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Congresso Brasileiro de Energia
      Rio de Janeiro, Outubro de 2012
     Rio de Janeiro, outubro de 2012
  Sociedade, Energia e Meio-Ambiente
   Sociedade, Energia e Meio-
         Luiz Pinguelli Rosa
              Diretor da COPPE – UFRJ
        Ambiente           COPPE-UFRJ
Secretário do Fórum Brasileiro de Mudanças Climáticas
       Membro da Academia Brasileira de Ciência
      Ex membro dos Conselhos da SBPC e da SBF
       Forum Award da American Physical Society
Planejamento Energético
Choques do petróleo de 1973 e 1979  Estados Nacionais adotaram
  políticas energéticas  entre elas o desenvolvimento de fontes
  alternativas  solar, eólica, biogás.
        Programa do Álcool no Brasil  em meados dos anos 1980
    > 90% das vendas de carros novos no país eram a álcool.

Queda do preço do petróleo na segunda metade da década de 1980 
  estas políticas foram abandonadas no mundo.
      Virada de 1989 para 1990  falta de álcool no Brasil  vendas
  de carros novos a álcool no cairam para < 5% nos anos 1990.

Anos 1990  desregulamentação da energia  privatizações em vários
  países.
       Ano 2001  racionamento de energia elétrica no Brasil 
       2003  suspensão das privatizações no setor elétrico
       2004  criação da EPE para planejamento energético.
       2003  carros flex no Brasil  cresce o consumo de álcool.
Poítica Energética
Escalada do preço do barril de petróleo de US$ 10 em 1999 para
> US$ 100 em 2007
    Brasil  autosuficiência pela Petrobrás

Máximo da produção mundial de petróleo daqui a poucas décadas.
    Brasil  descobertas no Sub-sal

Crescimento da demanda de petróleo e gás natural no mundo
    China + India

Geopolítica do petróleo  grandes reservas = Oriente Médio + Rússia.
    Invasão do Iraque pelos EUA

Questão Ambiental  Mudança Climática  Fontes alternativas
    Brasil  maior problema é o desmatamento e não a energia
Questões Atuais de Poítica Energética
Eliminação da Pobreza  Nova classe Média?

Meio Ambiente  Mudança Climática  Código Florestal

Hidrelétricas?

Shale Gas na América do Norte

Petróleo e Gás do Pré Sal no Brasil

Etanol x Gasolina  Importação de Etanol de Milho dos EUA

Renovação das Concessões de Hidrelétricas Amortizadas

Acidente Nuclear de Fukushima

Defasagem Tecnológica da Industria Brasileira
Combustíveis

Petróleo
– autosuficiência
- necessidade de plano de longo prazo
Gás natural
 - affair com a Bolívia já equacionado
 - problema na geração elétrica
Biocombustíveis
Carvão
Pré-Sal
De 30 a 80 bb - presente reservas de 14 bb
A Questão dos Royalties
      Estruturação dos Sistemas
         Fiscais Petrolíferos
                        Regimes Fiscais do Petróleo


                                Sistemas Contratuais           Sistemas de Concessão



Contrato Partilha de Produção                Contrato de serviço



                 Contrato de serviço com risco               Contrato de serviço puro




                                   Fonte: Johnston (1994).




                                            7
TECNOLOGIAS PRÉ-SAL
TECNOLOGIAS PRÉ-SAL



SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL

                     • Engenharia de Reservatório
                     • Geomecânica de Poços
TECNOLOGIAS PRÉ-SAL

               POÇOS


            • Sensores de Pressão, Temperatura e Vazão
            • Confiabilidade das Operações
            • Gestão Integrada da Produção
            • Simulação do colapso de tubos de revestimento de
            poços (casing)


7500 MPa
TECNOLOGIAS PRÉ-SAL

           SONDAS, NAVIOS E PLATAFORMAS / FPSOs
• Capacitação no projeto e organização da cadeia de fornecedores
• Simulação dos processos construtivos
• Tecnologia avançada de produção: Megablocos com redução do tempo
de construção (Controle Dimensional dos Processos de Fabricação)
Laboratório de Ensaios Não Destrutivos,
         Corrosão e Soldagem
           LNDC - COPPE
Lab. Tecnologia Submarina
. Integridade de Dutos e Risers
. Confiabilidade de Equipamentos Submarinos
. Recifes Artificiais para Descomissionamento
LMT/COPPE
Banco de Testes para Ensaios de
 Óleos Combustíveis Pesados -
          BUNKER
Meio Ambiente e Energia Sustentável
O que é sustentável?
        Resultado da dialética na década de 1970 entre
-   Crescimento Zero  Modelo MIT para o Clube de
    Roma (de países desenvolvidos)
-   Modelo Bariloche  Outro crescimento é possível para
    satisfazer necessidades dos povos

Síntese na década de 1980:
   Relatório Bruntland  Conceito de desenvolvimento
   sustentável
A hidreletricidade é sustentável?
Impacto ambiental e social da construção e dos reservatórios (-)

É renovável  Energia solar (evapora água) + gravitacional (+)

Emite gases de efeito estufa principalmente em regiões tropicais (-)

Emite muito menos que termelétrica a combustíveis fósseis (+)

Há algumas exceções (Balbina, Samuel) (-)

Usinas a fio d´água minimizam reservatórios (+)

O fator de capacidade de Belo Monte é baixo (-)
Sol. (fusão nuclear). (1).

BALANÇO DE ENERGIA DA TERRA.                                        ondas eletromagnéticas de alta freqüência. (2)
                                                                               = luz. ( Baixa Entropia.)
. PROCESSOS                                                             fotossíntese
  NATURAIS                                                                     .            Tempo Geológico.
                     Aquecimento.           Evaporação.                          Biomassa.                       Combustíveis
                      Atmosfera.                                                               .                   Fósseis
Movimento. Movimento.                                                                                                                 Combustíveis
  da Lua.
     Lua.   da Terra.
               Terra.                  Condensação                                                                                      Nucleares
      (3).                               Chuva (3).
.                                                                                                                            Fissão e ( ? ) Fusão
  Marés.   Ondas.      Eólica. Hidráulica.                                                                                   Nuclear (1).
           do mar                   (3)                         Foto       Coletor           (2)
                                           Força animal.       Voltaica.    Solar         Combustão..

                                                   (2)                                                                            Geotérmica. (1)
PROCESSOS
TECNOLÖGICOS                                          Máquina
                                ENERGIA.                                              ENERGIA.
                                MECÂNICA.             Perdas                          TÉRMICA.
                                                                                      TÉRMICA.                            Gradiente de
                                                                            Termo .                                     Temperatura do Mar.
                                                                            par
                                                    Gerador.                                  Perdas
`                                                                             Aquecedor                Hidrogênio
                    (2)                       Motor                        e Perdas
                Substâncias.
                Químicas        Pilha.                     ENERGIA.                                        Pilha a
                               Elétrica.                   ELÉTRICA.
                                                           ELÉTRICA.                                     Combustível. (2).

                                                                             Efeito estufa.     ondas eletromagnéticas de baixa freqüência.
Legenda.                                   Processos eletrônicos                                            = calor. ( Alta Entropia)

(1) Força Nuclear. `                                  ondas eletromagnéticas            Atmosfera.
(2) Força Eletromagnética.*                                hertzianas
(3) Força Gravitacional.                                                                        ondas eletromagnéticas de baixa freqüência
                                                                                                     = calor. ( Alta Entropia)
PETRÓLEO


                                                                 Óleo Combustível
 Gás Natural       Gasolina         Diesel     Querosene                               Carvão      Nuclear




Residencial       Serviços              Transportes         Industrial              Geração      Agrícola
                                                                                    Elétrica




 Álcool       Bagaço          Lenha e Carvão   Hidráulica     Biodiesel    Eólica        Solar       Resíduos
                                 Vegetal




           Usadas em                                                                        Fontes
            Escala                                                                        Alternativas
                                                    Fontes
                                                  Renováveis
Energia no Mundo e Mudanças Climáticas
Fontes Primárias de Energia da Revolução Industrial ao Século XXI

