Livro_Naippe_Vol4

7/23/2019 Livro_Naippe_Vol4

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Energia nuclear para o Brasil:opo ou necessidade?

Jos Goldemberg

NAIPPE/USP

Apoio:

CNPqPr-reitoria de Pesquisa USP


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Ncleo de Anlise Interdisciplinar de Polticas e Estratgias

da Universidade de So Paulo

NAIPPE

Conselho Editorial

Eduardo MassadProfessor Titular do Departamento de Patologia e Chefe da Disciplina Informtica Mdica

da Faculdade de Medicina da Universidade de So Paulo

F.A.B Coutinho

Professor Associado do Departamento de Patologia e Informtica Mdica da Faculdade deMedicina da Universidade de So Paulo

Luis Fernandez LopezProfessor Associado do Departamento de Patologia e Informtica Mdica da Faculdade de

Medicina da Universidade de So Paulo

Marcelo BurattiniProfessor Associado do Departamento de Patologia e Informtica Mdica da Faculdade de

Medicina da Universidade de So Paulo

-------------------------------------------------------------------------------------------------------Braz Jos de Arajo

(in memorian)

Professor Associado do Departamento de Cincia Poltica da Faculdade de Filosofia, Letrase Cincias Humanas da Universidade de So Paulo; Coordenador Cientfico do

Naippe/USP-------------------------------------------------------------------------------------------------------

Organizao e RevisoMariana de Aquino Passos

IlustradorRenato Micheletti de Souza

NAIPPE/USPRua Teodoro Sampaio, 115 So Paulo SP Brasil

CEP 05405-000 Fone: (011) 3061-7435 Fax: (011) 3061-7382


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Prefcio

Nos ltimos anos, temos assistido a uma espcie de ressurgimento da energia

nuclear como opo energtica para o mundo. Depois do acidente de Chernobyl,

poderamos esperar que esta opo tivesse sido muito atenuada. Entretanto, o aquecimento

global no deixa muita margem para o uso de combustveis fsseis e, portanto, a energia

nuclear desponta como opo.

De fato, podemos at perguntar se a energia nuclear indispensvel para o

mundo. E para o Brasil? Neste nmero, o NAIPPE convidou o Prof. Jos Goldenberg paranos ajudar a pensar sobre este problema, que tem enorme possibilidade de se tornar vital

nos anos que viro.

O prof. Goldenberg dispensa apresentaes. Ao longo de sua vida, tem tido uma

destacada atuao acadmica e como homem pblico, sempre preocupado em dar o melhor

de si para aprimorar as condies de vida dos seus semelhantes.

O resumo do Prof. Goldenberg apresentado neste nmero, d uma plida idia da

enorme atividade desenvolvida pelo Prof. Goldenberg. difcil imaginar um nome mais

competente para tratar do assunto.

Este nmero trata de maneira objetiva e global, a opo da energia nuclear. No

prximo nmero, esperamos contar com a colaborao do engenheiro Altino Ventura Filho

que analisar o potencial hidroeltrico do Brasil com mais detalhes. Pretendemos ainda,

publicar um estudo sobre o uso de bagao de cana para produzir energia eltrica e tratar de

outras energias alternativas como a elica, a solar, entre outras.


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Biografia do autor

Bacharel em Fsica (1950) pela Universidade de So Paulo, Jos Goldemberg realizou

doutorado e ps-doutorado na mesma rea, pela mesma universidade.

Foi secretrio de Cincia e Tecnologia, Secretrio Interino do Meio Ambiente da

Presidncia da Repblica e secretrio interino de Meio Ambiente e Ministro da Educao

do Governo Federal. Publicou, entre outros, os livros "Energy for a Sustainable World"

(1988), Energy, Development and Environment e "Energy and Environment in theDeveloping Countries" (1995); foi Presidente da Sociedade Brasileira de Fsica (1975) e da

Sociedade Brasileira para o Progresso da Cincia (1980).

Como bolsista no Canad (1951), realizou experimentos que permitiram uma anlise

sistemtica de reaes fotonucleares, trabalhou na Universidade de Illinois, construindo

junto ao Prof. Donald W. Kerst, o primeiro monocromador de ftons para a radiao de

"bremsstrahlung" e trabalhou ainda na Universidade de Stanford com o acelerador linear.

