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Estudo Comparativo de Emissões de Gases
de Efeito Estufa
2013
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ÍNDICE
SUMÁRIO EXECUTIVO
1. INTRODUÇÃO------------------------------------------------------------------------09
2. METODOLOGIA----------------------------------------------------------------------12
2.1 PREMISSAS---------------------------------------------------------------12
2.2 CÁLCULO DAS EMISSÕES DE GEE---------------------------------------14
2.3 ETAPAS DA CADEIA DO CARVÃO ---------------------------------------17
2.4 ETAPAS DA CADEIA DO GÁS NATURAL --------------------------------27
3. RESULTADOS-------------------------------------------------------------------------38
3.1 CADEIA DO CARVÃO-----------------------------------------------------38
3.2 CADEIA DO GÁS NATURAL----------------------------------------------44
3.3 COMPARAÇÃO DE RESULTADOS-----------------------------------------51
4. CONCLUSÕES------------------------------------------------------------------------57
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS------------------------------------------------------60
6. EQUIPE-------------------------------------------------------------------------------63
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SUMÁRIO EXECUTIVO
A pequena participação da geração de energia elétrica no total de emissões de gases de efeito estufa (GEE) no Brasil é decorrente do fato de que a maior parte da geração de energia elétrica no país é obtida por meio de hidrelétricas (ANEEL, 2013). Porém, o sistema de geração nacional vem passando por mudanças em sua configuração e a geração em termelétricas terá uma maior participação inevitável na matriz energética brasileira (EPE, 2011). Dessa forma, faz-se necessário entender como diferentes opções de combustíveis para geração termelétrica impactam nas emissões de GEE no Brasil.
O presente estudo, desenvolvido pela Associação Brasileira do Carvão Mineral (ABCM), apresenta uma comparação das emissões de GEE das principais etapas dos ciclos de vida de uma termelétrica a carvão e de uma termelétrica a gás natural. Para efeito de comparação, foram considerados dois diferentes tipos de carvão nacional (mais alto e mais baixo PCI), gás natural advindo de três diferentes processos/regiões (Gás de Xisto dos EUA, Gás natural não associado da Bacia de Campos, e Gás Natural da Bolívia). Também foram consideradas plantas termelétricas em ciclo aberto e ciclo combinado, no caso do Gás Natural. No sentido de se estabelecerem premissas que refletissem as condições encontradas no Brasil e futuras previsões de geração de energia termelétrica no país, foi considerada uma termelétrica hipotética de 500MW, localizada na Região Sul do Brasil, com despacho anual de 50%. Foram contabilizadas as emissões dos principais GEE (CO2, CH4 e N2O) relativas a um ano de operação da termelétrica hipotética. A Tabela 1 apresenta as alternativas analisadas e suas condições de contorno. O cálculo das emissões de GEE foi baseado na metodologia de inventários nacionais de gases de efeito estufa do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC, da sigla em inglês) (IPCC, 2006). As emissões de cada GEE relativas aos processos considerados nas cadeias de valor dos combustíveis analisados foram calculadas através de fatores de emissão amplamente reconhecidos ou pela estimativa de emissões fugitivas reportadas em porcentagem de gás perdido nos processos. Esses fatores e porcentagens foram aplicados à quantidade de combustível que seria requerido para a geração de 500MW, variando de acordo com a tecnologia e o combustível em análise.
A cadeia do Carvão foi analisada quanto às emissões de gases de efeito estufa desde a
mineração e processamento, passando pelo transporte até a geração/combustão do
mesmo, e utilização das cinzas na indústria de cimento (utilização de 60%, 80% e 100%
das cinzas). A cadeia do Gás Natural (GN) foi analisada quanto às emissões de gases de
efeito estufa desde a produção (extração de GN), processamento, transporte até a
geração/combustão do mesmo em turbinas em ciclo combinado e ciclo aberto.
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Tabela 1: Alternativas Estudadas
COMBUSTÍVEL PROCEDÊNCIA TRANSPORTE GERAÇÃO
Carvão brasileiro de maior PCI (4340 kcal / kg)
Sul do Brasil – Mineração Subterrânea
Rodoviário (Caminhões)
Termelétrica com 35% de eficiência
Carvão brasileiro de menor PCI (2970 kcal / kg)
Sul do Brasil – Mineração a céu aberto
Rodoviário (Caminhões)
Termelétrica com 35% de eficiência
Gás de Xisto EUA (GNL) Marítimo (navios) + Gasoduto no Brasil
Ciclo aberto (37% de eficiência)
Ciclo Combinado (60% de eficiência)
GN da Bolívia Gás Natural não-associado importado da Bolívia
Gasoduto Bolívia-Brasil
Ciclo aberto (37% de eficiência)
Ciclo Combinado (60% de eficiência)
GN Bacia de Campos
Gás Natural não-associado da Bacia de Campos
Gasoduto hipotético Macaé (RJ) – Região Sul do Brasil
Ciclo aberto (37% de eficiência)
Ciclo Combinado (60% de eficiência)
A comparação dos resultados reunindo todos os casos estudados neste trabalho, tanto referentes às alternativas estudadas para o carvão, quanto às alternativas estudadas para o GN é apresentada nos Gráficos de 1 a 3. Os Gráficos 1 e 2 apresentam as emissões totais resultantes de um ano de operação da termelétrica hipotética e as emissões por MWh, respectivamente. O Gráfico 3 apresenta a comparação das alternativas sem consideração da utilização de cinzas na indústria do cimento e por etapa da cadeia de valor. Vale observar que os resultados estão elencados por ordem crescente de emissões de GEE.
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Gráfico 1: Análise Geral de Resultados (tCO2/ano) – 80% cinzas
Gráfico 2: Análise Geral de Resultados (tCO2/MWh) – 80% cinzas
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Gráfico 3: Participação de cada etapa da cadeia nas emissões (sem consideração das
cinzas)
A Tabela 2 apresenta uma matriz de diferenças entre as emissões das diferentes
alternativas estudadas. Em 22% dos casos a termelétrica a carvão emite menos do que
a termelétrica a gás natural (células de cor verde, Tabela 2).
Tabela 2: Matriz de diferenças entre as emissões
Diferenças entre as emissões (kt CO2e/ano)
Carvão Maior PCI (100%
cinzas)
Carvão Maior PCI
(80% cinzas)
Carvão Maior PCI
(60% cinzas)
Carvão Menor PCI
(100% cinzas)
Carvão Menor PCI
(80% cinzas)
Carvão Menor PCI
(60% cinzas)
B. Campos
C.A. 151 227 304 57 133 324
B. Campos
C.C. 887 963 1040 679 869 1060
BOLÍVIA
C.A. 151 227 304 57 133 324
BOLÍVIA
C.C. 887 963 1040 679 869 1060
Gas de Xisto
C.A. 359 283 206 567 377 186
Gas de Xisto
C.C. 572 648 725 364 554 745
Carvão emite menos que o GN
Carvão emite mais que o GN
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Comparando-se todos os cenários analisados, observa-se que o cenário de menor
emissão é a utilização de Gás Natural não-associado proveniente da Bacia de Campos
em termelétrica em ciclo combinado (1.183 ktCO2e/ano). Esta alternativa apresenta
679 ktCO2e/ano menores que a melhor alternativa da cadeia do carvão (1.860
ktCO2e/ano para carvão de menor PCI com utilização de 100% das cinzas na indústria
do cimento). Esse resultado é bastante significativo, uma vez que a simples
comparação das emissões na geração nestas mesmas condições de contorno resultaria
em uma diferença de 1850 kt CO2e/ano em favor do gás natural. A termelétrica a
carvão de menor PCI emitiria cerca de 70% mais GEE do que a mesma termelétrica a
GN, quando na verdade, estudando o inventário do ciclo de vida, a alternativa do
carvão emite apenas 36% a mais.
Vale ressaltar, no entanto, que no caso de não haver a possibilidade de utilização de
100% das cinzas como substituto do clínquer na indústria do cimento, os resultados
variam (ver Tabela 5: Matriz de diferenças entre as emissões). De qualquer forma,
comparando-se o melhor cenário do GN (Bacia de Campos, Ciclo Combinado) e o pior
cenário do carvão (menor PCI com utilização de 60% das cinzas na indústria de
cimento), a diferença nas emissões totais das respectivas cadeias não chega a 50% em
favor do GN.
Na análise comparativa entre todas as alternativas estudadas foi observado que em
22% das comparações a cadeia do carvão emite menos do que a cadeia do GN. Vale
observar que em todos os casos a pior opção seria uma termelétrica a Gás de Xisto
importado dos EUA, a ciclo aberto (37% de eficiência).
Em geral pode-se concluir que a análise de emissões de gases de efeito estufa para
tomada de decisão quanto à utilização de diferentes combustíveis para geração de
energia elétrica deve necessariamente envolver não apenas as emissões oriundas da
geração de energia elétrica, mas toda a cadeia de valor relacionada ao combustível,
incluindo a destinação de seus resíduos (no caso analisado, cinzas de termelétricas a
carvão).
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1. INTRODUÇÃO
A busca pelo desenvolvimento sustentável requer métodos e ferramentas que forneçam uma ampla visão de alternativas de forma a quantificar e comparar os impactos ambientais de produtos e serviços utilizados nos processos da nossa sociedade. Um dos processos essenciais para o funcionamento das estruturas nas quais o desenvolvimento se baseia é a geração de energia elétrica. Como consequência da grande preocupação da sociedade humana em torno das mudanças climáticas, a caracterização das emissões de gases de efeito estufa (GEE) advindas de diferentes tecnologias usadas para geração de energia elétrica vem se tornando um item fundamental na pauta de decisões, seja por parte das empresas ou sob o ponto de vista dos governos. No Brasil, mais de 76% das emissões de GEE são provenientes da mudança do uso da terra e florestas (MCT, 2009). A geração de energia elétrica representa apenas 3,1% das emissões de GEE no Brasil, uma das menores taxas do mundo. A distribuição das emissões de GEE no Brasil por setores pode ser observada na Figura 1.
Figura 1: Distribuição das emissões de GEE no Brasil por setores (elaboração própria com dados do MCT, 2009).
