SEMINÁRIO USP O Estado Atual do Setor Elétrico Brasileiro São Paulo, 2 de abril de 2015 Problemas e Perspectivas do Setor Elétrico no Contexto da Política de Energia e Mudança Climática

Luiz Pinguelli Rosa Diretor da COPPE – UFRJ *

Secretário do Fórum Brasileiro de Mudanças Climáticas

Membro da Academia Brasileira de Ciência

Crise Atual - % de Enchimento dos Reservatórios das Hidrelétricas das Regiões Sudeste e Centro Oeste

Brasil Pontos positivos:

descoberta do Pré-Sal pela Petrobras e mudança para o regime de partilha aumento da participação da indústria nacional no petróleo interrupção da privatização do setor elétrico e volta do planejamento (EPE) redução do custo da energia eólica e crescimento da geração eólica universalização da energia elétrica por meio do Programa Luz para Todos (problema nos sistemas isolados) instalações de regaseificação de GNL / solução da crise com a Bolívia sobre o gás natural metas de redução de emissões de gases do efeito estufa

Problemas:

atraso nas obras de refinarias e escalada de custos importação de derivados e política de preços de combustíveis queda da participação de etanol nos automóveis (excluído como aditivo que ao contrário aumentou em 2015) queda da produção de etanol e importação dos EUA de etanol de milho dificuldade financeira da Petrobras (conjuntural agravada com irregularidades) interrupções de energia elétrica há poucos anos atrás (não por falta de geração ) dificuldade financeira do Grupo Eletrobras (estrutural com a redução de receita) crise da indústria nacional de equipamentos para produção de petróleo necessidade de desenvolvimento tecnológico na indústria de energia alternativas energéticas, incluindo eficiência, biocombustíveis de segunda geração, solar, resíduos urbanos

Econ. Indust. Agric. M Amb Social Empr Educ. Ciência Tecnol

China A A A C B B A A A

India A B C C C C C A B

Russia C B C C B C A A A

South C C B B C B C B B

Africa

Brasil C C A A C A C B C

Matriz energética e os principais desafios

PETRÓLEO

Gás Natural Gasolina Diesel Querosene Óleo

Combustível Carvão Nuclear

Residencial Serviços Agrícola Industrial Transportes Geração

Elétrica

Bagaço Lenha e

Carvão Vegetal Álcool Biodiesel Hidráulica Solar Eólica Resíduos

Fontes

Alternativas

Usadas em

Escala Fontes

Renováveis

Combustíveis Fósseis O petróleo e o gás natural

Problemas dos Combustíveis • Os combustíveis têm tido crescente participação na geração elétrica por falta de

geração hidrelétrica

• Há falta de gás natural para geração termoelétrica

• Outro problema foi o desequilíbrio entre os preços relativos dos principais combustíveis fluidos.

• De um lado o consumo de derivados do petróleo aumentou muito

• De outro lado, a capacidade de refino da Petrobrás não cresceu proporcionalmente, estando atrasada a construção de novas refinarias, como a do Estado do Rio de Janeiro

• Também houve problema com a de Recife, prevista para processar óleo pesado em parceria com a Venezuela.

Problemas Atuais da Petrobras • O óleo até agora extraído em águas profundas é pesado obrigando a

Petrobras a exportar parte dele e importar óleo mais leve para fazer um blend para o refino.

• O país importa derivados de petróleo, embora exporte óleo cru.

• A Petrobras pagava no mercado internacional preço maior do que praticava internamente, por determinação do governo com medo da inflação

• Ocorre hoje séria dificuldade de fluxo de caixa necessário para os pesados investimentos no Pré-Sal.

• Com as irregularidades o lucro da Petrobras caiu.

Comparação da Geração Elétrica

• Hidro Térmica Nuclear Alternativas Investimento /kW Alto Menor Muito alto Alto em geral

Custo Combustível - Muito alto Baixo Varia

Custo da energia Baixo Alto Muito alto Alto em geral

Tempo de construção Grande Menor Grande Pequeno

Tempo de vida Grande Pequeno Médio Varia

Geração de emprego Grande Menor Médio Varia

Impacto ambiental Reservat. Atmosf. Radiativ. Pequeno

Efeito estufa Pequeno Grande Nenhum Nenhum

Energia Elétrica per Capita em Alguns Países em Desenvolvimento

kWh / hab

Coreia do Sul – 8000 (valores aproximados)

Grécia – 6000

África do Sul - 5000

Chile – 4000

Venezuela – 4000

Argentina – 3000

China – 2500

Iran - 2500

Uruguai- 2500

BRASIL – 2200

Hidrelétrica

A hidreletricidade é sustentável? Impacto ambiental e social da construção e dos reservatórios (-)

É renovável Energia solar (evapora água) + gravitacional (+)

Emite gases de efeito estufa principalmente em regiões tropicais (-)

Emite muito menos que termelétrica a combustíveis fósseis (+)

Há algumas exceções (Balbina, Samuel) (-)

Usinas a fio d´água minimizam reservatórios (+)

O fator de capacidade de Belo Monte é baixo (-)

A potência máxima de Belo Monte é 11 GW e a média é 4,6 GW. A relação desses dois valores dá o fator de capacidade de 42%, bem menor que os de Jirau e Santo Antonio.

