TECNOLOGIAS DE BAIXO CARBONO APLICÁVEIS AOS ?· Exemplos: petróleo, gás natural, carvão mineral,…

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TECNOLOGIAS DE BAIXO CARBONO APLICVEIS AOS SETORES-CHAVE DO BRASIL

ENERGIA

Pedro Rochedo

Maro de 2015

Esse material objetiva a capacitao acerca das metodologias empregadas no projeto Opes de mitigao de emisses de GEE em setores-chaves do

Brasil. Portanto, seu contedo no expressa resultados do projeto.

ndiceAspectos conceituais e definies bsicas

Estrutura do Setor Energtico

Fontes de Emisso de GEE

Medidas de Abatimento

Custo de Abatimento e Potencial de Abatimento

Fontes de Informao

Aspectos Conceituais

ConceitosUnidades

Potncia e Energia

Poder Calorfico, Eficincia e Fator de capacidade

Cadeia Energtica

Consumo Energtico x Setor Energtico x Setor Eltrico

Conceitos: UnidadesExistem diversas unidades para energia

Sistema Internacional: Joule (J).

1 = 1 = 1 2

2

Outras unidades comuns para energia:

1 Wh = 3600 J = 3,6 kJ

1 Cal = 4,18 J

1 eV = 1,60E-19 J

1 BTU = 1.055 J = 1,055 kJ

Conceitos: Unidades1 Wa = 8.760 Wh = 31,53 MJ

Outras unidades de energia convenientes: equivalncia energtica

1 TEP (Tonelada Equivalente de Petrleo) = 41,85 GJ

1 BEP (Barril Equivalente de Petrleo) = 6,38 GJ

1 kton (Quiloton ou Quilo tonelada de TNT) = 4.18 TJ

Exemplo: Consumo Energtico Brasileiro em 2013 (EPE, 2014)

260,25 Mtep = 39,67 Mbep = 345,38 GWa = 10,89 EJ = 10,89E18 J

Conceitos: Energia e PotnciaPotncia: variao da energia no tempo

Consumida ou Gerada

Unidade S.I.: Watt (W)

1 = 1

= 1

= 1

2

3

Um motor de 10 kW operando por um dia capaz de gerar:

= = 10 1 24

1= 240

Conceitos: Energia dos combustveis

Poder Calorfico: energia liberada como calor em processos de combusto

Superior (PCS): Energia bruta (produtos na condio ambiente)

Inferior (PCI): Energia lquida (desconta calor de vaporizao da gua)

Energia disponvel para processos termoqumicos

Conceitos: Eficincia e Fator de Capacidade

Eficincia: razo entre energia de sada e de entrada

1 Lei (Quantidade) ou 2 Lei (Qualidade)

Combustveis: Pode ser calculado em relao ao PCS ou PCI

=

Fator de Capacidade: relaciona gerao de energia e potncia

G =

Exemplo: = 10; = 80% = 10 0.8 8760 = 70

Conceitos: Cadeia EnergticaEnergia Primria

Produtos energticos providos pela natureza na sua forma direta

Exemplos: petrleo, gs natural, carvo mineral, solar, etc.

Energia Secundria

Produtos energticos resultantes de centros de transformao

Exemplos: diesel, gasolina, eletricidade, etanol, coque, etc

Conceitos: Cadeia EnergticaEnergia Final

Produtos energticos disponveis aos pelos diversos setores consumidores

Ex: eletricidade, gs de refinaria, gasolina, carvo vegetal, etc

Servio Energtico

Finalidade para o qual o consumo energtico realizado

Ex: calor, iluminao, fora motriz, condicionamento ambiental, etc

Conceitos: Cadeia Energtica

Fonte: EPE (2014)

Conceitos: Consumo Energtico

Total de energia consumida por:

Unidade industrial;

Setor da economia;

Regio;

Pas, etc;

Somatrio de todas as energias finais

Conceitos: Consumo Energtico (fonte)

Fonte: EPE (2014)

Conceitos: Consumo Energtico (setor)

Fonte: EPE (2014)

Conceitos: Setor EnergticoContempla as atividades e tecnologias de:

Extrao

Converso

Armazenamento

Transporte

Distribuio

Exceo: utilizao da energia final para prover servios energticos aos setores de uso final da economia

Conceitos: Setor EltricoContempla as atividades e tecnologias de:

Extrao

Converso Gerao

Armazenamento

Transporte Transmisso

Distribuio

Setor Eltrico est contido dentro do Setor Energtico

Setor Energtico Brasileiro

Setor Energtico

leo e Gs

E&PRefino

T&D Gs NaturalT&D Derivados

Carvo Mineral

ExtraoBeneficiamento

Sucroalcooleiro

ProduoConverso

Biomassa

ProduoTratamento

Elica

Solar

Setor Eltrico

UTEUHEUTNEOLUFVCSPT&D

Urnio

ExtraoBeneficiamento

Hidro

Estrutura do Setor EnergticoO sistema energtico brasileiro fortemente dependente de energia renovvel

46% da energia primria em 2013 (EPE, 2014):

Hidroeltrica: maioria da oferta de eletricidade;

Etanol: representa cerca de 14% do consumo de combustvel no setor de transportes;

Estrutura do Setor Energticoleo e Gs

Carvo

Sucroalcooleiro

Biomassa

Setor Eltrico

Setor Energticoleo e Gs

leo e Gs: E&PProduo em 2013

738 Mbbl de leo e 28 GNm de gs natural

Fonte: EPE (2014) e ANP (2014)

Produo: distribuio regional

Fonte: ANP (2014)

leo

Gs Natural

leo e Gs: E&P

Reservas de leo

Provadas (2012): 15,2 Gbbl

Razo R/P:

