Energia e Mudança Climática Fatos e Tendências Horizonte 2050 Papel da Geração Elétrica Nuclear Leonam dos Santos Guimarães São Paulo, 20 de maio de 2011 1
Três desafios ECONÔMICO SOCIAL 1 Garantir a disponibilidade de recursos naturais AMBIENTE RECURSOS NATURAIS 2 Não ultrapassar os limites suportáveis pela Biosfera em assimilar resíduos e poluição 3 Reduzir a pobreza e desigualdade social 2
Crescimento da População Mundial 3
No Rumo da Mudança Problemas cruciais a serem equacionados As antigas mitologias descreviam a natureza como composta por 4 elementos básicos FOGO ÁGUA TERRA AR 4
No Rumo da Mudança Problemas cruciais a serem equacionados O desenvolvimento sustentável deve ser coerente com essas 4 dimensões TERRA uso do solo FOGO energia ESPÍRITO políticas AR clima ÁGUA 5
No Rumo da Mudança Problemas cruciais a serem equacionados POBREZA ENERGIA ÁGUA ALIMENTO MORADIA DIREITOS HUMANOS SAÚDE EDUCAÇÃO DEMOCRACIA TERRORISMO GUERRA MEIO-AMBIENTE RECURSOS SERVIÇOS 6
Fatos e Tendências The issue at a glance... 1 Crescimento, Desenvolvimento e demanda por energia Energia é o combustível do crescimento e um requisito essencial para o desenvolvimento econômico e social. A demanda por energia poderá dobrar ou triplicar em 2050 em função do desenvolvimento. 2 Consumo de energia e impactos sobre o clima A concentração de CO2 na atmosfera está aumentando. A temperatura global também. Se começarmos a gerenciar emissões de GEE hoje, podemos limitar as mudanças climáticas 3 A dinâmica das mudanças tecnológicas A mudança tecnológica é um processo lento, medido em décadas. Infra-estruturas de larga escala como sistemas de transporte e energia podem levar até um século para serem totalmente modificados. 4 Reformulando nosso futuro energético Em 2050 a demanda por energia será muito maior, mas as emissões globais de GEE não podem ser maiores do que as atuais e tendendo para baixo. Não existe uma única solução. Acima de tudo, nós precisamos começar agora. 7
Fatos The issue e Tendências at a glance.-. seção. 1 1 Crescimento, Desenvolvimento e demanda por energia Energia é o combustível do crescimento e um requisito essencial para o desenvolvimento econômico e social. A demanda por energia poderá dobrar ou triplicar em 2050 em função do desenvolvimento. 2 Consumo de energia e impactos sobre o clima A concentração de CO2 na atmosfera está aumentando. A temperatura global também. Se começarmos a gerenciar emissões de GEE hoje, podemos limitar as mudanças climáticas 3 A dinâmica das mudanças tecnológicas A mudança tecnológica é um processo lento, medido em décadas. Infra-estruturas de larga escala como sistemas de transporte e energia podem levar até um século para serem totalmente modificados. 4 Reformulando nosso futuro energético Em 2050 a demanda por energia será muito maior, mas as emissões globais de GEE não podem ser maiores do que as atuais e tendendo para baixo. Não existe uma única solução. Acima de tudo, nós precisamos começar agora. 8
Produto Nacional Bruto por habitante (PPP) 9
Produto Nacional Bruto por habitante (PPP) 1.3 bilhão de pessoas vivem na pobreza absoluta, com renda inferior a U$1/day (World Bank) 841 milhão de pessoas nos países em desenvolvimento sofrem de desnutrição (UN Food and Agriculture Organization) Quinto mais rico Distribuição do Produto Bruto Mundial 82.7% 11.7% 2.3% Cerca de1 bilhão de pessoas ou não podem trabalhar ou trabalham em ocupações que não lhe permitem sustentar sua família (International Labor Organization) Quinto mais pobre 1.9% 1.4% (UNDP, Human Development Report 2010) 10 10
Eletricidade e Desenvolvimento humano BRASIL: 90 ª posição BRASIL: 69 ª posição Fonte: Lighting the way, InterAcademy Council, 2007 11
