Fase 1 – Análise de Estudos Internacionais

Fase 1 – Análise de Estudos Internacionais
::. BRAIN .:: Balanço Energético das Principais Tecnologias com Incidência no Sector Energético Fase 1 – Análise de Estudos Internacionais Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Reunião # 3 Reunião final da fase 1 12 Maio 2010

Agenda Fase 1 – Reunião final de fase Enquadramento
Descrição dos sistemas energéticos Metodologia e principais pressupostos Unidades funcionais Valores reportados Próximos passos Referências bibliográficas

Enquadramento Objectivos
O projecto ::. BRAIN .:: tem como objectivo central a determinação do retorno energético de diversos sistemas de energia relevantes em função da energia dispendida (investida) ao longo de todo o seu ciclo de vida, desde a extracção das matérias primas e transformação dos recursos naturais, até à sua deposição final na Natureza, incluindo ainda a determinação das emissões de CO2 associadas aos processos em análise. No projecto ::. BRAIN .:: analisam-se os sistemas de obtenção de energias primárias (carvão, gás, petróleo e etanol), das tecnologias de produção de energia eléctrica (carvão, CCGT, nuclear, hídrica, eólica, solar fotovoltaica e solar termoeléctrica) e soluções de mobilidade (veículos eléctricos, híbridos, gasolina/gasóleo e etanol).

Enquadramento Cronograma Abril Maio Junho Julho Fase 1 3 2 Relatório
Reunião Final #5 #4 #2 #3 Abril Maio Junho Julho Kick-off Relatório Fase 1 3 Fase 1 2 Fase 2 Reunião #3 30/03/2010 22/04/2010 12/05/2010

Descrição dos sistemas energéticos
Energia primária - Carvão

Energia primária - Carvão Mineração método dos pilares em linha céu aberto remoção de topos de montanhas Transporte e armazenamento Enriquecimento

Energia primária – Petróleo Calor Pressão

Energia primária – Petróleo Extracção em terra (onshore) no mar (offshore) natural forçada Separação Transporte oleoduto navio

Energia primária – Gás Natural Origem mesma que o petróleo Extracção simultâneo com petróleo Separação Transporte gasoduto (pipeline) gás liquefeito (LNG) em navio

Energia primária – Etanol

Energia primária – Etanol Cultivo cana açúcar, milho, mandioca Colheita Transporte Produção

Energia eléctrica - Carvão

Energia eléctrica - CCGT

Energia eléctrica - Nuclear

Energia eléctrica – Nuclear / processo de cisão

Energia eléctrica – Nuclear / tipos de reactores Moderador: Difere com o tipo de reactor nuclear e pode ser hidrogénio (água), hidrogénio pesado (água pesada) ou carbono (grafite). Controlo da reacção: Para evitar um número descontrolado de reacções em cadeia por cisão de átomos de U-235, as reacções são controladas por materiais que absorvem neutrões como o cádmio e o boro. Arrefecimento do reactor: Água, gás ou metais líquidos.

Energia eléctrica - Hídrica

Energia eléctrica - Eólica Vestas V MW

Energia eléctrica - Fotovoltaica BP 4180T

Energia eléctrica - Solar termoeléctrica Sistemas que concentram a radiação solar incidente para aquecer um fluido (ar, água, óleo) a alta temperatura para ser utilizado num ciclo termo-dinâmico convencional.

Mobilidade – Veículo Eléctrico Baterias 1899, Paris Camilla Janetzi km/h

Mobilidade – Veículo Eléctrico Baterias

Mobilidade – Híbrido Eléctrico Paralelo (Plug-In)

Mobilidade – Híbrido Eléctrico Série (Plug-In)

Mobilidade – Veículo Gasolina/Gasóleo/Etanol Veículo Gasolina/Gasóleo Veículo Etanol Gasolina Gasóleo Etanol Gasolina Gasóleo Ciclos: - Otto - Diesel

Metodologia e principais pressupostos
Energias primárias - Metodologia

Energias primárias - Pressupostos Carvão Tipo de carvão Processo mineração Distância e tipo de transporte Petróleo e Gás Natural Processo extracção Etanol Tipo de espécie vegetal

Energia eléctrica – Metodologia

Energia eléctrica – Pressupostos Energia produzida Taxa de utilização / factor de carga Rendimento Capacidade Tempo de vida útil Energia consumida Fronteira do LCA Tipo de combustível Dimensão (economias de escala) Tecnologias utilizadas nos sub-processos (e.g. enriquecimento urânio, transporte gás e carvão)

Energia eléctrica – Pressupostos (e.g. Taxa utilização) Taxa de utilização As diferentes tecnologias de produção de energia eléctrica apresentam uma taxa de utilização muito diversa, desde valores próximos de 90% (nuclear) até valores próximos de 20% (eólica).