A pequena participação da geração de energia elétrica no total de emissões de GEE no Brasil é decorrente do fato de que a maior parte da geração de energia elétrica no país é obtida por meio de hidrelétricas. Porém, o sistema de geração nacional vem passando por mudanças em sua configuração. O aumento das restrições ambientais e a diminuição da capacidade de armazenamento de energia nos reservatórios das usinas hidrelétricas têm levado a um aumento do uso de outras tecnologias para a manutenção da energia firme. Assim, a geração em termelétricas terá uma participação inevitável na matriz energética brasileira (Castelo Branco, 2012). Dessa forma, faz-se necessário entender como diferentes opções de combustíveis para geração termelétrica impactam na emissão de GEE no Brasil. Uma ferramenta muito
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utilizada atualmente para tomada de decisões quanto à gestão de carbono de empreendimentos é a Análise do Ciclo de Vida (ACV) com foco específico nas emissões de GEE. O estudo das emissões considerando os diferentes componentes do ciclo de vida de determinados processos e produtos proporciona aos tomadores de decisão uma visão mais realista no sentido de comparar diferentes alternativas. A ACV fornece subsídios para o cálculo das emissões além do simples uso de determinados combustíveis no momento da geração, pois engloba também as etapas de produção e transporte dos mesmos, itens essenciais para uma análise mais abrangente para decisão de uso. Além disso, a ACV pode ajudar na identificação dos estágios mais poluentes de determinados processos possibilitando medidas mitigatórias direcionadas para remediação de questões específicas. Nos últimos vinte anos os impactos ambientais de sistemas de geração de energia elétrica vêm sendo avaliados de forma extensiva através de ACV e análises energéticas. Para que uma ACV tenha resultados significativos, é importante que se usem dados que reflitam os sistemas de geração de energia do país de interesse (Odeh e Cockerill, 2008). Adicionalmente, no caso de estudos comparativos, é fundamental que haja clareza nas premissas e na metodologia adotada. Por esse motivo, não é aconselhável comparar resultados de diferentes estudos, envolvendo dados de diferentes regiões. Uma comparação de estudos desenvolvidos com diferentes metodologias pode conduzir os tomadores de decisão a implementar processos com maior impacto nas emissões de GEE na totalidade de sua cadeia de valor, sem que isso seja percebido no momento da decisão. A literatura mostra variações consideráveis entre diferentes estudos de ACV. Essas discrepâncias são acarretadas por diferenças de escopo, limites do estudo, e premissas adotadas. Os resultados reportados dependem do tipo de combustível usado (por exemplo, tipo de carvão), tecnologia para geração de energia elétrica (por exemplo, ciclo aberto ou ciclo combinado, no caso das plantas a gás natural) e forma de extração do combustível (por exemplo, gás de xisto ou gás natural associado). Além disso, alguns estudos são baseados no ciclo completo do combustível e, portanto, os resultados apresentam emissões totais de CO2 mais elevadas do que estudos que consideram apenas parte da cadeia ou apenas a combustão no momento da geração de energia. Estudos que consideram as emissões de todos os GEE contidos no Protocolo de Kioto (usualmente CH4 e N2O em adição ao CO2) também resultarão em emissões diferentes daquelas obtidas através de estudos que contabilizam apenas as emissões de CO2 da cadeia do combustível. Exemplos de ACV recentes orientadas para emissões de GEE das cadeias de Gás Natural e Carvão são os estudos conduzidos pelo Departamento de Energia dos EUA (na sigla em inglês, DOE). Em 2010 foi desenvolvido o estudo “Life Cycle Analysis of Coal and Natural Gas-fired Power Plants”, que compara as emissões das cadeias de ambos os combustíveis. Além desse estudo, o DOE desenvolveu em 2011, o estudo “Life Cycle Greenhouse Gas Analysis of Natural Gas Extraction & Delivery in the United States”, que estudou várias alternativas de obtenção de gás natural, incluindo Gás de Xisto. Esses estudos visaram subsidiar a tomada de decisão do governo norte-
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americano quanto à sua estrutura de geração de energia. Alguns fatores de emissão apontados nos estudos supramencionados foram utilizados no presente estudo. O presente estudo, desenvolvido pela Associação Brasileira do Carvão Mineral (ABCM), apresenta uma comparação das emissões de GEE das principais etapas dos ciclos de vida de uma termelétrica a carvão e de uma termelétrica a gás natural. Para efeito de comparação, foram considerados dois diferentes tipos de carvão nacional (mais alto e mais baixo PCI), gás natural advindo de três diferentes processos/regiões (Gás Natural Liquefeito dos EUA, Gás natural não associado da Bacia de Campos, e Gás Natural da Bolívia). Também foram consideradas plantas termelétricas de ciclo aberto e ciclo combinado, no caso do Gás Natural. O estudo foi estruturado de acordo com metodologia de ACV, porém não chegou a conduzir uma ACV completa, o que demandaria um esforço muito maior, que se afastaria do objetivo da análise. Para a comparação das emissões de GEE na utilização de diferentes combustíveis englobando etapas do ciclo de vida dos mesmos foi desenvolvida apenas a primeira etapa de uma ACV convencional, isto é, um Inventário do Ciclo de Vida (ICV). A Figura 1 apresenta uma representação esquemática de um estudo completo de ACV de acordo com as normas ISO 14040 e 14044. A linha tracejada indica o que foi tratado no presente estudo.
Figura 1: Principais etapas de um estudo de ACV (ISO 14040/14044, 2009).
O detalhamento da metodologia adotada neste estudo englobando premissas, itens das cadeias do carvão e do gás natural que foram considerados, fatores de emissão e fórmulas de cálculo, encontra-se na Seção 2 deste relatório. Na Seção 3, são apresentados os resultados do estudo e suas limitações. As Seções 4 e 5 apresentam as conclusões e propostas para futuros estudos respectivamente.
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2. METODOLOGIA
2.1 PREMISSAS
No sentido de se estabelecerem premissas que refletissem as condições encontradas no Brasil e futuras previsões de geração de energia termelétrica no país, foi considerada uma termelétrica hipotética de 500MW, localizada na Região Sul do Brasil, com despacho anual de 50%. Foram contabilizadas as emissões dos principais GEE (CO2, CH4 e N2O) relativas a um ano de operação da termelétrica hipotética. Também foram consideradas as emissões evitadas pela utilização das cinzas geradas na termelétrica a carvão em substituição ao clínquer na fabricação de cimento. Dados dos últimos cinco anos da termelétrica de Jorge Lacerda (RS) apontaram para a utilização de 86,12% das cinzas geradas na termelétrica como susbstituto do clínquer. Utilizando esses dados reais da Região Sul do Brasil como referência, foram considerados três diferentes cenários para utilização das cinzas - 60%; 80% e 100% - de forma a testar o cenário real, um cenário mais conservador e um cenário mais otimista do que a situação real. Com base nessas informações, as emissões anuais relativas a diferentes alternativas foram contabilizadas. As alternativas analisadas e suas condições de contorno estão relacionadas a seguir. A. Tipos de Combustível:
• Carvão mineral brasileiro de maior poder calorífico inferior (PCI): Foi utilizado como referência o carvão mineral CE 4500 com PCI de 4340 kcal/kg. A mineração deste tipo de carvão no Brasil é subterrânea. Com relação ao transporte deste carvão, considerou-se que o mesmo ocorreria por via rodoviária (caminhões), de acordo com a prática comum no mercado brasileiro. Foi considerada para cálculo das emissões do transporte a distância máxima de cinco quilômetros que viabiliza o uso de carvão mineral em termelétricas no Brasil.
• Carvão mineral brasileiro de menor poder calorífico inferior (PCI): Foi utilizado como referência o carvão mineral CE 3100 com PCI de 2970 kcal/kg. A mineração deste tipo de carvão no Brasil é realizada a céu aberto. Com relação ao transporte deste carvão, considerou-se que o mesmo ocorreria por via rodoviária (caminhões), de acordo com a prática comum no mercado brasileiro. Foi considerada para cálculo das
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emissões do transporte a distância máxima de cinco quilômetros que viabiliza o uso de carvão mineral em termelétricas no Brasil.
• Gás Natural importado da Bolívia: Foi considerado como gás não-associado, e o transporte feito através do gasoduto Bolívia-Brasil (1.969 milhas de extensão até a Região Sul do Brasil).
• Gás de Xisto (EUA): O GNL exportado pelo EUA é obtido através de gás não-convencional, isto é, gás de xisto. Foram contabilizadas as emissões da cadeia do gás de xisto, o transporte feito via navios dos EUA até o Brasil, e transporte por gasoduto da Bacia de Campos (onde ocorre a regaseificação do GN) até o Sul do Brasil.
• Gás Natural não-associado ao petróleo, da Bacia de Santos: Esse gás seria extraído e processado na Bacia de Campos e transportado via gasoduto de Macaé-RJ até o Sul do Brasil (1.172 milhas de distância).
B. Geração de Energia:
• Termelétrica a GN de Ciclo Aberto: No caso da utilização desta tecnologia considerou-se uma eficiência de 37% (ABCM) No caso da utilização desta tecnologia considerou-se uma eficiência de 60% (ABCM).
• Termelétrica a carvão: Neste caso foi considerada uma termelétrica com 35% de eficiência (ABCM).
O Quadro 1 apresenta um resumo das condições de contorno adotadas no presente estudo.
