O documento discute a segurança energética no Brasil, abordando os riscos associados às diferentes fontes de energia e o caso brasileiro. Apresenta os desafios da expansão das fontes renováveis para o equilíbrio entre oferta e demanda no sistema elétrico do país.

1. Mesa redonda: ‘O Futuro Energético e a Geração Nuclear’
Seminário “Desenvolvimento e Energia Nuclear”
Clube de Engenharia de Pernambuco
Recife, 8 de agosto de 2013
Leonam dos Santos Guimarães

2. SEGURANÇA ENERGÉTICA
continuidade e sustentabilidade de suprimento
EQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDA
{
{
comum a todas as formas de energia
 Disponibilidade dos energéticos
Não-renováveis (fósseis e urânio)
Renováveis
específico à energia elétrica onde o
consumo é simultâneo à produção
 Confiabilidade dos sistemas de
transmissão e distribuição
Interligações
Redundâncias

3. SEGURANÇA ENERGÉTICA
continuidade e sustentabilidade de suprimento
EQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDA
{
{
comum a todas as formas de energia
 Disponibilidade dos energéticos
Não-renováveis (fósseis e urânio)
Renováveis
específico à energia elétrica onde o
consumo é simultâneo à produção
 Confiabilidade dos sistemas de
transmissão e distribuição
Interligações
Redundâncias

4. Energéticos não-renováveis
RISCOS à SEGURANÇA
1. Descontinuidade dos fluxos materiais
Interrupção ou redução por razões físicas ou políticas
2. Volatilidade de preços
Interrupção ou redução por aumento de custos
3. Limitações no armazenamento
Tempo disponível para enfrentar descontinuidade nos fluxos
4. Emissões de GEE
Restrições de uso das fontes emissoras
5. Não-renovabilidade
Exaustão das reservas
Sustentabilidade (responsabilidade para com as gerações futuras)

5. 1. Fluxos Materiais




Petróleo
Gás Natural
Carvão
Urânio
Pequenos volumes
Petróleo
Carvão
Gás Natural
Fonte: BP Energy Statistics 2012

6. 1. Fluxos Materiais

7. 2. Volatilidade
de preços



Petróleo
Petróleo
Gás Natural
Carvão
Menor volatilidade
 Urânio
Menor volatilidade
Pouca sensibilidade do
custo da energia gerada
Fonte: BP Energy Statistics 2012
Gás Natural

8. 3. Limitações no
armazenamento

9. 4. Geração de GEE

10. 5. Exaustão de Reservas
Petróleo
Relação Reserva/Produção
R/P




Petróleo
Gás Natural
Carvão
Urânio: 100-150 anos
(sem reciclagem)
Carvão
Gás Natural

13. 5. Exaustão de Reservas

14. Caso Brasileiro
Produção x Oferta de Energia
Alta renovabilidade da matriz energética
caso único no mundo
Fonte: Balanço Energético Nacional 2011

15. Caso Brasileiro
Baixa dependência de energéticos
não-renováveis externos
Fonte: Balanço Energético Nacional 2011

16. Caso Brasileiro
Baixa contribuição do setor energia e indústria
para as emissões totais de CO2

17. Caso Brasileiro
Sistema Elétrico único no mundo
MUNDO
RENOVÁVEL: 18%
FÓSSIL:
68%
CARVÃO
GAS
HIDRO
NUCLEAR
ÓLEO
OUTRAS
BRASIL
BIOMASSA
(cana)
RENOVÁVEL: 86%
FÓSSIL:
10%
CARVÃO
CARVÃO
FONTE: IEA e MME/BEN
GAS
HIDRO
NUCLEAR
ÓLEO
OUTRAS
BIOMASSA
(cana)

18. SEGURANÇA ENERGÉTICA
continuidade e sustentabilidade de suprimento
EQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDA
{
{
comum a todas as formas de energia
 Disponibilidade dos energéticos
Não-renováveis (fósseis e urânio)
Renováveis
específico à energia elétrica onde o
consumo é simultâneo à produção
 Confiabilidade dos sistemas de
transmissão e distribuição
Interligações
Redundâncias

19. Energéticos renováveis
RISCOS à SEGURANÇA
 Sazonalidades inerentes aos ciclos naturais
Hídrica, Biomassa (anual/plurianual)
Eólica, Solar (curto prazo)
Ondas (curto prazo) e Marés (anual/plurianual)
Geotermia (longo prazo)
 Mudanças climáticas
Incertezas quanto ao futuro dos ciclos naturais
 Limitações no uso do solo e do subsolo
Dispersão: uso intensivo do solo
Preservação de áreas de interesse
Emprego de materiais especiais
 Emissões de GEE (lifetime)
Restrições de uso fontes emissoras

20. Caso Brasileiro
Sazonalidade da oferta hídrica

21. Caso Brasileiro
Risco hídrico: a crise de 2001
Não disponibilidade de complementação térmica
180
100%
Operação do Sistema - SE/CO (parte hidráulica)
GW mês
140
120
% Armazenado
80%
Apagão
70%
60%
100
Armazenado
80
Produzido
60
20%
20
jan/99
40%
30%
40
0
50%
10%
Afluência
jan/00
jan/01
0%
jan/02
jan/03
Um “Porto de Destino” para o Sistema Elétrico Brasileiro, http://ecen.com
jan/04
jan/05
jan/06
% Armazenado
90%
160

