com um conjunto de cenários quer económicos quer tecnológicos. Um aspecto curioso em Portugal é o facto de não se avaliar o desempenho dos planos energéticos nos anos de abrangência, denotando pouco interesse em aprender com os erros do passado. O Plano Energético Nacional desenvolvido em 1990 constituiria um bom exemplo dessa aprendizagem na medida que se tendo baseado em estatísticas energéticas nacionais até ao ano de 1987, e prevendo o consumo energético até o ano 2010, já em 1992 as previsões estavam obsoletas em certos sectores. O PEN de 1990 definia valores de consumo energético para os sectores de Indústria, Transportes, Doméstico e Serviços segundo 3 cenários de desenvolvimento: um pessimista, outro moderadamente optimista (cenário de referência) e outro de tal forma optimista, que no próprio entender dos responsáveis constituía um majorante para o consumo energético. Os gráficos seguintes mostram a evolução real do consumo e os valores previstos pelos 3 cenários Mtep/ano _ Evolução Real PEN - Rotura PEN - Referência PEN - Majorante Figura 3.12: Evolução do consumo energético Nacional e previsões do PEN 50

52 6 5 4 Evolução Real PEN - Rotura PEN - Referência PEN - Majorante Mtep/ano _ Figura 3.13: Evolução do consumo energético nos Transportes e previsões do PEN Evolução Real PEN - Rotura PEN - Referência PEN - Majorante Mtep/ano _ Figura 3.14: Evolução do consumo energético na Indústria e previsões do PEN 51

53 4 3 Evolução Real PEN - Rotura PEN - Referência PEN - Majorante Mtep/ano _ Figura 3.15: Evolução do consumo energético nos Serviços e no Doméstico e previsões do PEN 52

54 3.10 Modelo Input-Output Aplicação à macro-economia O modelo Input-Output foi proposto nos anos trinta por Leontief e aplicado à economia dos EUA. Na figura seguinte apresenta-se o modelo Input-Output. Sectores Procura final Outputs Sectores Inputs Exportação Consumo particular Total de vendas Factores de produção Trabalho Importação Total de compras Figura 3.16: Modelo Input-Output em economia fechada O objectivo do modelo é estabelecer uma relação entre as necessidades de produção e a procura final de uma economia tendo em consideração os consumos intersectoriais. 53

55 Para melhor compreensão do modelo considere-se um tecido empresarial desagregado em 3 sectores: Sector I (Primário) - Agricultura Sector II (Secundário)- Indústria Sector III (Terciário)- Serviços Para além destes sectores a economia faz intervir a procura final e os factores de produção. Na ausência de exportação, a procura final pode ser encarada como o output dos 3 sectores para o consumidor final. Por outro lado, os factores de produção correspondem aos inputs das empresas de fora do seu universo, que nesta economia estará apenas associado ao trabalho. As vendas (e compras) entre empresas designam-se por fluxos intersectoriais. Desagregando-se as empresas em 3 sectores, este fluxos podem ser agrupados segundo uma matriz com dimensões 3 3. Esta matriz designa-se por matriz dos fluxos intersectoriais ou simplesmente por matriz Input-Output. Na figura seguinte apresenta-se um exemplo de aplicação do modelo Input-Output. Neste exemplo as empresas encontram-se desagregadas em 3 sectores. Quadro 3.3: Exemplo não real do modelo Input-Output Procura intersectorial + Procura final = Total de vendas Agricultura Indústria Serviços Exportação C.privado Agricultura Indústria Serviços Valor acrescentado Importações = Total de compras Matematicamente, a matriz Input-Output designa-se por matriz S. Quando lida em linha, os valores correspondem a vendas. 54