=15,2

0,74

= 20,5

leo e Gs: E&P

Pr-Sal

Recurso enorme

Reserva entre 70 e 100 Gbbl

Estimativa URR: 107 Gbbl (USGS)

8.000m abaixo do nvel do mar

200 a 300km da costa

Gs associado (40Nm/bbl)

Teor de CO2 varia entre 10%v e 40%v

leo e Gs: E&P

CCS

leo: produo entre 5 e 6 Mbbl/dia de leo em 2035

Saraiva (2013): 5.5 Mbbl/dia

WEO (2013): 6 Mbbl/dia em 2035

Produo anual de cerca de 2.1 Gbbl/ano

Gs: produo de gs associado do pr-sal

WEO (2013): produo de 50 GNm/ano em 2035

Imprio (2015): entre 20 e 35 GNm/ano em 2035

leo e Gs: E&P

Consumo de Energia: 0.6 a 3.5 GJ/tleoProfundidade, onshore/offshore, razo gs/leo, tipo de leo

leo e Gs: E&P

Fonte: OGP (2012)

Emisses de GEE

Fontes de emisso

Consumo de combustvel (~50%)

Flare (~35%)

Vent e fugitivas (~15%)

Variam entre 8 e 35 kgCO2eq/bbl (OGP, 2012; EPA, 2014)

Petrobrs: 25-30 kgCO2eq/bblleo (Petrobras, 2013)

leo e Gs: E&P

Capacidade: 2,1 Mbbl/dia

leo e Gs: Refino

Perfil de produo de derivados

leo e Gs: Refino

Fonte: ANP (2012)

Hidrorefino em 2010

leo e Gs: Refino

Fonte: Bonf (2011)

Hidrorefino em 2020

leo e Gs: Refino

Fonte: Bonf (2011)

Fontes de emisso de GEE

Consumo energtico

Calor Direto + Vapor + Eletricidade

Estimativas de 4 a 15% de autoconsumo

Processo

Gerao de Hidrognio

Indiretas: eletricidade do grid

leo e Gs: Refino

Fontes de emisso de GEE

Literatura apresenta fatores de 0,1 a 0,4 tCO2eq/t de leo processado

Mdia global prxima de 0,22 tCO2eq/t

EUA: 0.33 tCO2eq/t (EPA, 2014) e 2,7% das emisses de GEE

EU: 0.27 tCO2eq/t (EEA, 2014) e 3,2% das emisses de GEE

Brasil: 0.25 tCO2eq/t (MCTI, 2013; Petrobras, 2013) e 2,0% das emisses de GEE

leo e Gs: Refino

Setor EnergticoCarvo Mineral

Carvo Mineral: NacionalCarvo Nacional

Reservas: sul do pas

Estado Lavrvel Reserva Medida

(Mt)

Reserva Indicada

(Mt)

Reserva Inferida

(Mt)

Total

(Mt)

Maranho - 1 2 - 3

So Paulo - 1 1 1 3

Paran 3 3 - - 3

Santa Catarina 913 1.388 598 222 2.208

Rio Grande do Sul 1.571 5.158 10.006 6.306 21.469

Total 2.487 6.551 10.607 6.528 23.686

Fonte: Galvo (2011)

Carvo Nacional

Produo de 8,6 Mt em 2013 (EPE, 2014)

R/P = 761 anos (Reserva Medida)

Baixa qualidade

Alto teor de cinzas: >50%p

Baixo poder calorfico: 10-15 GJ/t

Destinado ao uso trmico

Carvo Mineral: Nacional

Carvo Nacional: fontes de emisses de GEE

Minerao: CH4 e CO2

Cu aberto: 0,3-2,0 mCH4/t (IPCC, 2006)

Subterrneo: 10,0-25,0 mCH4/t (IPCC, 2006)

Beneficiamento

Cu aberto: 0,0-0,2 mCH4/t (IPCC, 2006)

Subterrneo: 0,9-4,0 mCH4/t (IPCC, 2006)

Carvo Mineral: Nacional

Carvo Importado

Carvo Vapor: maior qualidade

PCI: 25-30 GJ/t

Cinzas: 2-10%p

Importao de 7,5 Mt em 2013 (EPE, 2014)

Carvo Metalrgico

Importao de 10,6 Mt em 2013 (EPE, 2014)

Carvo Mineral: Importado

Setor EnergticoSucroalcooleiro

SucroalcooleiroImportncia histrica no Brasil

1975: Programa Nacional do lcool (Pro-lcool)

Competio com a produo do acar

Brasil o maior produtor de cana-de-acar

rea plantada: 8,8 Mha (61% no Sudeste)

Produo: 658 Mt em 2013/2014 (CONAB, 2014)

Produtividade da cana: mdia nacional de 70-75 t/ha

Cadeia de Produo

Processo: fermentao dos acares1 6126 2 25 + 2 2

Sucroalcooleiro: Etanol

376 unidades produtoras de etanol em 2014

Anexas: 230

Produo: 27,6 Mm em 2013

Anidro: 12,0 Mm

Hidratado: 15,6 Mm

Sucroalcooleiro: Etanol

Processos demandam vapor e eletricidade

Fonte de energia: Bagao

Originalmente encarado como resduo agrcola

Tecnologia tradicional: contrapresso de 22 bar

Autossuficincia

Aumento da presso do vapor: excedente eltrico

Apenas cerca de 25% do bagao (CONAB, 2011)

Sucroalcooleiro: Eletricidade

Capacidade Instalada: 5,6 GW

Consumo Prprio: