CARVÃO MINERAL. Eng. Fernando Luiz Zancan Associação Brasileira do Carvão Mineral - ABCM. Curitiba/PR - 29 de janeiro de 2016

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1 CARVÃO MINERAL Eng. Fernando Luiz Zancan - ABCM Curitiba/PR - 29 de janeiro de 2016

2 A curva do esquecimento de Ebbinghaus

3 Contato: (48)

4 Pobreza Energética Milhões de pessoas sem energia = 1,3 bilhões Milhões sem energia limpa para cozinhar = 2,7 bilhões 2,56 bilhões (37 %) vivem com menos de 2 U$/dia e 2,0 bilhões tem acesso limitado a energia Fonte : IEA/2011

5 Urbanização: 3 bilhões nas cidades (1950/2010) equivaleu a: Petróleo: cresceu de 10 para 88 milhões de b/d Gás: cresceu de 8 para 113 Tcf Carvão: aumentou de 2 para 7,1 bilhões de toneladas Cimento : cresceu para cerca 3 bilhões de toneladas Aço : aumentou de 200 milhões para 1,4 bilhões de toneladas Nuclear : partiu de zero para Twh As cidades terão mais 3 bilhões de pessoas em 2050

6 00 milhões de urbanos p/ano or 30 anos

7 E como atender a essa população? Crescente demanda de energia para uma população cada vez mais urbanizada Segundo projeção da International Energy Agency (IEA), a matriz global de energia primária em 2040 será: Fonte: IEA, WEO 2014 A demanda de energia crescerá 37% no período Combustíveis fosseis reduz sua participação de 81% para 74%

8 Matriz de energia elétrica mundial IEA Geração de energia elétrica mundial por fonte Cenário de Novas Politicas Fonte: IEA, WEO 2015 O carvão é importante hoje e no futuro da matriz energética mundial

9 O carvão : Apesar de cair em %, aumenta em produção (t e TWh)

10 Apesar de cair na OCDE, aumenta nos países em desenvolvimento Nov/2015

11 Carvão continuará crescendo - prev. 2030

12 Quem está consumindo todo esse carvão? Demanda global de carvão por região Mtce World Other India Chinese coal demand plateau China India: : European coal demand 2005: peak US largest coal coal demand peak consumer by 2020 India United States Europe O crescimento da demanda mundial de carvão diminui rapidamente devido a políticas ambientais mais rigorosas. Por isso, a importância de plantas de alta eficiência e captura de CO2 para o futuro do carvão

13 O carvão parou de crescer no mundo? Incremento de consumo de 2014/19 Fonte: IEA/CIAB/Carlos F. Alvarez

14 Porque o carvão é importante no Planeta Para que os países pobres tenham o mesmo nível de KWh per capita dos países europeus precisarão adicionar 1,2 vezes o consumo atual de eletricidade: Sem carvão deveremos ter : Gás: 190 Tcf 8 vezes a produção da Rússia Nuclear 3500 usinas hoje existe 440 Hidros : equivalente a 300 Três gargantas Eólicas: 7,5 milhões de turbinas colocadas em 1,5 milhões de milhas

15 O Carvão é o recurso energético mais abundante no mundo 80,7 % dos recursos energéticos do mundo é carvão

16 Geração de Eletricidade a Carvão no Mundo em 2012 Mongólia 95% Índia 71% Alemanha 44% África do Sul 93% Austrália 69% USA 38% Polônia 83% Israel 61% Reino Unido 39% China 81% Indonésia 48% Japão 21% Fonte : WCA Mundo : 41 %

17 Utilização do carvão HELE High Efficiency, Low Emission Combustão CCS Carbon Capture and Storage CtG Coal to Gas Gaseificação CtL Coal to Liquid

18 Carvão Tecnologia em evolução Fonte : GE CIAB/nov15

19 Situação da frota mundial das UTEs 70% da frota mundial de UTEs a carvão são subcríticas No Brasil, 100% das UTEs são subcríticas com uma base instalada de 3,4 GW e idade média de 15a Carvão no mundo: GW

20 UTEs de alta eficiência e baixa emissão já são realidades CHINA: 41% da frota a carvão do mundo (1º) 37% da emissão global de CO2 pela termo a carvão Estratégia:aposentar usinas após 25 anos de operação ÍNDIA: 6% da frota a carvão do mundo (3º) 8% da emissão global de CO2 pela termo a carvão Estratégia:aposentar usinas SC após 25 anos de operação