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Quadro 1: Condições de Contorno
COMBUSTÍVEL PROCEDÊNCIA TRANSPORTE GERAÇÃO
Carvão brasileiro de maior PCI (4340 kcal / kg)
Sul do Brasil – Mineração Subterrânea
Rodoviário (Caminhões)
Termelétrica com 35% de eficiência
Carvão brasileiro de menor PCI (2970 kcal / kg)
Sul do Brasil – Mineração a céu aberto
Rodoviário (Caminhões)
Termelétrica com 35% de eficiência
Gás de Xisto EUA (GNL) Marítimo (navios) + Gasoduto no Brasil
Ciclo aberto (37% de eficiência)
Ciclo Combinado (60% de eficiência)
GN da Bolívia Gás Natural não-associado importado da Bolívia
Gasoduto Bolívia-Brasil
Ciclo aberto (37% de eficiência)
Ciclo Combinado (60% de eficiência)
GN Bacia de Campos
Gás Natural não-associado da Bacia de Campos
Gasoduto hipotético Macaé (RJ) – Região Sul do Brasil
Ciclo aberto (37% de eficiência)
Ciclo Combinado (60% de eficiência)
2.2 CÁLCULO DAS EMISSÕES DE GEE
O cálculo das emissões de GEE foi baseado na metodologia de inventários nacionais de gases de efeito estufa do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC, da sigla em inglês) (IPCC, 2006). As emissões de cada GEE relativas aos processos considerados nas cadeias de valor dos combustíveis analisados foram calculadas através de fatores de emissão amplamente reconhecidos ou pela estimativa de emissões fugitivas reportadas em porcentagem de gás perdido nos processos. Esses fatores e porcentagens foram aplicados à quantidade de combustível que seria requerido para a geração de 500MW, variando de acordo com a tecnologia e o combustível em análise. O IPCC divide em três “tiers” a precisão dos fatores e formas de estimar emissões. O Tier 1 é considerado o menos preciso, pois as emissões são estimadas através de
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fatores de emissão default que são médias mundiais, e portanto não específicas para o processo em análise. O Tier 2 é mais preciso do que o Tier 1, pois envolve fatores de emissão específicos do país em análise. Quando há medição efetiva e confiável das emissões esses valores devem ser utilizados, já que são mais precisos do que estimativas feitas com fatores de emissão. Nesse caso, o IPCC denomina a emissão reportada como Tier 3. De acordo com a metodologia do IPCC, “tiers” diferentes podem ser aplicados para diferentes combustíveis e gases ao longo de um inventário de emissões, sempre considerando a disponibilidade de fatores específicos confiáveis. No presente trabalho, para realização do Inventário do Ciclo de Vida (ICV), foi utilizada a Árvore de Decisão (Figura 1) do IPCC para a escolha dos fatores de emissão ou porcentagens de fugitivas que foram aplicados nos cálculos das emissões nas cadeias de valor dos combustíveis. Dessa forma, quando apenas os fatores de emissão default do IPCC estavam disponíveis, os mesmos foram utilizados. Quando havia disponibilidade de fatores confiáveis específicos para o Brasil os mesmos foram priorizados em detrimento dos fatores default do IPCC. Um exemplo foi o cálculo das emissões fugitivas em gasodutos no Brasil, cujo fator de emissão foi reportado pela Petrobras no Inventário Nacional Brasileiro (MCT, 2009). No caso das emissões fugitivas de Gás Natural nos processos da cadeia de valor deste combustível foram priorizados fatores de emissão, ou porcentagem de vazamento, utilizados pelo Departamento de Energia dos EUA (DOE, na sigla em inglês) ou por pesquisadores que divulgaram medições, também nos EUA ou em outros países. A decisão pelo uso de fatores específicos dos EUA ou de outros países deveu-se fundamentalmente a dois critérios: 1) Não há fatores de emissão ou medições de porcentagem de vazamento de fugitivas em toda a cadeia do gás natural brasileiro divulgados oficialmente no Brasil e, 2) Esses fatores/medições de pesquisadores de universidades renomadas de outros países são mais precisos/específicos do que os fatores default do IPCC.
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Figura 1: Árvore de Decisão para Estimativas de Emissões de Gases de Efeito Estufa (IPCC, 2006)
Os fatores de emissão e/ou porcentagens de fugitivas utilizados nos cálculos deste estudo estão relacionados em detalhe nas seções 2.3 e 2.4 a seguir. Para calcular as emissões em CO2 equivalente (CO2eq) foram usados os Potenciais de Aquecimento Global (GWP, na sigla em inglês) indicados no último relatório do IPCC (IPCC Forth Assessment Report, 2007). Os valores utilizados encontram-se na Tabela 1.
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Tabela 1: Potenciais de Aquecimento Global utilizados (IPCC, 2007)
GWP tCO2e - 100 anos
CH4 25
N20 298
2.3 ETAPAS DA CADEIA DO CARVÃO
A cadeia do Carvão foi analisada quanto às emissões de gases de efeito estufa desde a mineração e processamento, passando pelo transporte até a geração/combustão do mesmo. A Figura 2 apresenta as etapas da cadeia do carvão consideradas neste estudo.
Figura 2: Etapas da Cadeia do Carvão (Fonte: One Carbon, 2009).
Os dados de entrada relacionados às premissas estabelecidas (ver Seção 2.1) para os dois tipos de carvão analisados (menor e maior PCI) estão apresentados nos quadros 2 e 3.
Carvão
Mineração & Processamento
Transporte
Combustão / Geração
Cinzas/ Indústria do
Cimento
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QUADRO 2: Dados do Carvão de Menor PCI
Fonte de Dados
Tipo de Mineração Mineração a céu aberto ABCM
Tipo de Carvão CE 3100 (pci 2970 kcal / kg) ABCM
Energia carvão (TJ/ kg carvão) 0,00001243 calculado
Fator de consumo do carvão ( t /MWh ) 1 ABCM
Potência térmica (MW) 500 ABCM
Fator de capacidade 0,5 ABCM
Energia gerada por ano (MWh) 2.190.000 calculado
Consumo de carvão (t de carvão) 2.190.000 calculado
Consumo de calcário (kg de calcário) 199.290.000 calculado (*)
Razão de produção de cal (t calcário/ t cal) 1,14 ABCM, 2013 (**)
Consumo de cal (kg de cal) 175.375.200 calculado
(*) Fator de consumo de calcário = 0,091 t calcário/ MWh (Informação cedida pela ABCM - dados de campo - Térmica SEIVAL)
(**) Conteúdo de CaCO3 no calcário = 88% ( Dados de Campo - Térmica SEIVAL)
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QUADRO 3: Dados do Carvão de Maior PCI
Fontes de Dados
Tipo de Mineração Mineração subterrânea ABCM
Tipo de Carvão CE 4500 (pci 4340 kcal / kg) ABCM
Energia carvão (TJ/kg carvão) 0,00001817 calculado
Fator de consumo do carvão (t/MWh ) 0,55 ABCM
Potencia termica (MW) 500 ABCM
Fator de capacidade 0,5 ABCM
Energia gerada por ano (MWh) 2.190.000 calculado
Consumo de carvão (t de carvao) 1.204.500 calculado
Consumo de calcário (kg de calcário) 199.290.000 calculado (*)
Razão de produção de cal (t calcário/ t cal) 1,14 ABCM, 2013 (**)
Consumo de cal (kg de cal) 175.375.200 calculado
(*) Fator de consumo de calcário = 0,091 t calcário/ MWh (Informação cedida pela ABCM - dados de campo - Térmica SEIVAL)
(**) Conteúdo de CaCO3 no calcário = 88% ( Dados de Campo - Térmica SEIVAL)
Estes dois cenários foram elaborados considerando que as etapas de geração/combustão de ambos possuem a mesma potência instalada e o mesmo fator de capacidade. O que difere os cenários, basicamente, é o tipo de mineração e o PCI de cada tipo de carvão analisado (logo o fator de consumo de carvão também será diferente de um cenário para o outro). A próxima seção apresenta o detalhamento dos dados utilizados nos cálculos de cada etapa da cadeia do carvão mineral.
2.3.1 Mineração e Processamento:
Na mineração e processamento contabilizam-se as emissões associadas com a produção de carvão durante as operações da mina, incluindo a extração e o beneficiamento do carvão (Castelo Branco, 2012). Foram contabilizadas as emissões de GEE provenientes do consumo de eletricidade das atividades na mina, emissões de metano (CH4) liberado na mineração e pós-mineração, e CH4, N2O e CO2 emitidos pelo uso de combustíveis fósseis no maquinário da mina. Esses cálculos foram realizados para cada cenário separadamente e os respectivos fatores de emissão são apresentados nas subseções a seguir.
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Para o cálculo das emissões de GEE (CH4, N2O e CO2) da mineração do carvão de menor PCI (mina a céu aberto) e para o cálculo das emissões de GEE da mineração do carvão de maior PCI (mina subterrânea) foram utilizados basicamente fatores default do IPCC. Apenas no caso da sub-etapa de pós-mineração foi feita uma análise comparativa entre o fator de emissão desenvolvido pela ABCM através de medições realizadas na região Sul do Brasil e o fator default do IPCC. Sendo assim, existem dois resultados nesta etapa chamados de Mineração 1 e Mineração 2 para cada um dos tipos de carvão. No caso da Mineração 1 foi utilizado fator de emissão default do IPCC para emissão de metano pós-mineração e no caso da Mineração 2 foi utilizado fator de emissão da ABCM. Os fatores de emissão de cada alternativa (Mineração 1 e Mineração 2) para os dois tipos de carvão são apresentadas a seguir. emissão CH4 IPCC)
CARVÃO DE MENOR PCI
Mineração 1 (Fator de Emissão pós-mineração IPCC)
Unidade Valor Referências
Eletricidade KWh/kg carvão 0,012755 James et al.,2010
CH4 mineração Gg CH4/t carvão 0,000000201 IPCC, 2006
CH4 pós-mineração Gg CH4/t carvão 3,35E-08 IPCC, 2006
CH4 maquinário e off-road kg CH4/kg carvão 4,65E-08 IPCC, 2006
CO2 maquinário kg CO2/kg carvão 0,0008305958 IPCC, 2006
N2O maquinário kg N2O/kg carvão 3,206E-07 IPCC, 2006
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CARVÃO DE MENOR PCI
Mineração 2 (Fator de Emissão CH4 pós-mineração ABCM)
Unidade Valor Referências
Eletricidade KWh/kg carvão 0,012755 James et al.,2010
CH4 mineração Gg CH4/t carvão 0,000000201 IPCC, 2006
CH4 pós-mineração Gg CH4/t carvão 2,68E-12 ABCM (fator medido)**
CH4 maquinário e off-road kg CH4/kg carvão 4,65E-08 IPCC, 2006
CO2 maquinário kg CO2/kg carvão 0,0008305958 IPCC, 2006
N2O maquinário kg N2O/kg carvão 3,206E-07 IPCC, 2006
**Fator de emissão medido em uma mina a céu aberto localizada no RS (carvão com PCS 3090)
CARVÃO DE MAIOR PCI
Mineração 1 (Fator de Emissão pós-mineração IPCC)
Unidade Valor Referências
Eletricidade KWh/kg carvão 0,012755 James et al.,2010
CH4 mineração Gg CH4/t carvão 0,0000067 IPCC, 2006
CH4 pós-mineração GgCH4/t carvão 0,000000603 IPCC, 2006
CH4 maquinário e off-road kg CH4/kg carvão 4,65E-08 IPCC, 2006
CO2 maquinário kg CO2/kg carvão 0,0008305958 IPCC, 2006
N2O maquinário kg N2O/kg carvão 3,206E-07 IPCC, 2006
CARVÃO DE MAIOR PCI
Mineração 2 (Fator de Emissão pós-mineração ABCM)
Unidade Valor Referências
Eletricidade KWh/kg carvão 0,012755 James et al.,2010
CH4 mineração Gg CH4/t carvão 0,0000067 IPCC, 2006
CH4 pós-mineração GgCH4/t carvão 1,206E-09 ABCM (fator medido)
CH4 maquinário e off-road kg CH4/kg carvão 4,65E-08 IPCC, 2006
CO2 maquinário kg CO2/kg carvão 0,0008305958 IPCC, 2006
N2O maquinário kg N2O/kg carvão 3,206E-07 IPCC, 2006
22
2.3.2 Transporte do Carvão:
Na etapa, foram calculadas as emissões relativas ao transporte do carvão mineral
desde a mina até a termelétrica. Para ambos os tipos de carvão (maior e menor PCI) foi
considerado o meio de transporte rodoviário (caminhões com capacidade de 27
toneladas), refletindo a prática comum no mercado brasileiro.