Foi professor na Escola Politcnica e no Instituto de Fsica da USP, na Universidade

de Paris (Frana), Toronto (Canad), Princeton Estados Unidos EUA e em Stanford,

alm de produzir. Publicou inmeros trabalhos sobre energia nuclear e energia em geral.


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ENERGIA NUCLEAR PARA O BRASIL: OPO OU NECESSIDADE?

1 - Energia Nuclear no mundo

Em 1980 havia 245 reatores nucleares em funcionamento no mundo; este

nmero aumentou de 196 novas unidades no perodo de 25 anos entre 1980 e 2001. S

entre 1980 e 1985, o aumento foi de 118 unidades. Esta expanso foi reduzida nos 10 anos

seguintes com um crescimento de 53 unidades, aps o que no houve nenhuma expanso, o

que indica uma estagnao dramtica da expanso de energia nuclear no mundo.

No fim do ano de 2007, havia 441 reatores nucleares funcionando no

mundo, gerando 372.000 megawatts. (Figura 1)

Figura 1


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No ano de 2005, a contribuio da energia nuclear produo de

eletricidade no mundo era de 8,9%. A partir deste ano, contudo, aumentaram as

expectativas de uma renascena da energia nuclear e os seguintes fatores contriburam:

A melhoria da performance dos reatores nucleares, inclusive

segurana;

O aumento crescente do consumo mundial de energia e de

eletricidade;

nfase crescente na eliminao da pobreza em muitos pases com

conseqente aumento da energia necessria; O fato de reatores nucleares em funcionamento emitirem menos

gases do efeito estufa que usinas termoeltricas, carvo ou gs. (Ver

Apndice 1)

As medidas adotadas pelo Governo americano introduzindo

subsdios para a construo de novos reatores.

Em base a estas expectativas, a Agncia Internacional de Energia Atmica

(AIEA) preparou projees da expanso da energia nuclear para o ano de 2030.

A Tabela I mostra estas projees para as diferentes regies do globo com

um cenrio alto e outro baixo.


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Tabela I

Fonte: IAEA 2007

A Figura 2 mostra graficamente o resultado destas projees.

Figura 2

Fonte: IAEA 2007


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Para a Europa Ocidental, os 124GWe eltricos gerados em 2005, cairo para

48GWe no cenrio baixo e, aumentaro para 149GWe, no cenrio alto em 2030. Em

contraste, no Oriente, os 78GWe em 2005, aumentaro para 130GWe no cenrio baixo e

187GWe no cenrio alto.

Apesar do aumento da gerao nuclear das previses da AIEA, a produo

de eletricidade crescer mais rapidamente e a frao de energia nuclear produzida dever

cair de 8,9%, em 2030, para 7,3% no cenrio baixo e manter a participao de 8,9% no

cenrio alto. (Tabela II)

Tabela IIProjees da instalao de reatores nucleares em diferentes regies do mundo

Fonte: IAEA 2007

Quantos reatores nucleares sero necessrios para atingir estas metas?


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No cenrio baixo da AIEA, 145 reatores atingiro o fim de sua vida til a

partir de 2007 e tero que ser substitudos; 178 reatores novos tero que ser construdos at

2030.

Estes nmeros foram questionados num estudo recente de M. Schneider e A.

Froggatt (2007). Segundo estes autores, se assumirmos que a vida dos atuais reatores possa

ser estendida at 40 anos, um total de 339 reatores teria que ser construdo at 2030 para

manter em funcionamento o mesmo nmero de reatores que existe hoje, ou seja, um reator

a cada ms. A experincia que temos at hoje mostra que a vida mdia dos reatores j

desativados foi de apenas 22 anos. Esto em construo 34 reatores, dos quais 12, estolistados nesta categoria h mais de 20 anos.

A concluso que se pode tirar que, parece difcil que as projees da

AIEA, mesmo na projeo baixa, se concretizem at 2030, de modo que a renascena

da energia nuclear no mundo parea duvidosa.