21 Co-firing também é uma opção para diminuir emissões A adição de biomassa ao carvão promove redução de CO2 O desafio é a disponibilidade de biomassa próxima à UTE a custo competitivo Há limite técnico para a mistura carvão/biomassa (10 a 30%) Com o desenvolvimento da tecnologia de leito fluidizado circulante (CFB), que é mais flexível quanto ao combustível, o co-firing aumentou sua participação para descarbonização do carvão 1% de biomassa 1% de redução de CO2

22 Tecnologia de redução de emissões Fonte: CIAB nov/15

23 BAIMA 600 MW - CFBC China 600 MW CFBC Supercrítica 41% de eficiência C / 1900t/h Flexibilidade de carvão Caldeira: Harbin/Shanghai/Dongfang Operação comercial: 2014

24 SHANGHAI WAIGAOQIAO MW China MW PC Ultra Supercrítica 45% de eficiência C / t/h Caldeira: Alstom/Shanghai Electric Turbina: Siemens Operação comercial: 2009

25 NORDJYLLAND MW Dinamarca 440 MW PC Ultra Supercrítica C 47% de eficiência Operação comercial: 1998

26 LÜNEN MW Alemanha 750 MW PC Ultra Supercrítica 46% de eficiência CO2 < 800 g/kwh C Caldeira: IHI e Austrian Energy Turbina: Siemens Operação comercial: 2013

27 RDK MW Alemanha 912 MW PC Ultra Supercrítica 46% de eficiência C t/h CO2 < 740 g/kwh Caldeira: Alstom Operação comercial: 2013

28 MANJUNG MW Malásia MW PC Ultra Supercrítica 40% de eficiência C t/h Caldeira: Alstom Operação comercial: 2015

29 SHENHUA GUOHUA Power Company Near zero emissions Air Pollution Prevention and Control Action Plan: High-Quality Green Power Generation Plan para UTEs existentes Near-Zero Emission Project para novas UTEs Feed-in tariffs para incentivar o investimento imites de emissão estabelecido pelo Governo Chinês partir de 2011

30 Redução de CO 2 & Eficiência das Plantas Substituir: < 300 MW > 25 anos >300 MW Reduz: 1.7 GtCO 2 /ano 22% emissões de carvão 5.5% emissões globais Fonte: IEA 2008

31 O Caminho da Redução do CO 2 Brasil : 28 % Mais 1 % de eficiência : menos 2,5 % de CO2 O maior corte de emissões de CO 2 só com CCUS

32 Captura e Estocagem e Uso de CO2 3 Opções: Post Combustão Pre Combustão Oxy fuel Captura 2 Opções: Pipelines Navios CCUS Transporte 3 Opções; Camadas de Carvão: 40 Gt CO2 Campos de óleo e gás: 1,000 Gt CO2 Aquiferos salinos até 10,000 Gt CO2 Estocagem

33 Rotas tecnológicas de CCS Pre Combustion O Syngas, uma mistura de H2, CO e CO2, é gerado a partir de combustíveis fósseis ou biomassa. O CO2 pode ser removido resultando um combustível ou matéria prima para outras aplicações. Post Combustion O CO2 é capturado a partir da exaustão do processo de combustão por absorção com um solvente adequado. O CO2 absorvido é libertado do solvente, comprimido para o transporte e armazenamento. Oxy Combustion O2 é previamente separado do ar e o combustível é queimado numa atmosfera rica em O2 livre de nitrogênio. Resulta efluentes gasosos constituídos por H2O e CO2 em uma alta concentração, o que facilita a purificação.

34 Desenvolvimento do CCS 14 projetos de CCS de larga escala em operação, 8 em construção e 14 em desenvolvimento EUA lideram o desenvolvimento da tecnologia, com 7 projetos em operação ( Kemper e Petra Nova em 2016) Canadá possui o primeiro projeto em grande escala: Boundary Dam Visão 2020 Mais de 30 projetos em operação armazenado 50 Mt CO2/ano Visão 2030 CCS é uma indústria real 2 Gt CO2/ano Curva de aprendizado e redução P&D continuo, redução de custos de custos significativos e economia de escala Políticas de incentivo para permitir Fonte: É viável, atrai investimentos privados o desenvolvimento Rota desenvolvimento de tecnologia CCS. Roadmap do IEA Visão 2050 CCS é utilizado rotineiramente para reduzir CO2 em todas as industrias Armazenamento superior a 7 Gt CO2/ano 3400 plantas de CCS em operação no mundo 34