Como evoluirá a matriz energética global? A transição é incerta? Alto 1200 Introdução de petróleo, gás natural, hidrelétricas de grande escala e energia nuclear. Economia do carvão En. Renováveis como aeólica e solar Baixo 1000 800 600 400 200 Energia Primária, EJ 1920-1930 s 2000 2050 0 Países da OCDE Países não OCDE 12
Como evoluirá a matriz energética brasileira? 13
Como evoluirá a matriz energética brasileira? 14
Crescimento, Desenvolvimento e Demanda por Energia População Mundial separada por grupos de renda: Pobres (PIB < $1,500) Em Desenvolvimento(PIB < $5,000) Emergentes (PIB < $12,000) Desenvolvidos (PIB > $12,000) Energia Primária Desenvolvidos (PIB>$12,000) Emergentes (PIB<$12,000) Em Desenv. (PIB<$5,000) Pobres(PIB<$1,500) Em 2050, espera-se que a população mundial chegue a 9 bilhões, principalmente pelo crescimento demográfico dos países não desenvolvidos. 10000 8000 Um padrão de desenvolvimento capaz de criar um mundo com baixa pobreza significará a duplicação da demanda por energia em 2050 Um padrão de desenvolvimento capaz de criar um mundo desenvolvido significará a triplicação da demanda por energia em 2050 Caso Base Mundo c/ Baixa pobreza 2000 2050 Mundo Desenvolvido 6000 4000 2000 0 População, Milhões 15 Fonte: WBCSD adaptado do IEA 2003
Crescimento, Desenvolvimento e Demanda por Energia Premissa Básica Forte correlação entre crescimento e Consumo de energia 400 EUA Consumo de Energia, GJ per capita 350 300 250 200 150 100 50 0 Rússia Brasil $0 $5'000 $10'000 $15'000 $20'000 $25'000 $30'000 PIB per capita, US$ 1995 ppp Tendência Global UE América do Norte Coréia 1970-2000 Malásia 1970-2000 China 1970-2000 16 Fonte: WBCSD adaptação da IEA 2003
Crescimento, Desenvolvimento e Demanda por Energia no Brasil 17
Crescimento, Desenvolvimento e Demanda por Energia no Brasil 18
Fatos The issue e Tendências at a glance.. seção. 2 1 Crescimento, Desenvolvimento e demanda por energia Energia é o combustível do crescimento e um requisito essencial para o desenvolvimento econômico e social. A demanda por energia poderá dobrar ou triplicar em 2050 em função do desenvolvimento. 2 Consumo de energia e impactos sobre o clima A concentração de CO2 na atmosfera está aumentando. A temperatura global também. Se começarmos a gerenciar emissões de GEE hoje, podemos limitar as mudanças climáticas 3 A dinâmica das mudanças tecnológicas A mudança tecnológica é um processo lento, medido em décadas. Infraestruturas de larga escala como sistemas de transporte e energia podem levar até um século para serem totalmente modificados. 4 Reformulando nosso futuro energético Em 2050 a demanda por energia será muito maior, mas as emissões globais de GEE não podem ser maiores do que as atuais e tendendo para baixo. Não existe uma única solução. Acima de tudo, nós precisamos começar agora. 19
Os Cenários do IPCC Existem diversos cenários desenvolvidos pelo IPCC, cada um baseado em modelos distintos. A1B e B2 consideram o crescimento populacional e as metas de desenvolvimento gerando os casos do mundo com baixa pobreza e do mundo próspero. 1500 1000 Energia primária, EJ por ano RE RE RE Renováveis Biomassa Nuclear Gás Natural IPCC B2, cenário de consumo menor de energia, reflete um crescimento econômico moderado com ênfase em soluções sustentáveis locais. Neste mundo as mudanças tecnológicas são mais lentas e diversas. 500 Petróleo IPCC A1B, cenário de alto consumo energético, descreve um mundo com crescimento econômico acelerado e rápida introdução de tecnologias novas e mais eficientes. B2 2000 2050 A1B Carvão 20 Fonte: IPCC 2000