56 Quando lida em coluna os valores traduzem compras. Por exemplo, a posição S 32, significa que os Serviços vendem 30 unidades monetárias (u.m.) à Industria, enquanto que o total de compras de empresas agrícolas a outras empresas se calcula por: 3 S linha,1 = = 35 u.m. (Eq. 3.2) linha=1 A procura final, corresponde a um vector, designado por Y. Quando é feita a sua desagregação, este vector resulta da soma, componente a componente, dos vectores que representam as exportações, (vector E) e o consumo particular (vector C), ou seja, Y i =E i +C i. Por exemplo, C 2 =40 u.m. significa que a indústria vende 40 u.m. para consumo particular. Os factores de produção, representados pelo vector F, resultam da soma, componente a componente, do vector do valor acrescentado (vector VA) com o vector de importações (vector M), ou seja, F i =VA i +I i. Por exemplo, VA 1 =20 u.m. significa que as empresas agrícolas pagaram em remunerações e lucros 20 u.m. Finalmente, o vector X pode ter duas leituras. Quando lido em linha, corresponde ao total das vendas de um sector. Quando lido em coluna, corresponde ao total das compras. Assim, num sector o total de vendas é sempre igual ao total das compras no modelo Input-Output aqui descrito. Pode-se facilmente concluir que a soma de todos os valores associados aos factores de produção tem de ser igual à soma dos valores associados à procura final. A matriz de relações intersectoriais apenas redistribui os inputs com os outputs. 55

57 Formulação Matemática do Modelo Input-Output Considere-se a matriz S formada pelas vendas intersectoriais, o vector Y formado pela procura final de cada sector e o vector X formado pelos volumes de vendas de cada sector. [ S ] 5 = r r r Y = E + C = r X = r r r F = VA + M = Em cada um dos sectores, ou seja, em cada linha, a matriz S e os vectores Y e X relacionam-se por: n S ij + Yi = X i (Eq. 3.3) j=1 Considere-se uma nova matriz, [a], matriz dos coeficientes técnicos, onde o coeficiente a ij significa a fracção de compras que o sector j fez do sector i, sendo calculada por: Sij a ij = (Eq. 3.4) X j Para exemplo apresentado, a matriz [a] toma os seguintes valores. [ a ] = Neste exemplo, a 32 =0.250 significa que do total de compras da indústria (sector nº 2), 25% são efectuadas ao sector dos serviços (sector nº 3). Por outro lado, apenas 30% ( ) das compras do sector dos serviços (3ª coluna) são feitas a outras empresas. Os restantes 70% resultam de valor acrescentado ou importações, neste exemplo. Com base na definição da matriz dos coeficientes técnicos a expressão matricial pode ser substituída por: n ( X ) a ij j + Yi = X i (Eq. 3.5) j=1 Nesta equação, o vector da procura final, Y, pode ser explicitado da seguinte forma: n ( a X ) Y = X (Eq. 3.6) i i j=1 ij j 56

58 A expressão anterior traduz um sistema de equações (para o exemplo da página anterior), conforme seguidamente se representa: Y Y Y = = = ( 1 a ) 11 a a X X X a ( 1 a ) 22 a X X X a a X X 3 3 ( 1 a 33 ) X 3 (Eq. 3.7) Este sistema de equações pode ser representado na forma matricial: Y Y Y = a 0 a 1 a a a a a a a X X X (Eq. 3.8) Considerando a matriz identidade, [I], este sistema toma a forma: r r Y = ( )X (Eq. 3.9) [ I] [ a] A expressão final do modelo Input-Output obtêm-se explicitando os volumes de vendas, envolvendo a inversão da matriz [I]-[a] r X = r r X = [ R]Y ([ I] [ a] ) -1 r Y (Eq. 3.10) A matriz ([I] [a]) -1, matriz R, designa-se por matriz inversa de Leontief. Note-se que além da forma exacta de calcular a inversa de uma matriz, existe uma outra forma muito útil em cálculo automático 22, com a virtude de incluir aspectos pedagógicos i ([ ] [ a] ) = [ I] + [ a] + [ a] + [ a] +... [ a] = I (Eq. 3.11) = i 0 ([I] [a]) -1 = [I] +[a] + [a] 2 + [a] 3 + [a] (Eq. 3.12) 22 Esta expressão constitui uma generalização para cálculo matricial do desenvolvimento em série de (1-a) -1 onde a é uma constante de valor positivo e inferior a 1. Esta condição obriga a que a norma da matriz seja igualmente inferior à unidade, condição que poderá ser satisfeita dada a definição da matriz dos coeficientes técnicos. 57