                                Anos 2000:
Petróleo 35% + Carvão 20% + Gás natural 20% = 75% Grandes emissores de CO2
Biomassa 9% + Hidrelétrica 8% + Nuclear 8% = 25%
Mudança do Clima
         4˚ Relatório do IPCC de 2007
   Redução da incerteza

   Atenção a eventos extremos

   Observação do degelo de geleiras perenes

   Grande impacto na sociedade e nos governos

   Nobel da Paz de 2007
Historical Contributions to Global
Aquecimento Global
                   Temperature
      Resultados
       do IPCC




Crescimento de emissões de gases do efeito estufa foi de 70% entre 1970 e 2004

Dentre estas as emissões de CO2 cresceram de 80% e representavam 77% das emissões
antropogênicas em 2004

O maior crescimento das emissões entre 1970 e 2004 foi do setor de energia (145%),
seguido dos setores de transportes (120%), indústria (65%) e de
usos da terra e desmatamento (40%)
                      Modelling and assessment of contributions to climate change
                                       Fonte ; IPCC Report 2007
Energia per Capita ( E / Pop = E / PIB x PIB / Pop )
                                       Anos 1980, 85, 90, 2000 e 2005

4,00                                                                                                                                                       Brazil

           2005                                                                                                                                            China

3,50                                                                                                                                                       India
1980

                                             2005                                                                                                          Indones
3,00
                                                            300 M BTU / head                                                                               Mexico
              Energy/GDP (M Btu / 100 US$)




                               1980                                                                                                                        South
2,50                                                                                                                                                       Africa
                                                    200 M BTU / head                   1980                                                                Canada

2,00                                         100 M BTU / head                                                                                              France

                                                                                                         2005                                              German
       1980
1,50                                                                                          1980
                                                                                                                                                           Japan
                                                     2005               1980
           2005
                                                                                                                                                           Norway
1,00                                                        1980
           1980                                                                                                 2005                       2005            Netherla
                                                                                                                                                           s
                                                                                                                                                           Unit ed
0,50                                           50 M BTU / head                                   1980                                                      States
                                                                                                                                                           Unit ed
                                                                                                                                                           Kingdom
0,00                                                                                                                                                       Spain
    0,00                                     5,00           10,00              15,00      20,00       25,00        30,00   35,00   40,00          45, 00
                                                                                                                                                           World
                                                                                       GDP/Pop (1000 US$ / Head)
Situação nos Países em
            Desenvolvimento
    As classes de renda mais alta nos países
    em desenvolvimento têm alto consumo
    de energia per capita enquanto a maioria
    da população é pobre e tem consumo de
    energia muito baixo.

   Assim há forte desigualdade no
    consumo de energia e na emissão de
    gases do efeito estufa per capita dentro
    de cada país, seguindo a desigualdade na
    distribuição de renda.
O enfrentamento da mudança climática
    junto com o combate à pobreza, devendo-se
    cunhar a expressão justiça climática associada a inclusão social e
     adaptação de populações vulneráveis.

    Novo modelo de produção e consumo, mais solidário
    (a crise mundial derrubou o mito do mercado
    desregulado).

    Uso de geração hidroelétrica dentro das restrições
    ambientais e minimização das termoelétricas como
    complementação às hidrelétricas, incluindo estudos de
    captura e sequestro de Carbono (CCS).

    Prioridade às fontes alternativas (biocombustíveis, eólica,
    solar, oceânica) e à eficiência energética.
             Fonte; Fórum Brasileiro de Mudanças Climáticas
F
Principais desafios
imediatos
Reduzir o desmatamento ,
maior parte da emissão de
gases do efeito estufa do Brasil

Reverter tendência atual de
expansão de usinas termelétricas
a óleo e carvão e investir em
fontes renováveis

Reduzir desperdício no consumo

Desestimular o uso crescente de carros pesados em moda nas classes
  de renda alta e melhorar e ampliar o transporte coletivo

Reduzir crescimento desnecessário de emissões de gases sem sacrificar o desenvolvimento
   do país e a redução da pobreza

Atuar na Convenção da ONU sobre Mudança do Clima para redução das emissões dos
   países ricos e para o desenvolvimento limpo no mundo

                               Fonte: Fórum Brasileiro de Mudanças Climáticas
Cenário Internacional e no Brasil
An additional $10.5 trillion of investment is needed in total in the 450 Scenario, with
measures to boost energy efficiency accounting for most of the abatement through to 2030



            Abatement of world energy-related CO2 emissions in the 450 Scenario
           42
      Gt




                                             Reference Scenario      World abatement by technology, 2030
           40

           38
                                                       OECD+
           36                                                                 Efficiency - 57%

           34                                           13.8 Gt
           32                            3.8 Gt           OME
                                                                              Renewables & biofuels -
           30                                                                 23%
           28                                              OC                 Nuclear - 10%
                                                 450 Scenario                 CCS - 10%
           26
            2007 2010       2015      2020         2025     2030

                                                                   CCS está entre as prioridades, segundo a IEA
    Fonte: WEO World Energy Outlook 2009 - IEA
Internacional  Brasil
Total: 49 bilhões de toneladas de CO2eq, 2004            Perfil da Emissões no mundo




                                                                       Perfil da Emissões no Brasil



                                                                    GHG Emissions (CO2e)
                                                                       2005 Data *


                                                                                                       Energy
                                                                                                      Industrial
                                                                                                       Processes
                                                                                                      Agriculture/
                                                                                                       Livestock
                                                                                                      LULUCF
                                                                                                       Waste




                                                * Second National GHG Inventory of Brazil 2010
Hydropower and Climate Change:
Measurement of Greenhouse Gas Emission of Reservoirs

   Model for Comparison of Hydropower with
               Thermal Power
Emissions from Reservoirs (IVIG) - COPPE




Funnel Bubble Collector Coupled to a Gas Collecting Bottle
COPPE / UFRJ




Group of Collecting Funnels Placed in a Shallow Region
According to the
   above hypothesis:                           Hydroelectric GHG Emission –
Among the 10 reservoirs studied,               Measurements by COPPE / IVIG
the result including downstream emissions
indicates that 7 of them, (97% of total
installed capacity),
have GHG emissions per MWh
lower than those from natural gas power
plants, some of them more
than 100 times lower.

The hydro-power plants with emissions per
MWh higher than those of natural gas
fuelled power plants have very low power
density (less than 0.4 W/m2) and they
totalize only 3% of total installed capacity
(Balbina has less than 0.1 W/m2).

Tucurui
    8370 MW 2875 km2 2.91 W / m2
B. Monte
  11000 MW 400 km2 27.50 W / m2
Energia Hidrelétrica no Mundo
Percentual das fontes na geração elétrica no mundo
em1973 e 2006 (IEA, 2008)
Geração hidrelétrica no Mundo


                   3500                               Hydropower generation
                                                    (TWh) by region from 1965
                   3000
                                                             to 2007
Hydropower (TWh)




                   2500                                     (source BP - 2008)
                   2000                                                          TWh in 2007

                                                                                    857
                   1500                               Asia Pacific

                                                      Africa                         98
                   1000
                                                      Middle East                    22
                    500
                                                      Europe & Eurasia              833
                      0                               South & Central America       676
                      71




                      83




                      98




                      07
                     65

                     68



                      74

                      77

                     80



                      86

                     89

                     92

                      95



                      01

                     04                               North America
                   19

                   19

                   19

                   19

                   19

                   19

                   19

                   19

                   19

                   19

                   19

                   19

                   20

                   20

                   20
                                                                                    646
Variação das chuvas devido à mudança climática
 escala de cores dá faixas de percentual estimado para o
período 2090-2099, relativo a 1980-1999.
Geração elétrica em GW e TWh/ano (2005) e mudança
  estimada (TWh/ano) devido à mudança do clima (2050)

Region                                        Change by 2050
                  Power prod. capacity (2005) (TWh/yr)

                  GW           TWh/yr
Africa            22           90            0.0
Asia              246          996           2.7
Europe            177          517           -0.8
North America     161          655           0.3

South America     119          661           0.3

Oceania           13           40            0.0
TOTAL             737          2931          2.5
Geração Hidrelétrica Anual
       no Mundo
Energy Payback of                                        Low estimate
                                                         High estimate
renewable options
    3
     6             Solar Photovoltaic

    3
    5              Biomass Plantations

         18
                   34   Windpower
                                            Hydropower Run-of-river
                                                 170
                                                                         267

                                                         205
                                                                           280
                                          Hydropower with reservoir
Energy Payback of                                   Low estimate
                                                    High estimate
 thermal options
                             14
                               16      Nuclear

         2,5
               5                   Natural Gas Combined Cycle

         2,5
               5,1                 Coal: conventional plant

     1,6                           Coal: CO2 Capture / Storage
       3,3
0         4         8   12    16
Energia Elétrica no Brasil
A hidreletricidade é necessária
      para o desenvolvimento do país?
O Brasil consome muita eletricidade e
não precisa expandir geração elétrica?