25 20 15 10 5 CO 2, GtC 0 1980 3rd International Workshop on Advances in Cleaner Production Existe um limite aceitável para emissão de Existe limite aceitável para emissões de CO CO 2? 2? 450 ppm 550 ppm Cenário A1B Faixa de emissão Cenário B2 Faixa de Emissão 1000 ppm 2000 2020 2040 2060 2080 2100 6-5 - 4-3 - 2-1 - 0 - ºC 450 ppm 1990 2100 2300 550 ppm 1000 ppm 2100 2300 2100 2300 Risco para muitos Risco para alguns Ecossistemas ameaçados Aumento significativo Aumento Eventos Climáticos extremos Alta Probabilidade Baixa probabilidade Eventos de alto impacto e em larga escala 21 Fonte: IPCC 2001
Adaptação às Mudanças Climáticas Os impactos no sistema climático serão significativos mesmo num nível de estabilização factível. Portanto, a adaptação a mudança do clima tem que fazer parte de qualquer estratégia futura. Exemplos de Medidas de Adaptação: Defesa contra enchentes em regiões vulneráveis como Flórida e Bangladesh; Planos de desocupação para ilhas como as Maldivas; Gestão de recursos hídricos para enfrentamento das mudanças nos padrões de precipitação (ex. Aquedutos) 22
Fatos The issue e Tendências at a glance.-. seção. 3 1 Crescimento, Desenvolvimento e demanda por energia Energia é o combustível do crescimento e um requisito essencial para o desenvolvimento econômico e social. A demanda por energia poderá dobrar ou triplicar em 2050 em função do desenvolvimento. 2 Consumo de energia e impactos sobre o clima A concentração de CO2 na atmosfera está aumentando. A temperatura global também. Se começarmos a gerenciar emissões de GEE hoje, podemos limitar as mudanças climáticas 3 A dinâmica das mudanças tecnológicas A mudança tecnológica é um processo lento, medido em décadas. Infraestruturas de larga escala como sistemas de transporte e energia podem levar até um século para serem totalmente modificados. 4 Reformulando nosso futuro energético Em 2050 a demanda por energia será muito maior, mas as emissões globais de GEE não podem ser maiores do que as atuais e tendendo para baixo. Não existe uma única solução. Acima de tudo, nós precisamos começar agora. 23
Tudo vai mudar no futuro próximo? Muitos defendem que uma revolução em nossa matriz energética é a única solução para a ameaça do aquecimento global. Porém: As principais transformações em nível global levarão tempo para se processar A velocidade da difusão tecnológica depende de muitos fatores. 24
Vida útil da matriz energética A taxa de mudança tecnológica tem estreita relação com a vida útil do estoque de capital físico e equipamentos Construções 45+++ anos Us. Carvão 45+ anos Us. Hidr. 75+ anos Nuclear 40+ anos Us. GN 25+ anos Automóveis 12 20 anos 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 ++ 25
Estudo de caso 1: Setor de transporte 2500 Total de veículos, milhões Carros = aprox. 50% das emissões globais do setor de transporte 2000 1500 Total de veículos alternativos Total de veículos tradicionais 1000 500 Crescimento anual de 2% na quantidade de carros Fabricação em larga escala de veículos alternativos começa em 2010 com 200,000 unidades por ano e crescimento de 20% p.a. 0 2000 2010 2020 2030 2040 2050 26
Estudo de caso 2: Setor energético Capacidade instalada global de geração de energia GW 8000 6000 As emissões de CO2 provenientes do setor energético não declinarão antes de 2030 Mesmo se Todas as usinas a carvão capturassem e estocassem carbono ou se a Energia nuclear/renovável fosse mais difundida Gás natural se tornasse o principal combustível CO2 emissões Mt por ano 10 000 9 000 8 000 4000 Capacidade adicional necessária Capacidade atual declinando 2000 0... Por causa da grande proporção de fontes energéticas intensivas em carbono que compõe a matriz energética atual e sua vida útil 1999 2010 2020 2030 27
