ENERGIA E DESENVOLVIMENTO

ENERGIA E DESENVOLVIMENTO 1

A Questão Energética Séc. XX An Essay on the Principle of Population (1798) Thomas Malthus (1766-1832) Escassez + Ambiente + Preço Séc. XXI 2

Ciclo Energético 3

Energia Primária e Final Energia primária fontes de energia que se encontram na natureza (lenha, petróleo, carvão, vento, sol, água, etc.) Energia final energia que é disponibilizada e utilizada directamente pelos consumidores (electricidade, a gasolina, gasóleo, o fuelóleo consumido numa empresa de cerâmica, o gás consumido em nossas casas) Final significa que uma dada fonte de energia atingiu o fim da cadeia de transformação e que pode ser usada para satisfazer as necessidades da sociedade 4

Cascata da Energia Exemplo: Petróleo Gasolina Rotação do motor Transformação de Energia Movimento do veículo Conversão de Energia Utilização de Energia Primária Final Útil Produtiva Degradação de energia primária Degradação de energia final Desperdício de energia 5

Transformação de Energia Primária em Final Energia primária = Energia final + Degradação Exemplo: Centrais termoeléctricas: Rendimento de Carnot 6

Carnot T q T f T q 7

Exemplo: Uma máquina a vapor absorve calor de uma caldeira a 200ºC, pressão de 15 atm, e descarrega-o directamente no ar, pressão 1 atm, a 100ºC. Qual o rendimento máximo possível? T T q f 473,15 373,15 21,13% T 473,15 q 8

Mtep/ano Conversão E.Primária em E.Final Rendimento de Transformação 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 100% 95% 90% 85% 80% 75% 70% 65% 60% 55% 50% 45% 0 40% 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 Energia Primária Energia Final EF / EP 9

Sistema Internacional Energia J Potência - W Sistemas Técnicos - Energia 1 kcal = 4,186 kj = 3,968 BTU 1 kj = 0,2389 kcal 1 kwh = 3,6 MJ = 860 kcal (ton. equiv. pet.) 1 tep = 10 7 kcal = 39,68 MBTU 1 tep = 11,63 MWh (British Thermal Unit) 1 BTU = 1,055 kj = 0,252 kcal 10

k kilo 10 3 T Tera 10 12 M Mega 10 6 P Peta 10 15 G Giga 10 9 E Exa 10 18 11

PETRÓLEO 1 barril = 159,0 litros 1/7,3 tep 1 Mbl/d 50 Mtep/ano GÁS NATURAL 1 m 3 8,25 Mcal (PCI) 9,10 Mcal (PCS) 1 m 3 10,6 kwh (PCS) 1 MBTU 27,7 m 3 GN (PCS) 12

CARVÃO 1 t = 1 tec 0,67 tep ENERGIA ELÉCTRICA uso final: 1 kwh = 860 kcal na produção: 1 kwh = 2.200-2.300 kcal 13

Despacho n.º 17 313/2008 25-09-2011 14

1 termia = 1000 kcal 15

Conversão para Tep Problema: Pretende-se conhecer o coeficiente de conversão da electricidade para energia primária nas unidades tep/mwh, sabendo-se que uma central térmica tem um rendimento de 40% e que o combustível é um hidrocarboneto refinado com um PCI de 9 500 kcal/kg. 16

Os consumos energéticos associados à sua extracção, transporte e refinação representam 1 000 kcal por cada kg de combustível. Considere 1 tep = 10 7 kcal. 17

Análise por unidade de massa: 10-3 MWh = 860 kcal = 1 kwh EP = 9500 +1000 =10500 kcal EP =10500/10 7 =1,05.10-3 tep EU = 0,4.9500 = 3800 kcal EU = 3800. 1.10-3 /860 = 4,418.10-3 MWh K C = 1,05.10-3 /4,418.10-3 = 0,237 tep/mwh 18

Indicadores de Energia e Ambiente 19

Energia Primária por Fonte no séc. XX (GTep) 10 9 8 8,5 Gtep 9,7 Gtep 7 6 5 4 3 2 1 0 1 Gtep 2,3 Gtep 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 20

Em milhões de pessoas 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1900 1927 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 1999 2006 2009 2011 2025 2050 Fonte: Population Division of the Department of Economic and Social Affairs of the United Nations Secretariat, World Population Prospects: The 2008 Revision 21

1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 2060 2065 2070 2075 2080 2085 2090 2095 2100 12000 11000 10702 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Fonte: Population Division of the Department of Economic and Social Affairs of the United Nations Secretariat, World Population Prospects: The 2010 Revision 22

1983 2010 Mtep Fonte: BP Statistical Review of World Energy June 2011 23

12,0024 mil milhões de tep Carvão Hidroelectricidade Renováveis Nuclear 6,5% 1% 5,2% 33,6% 29,6% Petróleo 23,8% Gás Natural 25