Pode expandir geração usando outras fontes de energia?

Hidreletricidade não é usada nos países ricos?

Mudança climática inviabilizará hidreletricidade?
Energia Elétrica per Capita em
        Alguns Países em Desenvolvimento
                   kWh / hab
Coreia do Sul – 8000 (valores aproximados)
Grécia – 6000
África do Sul - 5000
Chile – 4000
Venezuela – 4000
Argentina – 3000
China – 2500
Iran - 2500
Uruguai- 2500
BRASIL – 2200
Modelo Elétrico
            Hidráulica   Nuclear    Térmica   Eólica
                                                      R$ 68/
             Geração     Geração    Geração   Geração MWh

Perdas
           Trasmissão Trasmissão Trasmissão Trasmissão


                             Distribuição



         Subestação          Subestação         Subestação
Tarifas e Tarifa(95) corrigida pela inflação
                                    Exclusive impostos.
250




            Média
200
                                                                     200
                                                                           Industrial
                                                                     180
150
                                                                     160

                                                                     140
100
                                             + 68%                   120

                                                                     100

 50                                                                   80                                      + 78%
                                                                      60

  0                                                                   40
      1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005          20
                                                               350
300                                                                    0
                                                                           1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
                                                               300
250


200         Comercial
                                                               250
                                                                           Residencial
                                                               200

150
                                                               150
                                                                                                             + 62%
100
                                                               100
                                           + 30%
 50                                                             50


  0                                                              0
      1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005         1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

 Fonte: ANEEL e IBGE
Seminário COPPE – UFRJ sobre política energética do setor
       elétrico.




Uma reflexão sobre a integração dos
modelos de operação, planejamento e
 comercialização no setor elétrico
            brasileiro.
Comparação da Geração Elétrica
                     Hidro     Térmica Nuclear Alternativas
Investimento /kW        Alto     Menor        Muito alto   Alto em geral

Custo Combustível        -      Muito alto     Baixo            Varia

Custo da energia        Baixo     Alto        Muito alto     Alto em geral

Tempo de construção    Grande     Menor         Grande       Pequeno

Tempo de vida          Grande      Pequeno      Médio          Varia

Impacto ambiental      Reservat. Atmosf.     Radiativ.       Pequeno

Efeito estufa          Pequeno Grande        Nenhum           Nenhum
Comparação entre os Grandes Projetos

               Belo Monte     Madeira    Angra III
Investimento/kW Alto             Alto     Muito Alto
Custo de energia Baixo          Baixo    Alto
Linha Transmissão Longa         Longa    Menor
Efeito Estufa     Pequeno      Pequeno   Nenhum
Oposição        Muito Grande   Grande    Menor
ambiental
Electric Exclusion
12 millions of persons did
not have electricity in 2003.

  88% of them are in rural
areas

   59% are in the North

   In the North there is not electric grid  isolated system
    using dieses oil with subsides  alternatve sources of
    energy
Energia Hidrelétrica no Brasil
      e Comparações
Renewable and Fossil Energy
            %
100,00%
 90,00%
80,00%
70,00%
60,00%
50,00%                            Re
40,00%                            Fo
30,00%
20,00%
10,00%
 0,00%
          Brazil   World   OECD
Table 1 – Top ten countries with largest water resources
             Thousands Km3/year M3/year/inhabitant*
Brazil               8.2                   48.3
Russia               4.5                   30.9
Canada               2.9                   94.3
Indonesia            2.8                   13.3
China                2.8                   2.2
USA                  2.0                   7.4
Peru                 1.9                   74.5
India                1.9                   1.8
Congo                1.3                   25.1
Venezuela            1.2                   51.0
Source: D’Áraujo 2008; FAO 2003; *per capita data is for 2001

         Countries with higher hydro capacity
                    2005 data
                                  Installed Capacity
                                         (MW)
         China                         100.000
         USA                            77.354
         Canada                         71.978
         Brazil                         71.060
Percentage of economic hydropower potential that is currently utilized
selected countries
                                                                Norway
                80
                                                                Japan

                60                                              Canada
                                                                USA
                40                                              Brazil
                                                                Russia
                20
                                                                India
                 0                                              China


                     Source: WEC 2007; BEN 2007 for Brazil estimate
countries with the highest percentage of hydropower in their
                      electricity generation (%)
                                           Norw ay
           100
                                           Brazil
            80                             Venezuela
                                           Canada
            60
                                           Sw eden
            40                             Russia
                                           China
            20
                                           India
             0                             Japan
                                           USA
                 Source: IEA, 2006
Countries with large number of big dams


                                                                       USA
  7000                                                                 India
                                                                       Japan
  6000                                                                 Spain
                                                                       Canada
  5000                                                                 S Corea
                                                                       Turkey
  4000
                                                                       Brazil
  3000                                                                 France
                                                                       S. Africa
  2000                                                                 Mexico
                                                                       Italy
  1000                                                                 UK
                                                                       Australia
       0                                                               Norway
                                                                       Germany
       Source: WCD 2000, excluding China, which has over 22,000 dams
A Polêmica de Belo Monte
Preço da energia
           Belo Monte 68 R$/ MWh,
           Termelétricas novas 140 R$ / MWh
Investimento previsto - 20 bilhões de reais,
     Consórcio fala agora em 26 bilhões, problema a ser resolvido pois
    deve ser obrigado a manter o preço 68 R$/ MWh
Area inundada 516 km²
     bem menor que Itaipu com 1300 km²
.
  Belo Monte terá 21 W/m².
    A usina de Balbina tem 0,1 W / m² e Tucurui 2,9 W/ m2,

Problema : a redução da água na Volta Grande do Xingu, o que preocupa
  moradores ribeirinhos. A solução é garantir uma vazão mínima.
A potência máxima de Belo Monte é 11 GW e a média é 4,6 GW. A relação
  desses dois valores dá o fator de capacidade de 42%, bem menor que os
  de Jirau e Santo Antonio.

Em geral, as hidrelétricas brasileiras têm fator de capacidade pouco acima
 de 50%.

Esse fator nas hidrelétricas é em média 21% na Espanha,
                                          32% na Suiça,
                                          35% na França
                                          35% no Japão
                                           36% na China
                                           46% nos EUA.
Belo Monte não pode ser vista isoladamente, pois esta no sistema
  interligado, quando ela gerar com 11 GW vai economizar água em
Fontes Alternativas de Energia
Fontes Alternativas de Energia
                   Socioeconômicos:
                   Renda e emprego




                          O incentivo
                        à participação
                   de fonte alternativas na
                  matriz energética brasileira
                    pode se constituir em
                           solução
                     sob vários aspectos

Estratégicos:                                    Ambientais
Redução da                                       Redução de Impactos
vulnerabilidade

                                                               64
Fontes Alternativas
   Racionalização e Eficiência energética

   Alternativas aos Motores a Explosão

   Combustíveis Alternativos

   Alternativas para Geração Elétrica
Eólica
Complementaridade das Fontes Alternativas com a Geração
                                                     Hidrelétrica
                              Sazonalidades da DAS FONTES
                               SAZONALIDADES Oferta
2,0

1,8
                              Período da safra da biomassa: abr a out
1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4
                                   HIDROELÉTRICA    UTE BIOMASSA    EÓLICA