2 - Energia Nuclear no Brasil

O Governo brasileiro publicou recentemente o Plano Nacional de Energia

2030, em que so feitos vrios cenrios de evoluo do consumo de energia at este

mesmo ano (e do consumo de eletricidade), conforme indicado na Tabela III com taxas

medias de crescimento do produto interno bruto variando de 2,2% ao ano a 5,1%.

Tabela III

Taxas de crescimento mdio do PIBCenrio A 5,1 %

Cenrio B1 3,2 %

Cenrio B2 4,1 %

Cenrio C 2,2 %

Fonte: PNE 2030


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A Figura 3 mostra as projees do consumo de eletricidade nos 4 cenrios.

Figura 3

Projeo do Consumo Final de eletricidade no Brasil

Fonte: PNE 2030

O crescimento brasileiro tem se situado entre os cenrios B1 e B2. O

Governo Federal preparou alternativas para o aumento da oferta de energia eltrica no

perodo de 2005-2015, que ele tem tentado implementar junto a novas alternativas de 2015

-2030. Os resultados so indicados na Tabela IV.


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Tabela IV

Metas do Plano 2030 para o suprimento de eletricidade (GWe)

FONTE 2005 2015 2030

Hidroeltrica

(grande porte)

68.600 99.000 156.300

Trmicas 16.900 24.300 38.997

Gs Natural 8.700 13.000 21.036

Nuclear 2.000 3.300 7.347

Carvo 1.400 2.500 6.015

Outras 4.800 5.500 5.500Alternativas 1.460 5.550 20.322

PCH 1.300 2.300 7.769

Centrais elicas - 1.400 4.682

Biomassa de carvo 100 1.800 6.571

Resduos urnio O - 1.300

Outras 5.800 2.600 -

Importao 7.800 8.400 8.400

TOTAL 100.500 139.800 224.919

Fonte: PNE 2030

Como se pode ver nesta Tabela, a energia nuclear representou em 2005

cerca de 2% da eletricidade produzida no pas, que dever aumentar para 3,3% em 2030,

representando uma contribuio pequena matriz energtica brasileira.

Freqentemente utilizado o argumento de que as reservas de minrio de

urnio do Brasil, para gerao nuclear, so elevadas (cerca de 300.000 toneladas de oxido

de urnio) a um custo inferior a 130 US$/kgU, o que poderia conduzir o pas auto

suficincia nesta rea.


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Na realidade, as melhores reservas a baixo custo inferior a US$ 40 kgU

so menores, como indica a Tabela V, que d tambm a potncia nuclear que as reservas

permitiriam instalar com vida til de 40 anos das usinas e fator de capacidade de 85%.

Tabela VReservas brasileiras de urnio

Fonte: PNE 2030

As reservas brasileiras de xido de urnio so apreciveis como mostra a

Tabela V mas representam apenas 6% das reservas mundiais.

Tabela VI

Reservas mundiais de urnio a custos inferiores a US$ 130/tons


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Vale lembrar que xido de urnio no combustvel de reatores nucleares,

mas tem que passar por um longo processo de produo at que possa efetivamente ser

usado nos reatores.

Hoje, o Brasil domina a tecnologia de todo o ciclo do combustvel, inclusive

a principal fase, o enriquecimento. Essa fase a principal, tanto em termos econmicos,

visto demandar a maior parte dos investimentos do ciclo*, como em termos polticos e

estratgicos, pela sua potencial aplicao na produo de armas nucleares , o que a faz

objeto de controle e salvaguardas internacionais.

A primeira fase da unidade de enriquecimento, de Resende, cuja concluso

prevista para 2010, ter a capacidade instalada de 114 mil Unidades de Trabalho de

Separao (UTS**) e, dever suprir 60% do combustvel consumido nas usinas de Angra 1

e 2. O nvel de enriquecimento de 3% em U235. At l, o governo pretende investir R$

250 milhes. A entrada em operao de Angra 3, prevista no Plano Decenal de Energia

Eltrica para 2015, aumentar a demanda em cerca de 130 mil UTS. A unidade de Resende

tem uma expanso projetada para 203 mil UTS. Somente 60% da demanda das trs centrais

nucleares ser atendida.