Fatos The issue e Tendência at a glance -. seção.. 4 1 Crescimento, Desenvolvimento e demanda por energia Energia é o combustível do crescimento e um requisito essencial para o desenvolvimento econômico e social. A demanda por energia poderá dobrar ou triplicar em 2050 em função do desenvolvimento. 2 Consumo de energia e impactos sobre o clima A concentração de CO2 na atmosfera está aumentando. A temperatura global também. Se começarmos a gerenciar emissões de GEE hoje, podemos limitar as mudanças climáticas 3 A dinâmica das mudanças tecnológicas A mudança tecnológica é um processo lento, medido em décadas. Infraestruturas de larga escala como sistemas de transporte e energia podem levar até um século para serem totalmente modificados. 4 Reformulando nosso futuro energético Em 2050 a demanda por energia será muito maior, mas as emissões globais de GEE não podem ser maiores do que as atuais e tendendo para baixo. Não existe uma única solução. Acima de tudo, nós precisamos começar agora. 28
Matriz Energética atual Fonte Final de Energia Eletricidade Gás Combustíveis Líquidos Combustíveis Sólidos Biomassa N-Comercial 309 EJ 2000 8 Gt de carbono Queima direta de combustível 3-4 Gt 800 milhões de veículos 1+ Gt 700+ Termelétricas a Carvão 1.5 Gt Biomassa não comercial 1 Gt 800 termelétricas a gás e óleo 0.7 Gt Tecnologias Neutras 0 Gt 8.0 Gt 25EJ/ano de En. solar 500,000 Turbinas aeólicas de 5MW 1000 Term. Carvão de 1GW 1000 Term. de carvão de 1GW com captura e sequestro 1000 Term. de 1GW de óleo diesel 1000 Term.de 1GW a gás natural 1000 Usinas Nucleares de 1GW 1000 Usinas hidro,, maré, geotérmica de 1GW 500 milhões de veículos bicombustíveis 500 milhões de veículos de biocombustíveis 50EJ 100 EJ Combustíve Combustível is não para uso direto comerciais (madeira) 29
EMISSÕES DE CO2 EVITADAS NO BRASIL (2000 2006): Impacto Direto da Geração Nuclear no Brasil sobre Emissões de Efeito Estufa, Carlos Feu Alvim, Frida Eidelman, Olga Mafra, Omar Campos Fereira e Rafael Macêdo Economia & Energia Ano XI-No 63 Agosto - Setembro 2007 ISSN 1518-2932 - http://ecen.com/ GERAÇÃO HIDRELÉTRICA: 1.677 milhões de toneladas de CO2 ÁLCOOL COMBUSTÍVEL: 165 milhões de toneladas de CO2 GERAÇÃO NUCLEOELÉTRICA: 63 milhões de toneladas de CO2 38% 25EJ/ano de En. solar 500,000 Turbinas aeólicas de 5MW 1000 Term. Carvão de 1GW 1000 Term. de carvão de 1GW com captura e sequestro 1000 Term. de 1GW de óleo diesel 1000 Term.de 1GW a gás natural 1000 Usinas Nucleares de 1GW 1000 Usinas hidro, maré, geotérmica de 1GW 500 milhões de veículos bicombustíveis 500 milhões de veículos de biocombustíveis 50EJ 100 EJ Combustíve Combustível is não para uso direto comerciais (madeira) 30
A geração elétrica nuclear é neutra! A operação de uma usina nuclear de 1,3 GW durante um ano (80% de fator de capacidade) se faz com a reposição de 54 t de combustível (urânio enriquecido) que é um terço de sua carga total e o volume desta terça parte é cerca de 50 m3). A geração de igual quantidade de eletricidade (cerca de 9 TWh) produziria cerca de 2 a 3 milhões de toneladas/ano de CO2 (usina de GN ou carvão) despejando um volume aproximado de a 1 a 1,5 bilhões de m3 na atmosfera. Ou seja, existe uma relação de cerca de 50 mil entre as massas de rejeitos de uma usina térmica e uma nuclear. 25EJ/ano de En. solar 500,000 Turbinas aeólicas de 5MW 1000 Term. Carvão de 1GW 1000 Term. de carvão de 1GW com captura e sequestro 1000 Term. de 1GW de óleo diesel 1000 Term.de 1GW a gás natural 1000 Usinas Nucleares de 1GW 1000 Usinas hidro, maré, geotérmica de 1GW 500 milhões de veículos bicombustíveis 500 milhões de veículos de biocombustíveis 50EJ 100 EJ Combustíve Combustível is não para uso direto comerciais (madeira) 31
EMISSÕES DE CO2 NO BRASIL 32
DESAFIOS PARA O FUTURO geração térmica: t 20% das emissões geração nuclear e hídrica: h não provocam emissões 33