Em geral, as hidrelétricas brasileiras têm fator de capacidade pouco acima de 50%.

Esse fator nas hidrelétricas é em média 21% na Espanha,

32% na Suiça,

35% na França

35% no Japão

36% na China

46% nos EUA.

Belo Monte está no sistema interligado, quando ela gerar vai economizar água em reservatórios de outras usinas

Top countries with the highest percentage of hydropower in their electricity generation (%)

0

20

40

60

80

100Norway

Brazil

Venezuela

Canada

Sweden

Russia

China

India

Japan

USA Source: IEA, 2006

Percentage of economic hydropower potential that is currently utilized in selected countries

0

20

40

60

80Norway

Japan

Canada

USA

Brazil

Russia

India

China

Source: WEC 2007; BEN 2007 for Brazil estimate

Política Nuclear

• O Brasil não aceitou a alteração do Tratado de Não Proliferação, proposta pelos EUA,

• Permitiria abrir o acesso à tecnologia de enriquecimento do urânio, desenvolvida no projeto do submarino nuclear brasileiro. Esta posição é correta.

• Este projeto está em andamento, complementarmente à colaboração com a França incluindo a construção de submarino

• Construção do Reator Multipropósito radioisótopos com aplicações especialmente na medicina.

Comparação entre os Grandes Projetos

• Belo Monte Madeira Angra III

Investimento/kW Alto Alto Muito Alto

Custo de energia Baixo Baixo Alto

Linha Transmissão Longa Longa Menor

Efeito Estufa Pequeno Pequeno Nenhum

Oposição Muito Grande Grande Menor

ambiental

Eólica

SAZONALIDADES DAS FONTES

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez

HIDROELÉTRICA UTE BIOMASSA EÓLICA

Período da safra da biomassa: abr a out

Complementaridade das Fontes Alternativas com a Geração Hidrelétrica

Sazonalidades da Oferta

Características da Oferta – 2010 e 2015

2010 2015 Crescimento

2010-2015

Hidráulica 85.690 79,3% 97.968 71,0% 12.278 14%

Nuclear 2.007 1,9% 2.007 1,5% 0,0%

Gas/GNL 9.308 8,6% 12.257 8,9% 2.949 32%

Carvão 1.415 1,3% 3.205 2,3% 1.790 127%

Biomassa 4.577 4,2% 7.271 5,3% 2.694 59%

Óleo 4.211 3,9% 10.011 7,3% 5.800 138%

Eólica 826 0,8% 5.194 3,8% 4.368 529%

Total

108.034 100%

137.913 100%

29.879 28%

(MW) e (%)

25

Fonte: EPE

WIND Energy

RESERVOIR

Wind Energy – 1 GW in 2012 Present cost US$ 55 / MWh

10 GW in 2020

Estimated Potential 140 GW

Solar

Exemplo de Microrrede

Solar Pilha a combustível

Micro-turbina

Bateria Gerador Diesel

= ~ =

Eólico

Combined Heat & Power (CHP)

= ~ =

Ondas

Integração de Fontes Renováveis aos Sistemas de Energia Elétrica do Futuro: Microrredes

Biocombustíveis

GHG missions in sugar cane ethanol production and avoided CO2

Balance of CO2 capture by sugar cane: D = C’+ E + F + G (3) Net avoided CO2 by sugar cane ethanol = H + H’ – A – B - C (4)

A B C C’ D E F G H

X

sugar ethanol equipments cane & buildings

indirect fertilizers bagasse X H’

energy etc trash biomass fossil fuels

Plantation Distillery

Electric generation

Industry

Cars ars

Grid

The Energy Potential of Sugar Cane

Energy from 1 Metric Ton of Sugar Cane Considering Heat Values

Mcal/t of cane 92 litters of ethanol (best value) 478

280 kg of bagasse with 50% of humidity 596 280 kg of trash with 50% of humidity 596 Source: Braunbeck, Macedo and Cortez in [Silveira, 2005]

Brazilian consumption: ethanol vs gasoline

Problem : Brazil imports now ethanol from USA (corn ethanol)

0

400

800

1.200

1.600

2.000

2.400

O Desafio da Mudança Climática

Enfrentamento da mudança climática

Junto com o combate à pobreza, devendo-se

cunhar a expressão justiça climática associada à inclusão social e à adaptação de populações vulneráveis. No Brasil o maior problema era o desmatamento, que se reduziu nos últimos anos.