Reservas provadas: Quantidade de hidrocarbonetos que se podem considerar recuperáveis, de acordo com os dados geológicos e técnicos, de jazidas conhecidas, já perfuradas e nas condições económicas e técnicas actuais (não inclui xistos nem areias betuminosas) 26

Reservas prováveis: Quantidade de hidrocarbonetos que se podem recuperar de reservatórios conhecidos mas sem a certeza que os permita classificar na categoria anterior Reservas possíveis: Quantidade de hidrocarbonetos que se pode esperar descobrir a partir de jazidas ainda desconhecidas e a extrair em condições técnicas e económicas previstas para os próximos 20 a 30 anos 27

Reservas Mundiais Provadas América do Norte América Central e do Sul de Petróleo em 2010 3% 6% 9% Europa e Eurásia 18% Médio Oriente África Ásia - Pacífico 10% 54% 188,6 mil milhões de toneladas 28

Reservas Mundiais Provadas de Petróleo 25-09-2011 29

Consumo Mundial de Petróleo 2010 31% 26% 4% 7% América do Norte América central e do Sul Europa & Eurásia Médio Oriente 9% 23% África Ásia-Pacifico 4,0281 mil milhões de toneladas 30

Consumo e Produção Mundial de Energia 350 300 250 Gtep 200 150 100 50 0 Produção Consumo Produção Consumo 1971-2000 2000-2030 Colunas 3D 1 Colunas 3D 2 Colunas 3D 3 OCDE Economias em transição Países em desenvolvimento 31

Fonte: DGGE Caracterização Energética Nacional 25-09-2011 34

Evolução do Consumo Eléctrico Fonte: REN - Dados Técnicos 2010 37

Fonte: REN - Dados Técnicos 2010 38

Escolha do Indicador de Eficiência Intens.Energética Energia utilizada Riqueza produzida Intensidade em Energia Primária EP(tep) I.E.P.= PIB (MEuro) 39

Consumo de Energia Primária per Capita EP (tep) C.E.P.= (habitante) Dependência em Energia Primária D.E.P.=1- EP doméstica EP 25-09-2011 HJJRS 40

Malta Luxembourg Cyprus Ireland Italy Portugal Spain Belgium Austria Slovakia Greece Lithuania Latvia Hungary Germany Finland EU 27 Slovenia Bulgaria France Netherlands Sweden Romania Estonia Poland Czech Republic United Kingdom Denmark 120 100 80 82 60 40 20 0-20 -40 25-09-2011 42

Intensidade Energética (UE comparação) 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Japão UE - 25 EUA China Rússia 43

Intensidade Energética da Economia 25-09-2011 44

Intensidade Energética em Portugal e Média Europeia Energia Final/PIB 45

Mtep/ano Evolução do Consumo de Energia em Portugal por Sector 1970-2000 6 Transportes 5 4 3 Indústria 2 Não-Energéticos 1 Doméstico Serviços Agricultura Construção 0 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 46

Combustíveis + Electricidade Carvão Petróleo Electricidade Hulha e Antracite importada Jets Hidroelectricidade Antracite Nacional Gasóleo Termoelectricidade Coque Óleo Diesel Gás Natural Petróleo Fuelóleo Outros Produtos Petróleo Bruto Nafta Gás de Cidade Refugos e Produtos Intermédios Lubrificantes Gás de Coque Propileno Asfaltos Gás de alto Forno GPL Parafinas Lenhas Gasolinas Solventes Licores Sulfíticos Petróleos Coque de Petróleo 47

O Custo da Energia 49

1º choque petrolífero 2º choque petrolífero Fonte: BP Statistical Review 50

25-09-2011 51

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Alterações Climáticas e Política Ambiental 53

Alterações Climáticas e Política Ambiental 54

Principais Acordos Internacionais para a Política Ambiental 1990 Comissão intergovernativa da ONU para estudo de uma convenção 1992 Convenção do Rio de Janeiro (Biodiversidade) 1995 Conferência de Berlim (Clima) 1997 Protocolo de Quioto (Limitação e redução das emissões de GEE e promoção do desenvolvimento sustentável) 55

Principais Acordos Internacionais para a Política Ambiental 118 países (ausentes os EUA) empenham-se em reduzir as emissões de gases de efeito de estufa (GEE) para fazer frente às alterações climáticas, mediante a aplicação de políticas de: Poupança energética Desenvolvimento de fontes alternativas de energia (FER) 56

Objectivos do Protocolo de Quioto Obrigação para os países industrializados e com economias em transição de reduzirem as suas emissões de gases de efeito de estufa em 5,2 % entre o período 2008-2012, relativamente a 1990, e preconização da adopção de novos modelos energéticos. 58

Objectivos do Protocolo de Quioto Em particular, no âmbito do Protocolo, a União Europeia assumiu o compromisso de reduzir em 2010 as emissões de gases de efeito de estufa em 8% relativamente às de 1990. 2009 Dinamarca 59

Publicações da UE âmbito de Quioto 2000 Livro Verde sobre a segurança do aprovisionamento energético 2005 Livro Verde sobre a eficiência energética 60