De encontro às nossas necessidades energéticas (IPCC) Fonte Final de Energia Eletricidade Gás Combustíveis Líquidos Combustíveis Sólidos Biomassa N-Comercial Contribuição nuclear 671 EJ 15 Gt de carbono Crescimento médio, soluções locais, mudança tecnológica lenta. 1002 EJ 16 Gt de carbono Crescimento econômico acelerado e rápida introdução e difusão de novas tecnologias mais eficientes. 2050 (B2-AIM) 2050 (A1B-AIM) 34
Atingindo a estabilização em níveis aceitáveis Atingindo a estabilização de CO 2 em níveis 30 Emissões de CO2 GtC / ano 25 20 Faixa de emissão A1B/B2 15 10 A1B-AIM B2-AIM Redução de 6-7 Gt 1000 ppm 5 550 ppm 0 2000 2020 2040 2060 2080 2100 Fonte:: IPCC 2000 35
Uma trajetória mais baixa Fonte Final de Energia Eletricidade Gás Combustíveis Líquidos Combustíveis Sólidos Biomassa N-Comercial Contribuição nuclear 705 EJ 9 Gt de carbono Desenvolvimento pouco intensivo em energia/ carbono, proporcionado por mudanças sociais e tecnológicas. 2050 (trajetória 550 ppm) 36
Um olhar sobre as opções Contribuição nuclear 8 Gt 671 EJ 15 Gt Crescimento médio, soluções locais, mudança tecnológica lenta. 1002 EJ 16 Gt Crescimento acelerado, rápida introdução de tecnologias mais eficientes. 705 EJ 9 Gt Desenvolvimento pouco intensivo em energia/ carbono, proporcionado por mudanças tecnológicas sociais. 309 EJ 2000 (370 ppm) 2050 (B2-AIM) (trajetória 1000 ppm) 2050 (A1B-AIM) (trajetória 1000 ppm) 2050 (Trajetória 550 ppm) 37
Contribuição Nuclear 436 reatores em operação 52 reatores em construção 135 reatores encomendados 0 +11 +27 295 +29 reatores propostos Comparação com Dezembro 2008 Reatores em construção Países com reatores planejados +67 Fonte: : World Nuclear Association October 2009 38
Contribuição Nuclear Source: NEA PLATTS 4th Annual Nuclear Power Conference,, Paris, June 2009 Variações das projeções de capacidade instalada 2030 NEA IAEA EIA WEO WNA 0 200 400 600 800 GWe 2050 NEA ETP IPCC 0 500 1,000 1,500 GWe TW 18 16 14 12 10 8 6 4 2 Mesmo com um crescimento robusto de fontes renováveis e do clean coal o déficit de energias limpas só poderá ser coberto usando nuclear bem acima das previsões do cenário baixo (8 TW) 2000 2020 2040 2060 2080 2100 8 TW A potência nuclear instalada em 2050 pode crescer cerca de 4 vezes Source: WNA, June 2009 June 2009 39
Opções de Mudança Revolução tecnológica Redução das Emissões Maior Aparelhos Renováveis Captura Transporte Construções Fazendo Energia utilização e Nuclear pouco as em de intensivos Seqüestro massa coisas 700 GN Usinas de em 1 de forma GW ao energia Hidroeletricidade. 1400 Carbono demonstrou Transporte invés Term. a 700 que a uma diferente GN em de massa 1 GW Transporte Bio-combustíveis Rodoviário Aeólica, 250 Zero milhões Energy solar, Home de Geotérmica, hectares (EUA), Emissões de alta podem produtividade dobrar, (1/6 chegando CCGT Ex dos redução a termelétricas 300.000 campos substituindo de 3 Gt turbinas 90% de carbono cultiváveis) a 700 em carvão Term. vento de 2050 0.5 a 5 Fluxo substitui com (14 carvão MW de 1 mais Gt = usinas/ano levaria área seqüestro 50% deixariam da 2 bilhões mobilidade de a Portugal geológico de consumo de veículos. CO2 por Imaginem de veículos o que energia igual ao fluxo leves. uma podemos de redução ser emitidos até 2050 petróleo nas 10 ser extraído fazer emissões milhões atingido com hoje de a anuais com internet ha de contruções de Aumento de eficiência e painéis e difusão do carbono apenas solares energo-eficientes. hidrogênio de mudando (0,1% 1 Gt poderiam das (2x terras mês as demais tecnologias reduzir da até do em 2050) lâmpadas!! mundo) informação! 2Gt.. Conservação e eficiência energética 40
Energia e Mudança Climática Muchas Gracias! Leonam dos Santos Guimarães 41