59 Efectivamente, o que este desenvolvimento em série apresenta são os progressivos efeitos cruzados dos fluxos intersectoriais. O efeito de ordem 0, ([I] [a]) -1 = [I], corresponde a considerar que as vendas resultam directamente da procura final, sendo nulos os fluxos intersectoriais. No efeito de ordem 1, ([I] [a]) -1 = [I]+ [a], as vendas englobam não só a procura final mas também as vendas do sector a si próprio para conseguir produzir as vendas do efeito 0. Os efeitos seguintes correspondem então aos efeitos múltiplos. A estes efeitos pode-se, eventualmente, associar a variável tempo, indicando a dinâmica de um sistema. Naturalmente que quanto mais cheia for [a] mais termos da série são necessários para que o resultado se aproxime do valor exacto. No exemplo, tem-se os seguintes resultados: [ I] + [ a] = [ I] + [ a] + [ a] = [ R ] = Deste exemplo conclui-se que o efeito de ordem 2 já se aproxima do resultado exacto de forma apreciável. 58

60 Elasticidade entre a Procura Final e a Produção A elasticidade entre a procura final (Y) e o volume de vendas (X) corresponde a determinar a variação do volume de vendas em todos os sectores quando um deles aumenta a sua procura final em 1 unidade. Considere-se que se pretendia avaliar o efeito na economia do aumento da procura final no sector agrícola em 1 unidade. Tal corresponde a um vector de procura final (recebendo agora a designação simbólica de Y por se tratar de uma variação) com os seguintes valores: Y= 1,0,0 (uma vez que o sector agrícola é o primeiro sector no exemplo). Aplicando a expressão final do modelo Input-Output obtém-se X= 1.144, 0.404, 0.317, num total de u.m. Conclui-se desta análise que o volume de vendas da economia crescerá unidades quando a procura final na agricultura crescer de 1 unidade. A elasticidade será assim de (adimensional). A diferença de u.m. resulta dos fluxos intersectoriais. Numa economia onde os fluxos intersectoriais sejam nulos a elasticidade é unitária, ou seja, não existe qualquer fluxo induzido. Outro exemplo importante de aplicação corresponde à determinação do efeito que o aumento da procura final poderá ter nos factores de produção, nomeadamente no valor acrescentado. Uma vez que o somatório dos valores acrescentados corresponde ao PIB de um país, poder-se-á questionar sobre qual o tipo de exportação que mais riqueza induz. A resposta a esta questão obriga à definição do vector de valor acrescentado adimensionalizado pelo vector de compras (ou vendas), à semelhança do que se fez para a matriz dos coeficientes técnicos. O vector de valor acrescentado adimensionalizado é calculado por: VA = i va i (Eq. 3.13) Xi No exemplo em análise, va 2 = 40 / 120 = 0.333, querendo tal traduzir que na estrutura de custos na industria, 33.3% corresponderiam a remunerações ou lucros. Tomando o exemplo anterior (uma vez que a exportação está englobada na procura final), quando a exportação agrícola aumenta 1 unidade, o acréscimo das vendas dos sectores será de X= 1.144, 0.404,

61 Como o vector dos valores acrescentados adimensionais são conhecidos, va= 0.267, 0.333, 0.300, podem-se calcular os valores induzidos de valor acrescentado por: VA VA va ou va vindo VA va X (Eq. 3.14) i i i = i = i = i Xi Xi Aplicando a última expressão obtém-se VA= 0.305, 0.079, Somadas todas as suas componentes obtém-se o valor total de u.m. Assim a elasticidade entre o valor acrescentado da economia e as exportações agrícolas será de Haverá agora que repetir o exercício para os outros 2 sectores e comparar as elasticidades obtidas. É importante realçar que o modelo Input-Output pressupõe uma variação linear dos fluxos, situação que não permite avaliar o efeito induzido por grandes variações da procura final. Efectivamente, se a procura final na agricultura variasse para o dobro de um ano para o outro seria de esperar que os factores de produção não mantivessem a mesma relação (que no exemplo apresentado é igual, 20 para o valor acrescentado e 20 para as importações), mas antes que as importações tomassem peso superior nas compras do sector agrícola. Tal implicaria alterações da matriz de coeficientes técnicos deixando a matriz inversa de Leontief de traduzir a relação entre a procura final e as vendas, perdendo-se a relação linear acima descrita Outras componentes da Procura Final O exemplo apresentado neste capítulo correspondia a uma economia caracterizada pela ausência de investimento e de despesas governamentais. Na realidade, o consumo final não representa apenas as exportações e consumo privado mas engloba também: Consumo público Investimento Igualmente nos factores de produção dever-se-á também considerar as despesas associadas aos impostos. i 60

62 Aplicação ao balanço energético nacional Princípios A aplicação do modelo Input-Output à área energética tem por objectivo fundamental caracterizar a relação entre energia primária e energia final. Na análise macro-económica a unidade era monetária. Em energia a unidade deverá ser, necessariamente, uma unidade energética, reflectindo cada parcela o seu efectivo valor energético. Os pontos em que assenta esta análise são os seguintes: Sectores Os sectores a considerar correspondem à desagregação dos sectores energéticos patente no Balanço Energético Nacional, ou seja, o carvão, o petróleo, a electricidade, o gás de cidade e os outros produtos (que inclui especialmente a lenha). Procura Final A procura final corresponde à energia disponível para consumo final e às exportações, por cada forma de energia (ou sector energético). Factores de Produção Os factores de produção englobam a importação de energia, a auto-produção (que será o valor acrescentado da análise macro-económica) e a degradação de energia. É este ultimo termo que diferencia a análise energética da análise económica atrás apresentada. Na análise económica o dinheiro circula sem qualquer degradação. Na energia, conforme o 2º Principio da Termodinâmica, as várias formas de energia não são igualmente convertíveis umas nas outras em circunstâncias reais. Todas se podem converter integralmente em calor, mas não se pode converter integralmente o calor noutras formas de energia. 61

63 Enquanto que na análise económica o valor acrescentado constitui o termo em análise, em energia, o termo em foco é a degradação, uma vez que esta relaciona energia final com primária. Energia Primária = Energia final + Degradação (Eq. 3.15) A aplicação do conceito Input-Output à energia permite também identificar relação entre as importações e a procura final, ou entre a procura final e o output energético total dos sectores energéticos Aplicação Input-Output ao sector energético no ano de 1998 Esta análise toma como fonte de informação o Balanço Energético Nacional (BEN) do ano de Análise de natureza equivalente pode ser observada em Águas e Domingos (1992), que se encontra em anexo. CONSUMO INTERSECTORIAL Carvão Petróleo Electric. Gás nat. Outros + Export. E.final = Total Carvão S 11 S 12 S 13 S 14 S 15 EX 1 EF 1 E 1 Petróleo S 21 S 22 S 23 S 24 S 25 EX 2 EF 2 E 2 Electricidade S 31 S 32 S 33 S 34 S 35 EX 3 EF 3 E 3 Gás natural S 41 S 42 S 43 S 44 S 45 EX 4 EF 4 E 4 Outros S 51 S 52 S 53 S 54 S 55 EX 5 EF 5 E 5 + Auto-produção AP 1 AP 2 AP 3 AP 4 AP 5 Importações I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 + Degradação D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 = Total E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 Quadro 3.4: Modelo Input-Output aplicado à energia PROCURA FINAL O preenchimento da matriz é apresentado na figura seguinte. Nesta figura as vendas de cada sector são desagregadas em tantas linhas quantas forem as entradas presentes no BEN. Por exemplo, na posição da MIO das vendas de petróleo ao próprio sector de petróleo estão indicadas 4 entradas (produtos para transformação, consumos de refinação, perdas de refinação, perdas de transporte e refinação). O preenchimento é construído com base na informação do BEN já apresentado no capítulo 3 à excepção das posições Carvão-Carvão (24,148 tep) e Carvão-Outros (61,952 tep). Efectivamente, a determinação destas posições obriga à análise da informação disponível na desagregação do BEN, que seguidamente se indica: 62