Os fatores de emissão utilizados nesta etapa são apresentados a seguir.
Fatores de emissão - Transporte Rodoviário
Fator de emissão Unidade Referência
CO2 diesel 74.100,00 kg CO2/TJ IPCC, 2006
CH4 diesel 3,90 kg CH4/TJ IPCC, 2006
N2O diesel 3,90 kg N2O/TJ IPCC, 2006
Os dados de entrada são praticamente os mesmos para os dois tipos de carvão,
variando somente no número de viagens, uma vez que é necessária maior quantidade
de carvão de menor PCI quando comparado ao carvão de maior PCI para gerar
500MW. Os dados de ambos são apresentados a seguir.
CARVÃO DE MENOR PCI
Transporte
Fonte de dados
Meio de transporte Rodoviário (caminhão) ABCM
Combustível Diesel ABCM
Distância (Km) 5,00 ABCM
Capacidade do caminhão (t de carvão) 27,00 ABCM
Número de viagens 81.111,11 calculado
Consumo de Diesel por viagem (litros) 2,50 calculado
Consumo total de Diesel (litros) 202.777,78 calculado
Consumo total de Diesel (m3) 202,78 calculado
Consumo de Diesel caminhão carregado (km/L) 2,00 SINDIPESA, 2011
Energia Diesel (GJ/ m3) 35,52 BEN, 2011
Energia Diesel Total (TJ) 7,20 calculado
23
CARVÃO DE MAIOR PCI
Transporte
Fontes de Dados
Meio de transporte Rodoviário (caminhão) ABCM
Combustível Diesel ABCM
Distância (Km) 5,00 ABCM
Capacidade do caminhão (t de carvão) 27,00 ABCM
Número de viagens 44.611,11 calculado
Consumo de Diesel por viagem (litros) 2,50 calculado
Consumo total de Diesel (litros) 111.527,78 calculado
Consumo de Diesel caminhão carregado (km/L) 2,00 SINDIPESA, 2011
Consumo total de Diesel (m3) 111,53 calculado
Energia Diesel (GJ/m3) 35,52 BEN , 2011
Energia Diesel Total (TJ) 3,96 calculado
2.3.3 Uso do Combustível na termelétrica (geração de energia):
Nesta etapa de geração de energia elétrica na termelétrica hipotética de 500MW
foram utilizados os fatores de emissão default do IPCC apresentados a seguir para
todos os cenários considerados (carvão de maior PCI, carvão de menor PCI e
Mineração 1 e 2).
Fator de emissão Unidade Referência
94.600,00 kg CO2/ TJ IPCC, 2006
1,00 kg CH4 / TJ IPCC, 2006
1,50 kg N2O/ TJ IPCC, 2006
Os dados de entrada em Terajoules (TJ) para os dois tipos de carvão estão
apresentados a seguir.
CARVÃO DE MENOR PCI
ENERGIA EM TJ
Unidade por ano Valor Total de Energia (TJ) / ano
TJ/kg carvão 0,00001243 27.221,70
24
CARVÃO DE MAIOR PCI
ENERGIA EM TJ
Unidade por ano Valor Total de Energia (TJ) / ano
TJ/kg carvão 0,00001817 21.885,77
2.3.4 Utilização de Cal na Dessulfurização
No presente estudo foi considerada a utilização da cal na dessulfurização nas Usinas
Termelétricas. Sendo assim, foram contabilizadas as emissões provenientes da
mineração do calcário, produção de cal e o transporte de cal para ambos os Cenários
de Carvão de Menor PCI e Maior PCI. Os dados e fatores de emissão utilizados são
apresentados a seguir.
2.3.5 Mineração de Calcário e Produção de Cal
Para ambos os tipos de carvão foram utilizados os fatores de emissão de GEE na
mineração de calcário e na produção de cal que estão relacionados a seguir.
Fatores de Emissão de GEE na Mineração de Calcário e Produção de Cal
Unidade Valor Referências
CO2 Mineração Calcário kg CO2/kg calcário 0,031328363 MME, 2009
CH4 mineração Calcário Kg CH4/kg calcário 1,7546E-06 MME, 2009
N2O Mineração Calcário Kg N2O/kg calcário 1,20916E-05 MME, 2009
Produção de Cal Kg CO2/Kg de cal 1,011 Pereira e Ferreira,
2009
Os dados de entrada utilizados para os dois tipos de carvão para o cálculo das
emissões de GEE no transporte de cal estão apresentados a seguir.
25
Dados de Entrada - Transporte de Cal
Carvão de Menor PCI Carvão de Maior PCI Referências
Meio de transporte Rodoviário (caminhão)
Rodoviário (caminhão)
ABCM
Combustível Diesel Diesel ABCM
Distância (Km) 10 10 Estimativa
Capacidade do caminhão (t de carvão)
27,00 27,00 ABCM
Número de viagens 659,56 362,76 Calculado
Consumo de Diesel por viagem (litros)
5,00 5,00 Calculado
Consumo total de Diesel (litros)
3.297,78 1.813,78 Calculado
Consumo de Diesel caminhão carregado (km/L)
2,00 2,00 SINDIPESA, 2011
Consumo total de Diesel (m3) 3,30 1,81 Calculado
Energia Diesel (GJ/m3) 35,52 35,52 BEN, 2011
Energia Diesel Total (TJ) 0,12 0,06 Calculado
Foi estabelecida como premissa uma distância de 10 km do fornecedor de cal para a
dessulfurização na Usina Termelétrica do estudo. Por ser um valor que não é crítico no
total das emissões da cadeia do carvão, o mesmo pode ser modificado caso haja
decisão de localização de uma usina real.
Após calcular a quantidade de diesel necessária para o transporte ao longo de um ano,
as emissões de GEE foram estimadas através de fatores default do IPCC para fontes
móveis, conforme apresentado a seguir.
Fatores de emissão - Fontes Móveis
Fator de emissão (Diesel) Unidade Referência
CO2 74.100,00 kg CO2/TJ IPCC, 2006
CH4 3,90 kg CH4/TJ IPCC, 2006
N2O 3,90 kg N2O/TJ IPCC, 2006
2.3.6 Utilização das Cinzas na Indústria de Cimento
26
Considerando que o tratamento de resíduos de um determinado processo também é
parte integrante de seu ciclo de vida, a disposição das cinzas provenientes da queima
do carvão na termelétrica em estudo também foi considerada no cálculo das emissões
de GEE. Nesse caso, de acordo com dados históricos dos últimos cinco anos em uma
termelétrica na Região Sul do Brasil (Jorge Lacerda), aproximadamente 80% das cinzas
são reaproveitadas como substitutos do clínquer na Indústria de Cimento. O processo
de produção de clínquer gera emissões significativas de CO2, uma vez que se baseia na
redução do CaCO3 a CaO, sendo o CO2 resultante do processo emitido para a
atmosfera. Dessa forma, com a utilização das cinzas em substituição ao clínquer há
uma redução nas emissões totais de CO2 da cadeia.
Devido a essa utilização das cinzas e ainda considerando os cenários nos quais 60% e
100% das cinzas seriam utilizadas, as respectivas emissões reduzidas de CO2
equivalente foram obtidas. Essas emissões podem ser abatidas do total final
considerado para a cadeia do carvão para ambos os cenários elaborados. Os dados
utilizados para esses cálculos são apresentados a seguir.
Carvão de Menor PCI Dados da utilização de Cinzas no Cimento
Dados Referências
Quantidade de cinzas geradas 52% Copelmi
Cinzas Geradas (t) 1.138.800 calculado
Relação Clínquer/cinzas 1 SNIC* (informal)
Clinquer substituido (t) – 100% 1.138.800 Calculado
Clinquer substituido (t) – 80% 911.040 Calculado
Clinquer substituido (t) – 60% 683.280 Calculado
Fator de emissão do clínquer (Kg CO2/t clinquer) 836 CSI (dados de 2010 para Brasil)
*Sindicato Nacional da Indústria do Cimento
Carvão de Maior PCI Dados da utilização de Cinzas no Cimento
Dados Referências
Quantidade de cinzas geradas 38% Copelmi
Cinzas Geradas (t) 457.710 Calculado
Relação Clínquer/cinzas 1 SNIC* (informal)
Clinquer substituido (t) – 100% 457.710 Calculado
Clinquer substituido (t) – 80% 366.168 Calculado
Clinquer substituido (t) – 60% 274.626 Calculado
Fator de emissão do clínquer (Kg CO2/t clinquer)
836 CSI (dados de 2010 para Brasil)
*Sindicato Nacional da Indústria do Cimento
27
O fator de emissão da produção de clínquer foi obtido através de dados reportados
pelo Cement Sustainability Initiative (CSI), especificamente para o Brasil para o ano de
2010. Esses dados, segundo o CSI, foram obtidos pelo reporte dos índices das
empresas de cimento no Brasil para o ano em questão (CSI, 2011).
