Departamento de Ciências e Engenharia do Ambiente

Seminário Protocolo de Quioto – Desafios de Gestão | Seixal | 14 Novembro 2007

Departamento de Ciências e Engenharia do Ambiente


Potencialidades de redução de emissões de CO2 em 2020

Departamento de Ciências e Engenharia do AmbienteFCT - Faculdade de Ciências e Tecnologia

UNL - Universidade Nova de LisboaDCEA-FCT/UNL

Sofia Simões, João Cleto


Estrutura da apresentação

• Enquadramento

• O modelo TIMES_PT– Estrutura do modelo e fontes informação– Procura de serviços energéticos– Outros inputs exógenos

• Potencialidades de redução de emissões de CO2 em 2020

– Consumo de energia– Perfil tecnológico em 2020

– Redução nacional de emissões CO2

– Alguns indicadores de desempenho


TIMES_PT

Objectivo, estimativa da procura de serviços de energia, estrutura do modelo, inputs de informação,

calibração


Função objectivo (minimização custos totais do sistema)

Soma actualizada dos custos anuais menos ganhos:+ custos investimento+ custos relativos a material retido na estrutura durante tempo de vida da mesma+ custos variáveis+ custos fixos operação e manutenção+ custos supervisão + custos desmantelamento+ impostos

- subsídios- recuperação de material

NPV: valor actualizado líquido do custos totais

ANNCOST: custos anuais totais

d: taxa de actualização

r: região

REFYR: ano de referência para actualização

YEARS: conjunto de anos para os quais existem custos (todos os do horizonte de modelação) + anos passados caso tenham sido definidos custos para investimentos passados + anos após horizonte temporal, caso sejam considerados custos de desmantelamento e recuperação material


Estrutura do modelo TIMES_PT

Oferta E primária: refinação,

importações e renováveis

Geração de electricidade

Transportes: rodoviário passageiros – carros, autocarros e

motos, rodoviário mercadorias, ferroviário, aviação, navigação

Indústria: Fe&Aço; não Fe;Cl&NH4+; Outra Química.;

Cimento; Cal; Vidro; Cerâmica; Pasta de Papel e papel; Outras

Residencial: Novos & Exist. - Rural/ Urbano /Apartmentos

Comercial: Grande e Pequeno

Agricultura

Pre

ços

imp

ort

açã

o d

e

cru

de

, ca

rvã

o e

gá

s

Projecções da procuraserviços de energia e materiais

Tecnologias existentes (no ano base) e novascapacidade, disponibilid., eficiência, tempo vida, custos, factores emissão

Po

ten

cia

is n

aci

on

ais

e

ne

rgia

prim

ária

Híd

rica

, so

lar,

eó

lica

, b

iom

ass

a

Restrições de políticaimpostos, subsídios, …

Minimizar custos totais sistema

Combinação óptima de tecnologias de

oferta e procura de energia

Emissões

Custos

Capacidade instalada

Preços energia final

Fluxos de energia e materiais


Principais fontes de informação do TIMES_PT

Estrutura Geral • Sectores económicos• Tecnologias/Processos existentes (nível de agregação) • Fluxos entre processos

Tecnologias• Informação standard para caracterização de tecnologias(Ex: balanços de massa) • Stocks (Ex: capacidade instalada)• Eficiência• Factor de disponibilidade• Rácio Input/Output• Parâmetros específicos (Ex: CHPR)

Balanço energético • Divisão da procura por uso final• Diagrama de cargas (timeslices)

Balanços Energéticos DGGE & EurostatADENE (Projecto EURECO)

DGGE Inventário Nacional de Emissões INE EDP, PEGOP, Turbogás, Valorsul, Cogen, EDM, EDA (…) PTEN PNAC Estudos e publicações diversos (...)

NEEDS com ajustes e correcções diversos

NEEDS


Crescimento procura no TIMES_PT

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Ind

ex (

2000

=10

0)

% ano (2005-2010 / 2010-2030)

Arref. Esp. (4,5% / 3,9%)

Vidro (2,5% / 1,9%)tkm (2,6% / 1,8%)

Clínquer (2,0% / 1,5%)

Pasta papel (1,6% / 1,0%)

Ferro & Aço (1,0% / 0,3%)Aquec. H2O (1,1% / 0,5%)pkm (0,7% / 0,4%)Aquec. Esp. (0,8% / 0,5%)


0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Clin

ker

(Mto

n)

INE TIMES_PT

2,0%

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

2000 2001 2002 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Cru

de s

teel

(M

ton)