Directiva da UE para as Energias Renováveis 61

Política Energética para a Europa Comissão Europeia Pacote energético 10-Janeiro-2007 Conselho Europeu Reunião da Primavera de 2007 8/9-Março 20% de poupança do consumo de energia primária em 2020 20% de energia renovável na UE em 2020 relativamente ao consumo total meta obrigatória para os biocombustíveis em todos os EM: 10% corresponde a 34% de energia renovável na electricidade 20% de redução das emissões GEE em 2020 (relativamente a 1990) aumento para 30% se outros países industrializados se comprometerem com o mesmo objectivo 25-09-2011 62

As Alterações Climáticas GWP: Global Warming Potential CO 2-1 CH 4-21 N 2 O - 310 63

O dióxido de carbono foi escolhido como gás de referência. Para os gases constantes do Protocolo de Quioto, os valores de PAG, calculados tendo por base um tempo de vida médio de permanência na atmosfera de 100 anos, são os seguintes (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC,1996): 64

Gases de Efeito Estufa CO 2 Respiração Aeróbia. GWP = 1 CH 4 Respiração Anaeróbia. GWP = 21 N 2 O Explosivos e Fertilizantes. GWP = 310 HFCs Gases Refrigerantes. GWP = 1 669 PFCs Semicondutores e alumínio. GWP = 7 104 SF 6 Gases Isolantes. GWP = 23 900 GWP: Global Warming Potential HFC - hidrocarbonetos fluorados (hidrofluorcarbonetos) PFC carbonetos perfluorados 65

Retenção do calor emitido pela superfície da terra 66

Cada gás pode ser convertido em equivalente de CO 2 (tonco2eq), já que o seu factor de emissão é igual a 1. Ex: o PAG (GWP) do CH 4 é 21, ou seja, cada tonelada de CH 4 na atmosfera equivale a 21 toneladas de CO 2. 67

Energia e Ambiente kg CO 2 /kwh térmico 69

Mton 70

1000 ton CO2 eq 71

Energias Renováveis 72

Portugal Estratégia Nacional para a Energia 2020 Objectivos da ENE 2020 : 1- Reduzir a dependência energética do País face ao exterior para 74% em 2020, atingindo o objectivo de 31% da energia final. 2- Garantir o cumprimento das políticas europeias de combate às alterações climáticas, permitindo que em 2020, 60% da electricidade produzida tenha origem em fontes renováveis. 3 Promover o desenvolvimento sustentável criando condições para reduzir adicionalmente, no horizonte de 2020, 20 milhões de toneladas de emissões de CO2. 75

Austria Sweden Latvia Portugal Denmark Romania Finland Slovenia Spain Slovakia EU 27 Germany Italy France Ireland Netherlands Bulgaria Greece Lithuania Hungary Belgium Luxembourg Poland Estonia Cyprus Malta Produção Energias Renováveis na Europa 90 80 2007 2010 70 60 50 40 39 30 20 21 10 0 76

Custo da Energia Eléctrica por Tipo de Instalação 77

Custo de Estabelecimento das Centrais por Unidade de Potência 78

Conhecimento das Tecnologias e Oportunidade de Redução de Custos 79

Posicionamento Tecnológico 80

10 Maiores Países por Potência Instalada 82

Energia Eólica em Portugal Fonte: DGGE Caracterização Energética Nacional A potência eólica instalada no final de Junho de 2011 situava-se em 4 120 MW, distribuída por 213 parques, com um total de 2 161 aerogeradores ao longo de todo o território Continental. 36% da potência instalada situa-se em parques com potência igual ou inferior a 25 MW. 83

Fonte: EWEA, European Wind Energy Association 84

Fonte: EWEA, European Wind Energy Association 25-09-2011 85

Cogeração Um sistema diz-se cogerador quando produz electricidade e calor útil simultaneamente. O calor é aproveitado a partir da exaustão térmica associada ao processo de produção de energia eléctrica 86

Denmark Latvia Finland Netherlands Slovakia Hungary Poland Austria Lithuania Czech Republic Belgium Portugal Germany EU 27 Romania Italy Luxembourg Bulgaria Sweden Slovenia Estonia Spain United Kingdom Ireland France Greece Cyprus Malta Iceland Turkey Norway Produção de Calor e Electricidade Percentagem da Electricidade Total 2007 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 12,3 10,9 25-09-2011 87

Turbina a Gás - Simples 89

Bibliografia Águas Miguel P N Conceitos Energéticos, IST, Lisboa, 2002 Bollino Carlo Andrea Ambiente e Energia per lo sviluppo sostenibile, Convegno QSN, Roma, 2005 Fernandes Eduardo Oliveira Energia e Ambiente, FEUP, Porto, 2006 Paganetto Luigi Energia e Sviluppo, Universidade de Roma, Roma, 2006 DGGE Renováveis Estatísticas rápidas, Lisboa, Julho 2011 DGGE A Factura energética Portuguesa, Lisboa, Abril 2010 BP Statistical Review Full Report, 2011 Finis 91