2.4 ETAPAS DA CADEIA DO GÁS NATURAL
A cadeia do Gás Natural (GN) foi analisada quanto às emissões de gases de efeito
estufa desde a produção (extração de GN), processamento, transporte até a
geração/combustão do mesmo em turbinas em ciclo combinado e ciclo aberto.
Foram considerados dois cenários que possuem etapas da cadeia diferentes entre si.
O primeiro considera a utilização de gás de xisto explorado em reservas localizadas nos
EUA e liquefeito para o transporte. As etapas deste cenário incluem: produção
(extração de gás de xisto), processamento, liquefação, transporte de GNL,
regaseificação, transmissão-estocagem-distribuição e por fim, geração de energia
elétrica/combustão.
Já o segundo cenário considera a utilização de GN não-associado. As etapas
consideradas neste segundo cenário incluem: produção (extração de GN não
associado), processamento, transporte utilizando gasodutos e geração de energia
elétrica/combustão. É importante ressaltar que neste cenário foram consideradas
duas alternativas para a origem do GN e consequentemente para o transporte do GN.
A primeira alternativa considera o GN oriundo da Bolívia, portanto utiliza o gasoduto
Brasil-Bolívia. Na segunda alternativa, o GN é oriundo da Bacia de Campos e é
proposto um gasoduto hipotético de Macaé no Rio de Janeiro até o Rio Grande do Sul,
onde estaria localizada a Usina Termelétrica.
A Figura 3 apresenta as etapas da cadeia do Gás Natural consideradas neste estudo,
em ambos os cenários elaborados.
28
Figura 3: Etapas da cadeia do GN (Fonte: One Carbon, 2009).
No cálculo das emissões considerou-se o GN como sendo 90% (mol) metano (CH4) que
é um valor médio da composição do GN da Bolívia e da Bacia de Campos, estando
acima do mínimo de 85% aceito pela ANP (Lei do Gás Natural, no 11.909/09).
A seguir são apresentados os dados e fatores de emissão de gases de efeito estufa
utilizados em cada etapa da cadeia, considerando ambos os cenários elaborados.
2.4.1 Gás de Xisto (EUA)
De acordo com as tendências de mercado, considerou-se o GNL proveniente de gás de
xisto com origem nos EUA. A seguir são apresentados os dados específicos, assim
como etapas da cadeia referentes a este cenário. Vale lembrar que a partir deste
cenário, foram obtidos dois resultados, sendo o primeiro para geração em turbinas em
ciclo combinado e o segundo para geração em ciclo aberto.
Gás Natural / GNL
Produção
Processamento
Transmissão, Estocagem e Distribuição
Combustão / Geração
GN Liquefação
Transporte
GNL Gaseificação
29
Dados GNL
Fonte Observações
Origem EUA Premissa Gás de Xisto
Tipo de GN PCI 36000 kJ/m3 BEN, 2012
Porcentagem de CH4 no GN 90% mol
Média do GN utilizado no
Brasil
Eficiência ciclo combinado 0,60 Prática Comum
no Brasil
Eficiência ciclo aberto 0,37 Prática Comum
no Brasil
Energia GN (TJ/ m3) 0,0000360 Calculado
Potência térmica (MW) 500 Premissa
Fator de capacidade 0,5 Premissa
Energia gerada por ano (MWh) 2.190.000 Calculado
Energia Gerada (MJ/ano) 7.884.000.000 Calculado
Densidade (kg/m3) 0,77 BEN, 2012
Densidade (t/m3) 0,00077 BEN, 2012
Consumo Total GN ciclo combinado (MJ/ano) 15.768.000.000,00 Calculado
Consumo Total GN ciclo combinado (TJ/ano) 15.768,00 Calculado
Consumo Total GN ciclo combinado (m3/ano) 438.000.000,00 Calculado
Consumo Total GN Ciclo combinado (t/ano) 337.260,00 Calculado
Consumo Total GN ciclo aberto (MJ/ano) 31.536.000.000,00 Calculado
Consumo Total GN ciclo aberto (TJ/ano) 31.536,00 Calculado
Consumo Total GN ciclo aberto (m
3/ano) 876.000.000,00 Calculado
Consumo Total GN ciclo aberto (t/ano) 674.520,00 Calculado
30
• Produção (Extração de Gás de Xisto)
Nesta etapa, são consideradas as atividades de acabamento de poços, Venting e
Flaring, além de descarregamento de líquido. Tendo em vista maior precisão, de
acordo com a árvore de decisão do IPCC (ver seção 2.2), foram utilizadas porcentagens
de vazamentos de emissões fugitivas baseadas em estudos específicos em reservas nos
EUA. Essas porcentagens são apresentados a seguir.
Sub-processo Porcentagens Referências
Acabamento de poços 1,90% Howarth, 2012
Venting e Flaring 1,10% Howarth, 2012
Descarregamento de líquido 0,13% Howarth, 2012
• Processamento
Nesta etapa são consideradas as atividades de venting e flaring, além de perdas
(emissões fugitivas) e consumo de GN como combustível para as operações. Nas duas
primeiras atividades citadas nesta etapa, foram utilizados percentuais apresentados
por NTEL-DOE, 2011, apesar de existirem fatores de emissão de GEE oriundos do
Relatório do IPCC, 2006. Os critérios para utilização dos percentuais do DOE foram
baseados na árvore de decisão do IPCC que sugere a adoção de fatores específicos do
país em análise, caso os mesmos estejam disponíveis e sejam confiáveis. Dessa forma
foram utilizados os fatores específicos para os EUA, que seriam fatores de Tier 2, em
detrimento dos fatores default do IPCC (Tier 1) (ver seção 2.2 para mais explicações).
Sub-processo Fatores Referências
Venting e Flare 2,3% NTEL - DOE, 2011
Perdas (fugitivas) 0,1% NTEL - DOE, 2011
Consumo energético
(Combustível) 7,7% NTEL - DOE, 2011
No caso do consumo de GN extraído como combustível nos processos da própria etapa
de processamento foi considerado que 7,7% do total de GN sofria combustão (NTEL-
DOE, 2011) e, portanto, para contabilizar suas emissões de GEE foram utilizados
fatores do IPCC para combustão em fontes estacionárias. Os fatores utilizados neste
cálculo foram os fatores default do IPCC e estão apresentados a seguir.
31
GEE Fator de emissão Unidade Referência
CO2 56.100 kg CO2/ TJ IPCC, 2006
CH4 1 kg CH4 / TJ IPCC, 2006
N2O 0,1 kg N2O/ TJ IPCC, 2006
• Liquefação
A etapa de liquefação precede a etapa de transporte já que o GN necessita tornar-se
líquido para ser transportado. O IPCC não apresenta fatores default para esta etapa e
também não foram encontrados fatores específicos dos EUA. O único estudo
encontrado que apresenta fatores de emissão para esta etapa foi um estudo da
empresa Ecoinvent, cujos fatores referentes a esta etapa da cadeia são provenientes
de medições em países europeus.
Sub-processo Fator Referências
Liquefação 0,502 KgCO2/Nm3 Ecoinvent, 2006
• Transporte
A etapa de transporte neste cenário é composta por duas sub-etapas. A primeira sub-
etapa considera o transporte por navios do GNL e a segunda o transporte por
gasoduto após a regaseificação. Nesta segunda sub-etapa considerou-se como origem
o Rio de Janeiro e destino o Rio Grande do Sul. Os dados de entrada e fatores de
emissão utilizados para cada sub-etapa encontram-se a seguir.
GNL Transporte - EUA - Brasil (RJ)
Dados Referências
Porte Navio (DWT) 200.000 IMO, 2009
Capacidade utilizada 100.000 Calculado (50% do DWT)
Distância EUA-Brasil (Km) 16.822 Google Earth, 2012
Numero de viagens 7 Calculado
Fator de emissão CO2 0,0025 kg CO2/t.km IMO, 2009
Fator de emissão N2O 0,00002 Kg CO2e/t.km IMO, 2009
32
Gasoduto Rio de Janeiro-Rio Grande do Sul
Dados Referências
Distância 1.336,50 Google Earth, 2012
Fator de emissão (fugitivas)
0,00092 MCT, 2009
• Regaseificação
Nesta etapa da cadeia não foi possível realizar os cálculos das emissões de GEE já que
não foram obtidos em nenhum documento oficial na literatura científica internacional,
fatores de emissão de GEE correspondentes.
• Transmissão, Estocagem e Distribuição
Esta etapa engloba três sub-etapas: transmissão, estocagem e distribuição do GN após
a regaseificação. Nesta etapa foi utilizado o fator de emissão de GEE oriundo da
Pesquisa apresentada por Howarth (2012), uma vez que os mesmos foram obtidos por
medição nos EUA, país de origem do GNL em análise.
Transmissão, Estocagem e Distribuição GNL
Fator de emissão Referência
Transmissão
2,50% Howarth, 2012 Estocagem
Distribuição
• Uso do Combustível na termelétrica (geração de energia):
Nesta etapa de geração de energia elétrica nas usinas termelétricas à GN, consideradas
neste estudo, foram utilizados os dados e fatores de emissão default do IPCC para
combustão de GN em fonte estacionária apresentados a seguir.
Fator de emissão Unidade Referência
CO2 GN 56.100 kg CO2/TJ IPCC, 2006
CH4 GN 1 kg CH4 /TJ IPCC, 2006
N2O GN 0,1 kg N2O/TJ IPCC, 2006
33
Os mesmos fatores de emissão de GEE na geração de energia elétrica foram
considerados para ambos os ciclos combinado e aberto.
2.4.2 Gás natural não-associado:
Neste segundo cenário, como explicitado anteriormente, considera-se o uso de Gás
Natural (GN) não-associado na termelétrica hipotética. Foram consideradas duas
origens diferentes para o GN: Bolívia e Bacia de Campos (RJ).
A seguir estão apresentados os dados específicos, assim como etapas da cadeia
referentes a este cenário. Vale lembrar que a partir das premissas mencionadas,
foram obtidos quatro resultados: 1) GN da Bolívia em termelétrica a ciclo aberto; 2) GN
da Bolívia em termelétrica a ciclo combinado; 3) GN da Bacia de Campos em
termelétrica a ciclo aberto; 4) GN da Bacia de Campos em termelétrica a ciclo
combinado.
