Panorama de geração e consumo globais Energia no Mundo Panorama de geração e consumo globais Seminário – Tecnologia e Desenvolvimento Lucas Cervenka Sauthier Pedro Salvagni Outubro de 2013

Matriz Energética Mundial Gás Natural (21,4%) Indústria Carvão 27,3% Indústria Nuclear (5,7%) Eletricidade Petróleo 32,4% Transporte Hidro (2,3%) Eletricidade

Matriz Energética Mundial Carvão Hidro Petróleo Biocombustíveis e resíduos Gás Natural Nuclear Outras Consumo de energia primária por fonte (1971-2010) [Mtoe] 1 Mtoe ~ 11630 MWh

Energia Elétrica Mundial Fóssil-Térmica Nuclear Hidro Outras Geração elétrica mundial por fonte (1971-2010) [TWh]

Indicadores Nacionais de Conversão PETRÓLEO GÁS NATURAL RENOVÁVEIS CARVÃO NUCLEAR HIDRELÉTRICA

Correlação IDH x Consumo per capita Índice de Desenvolvimento Humano IDH Muito Alto Alto Médio Baixo 4000 kWh por pessoa por ano é o limite divisor entre países desenvolvidos e subdesenvolvidos. Consumo de eletricidade per capita anual (kWh) Source: Human Development Index – 2010 data United Nations; Annual Per Capita Electricity Consumption (kWh) - 2007 data World Bank

Gás Natural • Produto emissor de gases de efeito estufa • Transporte e armazenamento caro e arriscado • Requer infra-estrutura cara, própria e inflexível • Volatilidade de preços • Jazidas concentradas geograficamente • Produto cartelizado e mercado manipulável • Eficiente e conveniente • Combustível multiuso • Alta densidade energética

Gás Natural Produtores bcm % mundial Rússia 677 20 EUA 651 19,2 Canadá 160 4,7 Qatar 151 4,5 Irã 149 4,4 Noruega 106 3,1 China 103 3,0 Arábia Saudita 92 2,7 Indonésia Holanda 81 2,4 Resto do Mundo 1126 33,3 Mundo 3388 100 Exportadores Bcm Russia 196 Qatar 119 Noruega 99 Importadores bcm Japão 116 Itália 70 Alemanha 68

Petróleo • Fortemente poluidor da atmosfera • Preços voláteis • Concentração geográfica das jazidas • Produto cartelizado e mercado manipulável • Vulnerabilidade de interrupção de oferta e instabilidade geopolítica • Riscos de transporte e armazenamento • Reservas em esgotamento • Conveniente • Alta densidade energética • Fácil de transportar e de armazenar • Co-evolução da fonte energética com os equipamentos para seu uso

Petróleo Produtores Mt % mundial Arábia Saudita 517 12,9 Rússia 510 12,7 EUA 346 8,6 Irã 215 5,4 China 203 5,1 Canadá 169 4,2 EAU 149 3,7 Venezuela 148 México 144 3,6 Nigéria 139 3,5 Resto do Mundo 1471 36,6 Mundo 4011 100 Exportadores Mt Arábia Saudita 333 Rússia 246 Nigéria 129 Importadores Mt EUA 513 China 235 Japão 181

Petróleo

Carvão • Alta emissão de gases de efeito estufa • Abundante, economicamente acessível, uso seguro • Fácil de transportar e de armazenar • Amplamente distribuído • Alta emissão de gases de efeito estufa • Necessita portentosos investimentos para desenvolvimento de tecnologias que reduzam as emissões de gases de efeito estufa (GEE) a níveis aceitáveis • Extração perigosa

Carvão Produtores Mt % mundial China 3576 45,9 EUA 1004 12,9 Índia 586 7,5 Australia 414 5,3 Indonésia 376 4,8 Rússia 334 4,3 África do Sul 253 3,3 Alemanha 189 2,4 Polônia 139 1,8 Kazaquistão 117 1,5 Resto do Mundo 795 10,3 Mundo 7783 100 Exportadores Mt Indonésia 309 Austrália 285 Rússia 99 Importadores Mt China 177 Japão 175 Coréia do Sul 129

Carvão: China Tradicionalmente utilizado nas residências 13% reservas mundiais Betuminoso Antracito Marrom Grande utilização na indústria do aço 1.95 trilhões kWh/ano (~67%) China Shenhua Group 16ª empresa

Carvão: Reservas 157bi t 238bi t 114bi t 76bi t 7bi t

Nuclear

Nuclear • De 1976 a 2010: produção de 500 para 3000 TWh. • Grande produtividade por área de planta. • Baixa emissão de gás carbônico • Grande disponibilidade de combustível • Alta demanda de água de resfriamento • Altíssimo custo de instalação • Lixo nuclear estocado em minas de sal • Risco de desastre ambiental • Em processo de desativação em alguns lugares devido ao clamor público. http://pgene.ufabc.edu.br/conteudo/bloco2/publicacoes/Dissertacoes2010/DissertacaoMarcosCesaretti.pdf