22. Evolução Histórica dos Reservatórios
( Sudeste e Centro-Oeste)
Centro-Oeste
100
90
80
70
60
% 50
40
28,86
30
20
FONTE: ONS
10
1997
1999
2000
2001
2003
2005
2007
2009
2011
2012
0
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez

23. Caso Brasileiro
Gestão Segura de um
Sistema hidrotérmico com alta renovabilidade
Tomada de decisão baseada em modelos de previsão hídrica baseados em séries
temporais longas, que inexistem para as demais renováveis, tornando o processo
mais complexo na medida que essas novas renováveis crescem na matriz elétrica

24. ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL EM
Óleo
Biomassa
Carvão 2012
1,72%
1,08%
1,49%
Gás
6,08%
Nuclear
3,11%
Eólica
0,62%
Geração total
do SIN 2012
516.526,097GWh
Fonte : ONS
∆ 2012/2011 = 4,61%
Hidráulica
85,90%

25. Complementação Térmica no SIN (MWmédios)
% termo/hidro 2012 = 15,74%
% termo/hidro 2000 = 6,26%

26. Complementação Térmica no SIN (MWmédios)
Cresimento da Potência Hídrica Instalada sem crescimento
proporcional na Capacidade de Armazenamento
risco
crescente de
crise de
suprimento
Fonte: Lista da ONS dos Principais Reservatórios / 2010

27. Plano Decenal de Expansão PDE-2021
Expansão da oferta hídrica

28. Plano Decenal de Expansão PDE-2021
Evolução do armazenamento hídrico

29. Caso Brasileiro
Perda da capacidade de armazenamento
Contínua perda de auto-regulação requerendo
aumento nas parcelas térmicas de base e de complementação

30. Plano Decenal de Expansão PDE-2021
Expansão da oferta eólica, solar e de biomassa

31. Expansão da oferta eólica, solar e de biomassa
Não possuem auto-regulação: + REGULAÇÃO TÉRMICA
Complementação numa dinâmica mais rápida que a hídrica
Carência de séries temporais longas para previsão

32. Plano Decenal de Expansão PDE-2021
Expansão da oferta nuclear
ANGRA 3
1.405 MW
2018

33. Plano Nacional de Energia PNE-2030
Perspectivas de expansão bastante limitadas após 2030

34. Plano Nacional de Energia PNE-2030
Perspectivas de expansão bastante limitadas após 2030

35. Plano Nacional de Energia PNE-2030
Significativa expansão das fontes PCH, eólica e biomassa

36. Plano Nacional de Energia PNE-2030
Necessária expansão das fontes térmicas

37. Plano ent o ao Cr escim ent o da DemPNE-2030
Nacional de Energia anda
At endim
Crescim
no Médio Pr azo: Plano Nacional de Ener gia 2030
Expansão da oferta nuclear
Ex pansão da Of er t a no Per íodo 2015 - 2030
( Valores em MW)
PNE 2030: Cust o Médio Com par ado
( PNE 2030: Fig.8.24 / Pág.226)
Intervalo de variação do custo
das fontes Não-Hidráulicas
Cust o de Geração
Hidr elét ri ca em f un ção
do pot encial a apr oveit ar .
1) Nordeste
2.000 MW
2) Sudeste
Font e: PNE 2030 / EPE- MME, Nov- 2007 / Tabelas 8.27 ( Pág.234) e 8.31 ( Pág.23 9)
2.000
MW
ENTRADA EM OPERAÇÃO:
2022 - 2030

38. FUTURO próximo (2022 – 2030)
Expansão da oferta nuclear
RIGOROSOS CRITÉRIOS DE SELEÇÃO BASEADOS
EM MODERNAS TÉCNICAS DE GEOPROCESSAMENTO
ATLAS DO POTENCIAL NUCLEAR
NORDESTE
SUDESTE

39. FUTURO (2030 – 2060)
POTENCIAL HIDRELÉTRICO:
Parcela técnica, ambiental e economicamente viável ​
a ser desenvolvida: 150/180 GW do total de 260 GW
Hidro

40. FUTURO (2030 – 2060)
Esgotamento do potencial hídrico
•
A expansão terá que ser baseada no mix Gás natural (dependendo da quantidade e custo de
Pré-Sal), Carvão (dependendo da viabilidade de CCS e carvão limpo) e Nuclear.
•
Fontes renováveis (biomassa, eólica, solar) e expansão dos programas de eficiência
​
energética (aumento dos custos marginais de expansão) serão um complemento importante
•
permitindo economizar a água dos reservatórios, o que amplia a capacidade das
hidrelétricas de fazerem regulação da demanda.