Em uma perspectiva de longo prazo, a oferta de combustvel nuclear, no

caso da instalao de novas centrais geradoras, no constitui propriamente uma restrio.

Mas deve-se ter em conta o elevado volume de investimentos demandado, principalmente

se considerarmos a possibilidade de auto-suficincia nacional na rea. Enriquecimento de

urnio exige instalaes considerveis, cujo custo de capital de cerca de 1 bilho de

dlares para a produo de 1 milho de (UTS) por ano.

Cerca de 100.000 a 120.000 SWU so necessrios para uma carga anual de

um tpico reator de 1000 megawatts (do tipo Angra dos Reis).

*Na cadeia de valor do ciclo do combustvel nuclear, as contribuies se distribuam, resumidamente da seguinte formaem preos, no ano de 2003: Obteno do urnio natural 22%, Produo do hexafluoreto de urnio (converso) 5%,enri uecimento 47% e Fabrica o de combustvel 26%. Dis onvel em

** A UTS uma medida de energia necessria para enriquecer de uma certa porcentagem uma

dada quantidade de urnio. Por exemplo para produzir 1 quilo de urnio enriquecido a 3% emU-235 necessrio 3 58 SWU.


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Uma carga tpica de reator como o de Angra II, custa cerca de 10 milhes de

dlares no mercado internacional. por essa razo, que para justificar a construo de uma

unidade de enriquecimento que custa 1 bilho de dlares, so necessrios 10 reatores

nucleares*. Caso contrrio, vale mais a pena comprar o urnio enriquecido no mercado

internacional, onde a capacidade de enriquecimento era de 55 milhes de UTS por ano que

supera o consumo atual no mundo, havendo capacidade ociosa. (Tabela VII)

Tabela VII

Capacidade mundial de enriquecimento de urnio.

Metodo UTS/anoX 1000

France Diffusion 10,800 000Germany, Netherlands, United Kingdom Centrifuge 5250 000Japan Centrifuge 1050 000United States Diffusion 18,700 000Russia Centrifuge 19,000 000China Mostly centrifuge 400-800 000Pakistan Centrifuge 5 000Total 55,000 000 approx.

Source: OECD NEA (2002). Nuclear energy data. Nuclear Engineering International (2002). WorldNuclear Handbook.

Este um argumento de natureza puramente econmica. Para alguns pases,

a garantia de independncia nacional nesta rea poderia exigir a capacidade de produzir seu

prprio urnio enriquecido. Esta, contudo, uma opo poltica e no econmica.

O custo do combustvel nuclear pequeno se comparado ao custo dos

combustveis dos outros mtodos de produzir energia eltrica em usinas trmicas (a carvoou gs), como mostra a Tabela VIII

* O argumento o seguinte: investidos 1 bilho de dlares numa planta de enriquecimento ocusto mnimo da amortizao do capital ser de cerca de 100 milhes de dlares equivalente a10 cargas anuais.


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Tabela VIII

Custo do Combustvel na Gerao Trmica

O custo da energia eltrica produzida nos reatores nucleares no

determinado pelo combustvel, mas pelo custo de capital, e isto que torna energia nuclear

pouco competitiva com outras opes como mostra a Tabela IX.

Tabela IX

Custo Mdio de Gerao de Eletricidade

A Figura 4 mostra o custo estimado das vrias opes energticas para

gerao de eletricidade, quando comparadas com o custo de gerao hidroeltrica que


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aumenta, medida que o potencial hidroeltrico do pas explorado (indicado pela curva

solida da Figura 4).

Figura 4

Custo Mdio Comparado da Gerao de Eletricidade

O custo de produo em US$/MWh, calculado no Plano 2030,

50.1US$/MWh. No entanto, este valor foi analisado criticamente por Joaquim Francisco de

Carvalho em 2007, que fez a anlise dos custos necessrios para concluir o reator nuclear

Angra dos Reis III. Nestes custos, foram ignorados os gastos j feitos com a compra de

equipamento, no valor de R$ 1,55 milhes, que foram comprados h mais de 20 anos e que

esto estocados em Angra dos Reis (equipamentos mecnicos de grande porte). Mesmo

assim, o custo da eletricidade calculada por Carvalho atingiu o valor de R$ 174/Mwh, ou

seja, 97 US$/MWh mais cara que todas as outras opes incluindo energia elica.