0,2

0,0
      jan   fev   mar   abr        mai     jun     jul     ago     set       out   nov   dez
Características da Oferta – 2010 e 2015
               (MW) e (%)
                                           Crescimento
             2010             2015
                                            2010-2015
Hidráulic
          85.690 79,3% 97.968 71,0%        12.278 14%
a
Nuclear    2.007 1,9%   2.007 1,5%                0,0%
Gas/GNL    9.308 8,6% 12.257 8,9%           2.949 32%
Carvão     1.415 1,3%   3.205 2,3%          1.790 127%
Biomassa 4.577 4,2%     7.271 5,3%          2.694 59%
Óleo       4.211 3,9% 10.011 7,3%           5.800 138%
Eólica       826 0,8%   5.194 3,8%          4.368 529%
Total              100%             100%            28%
         108.034          137.913          29.879
Biocombustíveis
GHG missions in sugar cane ethanol production and avoided CO2

Balance of CO2 capture by sugar cane: D = C’+ E + F + G                                              (3)
Net avoided CO2 by sugar cane ethanol = H + H’ – A – B - C                                           (4)




          A       B       C C’      D                      E             F               G      H

                                                                                               X
                                           sugar        Distillery           ethanol    Cars
    equipments              Plantation     cane                                        ars
    & buildings

    indirect          fertilizers                  bagasse                               X      H’
    energy                etc            trash
                                                                      Electric           Grid
               Industry                          bio mass            generation


                                         fossil fuels
SUGARCANE ETHANOL: GHG REDUCTIONS
               (SEVERAL METHODOLOGIES, COMPARED TO GASOLINE)
                                             SUGARCANE ETHANOL
            -20%


               0%
                                                                                                 Brasil - s/ iLUC
             20%
                                                                                                 EU RED - s/ iLUC
             40%
                                                                                 40%
                                                                                                 RFS - c/ iLUC
      %
      n
      o
      a
      g
      s
      )
      (
      i
      l




             60%
              70%                                                       61%
                                                                                                 CARB - c/ iLUC
             80%                                        71%
  m
  E
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  p
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  c
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  i




                                                                                            iLUC: indirect land use change    EU
                                        90%                                      UNEP
           100%                                                                             RED: European Renewable Energy Directive
                                                                                            RFS: Renewable Fuels Standard
           140%                                                                             CARB: California Air Resources Board



                                          Sugarcane ethanol is an advanced biofuel (first
                                            generation biofuel with a second generation
                                                           performance).


Fonte: Isaias Macedo e Joaquim Seabra (2008); RFS; CARB and European Directive
The Energy Potential
                  of Sugar Cane

1 Metric Ton of Sugar Cane
                   Considering Heat Values
                                          Mcal/t of cane
   92 litters of ethanol (best value)       478
  280 kg of bagasse with 50% of humidity 596
  280 kg of trash with 50% of humidity       596
 Source: Braunbeck, Macedo and Cortez in [Silveira, 2005]
Brazilian consumption: ethanol
           vs gasoline
 Problem : Brazil imports now ethanol from
                    USA
2.400         (corn ethanol)
2.000

1.600

1.200

 800

 400

   0
Pesquisas em biocombustíveis de
           segunda geração
Biodiesel
• Centro Brasil China de Energia, Mudanças
  Climáticas e Tecnologias Inovadoras
  COPPE – Universidade de Tshingua – Pequim
  Cooperação com MPX

   Cooperação com o Instituto de Química da
    UFRJ para desenvolvimento de produção de
    álcool por hidrólise ácida
Cooperation COPPE - Tsinghua University
Second Generation Ethanol Lab
at the Instituto Virtual (IVIG) of COPPE
Instituto de Química da UFRJ (prof Elba
                   Bon)
            FINEP and Japan
Outras alternativas renováveis
Energia Solar + Integração de Fontes Renováveis aos Sistemas
      de Energia Elétrica – Smart Grid
Exemplo de Microrrede                       Pilha a      Solar
                                          combustível                   Eólico
              Micro-turbina

                                                                    =
                                                                    =
                                                                    ~




                                         Combined Heat
                        Gerador Diesel   & Power (CHP)    Bateria
                                                                        Ondas


                                                                    =
                                                                    =
                                                                    ~
APROVEITAMENTO
                   ENERGÉTICO DE
                     RESÍDUOS




Converter lixo em energia elétrica com
geração de emprego e redução da poluição
a preço competitivo. No Brasil, potencial
energético do lixo é maior que o das usinas
do Complexo do Rio Madeira.
Electric Energy from Waste at
Federal University of Rio de Janeiro




                            30 t/day
LIXÃO



              L
          E TA
        IM EN
       R BI
     C
       AM

81
In 2009 COPPE launches a hydrogen
powered bus designed to have
an autonomy of 300 km

It will use a nationally manufactured
hydrogen fuel cell and electricity
from kinetic energy regeneration in breaking and from the
grid accumulated in batteries.
 
The Project stands out because of its innovative
engineering and low cost, nearly 50% less than the price
of the European version.
Alternative Energy Sources
     Magnetic Levitation Powered Train

Low velocity urban transport

Designed in COPPE by using
        magnetic levitation

Very low electric energy
              consumption

Working in small scale

Prototype
Wave Power Plant
COPPE has developed a Project for the implantation of the first ocean wave power
plant in South America. A pilot plant of 500 kW, will be implanted in Ceará, in the
Northeast Region of Brazil
 
Includes a hyperbaric chamber ( developed in COPPE to simulate high pressure
marine environments in offshore oil production)  water pressure equivalent to
500 meter high waterfall, like that of a hydroelectric power plant
 
Initial studies show that the Brazilian coast has the potential for supplying 15% of
the total of the electricity consumed in the country

Renewable and nonpolluting energy,
which avoids CO2 emissions.




      Laboratory of
      Ocean enginnering
      at COPPE
Usina de ondas do mar
COPPE           at the Campus of Federal University of Rio
de Janeiro for master’s and doctor’s degrees
12 graduate programs
   Chemical Engineering
   Civil Engineering                              320 full-time professors
   Electrical Engineering                         3,000 students
   Mechanical Engineering                         350 researchers and technical/
   Metallurgical and Materials Engineering          administrative staff
   Systems Engineering and Computer Science
   Nuclear Engineering
   Biomedical Engineering
   Ocean Engineering
   Production Engineering
   Transportation Engineering
   Energy Planning and Environment
                                         COPPE            Technolgy Center of
                                           UFRJ

   Academic Excellence
   5 programs - maximum level (7)
   4 programs - level 6
   3 programs - level 5
Parque Tecnológico




90
Parque Tecnológico Polo Verde da Ilha do Fundão
     • GE Global Research Center




91
Incubadora de Empresas da COPPE
   Para que as tecnologias desenvolvidas em seus
    laboratórios venham a ser utilizadas mais amplamente
    pela sociedade, a COPPE criou o projeto IDEA, em
    parceria com o SEBRAE.

       O projeto visa formar um grupo especializado em formatar
        empreendimentos de base tecnológica.
       Fomentar cultura empreendedora.
       Apoiar, na fase piloto, 7 empreendimentos da COPPE.
       Repassar metodologias para 3 outras universidades
Created by the Brazilian Government
and UNDP the Center Rio + at COPPE
(World Center for Sustainable Development)


Linked to it COPPE and UNEP created the
   Global Institute for Green Technology
O VALOR DA P&D (2010)


 Custo de uma tonelada de
 circuitos integrados.............. US$ 848.871,43
 Custo de uma tonelada de
 minério de ferro..................... US$ 39,58
 Custo de uma tonelada de
 soja.......................................... US$ 487,36

 Fonte: Alice Web, MDIC, Brasil, 2010. Consulta em 10/02/2011. Ton/US$ FOB. Circuitos importados. Minério de Ferro e Grãos de Soja exportados.

95
Déficits Comerciais Concentrados em Cinco Setores Críticos

     Na indústria de alta e média-alta intensidade tecnológica, cinco setores respondem por 80% do déficit comercial.



              Déficit Comerciais Setoriais - Indústria de alta e média-alta intensidade
                                             tecnológica


                             SETORES                              2002          2005          2008         2010

         Farmacêutico                                              1,89         2,28          4,64          6,38


         Equipamentos de rádio, TV e comunicação                   1,45         3,88          9,79         11,39


         Instrumentos médicos de ótica e precisão                  1,62         2,41          5,51          5,65


         Produtos químicos,excl. farmacêuticos                     4,49         6,17         20,11         16,12


         Máquinas e equipamentos mecânicos n. e.                   2,51         0,35          8,16         12,73

96          Fonte: SCEX / MDIC
EFEITOS DA DIFERENÇA DE P&D

        Para importar uma tonelada de
     circuitos impressos, o Brasil precisa
                   exportar...