35 SASKPOWER BOUNDARY DAM CCUS Retrofit de 120 MW em operação desde out/ % de captura de CO2, 1,0 Mt CO2/ano evitado (equivalente a veículos) - CO2 para EOR Tecnologia de post combustion com injeção de amina num absorvedor 100% de captura de SO2 acido sulfurico

36 Custo do CCS Post Comb 2032/2033 Fonte: Alstom, WCA Workshop 2015

37 Evolução dos custos de CCS Ref PP: UTE sem CCS Fonte: Alstom, WCA Workshop 2015

38 CCS: por que a demora no progresso? Política de paridade entre todas as tecnologias de baixa emissão é essencial

39 Custo da eletricidade por tecnologia ( GE - nov/2015)

40 Gaseificação: tecnologia já consolidada Total de 862 projetos no mundo, 2378 gaseificadores: 116 GWth operando - 83 GWth em construção 109 GWth planejado Gaseificação aplicado com Carvão (55%), Petróleo (33%), Gás (7%), Coque (3%), Biomassa/Lixo (2%) Gaseificador Coal to Gas (CTG) Gás de síntese H₂ + CO Produtos Geração elétrica Processo de Liquefação Syngas to Liquids Produtos Metanol Gás Liquefeito Olefinas Polímeros Gasolina, querosene e diesel Uréia (Fertilizantes)

41 Gaseificação: eletricidade é menos atrativo Source: Higman Consulting, GTC Database, 2014 Valor agregado dos produtos derivados de carvão ($ de carvão/ $ produto) Eletricidade Gasolina Gás Liquefeito Metanol Olefinas Polímeros 1,0 4,0 4,4 6,0 13,0 23,0

42 Independência energética = Energia Disponível Galiléia jan 2013

43 Carvão um energético disponível 27 anos sem pesquisa geológica Energia 1% 19% 42% 31% 7% petróleo gas natural carvão hidráulica nuclear Fonte : BEN 2012 Equivalência energética - tep 100 % dos recursos conhecidos estão no Sul do Brasil 90 % no RS

44 CARVÃO NO BRASIL Recursos: 31,7 bilhões de toneladas (90% no RS) Produção Bruta (2014): 13,5 milhões t 51,2% em SC : Vendável 7,6 milhões t - 52,8 % no RS Produtores: PR (1) SC (11) RS (4) Empregos Diretos : em SC Mercado : 82,32 % Geração de Energia Elétrica Faturamento : R$ milhões Capacidade Instalada a Carvão nacional : MW Toda cadeia produtiva certificada com ISO 14001

45 Passado e futuro do carvão no Brasil A evolução da indústria de carvão foi condicionada pela política energética do país. A ênfase dessa política na energia hidrelétrica e, mais recentemente, nas fontes alternativas de energia limitou o aproveitamento das reservas de carvão. Esse quadro deve se alterar no futuro em função da evolução do mercado de energia elétrica. O novo cenário requer uma política de governo para o carvão

46 Cenário da energia elétrica no Brasil Médio e longo prazo Curto e médio prazo Perspectivas das UHEs Perspectivas das UTEs Crescimento da demanda de energia e restrições à construção de novas UHEs implicam a insuficiência dessa fonte UTEs virão integrar de forma permanente, e com participação crescente, a oferta de energia elétrica do país Perda paulatina do grau de regularização Expansão do parque de UTEs é necessária para a garantia da segurança do SIN Perspectivas das UTEs a carvão Participações relativas das UTEs a gás e a carvão dependerá da evolução da produção e custo do gás natural, ainda incerta Expansão da geração de energia termelétrica depende da geração a partir de carvão mineral

47 Carvão : Forte Indutor econômico na cadeia produtiva Mina de Calcário Fábrica de Cimento USINA Mina de Carvão Energia Elétrica Simbiose Industrial - aproveitamento de subprodutos com menor impacto ambiental

48 Impacto de construção de uma usina de 340 MW Impacta na economia R$ 5,5 bilhões Duplica o PIB percapita de Candiota Obs: Impacto na industria nacional sem construção civil

49 Economia da Geração Térmica a Carvão Impactos da produção das termoelétricas na economia brasileira Impacto Impacto Impacto Multiplic Variáveis direto indireto total ador Valor adicionado total (R$ milhões) ,12 Remunerações (R$ milhões) ,46 Excedente operacional bruto (R$ milhões) ,84 Valor bruto de produção (R$ milhões) ,21 Postos de trabalho ,83 Multiplicador da produção: 3,68