Eurostat TIMES_PT

Procura de Clínquer, Pasta papel, Vidro, Ferro & Aço

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Pul

p (M

ton)

Celpa TIMES_PT

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2000 2001 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Gla

ss (

Mto

n)

Industry Data* TIMES_PT

*Fonte: AIVE, Saint-Gobain (vidro plano) e dados do ano 2000 do INE

Clínquer

Vidro

Pasta de papel

Ferro & Aço

2,5%

1,6%

1,0%

1,5%

1,9%

1,0%

0,3%

* Valores de 2000 provenientes do NIR


Potenciais de energia primária no TIMES_PT

2000 2030 FonteCustos extracção não

energéticos (€/GJ) (projecto VIEWLS)

Biomassa florestal (PJ) 71.7 100 (+28%) Estimativa 4.89

Biogás (PJ) 0.1 29 (+100%) GPPAA & Extrapolação do PNAC 32.85

Culturas p/ Biocombustíveis (PJ) 0.0 15 (+100%)Extrapolação do Fórum Energias

Renováveis em Portugal 1.30

Produção biocombustíveis (PJ) 0.0 50 (+100%)Estimativa com base capacidade

instalada esperada em 2008 28.50

RSU (PJ) 7.3 10 (+27%) Extrapolação do PNAC 5.81

Lamas industriais (PJ) 0.0 2 (+100%) Estimativa 5.81

Hídrica (PJ) 40.2 95 (+58%)Comunicação Ministro Economia

2007 0.00

Eólica onshore (GW) 0.7 5 (+98%)Estimativa conservadora com

base em REN 0.00

Eólica offshore (GW) 0.0 2 (+100%) Estimativa 0.00

Solar- AQS (PJ) 0.8 38 (+98%)Extrapolação do Fórum Energias


Solar-geração electricidade (GW) 0.0 2 (+100%) Estimativa 0.00

Geotérmico (PJ) 0.6 8 (+93%)Extrapolação do Fórum Energias


Ondas (GW) 0.0 5 (+100%)Cruz, J., Sarmento, A. (2004).

Energia das Ondas 0.00


Pressupostos de política e restrições

• Nuclear não é uma opção

• Utilização das centrais existentes a Gás Natural + instalação de pelo menos 200 MW novos entre 2010-2030

• Não são instaladas novas centrais a carvão antes de 2015

• A partir de 2015 não são instaladas tecnologias a carvão convencionais (sem sequestro de CO2)

• Utilização de centrais existentes de RSU e biomassa florestal até final seu tempo de vida

• 5.75% consumo diesel em 2010 é biocombustíveis

• 39% electricidade renovável a partir de 2010

• ISP (assumem-se valores de 2007 constantes até 2030)

Restrições para calibração e validação

•Factores de inércia que atrasam a substituição de forma de energia final no sector residencial e comercial

• Potencial de armazenamento de CO2 de 5000 Gg (aproximadamente 6% das emissões em 2020)


Potencialidades de redução de emissões de CO2 em 2020

Perfil tecnológico em 2020; Consumo de energia; Redução de emissões CO2


Cenários de redução de emissões CO2

Cenário

% relativa 90

Restrição emissões CO2 (Gg)

2010 2020

Kyoto 63 344 62 096

+ 20% 63 344 57 563

+ 10% 63 344 52 766

0% 63 344 47 969

- 10% 63 344 43 172

- 20% 63 344 38 375

- 30% 63 344 33 578

(...)

- 60% 63 344 19 188

TIMES_PT considera cerca de 80% emissões nacionais Não incluído: F-gases; utilização solventes; agricultura; gestão resíduos e emissões difusas combustíveis RESTRIÇÃO Kyoto = 80% do tecto anual nacional

Sumidouros CO2 – 80% potencial sumidouro negociado no âmbito Protocolo Quioto: constante até 2030 Não considerado comércio licenças, MDL, IC


Potencialidades de redução de emissões

• Redução da procura de serviços de energia – menor utilização de equipamentos– em resposta aos preços elevados de energia final– devido à adopção de comportamentos mais “sustentáveis”

• Substituição de combustíveis• Utilização de tecnologias mais eficientes

Aumento dos custos totais do sistema com aumento necessidade redução

(acréscimo face ao cenário +30% emissões CO2 de 1990)