     21.445 toneladas de minério de ferro
                     ou
           1.742 toneladas de soja

97
COMÉRCIO EXTERNO
                                BRASIL X CHINA – 2010

     Custo por tonelada importada da
     China = US$ 3.050,00

     Custo por tonelada exportada para a
     China = US$ 163,73

      Fonte: Alice Web, MDIC, Brasil, 2010. Consulta em 10/02/2011. US$ FOB



98
O Brasil tem excesso de advogados e falta de engenheiros

•   Auguste de Saint Hilaire, viajou pelo Brasil, entre 1816 e 1822, e cunhou a
    expressão que se tornou um ditado popular: “Ou o Brasil acaba com as
    saúvas ou as saúvas acabam com o Brasil”. Essas formigas que
    proliferavam, matando as plantas, também aparecem na frase que Mario
    de Andrade colocou na boca de seu herói sem nenhum caráter,
    Macunaíma: “Pouca saúde e muita saúva, os males do Brasil são”.

•   Entre os tormentos do funcionário público e nacionalista Policarpo
    Quaresma, Lima Barreto incluiu as saúvas. Seu outro tormento era a
    hipocrisia dos políticos que o faziam pagar multas não por irregularidades
    mas por ele não transigir com a corrupção. Lima Barreto foi proverbial:
    “aquela rede de leis, de posturas, de códigos...se transformava em
    instrumento de suplício para torturar os inimigos, oprimir as populações,
    crestar-lhes a iniciativa...”

•   Foram criadas fundações para execução de projetos e apoio à pesquisa nas
    universidades. O governo fez a Lei das Fundações e a Lei de Inovação
    Tecnológica, com o objetivo de agilizar ações que a burocracia impede
    com disposições jurídicas que emperram a gestão pública anulando
    qualquer efeito positivo destas leis.

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XIV CBE - Palestra Magna - Luiz Pinguelli - 23 outubro 2012