50 Benefícios da Geração Termelétrica a Carvão Nacional Baixo CVU Moeda nacional: não afeta balança de pagamentos Próximas aos centros de carga Despachabilidade => energia de base Não dependente das condições climáticas Energia disponível

51 Benefícios da Geração Termelétrica a Carvão Se substituíssemos o último bloco de 1GW de geração por UTEs a carvão com CVU de R$110/MWh, a economia mensal no despacho seria de R$ 500 milhões/mês. (Somente custo variável, desconsiderando a diferença de receita fixa) Despacho em janeiro/2014

52 Carvão tem o CVU mais baixo Fonte : ONS PMO10.15 Candiota : 50/69 R$/MWh

53 Previsibilidade do custo do Gás Natural?????

54 Cenário Carvão 2013 Após 4 anos fora, Portaria 137/13 : térmicas a carvão no leilão A-5 Evolução até : Financiamento do BNDES igual as outras fontes Regulamentação do PIS/CONFINS : Decreto 8082 de Politicas Estaduais do RS e SC de incentivo as usinas térmicas a carvão.

55 UTE s a carvão fora do 1º LEN A-5 Preço teto de R$ 140/MWh foi insuficiente Valorização do Euro e Dólar (+15% em 2013) UTE Leilão ICB Histórico R$/MWh ICB Atualizado R$/MWh Candiota III LEN A Itaqui LEN A Pecém I LEN A Pecém II LEN A Garantia física menor que leilões anteriores

56 Leilões A-5/2014 e 2015 Leilão Adequação do Preço Teto do Leilão : 209 R$/MWh Resultado : Termopampa : 340 MW - Tractebel, mais 1,6 milhões de toneladas de carvão em 2019 Leilão : Preço teto : 281 R$/MWh Projetos cadastrados: Seival : 600 MW e USITESC : 300 MW Resultado: sem participação

57 Cenário da energia elétrica : implicações na política energética A política energética deve incluir entre suas diretrizes: assegurar a expansão da geração termelétrica promover a redução do custo de geração das UTEs esse custo é agora mais relevante para a modicidade das tarifas do SIN induzir e apoiar inciativas para o reduzir as emissão de CO 2 pelas UTEs incluindo a modernização do parque Reduzir o impacto na balança de transações correntes

58 Redução do custo de geração das usinas termelétricas Redução do custo do investimento Redução do custo de operação eficiência das novas UTEs a carvão substituição das UTEs a óleo/diesel por UTEs de menor CVU (carvão e gás) no despacho do SIN renovação do parque atual de UTEs a carvão aproveitamento dos coprodutos da combustão, notadamente na produção de cimento e fertilizantes

59 Uso do carvão e os estados do Sul Os estados do Sul enfrentam problemas de suprimento de energia elétrica e de gás natural Estão esgotadas as possibilidades de aumento da geração de energia hidráulica na região A geração de energia eólica é insuficiente para atender a demanda de energia desses estados Novas UTEs a carvão no Sul virão equacionar os problemas de suprimento de energia elétrica A construção de planta de gasificação de carvão na região: virá equacionar o problema de suprimento de gás e viabilizará a implantação de uma indústria carboquímica

60 Potencial de geração a carvão RS 8,1 GW - Tecnologias estudadas: CFBC com Co-firing com 30 % de biomassa e CCS com aminas - Verificação do stress hídrico - Uso somente de reservas lavráveis - Resultado: MW de potencial Obs: Inventário geológico ainda incompleto no Brasil

61 Potencial de geração à carvão Conclusão:... pode-se incrementar mais de MW sem contudo prejudicar a qualidade do ar da região...

62 Projetos em desenvolvimento com licença ambiental Projeto Capacidade MW Consumo de Carvão t/ano Investimento R$ bilhões USITESC/SC ,3 ENEVA/RS ,9 CTSUL/RS ,8 Termopampa/RS ,1 Total ,1 Produção de carvão em 2014 : t

63 Tecnologias Limpas Central La Pereda, Espanha CFBC Kcal/kg - Baixas emissões - Queima com biomassa < CO2

64 CFBC carvões de alta cinza Fonte: babcok&wilcox

65 Source: Food and Alimentation Organization of the United Nations (FAO), Statistics Division, Rome, 2012 Uso de fertilizantes no Brasil é abaixo do consumo mundial Nitrogen Fertilizer Use in Corn (kg of fertilizers per hectare) USA EU China Brazil