64 A produção de coque tem por base hulha e antracite importada. Em 1996 importaram-se 308,119 tep, tendose produzido 222,019 tep de coque, gerado 61,952 tep de gás de coque (OUTROS), representando as restantes 24,148 tep perdas de transformação, atribuídas a CARVÃO-CARVÃO. Das 61,952 tep de gás de coque produzidas, 31,490 não são aproveitadas, pelo que apenas 30,462 tep de gás de coque chega a consumo final. Assim, o valor de 24,148 tep de Carvão-Carvão resulta corresponde às perdas de transformação, enquanto que os 61,952 tep em Carvão-Outros corresponde à energia fornecida através do gás de coque. Na tabela seguinte quantifica-se o modelo Input-Output para o BEN de 1996, assim como, por aplicação da sua formulação matemática se calcula o operador que relaciona a variação da procura final com a produção total. Desta formulação o consumo de energia primária obtém-se pela soma do consumo interno de energia final com o somatório das degradações (em valor absoluto). 63

65 # 13.0 # 15.0 ktep Carvão Petróleo Electricidade Carvão Petróleo Electricidade Gás Outros Quadro 3.5: Modelo Input-Output da energia para 1996 = SECT + Export. Coquerie 93.6 Termoelec. 2,688 Gas Coque 73 2, Gas coque Acertos 1.9 Pr.petróleo -96 Termoelec. 2,303 gás cidade 9 3,243 2,649 Refinarias 876 Perdas refin 127 Transporte 0 Acertos 23 Coquerie 0.3 Refinarias 43 Centrais 129 gás cidade Extracção 0.1 Bombagem 9 Transporte 281 Acertos 0 Termoelec. 375 Auto-cons. 8 Gas cidade Gás Acertos 0 Outros Gas coque 33.5 Termoelec. 210 Transporte SECTORES , , , Auto-produção , ,150 2,285 Importações 3, , , Degradação , ,833 = = TOTAL 3, ,274 3, ,305 27,255 64

66 Quadro 3.6: Cálculo da matriz inversa de Leontief para 1996 [S] Carvão Petróleo Electricidade Gás cidade Outros Carvão 24,148 2,710,395 61,952 Petróleo 945,407 1,322,836 90,799 Electricidade , ,840 Gás cidade 2,236 9,042 Outros 175,845 34,513 Vector X 3,461,289 16,207,700 3,320,374 78,786 1,191,657 [a] Carvão Petróleo Electricidade Gás cidade Outros Carvão Petróleo Electricidade Gás cidade Outros ap imp deg [R] Carvão Petróleo Electricidade Gás cidade Outros Carvão Petróleo Electricidade Gás cidade Outros Conhecida a matriz inversa de Leontief, a produção total para satisfazer um aumento em 1 unidade na procura final de um certo sector, corresponderá à soma da coluna desse sector. Para avaliar a degradação provocada pelo aumento em 1 unidade na procura final multiplica-se componente a componente o vector X pelo vector degradação adimensional, sendo o seu somatório a degradação provocada. Na tabela seguinte apresenta-se este cálculo para a electricidade. 65

67 Quadro 3.7: Degradação energética na produção eléctrica Prod. Total deg Degradação Carvão Petróleo Electricidade Gás cidade Outros TOTAL Desta tabela conclui-se que por cada unidade de energia fornecida ao utilizador final na forma de electricidade degradam-se 1.06 unidades. Como o rendimento da transformação se calcula por : Final Final 1 η = = = (Eq. 3.16) Primaria Final + Degradação Degradação 1+ Final O rendimento médio da produção eléctrica para 1996 foi de: 1 η = = 49% (Eq. 3.17) Quadro 3.8: Rendimentos de transformação de cada sector energético para 1996 Carvão Petróleo Electricidade Gás cidade Outros 99% 94% 49% 72% 97% 66