  • 1. Congresso Brasileiro de Energia Rio de Janeiro, Outubro de 2012 Rio de Janeiro, outubro de 2012 Sociedade, Energia e Meio-Ambiente Sociedade, Energia e Meio- Luiz Pinguelli Rosa Diretor da COPPE – UFRJ Ambiente COPPE-UFRJ Secretário do Fórum Brasileiro de Mudanças Climáticas Membro da Academia Brasileira de Ciência Ex membro dos Conselhos da SBPC e da SBF Forum Award da American Physical Society
  • 2. Planejamento Energético Choques do petróleo de 1973 e 1979  Estados Nacionais adotaram políticas energéticas  entre elas o desenvolvimento de fontes alternativas  solar, eólica, biogás. Programa do Álcool no Brasil  em meados dos anos 1980 > 90% das vendas de carros novos no país eram a álcool. Queda do preço do petróleo na segunda metade da década de 1980  estas políticas foram abandonadas no mundo. Virada de 1989 para 1990  falta de álcool no Brasil  vendas de carros novos a álcool no cairam para < 5% nos anos 1990. Anos 1990  desregulamentação da energia  privatizações em vários países. Ano 2001  racionamento de energia elétrica no Brasil  2003  suspensão das privatizações no setor elétrico 2004  criação da EPE para planejamento energético. 2003  carros flex no Brasil  cresce o consumo de álcool.
  • 3. Poítica Energética Escalada do preço do barril de petróleo de US$ 10 em 1999 para > US$ 100 em 2007 Brasil  autosuficiência pela Petrobrás Máximo da produção mundial de petróleo daqui a poucas décadas. Brasil  descobertas no Sub-sal Crescimento da demanda de petróleo e gás natural no mundo China + India Geopolítica do petróleo  grandes reservas = Oriente Médio + Rússia. Invasão do Iraque pelos EUA Questão Ambiental  Mudança Climática  Fontes alternativas Brasil  maior problema é o desmatamento e não a energia
  • 4. Questões Atuais de Poítica Energética Eliminação da Pobreza  Nova classe Média? Meio Ambiente  Mudança Climática  Código Florestal Hidrelétricas? Shale Gas na América do Norte Petróleo e Gás do Pré Sal no Brasil Etanol x Gasolina  Importação de Etanol de Milho dos EUA Renovação das Concessões de Hidrelétricas Amortizadas Acidente Nuclear de Fukushima Defasagem Tecnológica da Industria Brasileira
  • 5. Combustíveis Petróleo – autosuficiência - necessidade de plano de longo prazo Gás natural - affair com a Bolívia já equacionado - problema na geração elétrica Biocombustíveis Carvão
  • 6. Pré-Sal De 30 a 80 bb - presente reservas de 14 bb
  • 7. A Questão dos Royalties Estruturação dos Sistemas Fiscais Petrolíferos Regimes Fiscais do Petróleo Sistemas Contratuais Sistemas de Concessão Contrato Partilha de Produção Contrato de serviço Contrato de serviço com risco Contrato de serviço puro Fonte: Johnston (1994). 7
  • 9. TECNOLOGIAS PRÉ-SAL SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL • Engenharia de Reservatório • Geomecânica de Poços
  • 10. TECNOLOGIAS PRÉ-SAL POÇOS • Sensores de Pressão, Temperatura e Vazão • Confiabilidade das Operações • Gestão Integrada da Produção • Simulação do colapso de tubos de revestimento de poços (casing) 7500 MPa
  • 11. TECNOLOGIAS PRÉ-SAL SONDAS, NAVIOS E PLATAFORMAS / FPSOs • Capacitação no projeto e organização da cadeia de fornecedores • Simulação dos processos construtivos • Tecnologia avançada de produção: Megablocos com redução do tempo de construção (Controle Dimensional dos Processos de Fabricação)
  • 12. Laboratório de Ensaios Não Destrutivos, Corrosão e Soldagem LNDC - COPPE
  • 13. Lab. Tecnologia Submarina . Integridade de Dutos e Risers . Confiabilidade de Equipamentos Submarinos . Recifes Artificiais para Descomissionamento
  • 14. LMT/COPPE Banco de Testes para Ensaios de Óleos Combustíveis Pesados - BUNKER
  • 15. Meio Ambiente e Energia Sustentável
  • 16. O que é sustentável? Resultado da dialética na década de 1970 entre - Crescimento Zero  Modelo MIT para o Clube de Roma (de países desenvolvidos) - Modelo Bariloche  Outro crescimento é possível para satisfazer necessidades dos povos Síntese na década de 1980: Relatório Bruntland  Conceito de desenvolvimento sustentável
  • 17. A hidreletricidade é sustentável? Impacto ambiental e social da construção e dos reservatórios (-) É renovável  Energia solar (evapora água) + gravitacional (+) Emite gases de efeito estufa principalmente em regiões tropicais (-) Emite muito menos que termelétrica a combustíveis fósseis (+) Há algumas exceções (Balbina, Samuel) (-) Usinas a fio d´água minimizam reservatórios (+) O fator de capacidade de Belo Monte é baixo (-)
  • 18. Sol. (fusão nuclear). (1). BALANÇO DE ENERGIA DA TERRA. ondas eletromagnéticas de alta freqüência. (2) = luz. ( Baixa Entropia.) . PROCESSOS fotossíntese NATURAIS . Tempo Geológico. Aquecimento. Evaporação. Biomassa. Combustíveis Atmosfera. . Fósseis Movimento. Movimento. Combustíveis da Lua. Lua. da Terra. Terra. Condensação Nucleares (3). Chuva (3). . Fissão e ( ? ) Fusão Marés. Ondas. Eólica. Hidráulica. Nuclear (1). do mar (3) Foto Coletor (2) Força animal. Voltaica. Solar Combustão.. (2) Geotérmica. (1) PROCESSOS TECNOLÖGICOS Máquina ENERGIA. ENERGIA. MECÂNICA. Perdas TÉRMICA. TÉRMICA. Gradiente de Termo . Temperatura do Mar. par Gerador. Perdas ` Aquecedor Hidrogênio (2) Motor e Perdas Substâncias. Químicas Pilha. ENERGIA. Pilha a Elétrica. ELÉTRICA. ELÉTRICA. Combustível. (2). Efeito estufa. ondas eletromagnéticas de baixa freqüência. Legenda. Processos eletrônicos = calor. ( Alta Entropia) (1) Força Nuclear. ` ondas eletromagnéticas Atmosfera. (2) Força Eletromagnética.* hertzianas (3) Força Gravitacional. ondas eletromagnéticas de baixa freqüência = calor. ( Alta Entropia)
  • 19. PETRÓLEO Óleo Combustível Gás Natural Gasolina Diesel Querosene Carvão Nuclear Residencial Serviços Transportes Industrial Geração Agrícola Elétrica Álcool Bagaço Lenha e Carvão Hidráulica Biodiesel Eólica Solar Resíduos Vegetal Usadas em Fontes Escala Alternativas Fontes Renováveis
  • 20. Energia no Mundo e Mudanças Climáticas
  • 21. Fontes Primárias de Energia da Revolução Industrial ao Século XXI Anos 2000: Petróleo 35% + Carvão 20% + Gás natural 20% = 75% Grandes emissores de CO2 Biomassa 9% + Hidrelétrica 8% + Nuclear 8% = 25%
  • 22. Mudança do Clima 4˚ Relatório do IPCC de 2007  Redução da incerteza  Atenção a eventos extremos  Observação do degelo de geleiras perenes  Grande impacto na sociedade e nos governos  Nobel da Paz de 2007
  • 23. Historical Contributions to Global Aquecimento Global Temperature Resultados do IPCC Crescimento de emissões de gases do efeito estufa foi de 70% entre 1970 e 2004 Dentre estas as emissões de CO2 cresceram de 80% e representavam 77% das emissões antropogênicas em 2004 O maior crescimento das emissões entre 1970 e 2004 foi do setor de energia (145%), seguido dos setores de transportes (120%), indústria (65%) e de usos da terra e desmatamento (40%) Modelling and assessment of contributions to climate change Fonte ; IPCC Report 2007
  • 24. Energia per Capita ( E / Pop = E / PIB x PIB / Pop ) Anos 1980, 85, 90, 2000 e 2005 4,00 Brazil 2005 China 3,50 India 1980 2005 Indones 3,00 300 M BTU / head Mexico Energy/GDP (M Btu / 100 US$) 1980 South 2,50 Africa 200 M BTU / head 1980 Canada 2,00 100 M BTU / head France 2005 German 1980 1,50 1980 Japan 2005 1980 2005 Norway 1,00 1980 1980 2005 2005 Netherla s Unit ed 0,50 50 M BTU / head 1980 States Unit ed Kingdom 0,00 Spain 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45, 00 World GDP/Pop (1000 US$ / Head)
  • 25. Situação nos Países em Desenvolvimento  As classes de renda mais alta nos países em desenvolvimento têm alto consumo de energia per capita enquanto a maioria da população é pobre e tem consumo de energia muito baixo.  Assim há forte desigualdade no consumo de energia e na emissão de gases do efeito estufa per capita dentro de cada país, seguindo a desigualdade na distribuição de renda.
  • 26. O enfrentamento da mudança climática junto com o combate à pobreza, devendo-se cunhar a expressão justiça climática associada a inclusão social e adaptação de populações vulneráveis. Novo modelo de produção e consumo, mais solidário (a crise mundial derrubou o mito do mercado desregulado). Uso de geração hidroelétrica dentro das restrições ambientais e minimização das termoelétricas como complementação às hidrelétricas, incluindo estudos de captura e sequestro de Carbono (CCS). Prioridade às fontes alternativas (biocombustíveis, eólica, solar, oceânica) e à eficiência energética. Fonte; Fórum Brasileiro de Mudanças Climáticas F
  • 27. Principais desafios imediatos Reduzir o desmatamento , maior parte da emissão de gases do efeito estufa do Brasil Reverter tendência atual de expansão de usinas termelétricas a óleo e carvão e investir em fontes renováveis Reduzir desperdício no consumo Desestimular o uso crescente de carros pesados em moda nas classes de renda alta e melhorar e ampliar o transporte coletivo Reduzir crescimento desnecessário de emissões de gases sem sacrificar o desenvolvimento do país e a redução da pobreza Atuar na Convenção da ONU sobre Mudança do Clima para redução das emissões dos países ricos e para o desenvolvimento limpo no mundo Fonte: Fórum Brasileiro de Mudanças Climáticas