Dados GN não-associado
Referências Observações
Origem B. de Campos e Bolívia Premissa
Tipo de GN PCI 36.000 kJ/m3 BEN, 2012
Porcentagem de CH4 no GN 90% mol Média do GN
utilizado no Brasil
Eficiência ciclo combinado 0,60 Prática Comum no
Brasil
Eficiência ciclo aberto 0,37 Prática Comum no
Brasil
Energia GN (TJ/m3) 0,0000360 BEN, 2012
Potência térmica (MW) 500 Premissa
Fator de capacidade 0,5 Premissa
Energia gerada por ano (MWh) 2.190.000 Calculado
Energia Gerada (MJ/ano) 7.884.000.000 Calculado
Densidade (kg/m3) 0,77 BEN, 2012
Densidade (t/m3) 0,00077 BEN, 2012
34
Consumo Total GN ciclo combinado (MJ/ano) 15.768.000.000,00 Calculado
Consumo Total GN ciclo combinado (TJ/ano) 15.768,00 Calculado
Consumo Total GN ciclo combinado (m
3/ano) 438.000.000,00 Calculado
Consumo Total GN ciclo combinado (t/ano) 337.260,00 Calculado
Consumo Total GN ciclo aberto (MJ/ano) 31.536.000.000,00 Calculado
Consumo Total GN ciclo aberto (TJ/ano) 31.536,00 Calculado
Consumo Total GN ciclo aberto (m3/ano) 876.000.000,00 Calculado
Consumo Total GN ciclo aberto (t/ano) 674.520 Calculado
• Produção (Extração Gás Natural)
Nesta etapa, são consideradas para o cálculo das emissões de GEE as atividades de
acabamento de poços, Venting e Flaring, além de descarregamento de líquido. Foram
utilizados fatores de emissão de GEE baseados em estudos específicos (Howarth,
2012), de acordo com a árvore de decisão do IPCC. A decisão por utilização dos fatores
sugeridos por Howarth (2012) baseia-se nos seguintes fatos: 1) não existem fatores
nacionais brasileiros divulgados oficialmente; 2) os fatores sugeridos por Howarth
(2012) são resultantes de medições e, portanto, mais específicos do que os fatores
default do IPCC; e 3) os fatores sugeridos por Howarth (2012) são os mesmos utilizados
pelo Departamento de Energia dos EUA em seu inventário nacional.
Produção de GN não-associado
Fatores Referências
Acabamento de poços
0,01% Howarth, 2012
35
Venting e Flaring 0,13% Howarth, 2012
Descarregamento de líquido
1,10% Howarth, 2012
É importante lembrar que os mesmo fatores de emissão de GEE desta etapa foram
utilizados para a geração em ciclo combinado e em ciclo aberto.
• Processamento
Nesta etapa são consideradas as atividades de Venting e Flaring, além de perdas
(emissões fugitivas) e utilização do GN como combustível nos processos desta etapa.
Nas duas primeiras atividades citadas nesta etapa, foram utilizados fatores
apresentados por NTEL-DOE, 2011, por se tratarem de fatores de emissão mais
específicos e mais atualizados do que os fatores default do IPCC, que são de 2006.
Processamento de GN não-associado
Fatores Referências
Venting e Flaring 2,3% DOE, 2011
Perdas (fugitivas) 0,1% DOE, 2011
Consumo energético (Combustível) 7,7% DOE, 2011
É importante ressaltar que no caso do consumo de combustível, foi considerado que
7,7% do total de CH4 foram utilizados como combustível em processos internos desta
etapa (NTEL-DOE, 2011) e, portanto, para contabilizar suas emissões de GEE foram
utilizados fatores default do IPCC para combustão em fontes estacionárias. Esses
dados são apresentados a seguir.
Fator de emissão Unidade Referência
CO2 GN 56.100 kg CO2/TJ IPCC, 2006
CH4 GN 1 kg CH4 /TJ IPCC, 2006
N2O GN 0,1 kg N2O/TJ IPCC, 2006
36
• Transporte
Nesta etapa são consideradas duas alternativas como mencionado anteriormente. A
alternativa (A) considera o GN oriundo da Bolívia, portanto utiliza o gasoduto Brasil-
Bolívia. No caso da alternativa (B), o GN é oriundo da Bacia de Campos e é proposto
um gasoduto de Macaé no Rio de Janeiro até o Rio Grande do Sul, onde estaria
localizada a Usina Termelétrica. A seguir são apresentados os dados e fatores de
emissão de GEE utilizados para os cálculos nesta etapa.
Alternativa (A):
Gasoduto Bolívia-Brasil
Dados Referências
Distância 1.969,00 milhas TBG* (www.tbg.com.br)
Fator de emissão (fugitivas)
0,00092 (tCH4/mês.milha) MCT, 2010
*Transportadora Brasileira Gasoduto Bolívia-Brasil S.A.
Alternativa (B)
Gasoduto1 Macaé (RJ) - Rio Grande do Sul
Dados Referências
Distância 1.172,00 milhas Google Maps, 2012
Fator de emissão (fugitivas)
0,00092 (tCH4/mês.milha) MCT, 2010
1 Gasoduto hipotético
• Transmissão, Estocagem e Distribuição
Esta etapa engloba três sub-etapas: transmissão, estocagem e distribuição do GN após
a regaseificação. Nesta etapa foi utilizado o fator de emissão de GEE oriundo da
pesquisa apresentada por Howarth (2012), uma vez que os mesmos foram obtidos por
medição nos EUA e são mais atualizados que os fatores default de 2006 do IPCC.
Transmissão, Estocagem e Distribuição GNL
Fator de emissão Referência
Transmissão
2,50% Howarth, 2012 Estocagem
Distribuição
37
• Uso do Combustível na termelétrica (geração de energia):
Nesta etapa de geração de energia elétrica nas usinas termelétricas à GN, consideradas
neste estudo, foram utilizados os dados e fatores de emissão default do IPCC para
combustão de GN em fonte estacionária apresentados a seguir.
Fator de emissão Unidade Referência
CO2 GN 56.100 kg CO2/TJ IPCC, 2006
CH4 GN 1 kg CH4 /TJ IPCC, 2006
N2O GN 0,1 kg N2O/TJ IPCC, 2006
Os mesmos fatores de emissão de GEE na geração de energia elétrica foram
considerados para ambos os ciclos combinado e aberto.
38
3. RESULTADOS
3.1 CADEIA DO CARVÃO
A seguir são apresentados os resultados referentes aos cenários elaborados para a
Cadeia do Carvão (Carvão de Menor PCI e Carvão de Maior PCI).
CARVÃO DE MENOR PCI
Mineração 1
Etapas da Cadeia do Carvão Emissões (tCO2e/ano) Participação
Mineração 1 40.756,90 1,45%
Transporte de Carvão 543,02 0,02%
Geração 2.588.402,57 91,98%
Cal (dessulfurização) 184.360,17 6,55%
TOTAL 2.814.062,66 100,00%
Gráfico 1: Cadeia do Carvão (Mineração 1)
39
CARVÃO DE MENOR PCI
Mineração 2
Etapas da Cadeia do Carvão Emissões (tCO2e/ano) Participação
Mineração 2 39.216,36 1,39%
Transporte de Carvão 543,02 0,02%
Geração 2.588.402,57 92,03%
Subtotal Cal (dessulfurização) 184.360,17 6,55%
TOTAL 2.812.522,11 100,00%
Gráfico 2: Cadeia do Carvão (Mineração 2)
Os gráficos 1 e 2 ilustram a participação de cada etapa da cadeia do carvão de menor PCI no total contabilizado de emissões de GEE. Percebe-se que a Etapa de geração/combustão representa aproximadamente 92% das emissões totais da cadeia nos dois casos (Mineração 1 e Mineração 2), confirmando que esta é a etapa crítica da cadeia do carvão. Além disso, é notório também que a etapa de transporte apresenta um total irrisório de emissões de GEE na cadeia quando comparado ao total das emissões.
Foi realizada uma análise de sensibilidade para avaliar a variação da alternativa Mineração 1 para a alternativa Mineração 2 quando os fatores da sub-etapa de pós-
40
mineração variaram. O primeiro fator utilizado foi o fator default do IPCC e o segundo fator utilizado foi o obtido através de estudos de campo realizados pela ABCM.
O resultado desta análise de sensibilidade foi 0,06%, indicando, portanto, que não houve uma variação significativa no resultado final da cadeia de carvão de menor PCI.
CARVÃO DE MAIOR PCI
Mineração 1
Etapas da Cadeia do Carvão Emissões (tCO2e/ano) Participação
Mineração 1 186.629,04 7,61%
Transporte de Carvão 298,66 0,01%
Geração 2.081.029,85 84,86%
Cal (dessulfurização) 184.360,17 7,52%
TOTAL 2.452.317,72 100,00%
Gráfico 3: Cadeia do Carvão (Mineração 1)
41
CARVÃO DE MAIOR PCI
Mineração 2
Etapas da Cadeia do Carvão Emissões (tCO2e/ano) Participação
Mineração 2 171.406,97 7,03%
Transporte de Carvão 298,66 0,01%
Geração 2.081.029,85 85,39%
Cal (dessulfurização) 184.360,17 7,56%
TOTAL 2.437.095,65 100,00%
Gráfico 4: Cadeia do Carvão (Mineração 2)
Os gráficos 3 e 4 ilustram a participação de cada etapa da cadeia do carvão de maior PCI no total contabilizado de emissões de GEE. Percebe-se que a etapa de geração/combustão representa aproximadamente 85% das emissões totais da cadeia nos dois casos (Mineração 1 e Mineração 2), confirmando que esta é a etapa crítica da
42
cadeia do Carvão. Além disso, é notório também que a etapa de transporte apresenta um total irrisório de emissões de GEE quando comparado ao total das emissões.
No caso do carvão de maior PCI, pode-se observar um aumento da participação da etapa de mineração nas emissões em comparação ao carvão de menor PCI. Isso se deve ao fato de que neste caso a mineração é subterrânea, portanto há maior emissão de GEE em todas as atividades relacionadas à extração do carvão. A Tabela 2 apresenta uma comparação entre as emissões das atividades de ambos os tipos de mineração.