68 4 PREÇOS DA ENERGIA 4.1 Liberalização do mercado eléctrico O mercado da electricidade tem vindo a sofrer alterações profundas que culminarão com a criação do Mercado Ibérico da Electricidade, MIBEL. Embora o sector eléctrico tenha sido aberto à iniciativa privada através do Decreto-Lei n.º 449/88, de 10 de Dezembro, foi com o pacote de novos instrumentos jurídicos publicados em 1995 (Decretos-Lei n.º 182/95 a 188/95, todos de 27 de Julho) que foram consagradas as bases do novo modelo para a organização do mercado da energia eléctrica. Na prática a liberalização só avançou após a criação da figura do regulador, personificado na Entidade de Regulação do Sector Eléctrico, ERSE. Assim, e no âmbito das suas atribuições, a ERSE definiu (pela sua Deliberação n.º 92-A/99, publicada no Suplemento ao Diário da República, II Série, de 15 de Fevereiro de 1999), que durante o triénio a abertura do mercado em Portugal estaria limitado às empresas com consumo eléctrico anual superior a 9 GWh. Este critério era verificado por muito poucas empresas, pouco mais de 200, mas representando cerca de ¼ do consumo nacional. No entanto, a adesão ao sistema liberalizado, tecnicamente designado por Sistema Eléctrico Não Vinculado (SENV), praticava-se em pouco mais de 40 empresas no final de 2001, representando cerca de 2.5% do consumo nacional. Para o ano de 2002, a elegibilidade ao SENV alargou-se a todas as empresas, ficando apenas excluídas as abastecidas em baixa tensão. Em consequência, a elegibilidade aumentou para 40% do consumo nacional. No início de 2003, já mais de 10% do consumo nacional em média tensão encontrava-se no mercado liberalizado. Presentemente a liberalização abrange todos os consumidores, pese embora seja diminuto o consumo abastecido por este regime. 67

69 9% 40% 51% MT+AT+MAT Baixa tensão Auto-Consumo Figura 4.1: Distribuição do consumo eléctrico nacional no ano 2000 O contrato com uma empresa comercializadora rege-se por regras específicas, podendo nada ter a ver com o Sistema Tarifário oficial, uma vez que os preços de aquisição de electricidade pela empresa comercializadora são igualmente específicos. Ao contrário da bolsa de valores mobiliários, a energia eléctrica tem como problema principal o facto de ter de ser produzida exactamente na mesma quantidade em que é consumida, não sendo possível a criação de stocks com expressão, requerendo essa produção uma prévia preparação. Efectivamente, enquanto que uma central hídrica pode entrar em produção em poucos minutos, já numa central térmica o arranque de um grupo electroprodutor pode levar várias horas desde a decisão de arranque até ao patamar de carga. Assim, cabe ao comercializador informar o produtor ou a bolsa de electricidade das necessidades de consumo previstas para o dia seguinte. Caso a previsão falhe o comercializador é penalizado pelos desvios quer seja por defeito quer por excesso, obrigando-o a negociar no, bem mais caro, mercado inter-diário. Em resultado, os contratos celebrados entre empresas industriais e comercializadores podem, ou não, forçar a empresa industrial a colaborar neste processo de previsão, vinculando-se contratualmente a penalizações em caso de falha. 68

70 2 dias depois!! FÁBRICA 1000 Segunda Terça Quarta Quinta Sexta Sábado Domingo Segunda Terça PRODUTOR Pot. Eléctrica (kw) COMERC : : : : : : : : : : :00 BOLSA Figura 4.2: Sequência do processo de fornecimento de energia eléctrica no SENV Embora claramente dependente da empresa comercializadora, a prática vem mostrando que só nas empresas de grande consumo eléctrico é que são definidas cláusulas que obrigam à previsão dos consumos e envolvem taxas de penalização por desvios. Nas empresas de menor consumo, o comercializador propõe, tipicamente, contratos que não obrigam a empresa industrial à previsão dos seus consumos. Nestas situações, os contratos seguem de muito próximo Sistema Tarifário oficial, aplicando uma percentagem de desconto, ou se baseiam em regras afins ao Sistema Tarifário oficial, com preços específicos. Em qualquer dos casos, o conhecimento da forma como a energia é consumida por parte das empresas industriais, com base na medição do perfil de consumos eléctricos, é fundamental, sendo o tratamento dessa informação o segredo do negócio de uma empresa comercializadora. Tal informação pode apresentar como vantagem a obtenção de um preço da electricidade inferior uma vez que o risco da empresa comercializadora torna-se menor. É igualmente importante referir que pode ser justificativo de uma revisão de contrato uma alteração substancial do perfil de consumos eléctricos. 69