  • 28. Cenário Internacional e no Brasil An additional $10.5 trillion of investment is needed in total in the 450 Scenario, with measures to boost energy efficiency accounting for most of the abatement through to 2030 Abatement of world energy-related CO2 emissions in the 450 Scenario 42 Gt Reference Scenario World abatement by technology, 2030 40 38 OECD+ 36 Efficiency - 57% 34 13.8 Gt 32 3.8 Gt OME Renewables & biofuels - 30 23% 28 OC Nuclear - 10% 450 Scenario CCS - 10% 26 2007 2010 2015 2020 2025 2030 CCS está entre as prioridades, segundo a IEA Fonte: WEO World Energy Outlook 2009 - IEA
  • 29. Internacional Brasil Total: 49 bilhões de toneladas de CO2eq, 2004 Perfil da Emissões no mundo Perfil da Emissões no Brasil GHG Emissions (CO2e) 2005 Data * Energy Industrial Processes Agriculture/ Livestock LULUCF Waste * Second National GHG Inventory of Brazil 2010
  • 30.
  • 31.
  • 32. Hydropower and Climate Change: Measurement of Greenhouse Gas Emission of Reservoirs Model for Comparison of Hydropower with Thermal Power
  • 33. Emissions from Reservoirs (IVIG) - COPPE Funnel Bubble Collector Coupled to a Gas Collecting Bottle
  • 34. COPPE / UFRJ Group of Collecting Funnels Placed in a Shallow Region
  • 35. According to the above hypothesis: Hydroelectric GHG Emission – Among the 10 reservoirs studied, Measurements by COPPE / IVIG the result including downstream emissions indicates that 7 of them, (97% of total installed capacity), have GHG emissions per MWh lower than those from natural gas power plants, some of them more than 100 times lower. The hydro-power plants with emissions per MWh higher than those of natural gas fuelled power plants have very low power density (less than 0.4 W/m2) and they totalize only 3% of total installed capacity (Balbina has less than 0.1 W/m2). Tucurui 8370 MW 2875 km2 2.91 W / m2 B. Monte 11000 MW 400 km2 27.50 W / m2
  • 36.
  • 38. Percentual das fontes na geração elétrica no mundo em1973 e 2006 (IEA, 2008)
  • 39. Geração hidrelétrica no Mundo 3500 Hydropower generation (TWh) by region from 1965 3000 to 2007 Hydropower (TWh) 2500 (source BP - 2008) 2000 TWh in 2007 857 1500 Asia Pacific Africa 98 1000 Middle East 22 500 Europe & Eurasia 833 0 South & Central America 676 71 83 98 07 65 68 74 77 80 86 89 92 95 01 04 North America 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 20 20 20 646
  • 40. Variação das chuvas devido à mudança climática escala de cores dá faixas de percentual estimado para o período 2090-2099, relativo a 1980-1999.
  • 41. Geração elétrica em GW e TWh/ano (2005) e mudança estimada (TWh/ano) devido à mudança do clima (2050) Region Change by 2050 Power prod. capacity (2005) (TWh/yr) GW TWh/yr Africa 22 90 0.0 Asia 246 996 2.7 Europe 177 517 -0.8 North America 161 655 0.3 South America 119 661 0.3 Oceania 13 40 0.0 TOTAL 737 2931 2.5
  • 43. Energy Payback of Low estimate High estimate renewable options 3 6 Solar Photovoltaic 3 5 Biomass Plantations 18 34 Windpower Hydropower Run-of-river 170 267 205 280 Hydropower with reservoir Energy Payback of Low estimate High estimate thermal options 14 16 Nuclear 2,5 5 Natural Gas Combined Cycle 2,5 5,1 Coal: conventional plant 1,6 Coal: CO2 Capture / Storage 3,3 0 4 8 12 16
  • 45. A hidreletricidade é necessária para o desenvolvimento do país? O Brasil consome muita eletricidade e não precisa expandir geração elétrica? Pode expandir geração usando outras fontes de energia? Hidreletricidade não é usada nos países ricos? Mudança climática inviabilizará hidreletricidade?
  • 46. Energia Elétrica per Capita em Alguns Países em Desenvolvimento kWh / hab Coreia do Sul – 8000 (valores aproximados) Grécia – 6000 África do Sul - 5000 Chile – 4000 Venezuela – 4000 Argentina – 3000 China – 2500 Iran - 2500 Uruguai- 2500 BRASIL – 2200
  • 47. Modelo Elétrico Hidráulica Nuclear Térmica Eólica R$ 68/ Geração Geração Geração Geração MWh Perdas Trasmissão Trasmissão Trasmissão Trasmissão Distribuição Subestação Subestação Subestação
  • 48. Tarifas e Tarifa(95) corrigida pela inflação Exclusive impostos. 250 Média 200 200 Industrial 180 150 160 140 100 + 68% 120 100 50 80 + 78% 60 0 40 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 20 350 300 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 300 250 200 Comercial 250 Residencial 200 150 150 + 62% 100 100 + 30% 50 50 0 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Fonte: ANEEL e IBGE
  • 49. Seminário COPPE – UFRJ sobre política energética do setor elétrico. Uma reflexão sobre a integração dos modelos de operação, planejamento e comercialização no setor elétrico brasileiro.
  • 50. Comparação da Geração Elétrica  Hidro Térmica Nuclear Alternativas Investimento /kW Alto Menor Muito alto Alto em geral Custo Combustível - Muito alto Baixo Varia Custo da energia Baixo Alto Muito alto Alto em geral Tempo de construção Grande Menor Grande Pequeno Tempo de vida Grande Pequeno Médio Varia Impacto ambiental Reservat. Atmosf. Radiativ. Pequeno Efeito estufa Pequeno Grande Nenhum Nenhum
  • 51. Comparação entre os Grandes Projetos  Belo Monte Madeira Angra III Investimento/kW Alto Alto Muito Alto Custo de energia Baixo Baixo Alto Linha Transmissão Longa Longa Menor Efeito Estufa Pequeno Pequeno Nenhum Oposição Muito Grande Grande Menor ambiental
  • 52. Electric Exclusion 12 millions of persons did not have electricity in 2003.  88% of them are in rural areas  59% are in the North  In the North there is not electric grid  isolated system using dieses oil with subsides  alternatve sources of energy
  • 53. Energia Hidrelétrica no Brasil e Comparações
  • 54. Renewable and Fossil Energy % 100,00% 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% Re 40,00% Fo 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% Brazil World OECD
  • 55. Table 1 – Top ten countries with largest water resources Thousands Km3/year M3/year/inhabitant* Brazil 8.2 48.3 Russia 4.5 30.9 Canada 2.9 94.3 Indonesia 2.8 13.3 China 2.8 2.2 USA 2.0 7.4 Peru 1.9 74.5 India 1.9 1.8 Congo 1.3 25.1 Venezuela 1.2 51.0 Source: D’Áraujo 2008; FAO 2003; *per capita data is for 2001 Countries with higher hydro capacity 2005 data Installed Capacity (MW) China 100.000 USA 77.354 Canada 71.978 Brazil 71.060
  • 56. Percentage of economic hydropower potential that is currently utilized selected countries Norway 80 Japan 60 Canada USA 40 Brazil Russia 20 India 0 China Source: WEC 2007; BEN 2007 for Brazil estimate
  • 57. countries with the highest percentage of hydropower in their electricity generation (%) Norw ay 100 Brazil 80 Venezuela Canada 60 Sw eden 40 Russia China 20 India 0 Japan USA Source: IEA, 2006
  • 58. Countries with large number of big dams USA 7000 India Japan 6000 Spain Canada 5000 S Corea Turkey 4000 Brazil 3000 France S. Africa 2000 Mexico Italy 1000 UK Australia 0 Norway Germany Source: WCD 2000, excluding China, which has over 22,000 dams
  • 59. A Polêmica de Belo Monte
  • 60.
  • 61. Preço da energia Belo Monte 68 R$/ MWh, Termelétricas novas 140 R$ / MWh Investimento previsto - 20 bilhões de reais, Consórcio fala agora em 26 bilhões, problema a ser resolvido pois deve ser obrigado a manter o preço 68 R$/ MWh Area inundada 516 km² bem menor que Itaipu com 1300 km² . Belo Monte terá 21 W/m². A usina de Balbina tem 0,1 W / m² e Tucurui 2,9 W/ m2, Problema : a redução da água na Volta Grande do Xingu, o que preocupa moradores ribeirinhos. A solução é garantir uma vazão mínima.
  • 62. A potência máxima de Belo Monte é 11 GW e a média é 4,6 GW. A relação desses dois valores dá o fator de capacidade de 42%, bem menor que os de Jirau e Santo Antonio. Em geral, as hidrelétricas brasileiras têm fator de capacidade pouco acima de 50%. Esse fator nas hidrelétricas é em média 21% na Espanha, 32% na Suiça, 35% na França 35% no Japão 36% na China 46% nos EUA. Belo Monte não pode ser vista isoladamente, pois esta no sistema interligado, quando ela gerar com 11 GW vai economizar água em
  • 64. Fontes Alternativas de Energia Socioeconômicos: Renda e emprego O incentivo à participação de fonte alternativas na matriz energética brasileira pode se constituir em solução sob vários aspectos Estratégicos: Ambientais Redução da Redução de Impactos vulnerabilidade 64
  • 65. Fontes Alternativas  Racionalização e Eficiência energética  Alternativas aos Motores a Explosão  Combustíveis Alternativos  Alternativas para Geração Elétrica
  • 67. Complementaridade das Fontes Alternativas com a Geração Hidrelétrica Sazonalidades da DAS FONTES SAZONALIDADES Oferta 2,0 1,8 Período da safra da biomassa: abr a out 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 HIDROELÉTRICA UTE BIOMASSA EÓLICA 0,2 0,0 jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez
  • 68. Características da Oferta – 2010 e 2015 (MW) e (%) Crescimento 2010 2015 2010-2015 Hidráulic 85.690 79,3% 97.968 71,0% 12.278 14% a Nuclear 2.007 1,9% 2.007 1,5%  0,0% Gas/GNL 9.308 8,6% 12.257 8,9% 2.949 32% Carvão 1.415 1,3% 3.205 2,3% 1.790 127% Biomassa 4.577 4,2% 7.271 5,3% 2.694 59% Óleo 4.211 3,9% 10.011 7,3% 5.800 138% Eólica 826 0,8% 5.194 3,8% 4.368 529% Total 100% 100% 28% 108.034 137.913 29.879