O potencial hidroeltrico brasileiro estimado em 251.000 Gw, dos quais

apenas 30% (cerca de 78.000 Gw) foram aproveitados. (Tabela X)


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Tabela X

Potencial Hidreltrico Brasileiro

Fonte: PNE 2030

3 - Concluso

O papel que a energia nuclear vai desempenhar no futuro no mundo ainda

incerto e a renascena prevista por diversos governos, enfrenta ainda diversos

questionamentos, exceto em pases como o Japo, Coria do Sul, Taiwan e China, que notem outras opes.

A situao no Brasil bastante diferente, porque temos outras opes como a

energia hidroeltrica que, ainda pode se expandir consideravelmente, j que apenas 31% do

potencial existente foi aproveitado. H alm disso, boas possibilidades de gerar quantidades


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apreciveis de energia eltrica com biomassa (principalmente com bagao de cana).

Provavelmente, a energia nuclear continuar no futuro com papel reduzido no pas.


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4 - Apndice I

Um dos argumentos usados frequentemente para justificar o uso de energia

nuclear para a gerao de eletricidade o de que emite menos gases de efeito estufa do

que outras alternativas. Esta questo, tem sido exaustivamente discutida na literatura.

Os resultados de Rogner e Khan da Agncia Internacional de Energia

Atmica so indicados na Figura 5.

Figura 5

que situa as emisses de reatores nucleares entre 9 e 30 gramas de CO2/kWh, muito menor

do que as outras alternativas. Sucede que, estas emisses, podem ser maiores dependendo

da qualidade de minrio, do qual o urnio foi produzido. Outros autores indicam que as

emisses de reatores nucleares (considerando ciclo total) poderiam ser substancialmente

maiores. (Figura 6)


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Figura 6

Os valores mnimos e mximos nesta Figura foram obtidos pela mdia dos

valores dos estudos do Conselho Mundial de Energia, Agncia Internacional de Energia

Atmica, ko-Institut, Instituto de Energia Nuclear, Universidade de Sidney, COPPE 2007

ver Storm e Smith Nuclear Power the energy balance 2007 http://www.stormsmith.nl


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5 Referncias Bibliogrficas

IAEA, PRIS 2007 International Atomic Energy Agency (IAEA).

Power Reactor Information System (PRIS)

http://www.iaea.org/programmes/az/index.html

IAEA 2007 Energy, Electricity and Nuclear Power

developments and projections: 25 years past and future

International Atomic Energy Agency, Vienna 2007

M. Schneider e A. Froggatt 2007 The world nuclear industry Status Report

http://www.greens-eta.org/cws/topics/dobkin/206/206749.the

world nuclear industry status

[email protected]

Plano 2030 Plano Nacional de Energia 2030, Empresa de Planejamento

Energtico

Joaquim Francisco de Carvalho (2007)

Estabelecendo prioridades para investimentos em usinas

nucleares e hidroeltricas. Os casos de Angra III, Belo Monte,

Santo Antonio e Jiran

Cincia e Sociedade Centro Brasileiro de Pesquisas Fsicas,

Rio de Janeiro

CBPF-CS-003/07Novembro 2007

H. H. Rogner e A. Khan IAEA Bulletin Vol. 40 n 1 (March 1998) Comparing Energy

Options 2008

http://ww.iaea.org/Publications/Magazines?Bulletin/Bull401/article1.html


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Nova srie NAIPPE Cadernos

1 Elementos para uma proposta alternativa para o desenvolvimento do capitalismo no

Brasil

(Frederico Jayme Katz)

2 - O Setor Sucroalcooleiro e o Domnio Tecnolgico

(Paulo Augusto Soares / co-autoria: Carlos Eduardo Vaz Rossell)

3 - Converso da celulose pela tecnologia Organosolv(Paulo Augusto Soares / co-autoria: Carlos Eduardo Vaz Rossell)

4 Energia nuclear para o Brasil : opo ou necessidade ?

(Jos Goldemberg)


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