+20% +10% 0% -10% -20% -30%

M€ 392 986 1898 3376 5619 9820

% 0.05 0.13 0.25 0.45 0.75 1.31


Redução da procura de serviços de energia

% +20% +10% 0% -10% -20% -30% -50% -60%

pkm -1 -1 -2 -3 -8 -11 -16 -23

tkm -1 -1 -1 -1 -6 -11 -17 -25

Aquecimento -1 -1 -1 -2 -7 -12 -17 -22

Arrefecimento -2 -2 -2 -3 0 -2 14 20

Aquecim. H2O 0 0 -1 -5 -12 -17 -21 -26

Cimento -3 -3 -6 -14 -28 -39 -44 -44

Vidro -2 -2 -2 -7 -13 -21 -28 -38

Papel -2 -2 -2 -1 -2 -6 -12 -17

Cerâmicas 0 -3 -3 -8 -16 -24 -29 -39

redução % comparado com restrição de +30% das emissões de CO2 em 1990


Consumo de energia final por combustível (%)

12% 16%

19%

22% 23%27%

30%

17%

17%

21% 22% 24%

29%

33%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

+30% +20% +10% 0% -10% -20% -30% +30% +20% +10% 0% -10% -20% -30%

2000 2010 2020

Carvão Produtos petrolíferos Gás Electricidade H2 & Combust. Sint. Renováveis

3

17 17 17 17 18 19 2115 15 15 15 14 14 1414

19 19 19 19 19 20 21

1917

13 14 14 1414 12

10

9 10 9 9 9 10 105

47 46 46 46 42 42 405560

7


0 20 40 60 80 100 120 140 160

Electricity generated in 2020 (PJ)

Kyoto

20%

10%

0%

-10%

-20%

-30%

2000

GasTurOILEx CHPHFOEx StTurbCOALEx StTurbCOALSeqN

IGCCCOALSeqN CHPCOAN CCGASEx CCGASN

CCGASSeqN CHPGASEx CHPGASN HydroEx

HydroN MSW WindOnshore CHPBIO

CHPFCH2N

Geração de electricidade em 2020

Hydro Wind Biomass

Coal BiomassWindHydroGas

Gas

Oil Coal Gas Hydro


Aquecimento de água no sector residencial em 2020

0 2 4 6 8 10 12 14Aquecimento de água no sector residencial em 2020 (PJ)

2000

Kyoto

20%

10%

0%

-10%

-20%

-30%

GasFurnace LPGFurnace LPGBoilerElcDualBoiler ElcH2OHeater ElcH2OHeaterResistanceDistrictHeating CombLPGHPump CombWoodThermofirep.BiomassBoiler CombBioOilBoiler BioDualBoilerBioStove Solar SolarDieselBackupSolarElcBackup


Transporte individual de passageiros em 2020

0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000

pkm

2000

+30%

+20%

+10%

0%

-10%

-20%

-30%

Gasolin ex Gasolin nov Híbridos BiodieselGasóleo novos Gasóleo ex Etanol LPG_ex


0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

+30% +20% +10% 0% -10% -20% -30%

2000 2020

Agricultura Aque. Aque. H2O Electricidade CHP Química

Cimento Vidro Fe e Aço Cal Cerâmicas Papel pasta

Outra Ind. Refinação Outra Oferta E TPassageiros TMercadorias Outros S&R

Emissões de CO2 em 2000 e 2020 (Gg CO2)

Geração electricidade

Trans. passageiros

Cimento Trans. mercadorias

CHP Outros Dom&Serv


Indicadores intensidade carbónica

CO2 per capita 2000 2010 2020 2000-2010 2010-2020

Kyoto 6.5

6.3 6.2 t CO2/hab -3% -3%

+20% a -30% 6.2-6.3 5.7-3.4 t CO2/hab -3% a -4% -10% a -46%

CO2 / PIB 2000 2010 2020 2000-2010 2010-2020

Kyoto 541

413 261 t CO2/M€ -24% -23%

+20% a -30% 412-415 142-238 t CO2eq/M€ -23 a -24% -29% a -57%

2000 2010 2020

487 Gg/GWh 391-407 Gg/GWh 311-94 Gg/GWh

143 Gg/Mpkm 128 Gg/Mpkm 116-87 Gg/Mpkm

235 Gg/Mtkm 240 Gg/Mtkm 267-240 Gg/Mtkm

525 Gg/Mt vidro 389-386 Gg/Mt vidro 308-225 Gg/Mt vidro

804 Gg/Mt cimento 819-805 Gg/Mt cimento 818-504 Gg/Mt cimento


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Telf: 212 948 300 ext. 10180


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Research work funded by the FCT/MCES and POCI 2010, supported by FEDER

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