  • 70. GHG missions in sugar cane ethanol production and avoided CO2 Balance of CO2 capture by sugar cane: D = C’+ E + F + G (3) Net avoided CO2 by sugar cane ethanol = H + H’ – A – B - C (4) A B C C’ D E F G H X sugar Distillery ethanol Cars equipments Plantation cane ars & buildings indirect fertilizers bagasse X H’ energy etc trash Electric Grid Industry bio mass generation fossil fuels
  • 71. SUGARCANE ETHANOL: GHG REDUCTIONS (SEVERAL METHODOLOGIES, COMPARED TO GASOLINE) SUGARCANE ETHANOL -20% 0% Brasil - s/ iLUC 20% EU RED - s/ iLUC 40% 40% RFS - c/ iLUC % n o a g s ) ( i l 60% 70% 61% CARB - c/ iLUC 80% 71% m E à p o d a e õ c v s r t i iLUC: indirect land use change EU 90% UNEP 100% RED: European Renewable Energy Directive RFS: Renewable Fuels Standard 140% CARB: California Air Resources Board Sugarcane ethanol is an advanced biofuel (first generation biofuel with a second generation performance). Fonte: Isaias Macedo e Joaquim Seabra (2008); RFS; CARB and European Directive
  • 72. The Energy Potential of Sugar Cane 1 Metric Ton of Sugar Cane Considering Heat Values Mcal/t of cane 92 litters of ethanol (best value) 478 280 kg of bagasse with 50% of humidity 596 280 kg of trash with 50% of humidity 596 Source: Braunbeck, Macedo and Cortez in [Silveira, 2005]
  • 73. Brazilian consumption: ethanol vs gasoline Problem : Brazil imports now ethanol from USA 2.400 (corn ethanol) 2.000 1.600 1.200 800 400 0
  • 74. Pesquisas em biocombustíveis de segunda geração Biodiesel • Centro Brasil China de Energia, Mudanças Climáticas e Tecnologias Inovadoras COPPE – Universidade de Tshingua – Pequim Cooperação com MPX  Cooperação com o Instituto de Química da UFRJ para desenvolvimento de produção de álcool por hidrólise ácida
  • 75. Cooperation COPPE - Tsinghua University
  • 76. Second Generation Ethanol Lab at the Instituto Virtual (IVIG) of COPPE Instituto de Química da UFRJ (prof Elba Bon) FINEP and Japan
  • 78. Energia Solar + Integração de Fontes Renováveis aos Sistemas de Energia Elétrica – Smart Grid Exemplo de Microrrede Pilha a Solar combustível Eólico Micro-turbina = = ~ Combined Heat Gerador Diesel & Power (CHP) Bateria Ondas = = ~
  • 79. APROVEITAMENTO ENERGÉTICO DE RESÍDUOS Converter lixo em energia elétrica com geração de emprego e redução da poluição a preço competitivo. No Brasil, potencial energético do lixo é maior que o das usinas do Complexo do Rio Madeira.
  • 80. Electric Energy from Waste at Federal University of Rio de Janeiro 30 t/day
  • 81. LIXÃO L E TA IM EN R BI C AM 81
  • 82. In 2009 COPPE launches a hydrogen powered bus designed to have an autonomy of 300 km It will use a nationally manufactured hydrogen fuel cell and electricity from kinetic energy regeneration in breaking and from the grid accumulated in batteries.   The Project stands out because of its innovative engineering and low cost, nearly 50% less than the price of the European version.
  • 83. Alternative Energy Sources Magnetic Levitation Powered Train Low velocity urban transport Designed in COPPE by using magnetic levitation Very low electric energy consumption Working in small scale Prototype
  • 84.
  • 85. Wave Power Plant COPPE has developed a Project for the implantation of the first ocean wave power plant in South America. A pilot plant of 500 kW, will be implanted in Ceará, in the Northeast Region of Brazil   Includes a hyperbaric chamber ( developed in COPPE to simulate high pressure marine environments in offshore oil production)  water pressure equivalent to 500 meter high waterfall, like that of a hydroelectric power plant   Initial studies show that the Brazilian coast has the potential for supplying 15% of the total of the electricity consumed in the country Renewable and nonpolluting energy, which avoids CO2 emissions. Laboratory of Ocean enginnering at COPPE
  • 86.
  • 87.
  • 88. Usina de ondas do mar
  • 89. COPPE at the Campus of Federal University of Rio de Janeiro for master’s and doctor’s degrees 12 graduate programs Chemical Engineering Civil Engineering 320 full-time professors Electrical Engineering 3,000 students Mechanical Engineering 350 researchers and technical/ Metallurgical and Materials Engineering administrative staff Systems Engineering and Computer Science Nuclear Engineering Biomedical Engineering Ocean Engineering Production Engineering Transportation Engineering Energy Planning and Environment COPPE Technolgy Center of UFRJ Academic Excellence 5 programs - maximum level (7) 4 programs - level 6 3 programs - level 5
  • 91. Parque Tecnológico Polo Verde da Ilha do Fundão • GE Global Research Center 91
  • 93. Para que as tecnologias desenvolvidas em seus laboratórios venham a ser utilizadas mais amplamente pela sociedade, a COPPE criou o projeto IDEA, em parceria com o SEBRAE.  O projeto visa formar um grupo especializado em formatar empreendimentos de base tecnológica.  Fomentar cultura empreendedora.  Apoiar, na fase piloto, 7 empreendimentos da COPPE.  Repassar metodologias para 3 outras universidades
  • 94. Created by the Brazilian Government and UNDP the Center Rio + at COPPE (World Center for Sustainable Development) Linked to it COPPE and UNEP created the Global Institute for Green Technology
  • 95. O VALOR DA P&D (2010) Custo de uma tonelada de circuitos integrados.............. US$ 848.871,43 Custo de uma tonelada de minério de ferro..................... US$ 39,58 Custo de uma tonelada de soja.......................................... US$ 487,36 Fonte: Alice Web, MDIC, Brasil, 2010. Consulta em 10/02/2011. Ton/US$ FOB. Circuitos importados. Minério de Ferro e Grãos de Soja exportados. 95
  • 96. Déficits Comerciais Concentrados em Cinco Setores Críticos Na indústria de alta e média-alta intensidade tecnológica, cinco setores respondem por 80% do déficit comercial. Déficit Comerciais Setoriais - Indústria de alta e média-alta intensidade tecnológica SETORES 2002 2005 2008 2010 Farmacêutico 1,89 2,28 4,64 6,38 Equipamentos de rádio, TV e comunicação 1,45 3,88 9,79 11,39 Instrumentos médicos de ótica e precisão 1,62 2,41 5,51 5,65 Produtos químicos,excl. farmacêuticos 4,49 6,17 20,11 16,12 Máquinas e equipamentos mecânicos n. e. 2,51 0,35 8,16 12,73 96 Fonte: SCEX / MDIC
  • 97. EFEITOS DA DIFERENÇA DE P&D Para importar uma tonelada de circuitos impressos, o Brasil precisa exportar... 21.445 toneladas de minério de ferro ou 1.742 toneladas de soja 97
  • 98. COMÉRCIO EXTERNO BRASIL X CHINA – 2010 Custo por tonelada importada da China = US$ 3.050,00 Custo por tonelada exportada para a China = US$ 163,73 Fonte: Alice Web, MDIC, Brasil, 2010. Consulta em 10/02/2011. US$ FOB 98
  • 99. O Brasil tem excesso de advogados e falta de engenheiros • Auguste de Saint Hilaire, viajou pelo Brasil, entre 1816 e 1822, e cunhou a expressão que se tornou um ditado popular: “Ou o Brasil acaba com as saúvas ou as saúvas acabam com o Brasil”. Essas formigas que proliferavam, matando as plantas, também aparecem na frase que Mario de Andrade colocou na boca de seu herói sem nenhum caráter, Macunaíma: “Pouca saúde e muita saúva, os males do Brasil são”. • Entre os tormentos do funcionário público e nacionalista Policarpo Quaresma, Lima Barreto incluiu as saúvas. Seu outro tormento era a hipocrisia dos políticos que o faziam pagar multas não por irregularidades mas por ele não transigir com a corrupção. Lima Barreto foi proverbial: “aquela rede de leis, de posturas, de códigos...se transformava em instrumento de suplício para torturar os inimigos, oprimir as populações, crestar-lhes a iniciativa...” • Foram criadas fundações para execução de projetos e apoio à pesquisa nas universidades. O governo fez a Lei das Fundações e a Lei de Inovação Tecnológica, com o objetivo de agilizar ações que a burocracia impede com disposições jurídicas que emperram a gestão pública anulando qualquer efeito positivo destas leis.

Notas do Editor

  1. Estudos e simulações computacionais apara a análise de tensões no entorno de poços não convencionais: poços de longo alcance, horizontais, multilaterais, etc. As condições locais do problema, i.e. temperatura, pressão, nível de tensões na rocha “in situ” e a geometria do poço, colocam desafios consideráveis ao projeto que tem como objetivo final assegurar a sua estabilidade nas fases de perfuração e de produção.
  2. Estudos e simulações computacionais apara a análise de tensões no entorno de poços não convencionais: poços de longo alcance, horizontais, multilaterais, etc. As condições locais do problema, i.e. temperatura, pressão, nível de tensões na rocha “in situ” e a geometria do poço, colocam desafios consideráveis ao projeto que tem como objetivo final assegurar a sua estabilidade nas fases de perfuração e de produção.
  3. Estudo da estabilidade de poços não-convencionais com a consideração do fenômeno do colapso de poros, típico de rochas carbonáticas submetidas a altas tensões de confinamento.