71 4.2 O tarifário no sistema público No sistema público os preços da energia eléctrica são fixados anualmente pela ERSE para os consumidores abastecidos em Baixa Tensão e trimestralmente para consumidores abastecidos em nível de tensão superior. Basicamente a factura eléctrica compõe-se de uma parcela de potência, que procura cobrar custos fixos associados ao investimento e manutenção da rede, e uma parcela de energia, associada aos custos variáveis associados à produção da electricidade. Uma curta referência ao consumo de energia reactiva (que apenas se aplica a consumidores não residenciais). A energia reactiva é facturada quando excede uma determinada parcela da energia activa, situação que ocorre quando o atraso da corrente face à tensão é significativo, situação presente em motores eléctricos ou nas lâmpadas fluorescentes standart. A solução consiste na instalação de baterias de condensadores. A energia reactiva provoca perdas por efeito de Joule, uma vez que a intensidade de corrente para a mesma potência aumenta. Uma vez que se trata de um problema de fácil correcção, a presença de uma parcela não nula de energia reactiva numa factura eléctrica indicia uma fraca sensibilização da empresa para a energia. Nos grandes centros electroprodutores a electricidade é produzida em muito alta tensão, isto é, acima de 110 kv. O fornecimento de electricidade pode ser feito segundo 3 níveis de tensão: muito alta tensão: acima de 110 kv alta tensão: entre 45 kv e 110 kv média tensão: entre 1 kv e 45 kv baixa tensão: 220 V A descida da tensão é feita em transformadores, implicando em perdas da ordem de 1 a 2%. Estas perdas, somadas às perdas de transporte, provocam que a electricidade seja tanto mais cara quanto menor for a tensão de fornecimento. 70

72 4.2.1 Baixa tensão Nos consumos de baixa tensão (230 V) os preços são fixos durante todo o ano civil. Apresenta duas componentes: potência e energia. A parcela de potência designa-se geralmente por aluguer do contador e é um valor mensal constante que o consumidor paga. Este valor é independente do consumo energético efectuado sendo definido em função da potência instalada e da opção de contagem. Por exemplo, um contrato de 6,9 kva (potência mais frequente) tem um custo fixo mensal de 9,97. Quadro 4.1: Preços de electricidade em Baixa Tensão (fonte: ERSE) TARIFA DE VENDA A CLIENTES FINAIS EM BTN (<=20,7 kva e >2,3 kva) PREÇOS Potência (kva) (EUR/mês) (EUR/dia)* 3,45 5,26 0,1730 4,6 6,83 0,2245 Tarifa simples, bi-horária 5,75 8,40 0,2761 e tri-horária 6,9 9,97 0, ,35 14,67 0, ,8 19,37 0, ,25 24,08 0, ,7 28,78 0,9462 Energia activa (EUR/kWh) Tarifa simples Tarifa bi-horária Horas fora de vazio Horas de vazio 0,1285 0,1382 0,0742 Tarifa tri-horária Horas de ponta Horas de cheias Horas de vazio 0,1520 0,1332 0,0742 * RRC art. 184.º, n.º 3 A parcela relativa ao consumo energético pode ser contada em tarifa simples, em que o preço do kwh é constante (0,1285 /kwh), ou em tarifa modelada em que o preço do kwh assume diferentes 2 valores diferentes no caso de bi-horária (0,0742 /kwh nas horas de vazio e 0,1382 /kwh fora do vazio) ou 3 valores diferentes no caso de tri-horária (vazio, cheia e ponta). Nos casos de tarifa modelada, o ciclo de contagem pode ser diário (em que todos os dias têm iguais horários) ou semanal (em que os fim de semana têm mais horas económicas, em detrimento dos dias úteis), conforme se pode observar nos quadros seguintes. Dos preços é fácil de concluir que a opção por tarifa modelada, justifica-se sempre que mais de 15% do consumo é feito nas horas de vazio. 71

73 Quadro 4.2: Horários praticados em ciclo diário (fonte: ERSE) Em tarifa bi-horária vazio corresponde aos horários de Vazio normal e Supervazio, e fora dos vazio corresponde aos horários de Ponta e Cheias. Quadro 4.3: Horários praticados em ciclo semanal (fonte: ERSE) 72