Mobilidade - Metodologia

Mobilidade - Pressupostos Realidade regional dos valores reportados Gama de veículo Tipo de utilização Eléctrico Baterias Tipo de bateria Vida útil bateria vs vida útil veículo Híbrido Eléctrico Configuração, plug-in Consumos combustível e electricidade utilização

Variáveis para a construção das unidades funcionais
Energias primárias (1/2) Variáveis para a construção das unidades funcionais Wfuel : Energia química potencial Wind f : Energia consumida na prospecção, exploração, transporte eind f : Emissões relativas à prospecção, exploração, transporte

Unidades funcionais Energias primárias (2/2)
1. Retorno Energético (ERoEI ou EPR - Energy Payback Ratio) 2. Emissões Específicas (Specific Emissions)

Energia eléctrica (1/3) Variáveis para a construção das unidades funcionais Wel : Energia eléctrica produzida Wfuel : Energia directamente consumida (operação) Wind e : Energia consumida indirectamente (materiais, construção, operação, manutenção e desclassificação) efuel : Emissões directas da combustão de energia primária (operação) eind e : Emissões indirectas (construção, O&M e desclassificação) A : Área ocupada pela instalação (directa e indirecta) T : Tempo de vida útil da instalação

Unidades funcionais Energia eléctrica (2/3) 1. Rendimento (Efficiency)
2. Rendimento ACV (Efficiency LCA) 3. Retorno Energético (ERoEI ou EPR - Energy Payback Ratio)

Unidades funcionais Energia eléctrica (3/3)
4. Emissões Específicas (Specific Emissions) 5. Emissões Específicas ACV (Specific Emissions LCA) 6. Ocupação da Terra (Land Use)

Mobilidade (1/3) Variáveis para a construção das unidades funcionais Wel m : Energia eléctrica consumida na mobilidade Wfuel m : Energia combustível directamente consumida na mobilidade Wind m : Energia consumida indirectamente na mobilidade (materiais, montagem e fim de vida do veículo) efuel m : Emissões directas da combustão na mobilidade eind m : Emissões indirectas na mobilidade L : Distância total percorrida na vida útil do veículo

Unidades funcionais Mobilidade (2/3)
1. Consumo específico “well-to-wheel” [kWh/km] 2. Consumo específico “well-to-wheel” ACV (LCA) [kWh/km]

Unidades funcionais Mobilidade (3/3)
3. Emissões específicas “well-to-wheel” [g CO2/km] 4. Emissões específicas “well-to-wheel” ACV (LCA) [g CO2/km]

Unidades funcionais Visão Global eind f eind e efuel
Energias Primárias Energia Eléctrica Wfuel Wel Wind f Wind e Mobilidade L [km] Wind m eind m efuel

Valores reportados Energias primárias

Valores reportados Energia eléctrica - ERoEI (1/2) Ref. Carvão CCGT
Nuclear Valor Unidade [5] ERoEI - 4 [10] 7-34 5.6-6 (LNG) 5-26 (Pip) 43-59 (cent) (dif) [12] 5-7 5 (Pip) 16 [13] 6 21 (LNG) 24 [22] 2.48 – 4.06 kWhth / kWhel % 39-45 [23] 12.575 kJ/kWh 8,377 [25] 4.1 Resumo 5-34 4.1-26 4-59

Valores reportados Energia eléctrica - ERoEI (2/2) Ref. Hídrica Eólica
Fotovoltaica Solar Termoeléctrica Valor Unidade [5] 11.2 ERoEI - [10] 43-205 6-80 3.7-12 10.6 [12] 80 9 [13] 50 6 5-9 5 [21] 0.014 –0.15 6.7 – 71.4 kWhin / kWhel [22] 7.3-50 kWhth / kWhel [25] 5.7 Resumo 1.5-12 2-10.6

Valores reportados Energia eléctrica - Emissões (1/2) Ref. Carvão CCGT
Nuclear Valor Unidade [10] 894;975;980 g CO2 / kWhel 450;472;519 6;22;10-26 [12] 941;1022; 1340 422;499 6;16 [13] 990 651(1) 21 [22] 863;941;1175 577 3.2-54 [25] 1041 622 17 Resumo LNG

Valores reportados Energia eléctrica - Emissões (2/2) Ref. Hídrica
Eólica Fotovoltaica Solar Termoeléctrica Valor Unidade [10] 3;11 g CO2 / kWhel 5.5;14;29 50;53;95 - [12] 10;33 9-20 38;121 [13] 18 35 59;126 [21] [22] 15 21 106 [25] 14 39 Resumo 3-33 38-126

Valores reportados Mobilidade – Energia produção, montagem e fim de vida

Valores reportados Mobilidade – Emissões produção, montagem e fim de vida

Próximos passos Para conclusão da fase 1 e início da fase 2
Incorporação das ideias debatidas na reunião Conclusão e envio do relatório da fase 1 Definição dos requisitos do modelo a desenvolver na fase 2 Parametrização da dimensão qualidade e desconto intertemporal Identificação das entradas do modelo Definição da plataforma de desenvolvimento (Excel) e do formato das saídas Próxima reunião: 8 de Junho de 2010 | 10h30 | EDP

Referências Bibliográficas
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