Tabela 2: Comparação entre as etapas de mineração
Atividades Carvão de Menor PCI
(Mina a céu aberto)
Carvão de Maior PCI
(Mina subterrânea)
Mineração 1
(tCO2e/ano)
Mineração 2
(tCO2e/ano)
Mineração 1
(tCO2e/ano)
Mineração 2
(tCO2e/ano)
Consumo de eletricidade
27.933,45 27.933,45 786,61 786,61
Fugitivas de CH4
mineração 9.243,99 9.243,99
169.473,15 169.473,15
Fugitivas de CH4 pós-mineração
1.540,67 0,12 15.252,58 30,51
Uso de maquinário (CH4)
2,14 2,14 1,18 1,18
Uso de maquinário (CO2)
1.819,00 1.819,00 1.000,45 1.000,45
Uso de maquinário (N2O)
217,66 217,66 115,08 115,08
Totais 40.756,90 39.216,36 186.629,04 171.406,97
Isso também se refletiu na Análise de Sensibilidade, que resultou em 0,67%. De qualquer forma, assim como no caso do carvão de menor PCI, a utilização do fator da ABCM, não gerou uma variação significativa no resultado final, já que a etapa de geração apresenta emissões muito mais representativas.
Neste estudo também foram calculadas as emissões evitadas devido à utilização das cinzas na indústria do cimento. Conforme apresentado na seção 2 deste relatório, considerou-se que 60, 80 e 100% das cinzas geradas na termelétrica no ano seriam utilizadas como substituto de clínquer na indústria de cimento. As emissões evitadas estão relacionadas na Tabela 3.
43
Tabela 3: Emissões evitadas por tipo de carvão
Carvão Menor PCI Carvão Maior PCI
Emissões Evitadas (tCO2e/ano)
100% das cinzas 952.037 382.646
Emissões Evitadas (tCO2e/ano)
80% das cinzas
761.629 306.116
Emissões Evitadas (tCO2e/ano)
60% das cinzas
571.222 229.587
Os resultados totais da cadeia do carvão considerando a utilização das cinzas na indústria do cimento estão relacionados no Quadro-Resumo a seguir.
Nota-se que dependendo da porcentagem de cinzas utilizada na indústria de cimento
as emissões totais do carvão de maior PCI podem ser maiores que as emissões totais
do carvão de menor PCI.
60% 80% 100%
Carvão Menor PCI Mineração 1 2.242.841 2.052.433 1.862.026
Carvão Menor PCI Mineração 2 2.241.300 2.050.893 1.860.485
Carvão Maior PCI Mineração 1 2.222.730 2.146.201 2.069.672
Carvão Maior PCI Mineração 2 2.207.508 2.130.979 2.054.450
Emissões t CO2e/ano
QUADRO- RESUMO (Cinzas 60%, 80% e 100%)
44
3.2 CADEIA DO GÁS NATURAL:
A seguir são apresentados os resultados referentes à Cadeia do Gás natural. É importante relembrar que para cada hipótese de origem do Gás natural (seja, Gás de xisto ou gás natural não-associado) existe um resultado para a geração em turbinas em ciclo combinado e ciclo aberto. Embora os fatores de emissão sejam os mesmos para ambos os tipos de geração (ciclo aberto e ciclo combinado), as emissões são diferentes devido à maior quantidade de combustível requerida no caso do ciclo aberto, em função da maior eficiência de processo no caso do ciclo combinado.
Gás de Xisto (EUA)
Ciclo Aberto
Etapas da Cadeia do Gás de Xisto (EUA) Emissões (tCO2e/ano) Participação
Produção (Extração GN – gás de xisto) 320.967 13,21%
Processamento 338.155 13,92%
Liquefação 297.130 12,23%
Transporte GNL 19.689 0,81%
Re-gaseificação * *
Transmissão, Estocagem e Distribuição 256.363 10,55%
Geração 1.196.553 49,26%
TOTAL 2.428.856 100,00%
*fator de emissão não disponível
45
Gráfico 5: Cadeia Gás de Xisto (EUA) - Ciclo Aberto
Gás de Xisto (EUA)
Ciclo Combinado
Etapas da Cadeia do GNL Emissões (tCO2e/ano) Participação
Produção (Extração GN – gás de xisto) 197.929 13,21%
Processamento 208.529 13,92%
Liquefação 183.230 12,23%
Transporte GNL 12.283 0,82%
Gaseificação * *
Transmissão,Estocagem e Distribuição 158.091 10,55%
Geração 737.874 49,26%
TOTAL 1.497.936 100,00%
*fator de emissão não disponível
46
Gráfico 6: Cadeia Gás de Xisto (EUA) - Ciclo Combinado
Os gráficos 5 e 6 ilustram a participação de cada etapa da cadeia do gás natural no total contabilizado de emissões de GEE. Percebe-se que a Etapa de geração/combustão representa cerca de 50% das emissões totais da Cadeia, denotando que em termos de emissões de GEE as outras etapas da cadeia do GN não podem ser desconsideradas no valor total. Dentre as outras etapas, no caso do gás de xisto, destacam-se as etapas de Produção e Processamento, pois juntas representam um percentual significativo das emissões totais (cerca de 30%) devido às emissões fugitivas e ao consumo de gás natural como combustível nessas atividades.
Gás Natural - Gasoduto Bolívia - Brasil
Ciclo Aberto
Etapas da Cadeia do GN Emissões (tCO2e/ano) Participação
Produção (Extração GN) 127.156 6,63%
Processamento 338.155 17,62%
Transporte 256.907 13,39%
Geração 1.196.553 62,36%
TOTAL 1.918.770 100,00%
47
Gráfico 7: Cadeia GN- Gasoduto Brasil-Bolívia- Ciclo Aberto
Gás Natural - Gasoduto Bolívia - Brasil
Ciclo Combinado
Etapas da Cadeia do GN Emissões (tCO2e/ano) Participação
Produção (Extração GN) 78.413 6,63%
Processamento 208.529 17,62%
Transporte 158.634 13,40%
Geração 737.874 62,35%
TOTAL 1.183.450 100,00%
Gás Natural - Gasoduto Bolívia - Brasil - Ciclo Aberto
Produção (Extração GN)
Processamento
Transporte
Geração
48
Gráfico 8: Cadeia GN- Gasoduto Bolívia-Brasil - Ciclo Combinado
Gás Natural - Gasoduto Macaé, RJ – RS
Ciclo Aberto
Etapas da Cadeia do GN Emissões (tCO2e/ano) Participação
Produção (Extração GN) 127.156 6,63%
Processamento 338.155 17,63%
Transporte 256.687 13,38%
Geração 1.196.553 62,37%
TOTAL 1.918.550 100,00%
Gás Natural - Gasoduto Bolívia-Brasil - Ciclo Combinado
Produção (Extração GN)
Processamento
Transporte
Geração
49
Gráfico 9: Cadeia GN- Gasoduto RJ - RS- Ciclo Aberto
Gás Natural - Gasoduto Macaé, RJ – RS
Ciclo Combinado
Etapas da Cadeia do GN Emissões (tCO2e/ano) Participação
Produção (Extração GN) 78.413 6,63%
Processamento 208.529 17,62%
Transporte 158.414 13,39%
Geração 737.874 62,36%
TOTAL 1.183.230 100,00%
Gás Natural - Gasoduto Macaé, RJ - RSCiclo Aberto
Produção (Extração GN)
Processamento
Transporte
Geração
50
Gráfico 10: Cadeia GN- Gasoduto RJ - RS- Ciclo Combinado
Os gráficos 7 a 10 ilustram a participação de cada etapa da cadeia do gás natural não-associado no total das emissões de GEE. Os gráficos 7 e 8 são referentes à alternativa A em que foi utilizado o gasoduto Bolívia-Brasil. E os gráficos 9 e 10 são referentes à alternativa B em que foi utilizado o gasoduto Macaé, RJ – Rio Grande do Sul. Percebe-se que a Etapa de geração/combustão nestes últimos quatro casos representa cerca de 60% das emissões totais da cadeia, sendo esta a etapa que mais contribui no para o total das emissões. Porém, nestes casos a etapa de Produção (extração GN) não é tão significativa como no cenário do Gás de Xisto. No caso do gás não-associado, o percentual da etapa de Produção é cerca de 6% do total das emissões de GEE da Cadeia.
Gás Natural - Gasoduto Macaé, RJ - RSCiclo Combinado
Produção (Extração GN)
Processamento
Transporte
Geração
51
3.3 COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS:
A comparação dos resultados reunindo todos os casos estudados neste trabalho, tanto referentes às alternativas estudadas para o carvão, quanto às alternativas estudadas para o GN é apresentada nos Gráficos 11 a 17. As comparações são apresentadas em emissões totais de CO2e por ano, e CO2e por MWh. Os resumos das emissões anuais de todas as alternativas estudadas encontram-se nas Tabelas 4, 5 e 6 (60%. 80% e 100% de utilização de cinzas na indústria do cimento, respectivamente). Os resultados estão apresentados em ordem crescente de emissões. A Tabela 5 apresenta a matriz das diferenças nas emissões comparando-se as alternativas estudadas no caso de utilização de 60%, 80% e 100% das cinzas na indústria de cimento. Em 22% das comparações a cadeia do carvão emite menos do que a cadeia do GN.