Hidrelétrica

Hidrelétrica: Convencional • Produção quadriplicada nos últimos 40 anos. • Baixa emissão de gás carbônico. • “Baixo” custo por kWh • Bom potencial de produção em grandes países consumidores: Estados Unidos, Canadá, Brasil, Rússia e China • Alto nível de degradação ambiental inclusive nas PCH´s. • Alto custo de implantação • Necessita de topografia especifica • Baixa viabilidade de novas usinas

Hidrelétrica: Geotérmica

Hidrelétrica: Geotérmica Primeira em 1904 Itália • Baixa emissão de gás carbônico. •  Viabilidade: México, Japão, Filipinas,  Quénia e Islândia, EUA, Nova Zelândia até 400 MW numa planta • Pode ser usada em habitações, piscinas e estufas de agricultura • Poços de 100 metros a 10 km metros dificultam a utilização do recurso • Emissão de enxofre • Instabilidade geológica ↑ Brown, D.W.; Duchane,D.V. (1999). Scientific progress on the Fenton Hill HDR project since 1983, Geothermics 28(4-5), 591-601.

Hidrelétrica: Marítima

Hidrelétrica: Marítima Primeira em 1904 Itália • Altíssimo custo – 0,24 €/kwh • Baixa viabilidade economica devido a baixa taxa de conversão (exergia). Plantas de até 1 MW • Somente em águas rasas, profundidades de 20 a 40 metros. • Baixa emissão de gás carbônico. • Alta disponibilidade de fontes • Moderado impacto ambiental devido a não queima de combustíveis ↑ Brown, D.W.; Duchane,D.V. (1999). Scientific progress on the Fenton Hill HDR project since 1983, Geothermics 28(4-5), 591-601.

Renováveis: Solar

Renováveis: Solar

Renováveis: Solar • Producao mundial de 2.6 GW (Equivalente a 18% de Itaipu) • Japão 1,13 GW • Alemanha 794 MW • Estados Unidos 365 MW

Renováveis: Solar • Baixa emissão de gás carbônico. • Alta disponibilidade de fontes • Moderado impacto ambiental devido a não queima de combustíveis • A Terra recebe 174 Petawatts sendo 1 410 W/m² • Boa implantacao em lugares isolados • Eficiencia média de 15% • Produtividade prejudicada pelas variações de clima • Fatia de mercado insignificante comparado as fontes de energia tradicionais. • Demanda grandes áreas

Renováveis: Eólica • Intermitência Inesgotável Energia Limpa Os parque eólicos são compatíveis com outros usos e utilizações do terreno como a agricultura e a criação de gado • Intermitência (vento é uma variável estocástica) Ausência de controle Impacto sonoro Construção Dificultada Linhas de transmissão inacessíveis

Eólica

Eólica 30GW 67GW 49GW 22GW 6GW Fonte: Revista GTD Energia Elétrica

Custos: Centavos/kWh

Custo de instalação (R$/kWh) Custos: Fundacao WWF: http://d3nehc6yl9qzo4.cloudfront.net/downloads/alem_de_grandes_hidreletricas_sumario_para_tomadores_de_decisao.pdf Fonte Custo de instalação (R$/kWh) Hidrelétrica 3450 PCH 5000 Eólica 3350 Biomassa 3000 Nuclear Gás natural Carvão pulverizado 2750

http://www.eia.gov/forecasts/aeo/pdf/electricity_generation.pdf

Custo Ambiental http://www.energy.eu/#dependency

Emissões de CO2 por país Fonte: The Carbon Map Org

Emissões de CO2 por fonte Etapas agregadas Nuclear Carvão GNc.c FC 20% GNc.c  FC 80% Bagaço O. diesel O. comb. Eólica F.voltaica Montante 19,1 7,4 26,3 20,2 49 76,3 66,1 15,4 105 Geração 0,8 1262 465   755 725 5,4 Jusante 7,8 0,2 0,6 0,4 1,3 Fugitivas 0,1 31,5 Total 27,8 1346 523 517 832 792 21 Sub-total sem geração 27,0 83,9 58,4 51,8 49,0 77,3 67,4 105,0 Quantidade de g de CO2 / kWh

Outras fontes: Energia azul • 3 W/m² é a máxima produtividade atual

Outras fontes: Hidrogênio http://www.airliquide.com/en/rss/new-hydrogen-filling-stations-in-europe-and-japan.html

Outras fontes: Hidrogênio • Projeto europeu de 20 postos de abastecimento automotivo

Perguntas 1) Quais os principais impactos ambientais no ciclo de vida de uma planta solar? Cite 3. 2) Quais as maiores limitações para implantação de novas usinas de energia eólica?

Referências World Energy Statistics 2012 – International Energy Agency Human Development Index – 2010 data United Nations; Annual Per Capita Electricity Consumption (kWh) - 2007 data World Bank