Novo modelo de produção e consumo, mais solidário (a crise mundial derrubou o mito do mercado desregulado). Prioridade às fontes alternativas (biocombustíveis, eólica,

solar, oceânica) e à eficiência energética (inclui transporte público).

Geração hidroelétrica deve ser de acordo com as restrições ambientais com minimização das termoelétricas. Posição sobre a questão do clima na Rio+20. ; Fórum Brasileiro de Mudanças Climáticas

F

Desmatamento Energia Desmatamento Energia

Êxito na redução do desmatamento Cumprimento do compromisso

voluntário do Brasil em Copenhague

- energia deixa de ser coadjuvante nas emissões e passa a principal

- carros flex após 2003 etanol chegou a superar gasolina mas

recuou + importamos etanol de milho dos EUA

- energia elétrica expansão da hidreletricidade e forte entrada da

eólica mas usinas a fio d´água complementação térmica

- necessidade de prioridade à tecnologia

Emissões Emissões

O Desafio da Tecnologia

1st GENERATION ETHANOL SUGAR CANE &

GRAINS/CEREALS

Fuels vs Food

LIGNOCELLULOSIC BIOMASS

3rd GENERATION ETHANOL ALGAE BIOMASS

Does not compete with food production

Faster growth than traditional crops;

Does not compete with agricultural cultures.

ETHANOL AND ITS DIFFERENT GENERATIONS

2nd GENERATION ETHANOL

Etanol de Segunda Geração Lab no Instituto Virtual (IVIG) da COPPE

com o Instituto de Química da UFRJ (prof Elba Bon) Apoio da FINEP e do Japão

• A COPPE participou dos estudos e da discussão internacional sobre responsabilidade histórica na Convenção do Clima da ONU

• foi pioneira no estudo de emissões de hidrelétricas em nível mundial

• contribuiu nos primeiros estudos que conduziram ao Programa Nacional do Biodiesel

• Professores da COPPE participam do IPCC e contribuíram para a proposta do Brasil de redução de emissões em Copenhague

Energia de Resíduos

APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE

RESÍDUOS

Converter lixo em energia elétrica com geração de emprego e redução da poluição a preço competitivo. No Brasil, potencial energético do lixo é maior que o das usinas do Complexo do Rio Madeira.

Electric Energy from Waste at

Federal University of Rio de Janeiro

30 t/day

Hidrogênio e pilha a combustível

Veículos Elétricos

Alternative Energy Sources

Hydrogen powered bus

COPPE has launched a

Hydrogen powered bus

Designed to have an autonomy of

300 km, using only the energy

from:

- a nationally manufactured hydrogen fuel cell ,

- electricity from kinetic energy regeneration in breaking

and from the grid accumulated in batteries.

The project stands out because of its innovative engineering and

low cost, nearly 50% less than the price of the European version.

Levitação Magnética

TREM DE LEVITAÇÃO MAGNÉTICA

Desenvolvimento de

Trem de levitação magnética usando

supercondutores de

alta temperatura.

Protótipo será instalado

na Ilha do Fundão

Trecho em construção para o trem Magleve entre dois prédios da COPPE com recursos do BNDES, FINEP e de Empresas através da

Fundação COPPETEC

Wave Power Plant COPPE has developed a Project for the implantation of the first ocean wave power plant in South

America. A pilot plant was implanted in Ceará,.

Includes a hyperbaric chamber ( developed in COPPE to simulate high pressure marine environments

in offshore oil production) water pressure equivalent to 500 meter high waterfall, like that of a

hydroelectric power plant

Initial studies show that the Brazilian coast has the potential for supplying 15% of the total of the

electricity consumed in the country

Renewable and nonpolluting energy,

which avoids CO2 emissions.

Laboratory of Ocean enginnering at COPPE

Conversor de Energia de Ondas

em Elétrica, potência de pico =

50 kW

Porto de Pecém – Fortaleza

1 m

12 m

Geração de Eletricidade a Partir de Ondas

Usina de ondas do mar

Incubadora de Empresas

56

Parque Tecnológico

57

Parque Tecnológico • GE Global Research Center

COPPE

Rio de Janeiro

pinguelli@ppe.ufrj.br

Você será bem vindo

Nos novos labs da COPPE

no Campus da UFRJ

Na Ilha do Fundão