Emissões (ktCO2e/ano) Emissões (tCO2e/MWh)
GN Ciclo Combinado (Gas RJ -RS) 1.183 0,540
GN Ciclo Combinado (Gas BOL) 1.183 0,540
Gás de Xisto Ciclo Combinado 1.498 0,684
GN Ciclo Aberto (Gas RJ - RS) 1.919 0,876
GN Ciclo Aberto (Gas BOL) 1.919 0,876
Carvão Maior PCI Mineração 2 2.208 1,008
Carvão Maior PCI Mineração 1 2.223 1,015
Carvão Menor PCI Mineração 2 2.241 1,023
Carvão Menor PCI Mineração 1 2.243 1,024
Gás de Xisto Ciclo Aberto 2.429 1,109
Tabela 4: Resultados com emissões evitadas cinzas (60%)
52
Tabela 5: Matriz de diferenças entre as emissões
Diferenças entre as emissões (kt CO2e/ano)
Carvão Maior PCI
1
(100% cinzas)
Carvão Maior PCI
1
(80% cinzas)
Carvão Maior PCI
1
(60% cinzas)
Carvão Menor PCI
1
(100% cinzas)
Carvão Menor PCI
1
(80% cinzas)
Carvão Menor PCI
1
(60% cinzas)
B. Campos
C.A. 151 227 304 57 133 324
B. Campos
C.C. 887 963 1040 679 869 1060
BOLÍVIA
C.A. 151 227 304 57 133 324
BOLÍVIA 887 963 1040 679 869 1060
Emissões (ktCO2e/ano) Emissões (tCO2e/MWh)
GN Ciclo Combinado (Gas RJ -RS) 1.183 0,540
GN Ciclo Combinado (Gas BOL) 1.183 0,540
Gás de Xisto Ciclo Combinado 1.498 0,684
GN Ciclo Aberto (Gas RJ - RS) 1.919 0,876
GN Ciclo Aberto (Gas BOL) 1.919 0,876
Carvão Menor PCI Mineração 2 2.051 0,936
Carvão Menor PCI Mineração 1 2.052 0,937
Carvão Maior PCI Mineração 2 2.131 0,973
Carvão Maior PCI Mineração 1 2.146 0,980
Gás de Xisto Ciclo Aberto 2.429 1,109
Tabela 5: Resultados com emissões evitadas cinzas (80%)
Emissões (ktCO2e/ ano) Emissões (tCO2e/MWh)
GN Ciclo Combinado (Gas RJ -RS) 1.183 0,540
GN Ciclo Combinado (Gas BOL) 1.183 0,540
Gás de Xisto Ciclo Combinado 1.498 0,684
Carvão Menor PCI Mineração 2 1.860 0,850
Carvão Menor PCI Mineração 1 1.862 0,850
GN Ciclo Aberto (Gas RJ - RS) 1.919 0,876
GN Ciclo Aberto (Gas BOL) 1.919 0,876
Carvão Maior PCI Mineração 2 2.054 0,938
Carvão Maior PCI Mineração 1 2.070 0,945
Gás de Xisto Ciclo Aberto 2.429 1,109
Tabela 6: Resultados com emissões evitadas cinzas (100%)
53
C.C.
Gas de Xisto
C.A. 359 283 206 567 377 186
Gas de Xisto
C.C. 572 648 725 364 554 745
1Mineração 1
Legenda:
Carvão emite menos que o GN
Carvão emite mais que o GN
Gráfico 11: Análise Geral de Resultados (tCO2/ano) – 80% cinzas
54
Gráfico 12: Análise Geral de Resultados (tCO2/MWh) – 80% cinzas
Gráfico 13: Análise Geral de Resultados (tCO2/ano) – 60% cinzas
55
Gráfico 14: Análise Geral de Resultados (tCO2/MWh) – 60% cinzas
Gráfico 15: Análise Geral de Resultados (tCO2/ano) – 100% cinzas
56
Gráfico 16: Análise Geral de Resultados (tCO2/MWh) – 100% cinzas
Gráfico 17: Participação de cada etapa da cadeia nas emissões (sem consideração das
cinzas)
57
4. CONCLUSÕES:
De acordo com os resultados obtidos no presente estudo pode-se concluir que a as
emissões de GEE relativas à etapa de geração (utilização do combustível na
termelétrica) do carvão de maior PCI mostraram-se inferiores às emissões desta
mesma etapa do carvão de menor PCI, como já esperado. As emissões da geração com
utilização do carvão de maior PCI foram cerca de 20% mais baixas. Porém,
considerando-se toda a cadeia, o contrário pode ser observado dependendo das
emissões evitadas pelo uso das cinzas na indústria de cimento. Tendo em vista que o
carvão de menor PCI gera maior quantidade de cinzas por MWh, as emissões evitadas
neste caso são maiores. Além disso, as emissões na etapa de mineração do carvão de
maior PCI também são mais elevadas, uma vez que para esse tipo de carvão no Brasil a
mineração se dá em mina subterrânea. A mineração em mina subterrânea emite mais
pela maior quantidade de emissões fugitivas de metano, contribuindo com quase 5
vezes mais emissões para o carvão de maior PCI, quando comparado ao carvão de
menor PCI. Dessa forma, uma primeira conclusão do estudo está na comparação dos
dois tipos de carvão. Em uma análise simplista considerando apenas a geração, o
carvão de maior PCI apresentaria menores emissões. Porém, ao analisar toda a cadeia
de valor observa-se que em alguns cenários o carvão de menor PCI pode emitir menos
GEE, dependendo principalmente das emissões evitadas pelo uso de cinzas na
indústria de cimento.
Adicionalmente, observa-se que a variação no total das emissões da cadeia do carvão
usando fatores default do IPCC ou fatores específicos obtidos através de medições da
ABCM na etapa de mineração foi irrisória (menor do que 1%). As emissões desta etapa
mostraram-se cerca de 9% e 4% superiores quando usado o fator do IPCC, no caso do
carvão de menor PCI e maior PCI, respectivamente. Porém, tendo em vista que a etapa
de mineração tem 1,5% de participação nas emissões totais do carvão de menor PCI e
8% na cadeia do carvão de maior PCI, a variação se torna muito pequena.
No caso das cadeias do Gás Natural/Gás de Xisto, observa-se que a maior emissão total
ocorre na utilização do Gás de Xisto, importado dos EUA. Esse resultado é decorrente
da grande quantidade de emissões fugitivas de CH4 em todas as etapas da cadeia,
exceto na geração.
A variação no total de emissões das cadeias do GN não-associado oriundo da Bolívia e
da Bacia de Campos (RJ) também foi irrisória (aproximadamente 220 tCO2e/ano). A
única etapa diferente no cálculo das emissões foi a distância no transporte por
gasoduto, o que denota a pequena participação das emissões fugitivas neste tipo de
transporte nas emissões totais da cadeia.
58
No caso das cadeias de Gás Natural/Gás de Xisto um fator que gera grande diferença
nas emissões é a tecnologia, como já esperado, já que a eficiência é diretamente
proporcional às emissões. Dessa forma, considerando que a tecnologia em ciclo aberto
possui eficiência 23% menor que a tecnologia de ciclo combinado, esta consome cerca
de 60% mais combustível e o que resulta em emissões cerca de 60% maiores do que o
segundo caso.
Assim sendo, comparando-se todos os cenários analisados, observa-se que o cenário
de menor emissão é a utilização de Gás Natural não-associado proveniente da Bacia de
Campos em termelétrica em ciclo combinado (1.183 ktCO2e/ano). Esta alternativa
apresenta emissões aproximadamente 36% inferiores (679 ktCO2e/ano) que a melhor
alternativa da cadeia do carvão (1.860 ktCO2e/ano para carvão de menor PCI com
utilização de 100% das cinzas na indústria do cimento, mineração 2). Esse resultado é
bastante significativo, uma vez que a simples comparação das emissões na geração
nestas mesmas condições de contorno resultaria em uma diferença de 1850 kt
CO2e/ano em favor do gás natural. A termelétrica a carvão de menor PCI emitiria cerca
de 70% mais GEE do que a mesma termelétrica a GN, quando na verdade, estudando o
inventário do ciclo de vida, a alternativa do carvão emite apenas 36% a mais, como
dito anteriormente.
Vale ressaltar, no entanto, que no caso de não haver a possibilidade de utilização de
100% das cinzas como substituto do clínquer na indústria do cimento, os resultados
variam (ver Tabela 5: Matriz de diferenças entre as emissões). De qualquer forma,
comparando-se o melhor cenário do GN (Bacia de Campos, Ciclo Combinado) e o pior
cenário do carvão (menor PCI com utilização de 60% das cinzas na indústria de
cimento), a diferença nas emissões totais das respectivas cadeias não chega a 50% em
favor do GN.
Na análise comparativa entre todas as alternativas estudadas foi observado que em
22% das comparações a cadeia do carvão emite menos do que a cadeia do GN. Vale
observar que em todos os casos a pior opção seria uma termelétrica a Gás de Xisto
importado dos EUA, a ciclo aberto (37% de eficiência).
Os resultados deste estudo encontram-se alinhados com resultados obtidos em outros
estudos comparativos envolvendo análise do ciclo de vida de combustíveis para
geração de energia elétrica em termelétricas. O estudo do Departamento de Energia
Americano (NETL, 2010) concluiu que o carvão tem emissões favoráveis de upstream
quando comparado com outros combustíveis.
59
Em geral pode-se concluir que a análise de emissões de gases de efeito estufa para
tomada de decisão quanto à utilização de diferentes combustíveis para geração de
energia elétrica deve necessariamente envolver não apenas as emissões oriundas da
geração de energia elétrica, mas toda a cadeia de valor relacionada ao combustível,
incluindo a destinação de seus resíduos (no caso analisado, cinzas de termelétricas a
carvão).
60
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toPrincipal
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6. EQUIPE
• Christianne Maroun
Química Industrial, com mestrado em Química Ambiental e doutoranda em Planejamento Energético e Ambiental. É professora da Engenharia Ambiental e de cursos de Pós-Graduação da PUC-Rio e do MBA de Gestão Ambiental da FGV. Foi Diretora de Clima e Sustentabilidade da ICF International, trabalhou como Gerente de Meio Ambiente da FIRJAN, Técnica de Meio Ambiente da CNI e Consultora de Meio Ambiente da SGS do Brasil. Ao longo dos 22 anos de experiência na área de meio ambiente já atuou em diferentes projetos para grandes empresas, instituições financeiras, governos e organismos multilaterias (Banco Mundial, BID, JBIC) em temas variados. Nos últimos dez anos, especializou-se em gestão de carbono e vem desenvolvendo diversos trabalhos relacionados a inventários de emissões de gases de efeito estufa (mais de 50 inventários desenvolvidos), Pegada de Carbono, Planos de Redução de emissões, entre outros.
• Isabella Leal da Costa
Pesquisadora do Centro de Economia Energética e Ambiental (CENERGIA –PPE/COPPE/UFRJ) desde Agosto/2007 até presente data. Doutoranda em Planejamento Energético – PPE/COPPE/UFRJ, com Mestrado em Planejamento Energético com ênfase em Planejamento Ambiental na COPPE/UFRJ e Engenheira Civil com ênfase em Recursos Hídricos e Meio Ambiente pela UFRJ, já atuou em vários estudos e projetos relacionados a emissões de GEE. Também foi consultora da ICF International de Março a Dezembro 2010, participando em projetos relacionados à Gestão de GEE; Projetos de P&D relacionados à Captura e Armazenamento Geológico de Carbono.