66 Dessulfurização utilizando Amônia Utilizando amônia como reagente no processo de dessulfurização, o subproduto é o Sulfato de Amônio É uma alternativa à utilização de cal/calcário e ainda gera receita pela venda do subproduto Brasil importa 90% do sulfato de amônio, amplamente utilizado na fabricação de fertilizantes Fonte: Marsulex Environmental Technologies (MET) Zaklady Azotowe Pulawy Complexo Industrial ECOPLEX Polônia 330 MW 93.5%+ remoção de SO2 Início de operação: 2013

67 Mudanças Climáticas e o Brasil Emissões de CO2 em energia

68 Lei /2009 art. 3 o Parágrafo único. Os objetivos da Política Nacional sobre Mudança do Clima deverão estar em consonância com o desenvolvimento sustentável a fim de buscar o crescimento econômico, a erradicação da pobreza e a redução das desigualdades sociais.

69 Indicadores de emissão de CO2 (fonte: IEA 2014 base 2012) 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 CO2/PIB CO2/PIBppp

70 Indicadores de CO2 ( fonte: IEA 2014 base 2012) 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 CO2/TPES CO2/Twh

71 Emissões de GEE - Brasil x Mundo Fonte: observatório do clima

72 Evolução das Emissões no Brasil Fonte : Observatório do Clima

73 Evolução de GEE na energia

74 Plataforma cenários 2050 PCE2050

75 Carvão FEE Potência PCE2050

76 PCE Energia Elétrica: Previsão de Emissões de CO2 Em 2050 : 11% do total das emissões em energia

77 Criar uma cultura de carvão já After 2035 the energy system changes deeply with hydropower potential depletion Coal-fired plants equipped with postcombustion CCS acquire importance after 2035 After 2040, the main choice is IGCC plants equipped with selexol CCS Larissa Pinheiro Pupo Nogueira1, André Frossard Pereira de Lucena, Régis Rathmann, Pedro Rua Rodriguez Rochedo, Alexandre Szklo, Roberto Schaeffer - COPPE Energy Planning Program, Graduate School of Engineering Universidade Federal do Rio de Janeiro Fonte: International Journal of Greenhouse Gas Control 2014

78 Mudar a percepção pública Térmicas não são quebra-galho, afirma Zimmermann Valor Online - 19/3 Térmicas fazem parte do modelo Renovável- Térmico Brasileiro otimizado O custo da energia é menor porque só se aproveita energia secundária das hidro com a energia firme da térmica: Térmica não é cara Não existe energia limpa : todas tem efeitos ambientais e são licenciadas O CO2/KWh do Brasil está entre os menores do mundo e continuará sendo

79 Ação governamental em apoio à indústria do carvão Ações diretamente dirigidas às empresas do setores: concessão dos incentivos fiscais (correção de assimetrias tributárias) e das mesmas condições de financiamento oferecidos às UTEs Ações voltadas para o ambiente de operação da indústria zoneamento e inventário das reservas de carvão retomada da pesquisa geológica referida ao carvão mineral no país formação de recursos humanos recomposição a infraestrutura tecnológica do setor P&D rede carvão construção da ferrovia litorânea articulada à FTC e à malha sul da ALL e de trecho ferroviário ligando as regiões carboníferas de SC e do RS

80 Desafios da Indústria de Carvão Mudanças Climáticas : Fontes de Financiamento Pressão ambientalista The Minamata Convention on Mercury and its implementention in the Latin America and Caribbean Region Envelhecimento do parque programa de modernização Melhoria do marco regulatório

81 Proposta setorial a) Programa de Modernização de Usinas Térmicas até 2017 passar a eficiência de 28 para 36 % e com o mesmo CO2 fazer 300 MW a mais. b) Estruturar uma política industrial para a cadeia do carvão (gasificação e geração térmica, carboquimica) c) Rediscutir o marco regulatório das térmicas d) Criar uma cultura de carvão no Brasil

82 Carvão : Compromisso Social SATC Educação para Vida mil alunos c/bolsa de estudo Investimento R$ 4 milhões/ano

83 SATC - Inclusão Social

84 &D em baixo carbono - CTCL entro Tecnológico de Carvão Limpo Areas de pesquisa: recuperação ambiental Geologia, Conversão e Meio Ambiente, CCUS CTCL 39 pesquisadores + bolsistas da faculdade SATC LCSATC Laboratório de CCUS = R$ 8 milhões P&D CGTEE/FAPESC/ USDOE Investimento 2010/15: R$ 10 milhões (FINEP/FAPESC/EBRAS/SATC) SATC/Criciúma/SC

85 Obrigado pela Atenção