41. Energéticos renováveis
RISCOS à SEGURANÇA

42. Mudanças climáticas
Mapas de mudança climática mostram, nos
cenários pessimista (A2) e otimista (B1), o
surgimento de novos climas nas regiões tropicais
e subtropicais e o desaparecimento de outros em
montanhas tropicais e nas áreas próximas aos
pólos. Quanto mais vermelho, mais intenso o
efeito descrito.
Fonte: Jack Williams/ Universidade de Wisconsin

43. Uso do solo
Para 1.000 MW

44. Uso do solo
Expansão da oferta hídrica
90% do potencial está na Amazônia
maior parte de médio e pequeno porte
RESTRIÇÕES:
• distância
• topografia
• uso do solo
• reservatórios
• transmissão
Mapa ilustrativo
Fonte: MMA (fev/05)

45. Uso do subsolo
Materiais especiais em tecnologias de “energia limpa”
Fonte: US DOE – Critical Materials Strategy

46. Caso brasileiro
Emissões de GEE
gramas de CO2 equivalente por Kw.hora elétrico gerado
Comparação da Emissão de Gases de Efeito Estufa na Geração Nuclear de Eletricidade no
Brasil com as de outras fontes, Carlos Feu Alvim, Omar Campos Ferreira, Olga Mafra
Guidicini, Frida Eidelman, Paulo Achtschin Ferreira, Marco Aurélio Santos Bernardes, in
Economia & Energia Ano XV No 79 Outubro/Dezembro de 2010 ISSN 1518-2932 http://ecen.com/

47. SEGURANÇA ENERGÉTICA
continuidade e sustentabilidade de suprimento
EQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDA
{
{
 Disponibilidade dos energéticos (oferta)
Não-renováveis (fósseis e urânio)
Renováveis
específico à energia elétrica onde o consumo
é simultâneo à produção
 Confiabilidade dos sistemas de
transmissão e distribuição (demanda)
Interligações
Redundâncias

48. SEGURANÇA ENERGÉTICA
Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição
Eletricidade é produzida e consumida simultaneamente
Sistemas elétricos operam em equilíbrio instável
Ajustes permanentes em tempo real

49. Caso Brasileiro:
Um sistema elétrico de dimensões continentais
Fortaleza
Manaus
Recife
Brasília
Belo
Horizonte
Itaipu
Salvador
4.000
km
Rio de Janeiro
São Paulo
Porto Alegre
Angra

50. Caso Brasileiro:
Um sistema elétrico de dimensões continentais
• Fontes de geração
concentradas (grandes
hidros) distantes dos
centros de consumo
• Alto grau de
interligação com
grandes intercâmbios
de energia entre regiões

51. Caso Brasileiro:
Um sistema elétrico de dimensões continentais
•
Longas linhas de transmissão
de alta capacidade
– Confiabilidade das LTs e
SUBs é crítica
(REDUNDÂNCIAS)
•
Limitada capacidade de
segregação e reconfiguração
+ Confiabilidade:
+ DIVERSIDADE
+ geração próxima às cargas

52. Caso Brasileiro:
Aumento da participação das “novas renováveis”:
Eólica, Solar, Biomassa, PCHs
Confiabilidade e Estabilidade impõe limites à expansão
• Pequenas unidades de geração
• Longe dos centros de consumo
– Exceções em biomassa e PCHs
• Sazonalidade (curto, médio e longo prazo)
+ geração varia em tempo real
– à exceção de biomassa e PCHs
}
}
•“capilarização” da
transmissão
•aumento de
intercâmbios
Complementação
hidrotérmica
em tempo real
para garantir
estabilidade

53. Caso Brasileiro:
Uma matriz elétrica em transição hidrotérmica

54. Caso Brasileiro:
Uma matriz elétrica em transição hidrotérmica
• A evolução do sistema elétrico
canadense nos últimos 50 anos
guarda muitas similaridades com
a situação do sistema elétrico
brasileiro nos últimos 15 anos.
• A partir de uma contribuição de
mais de 90% em 1960, a
participação da hidroeletricidade
no Canadá declinou de forma
constante até 1990, quando se
estabilizou em torno de 60%.

55. Caso Brasileiro:
Uma matriz elétrica em transição hidrotérmica
• No Canadá, o crescimento da
geração térmica, operando na base
permitiu que a geração hídrica
passasse a fazer a regulação de
demanda e da sazonalidade das
novas renováveis, que em 2010
representavam cerca de 3% da
geração total.
• SERIA ESSE UM MODELO
PARA O BRASIL DO FUTURO?

56. Gestão Segura de um
Sistema com alta renovabilidade
Seguimento
hidro
base
hidro
base
termo
complementação
termo
Base hidro: mínima ENA
Base termo: nuclear

57. Evolução das Fontes de Energia
Desenvolvimento econômico e tecnológico está ligado a mudanças em fontes de energia
•A tendência tem sido a adoção de fontes com crescente densidade de energia

58. Evolução das Fontes de Energia
Desenvolvimento econômico e tecnológico está ligado a mudanças em fontes de energia
•Uma nova tecnologia não substitui as anteriores, mas as complementa
Consumo mundial de energia
(em milhões de toneladas equivalentes de petróleo)
Fonte: BP 2011

59. Leonam Guimarães