Aula 11 Parte 3 2008

ENE 5703 Usos finais e demanda de energia 3ª parte

• Estratégias de industrialização • Determinantes do uso da Energia − Panorama Brasileiro e Mundial • Melhorias − Medidas de Gerenciamento − Mudanças Fundamentais e Processos − Mudanças de Produtos: Reciclagem − Novas tecnologias de Conversão Energética • Industrias ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 2

 Estratégias Industriais: Países em Desenvolvimento  Processo de Industrialização  Colônia / Elite / Extração de Matérias Primas  Eficiência >>> Protecionismo >>> Tarifas (restrição)  Mercado Restrito >>> Elite rica e populações pobres  Ineficiências Econômica e Energética  Modernização Industrial  Melhor Tecnologia disponível  Novas tecnologias compatíveis:  Geração de Emprego  Auto-sustentação do processo  Riscos de Inovação  Tecnologias Avançadas apropriadas:  Vantagens comparativas ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 3

 Estratégias Industriais: Países em Desenvolvimento  Tecnologias Avançadas apropriadas:  Vantagens comparativas:  Recursos Hídricos x Recursos Térmicos  Biomassa (comb. Química)  Diferenças Climáticas  Diferenças Culturais  Padrão de Necessidades diferenciadas (oportunidades de Inovação):  Infra-estrutura  Necessidades básicas de serviços  Direções:  Redução de demanda de bens materiais-intensivos  Incremento de Serviços, informações, etc.  Situação não universal  Exemplos:  PROÁLCOOL  CARVÃO VEGETAL ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 4

Políticas de Políticas Energéticas Desenvolvimento • Diagrama de Interações Nacional Regional Nacional Regional Cenário Cenário Energético Sócio- Nacional Cenário Econômico Cenário Energético Nacional Sócio- Regional Econômico Impactos Regional Comércio Exterior Setor Externo de Energia Sistema Energético Custo da Energia Abastecimento Requerimentos Nacional Regionais Necessidade de Abastecimento Regional Financiamento Preços da Energia Recursos Recursos Nacionais Regionais Meio-ambiente ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 5

• Determinantes de Demanda de Energia na Indústria Quantidade Produzida Requisitos de Energia Útil Processo Demanda e de Energia Produção Final Eficiência das Instalações ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 6

Transformação Energointensivo Siderurgia Tecnologia Cimento Metodologia Geral para o Setor Agroindústria Variável explicativa: para os requisitos de Industrial energia Produção Física: Produtos identificados Demais setores industriais Valor Agregado: “Cesta”de produtos Cenários Módulos Mineração Homogêneos Base de Horizonte Dados Caracterização Energética Variáveis Perspectivas Construção Civil Físicas Consumo ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer Descrição Evolução Energético 7

• Setor Energo-intensivo: Siderurgia Caracterização Usos Fontes Alto Forno (carvão Mineral) Calor de Processo Eletricidade Ferro Alto Forno Fundido (carvão Vegetal) Óleo Combustível Redução Direta (GN) Redução Diesel de Ferro Gás Natural Coque Diversas Tecnologias Aço Tratamento Único Força Gás de Coque Motriz Carvão Vegetal Lami_ nação Gás Alto Forno Iluminação Funcionamento Integrado Produção de Gás ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 8

• Setor Agroindustrial Módulos Usos Fontes Óleo Combustível Calor de Diesel Secagem Processo Querozene GLP GN Lenha Carvão Vegetal Força Subsistência Gás (lenha) Motriz Biogás Resíduos Álcool Maior Eletricidade Iluminação Eólica Porte Solar Destaque para a geração de resíduos potencialmente energéticos ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 9

• Outros Setores Módulos Usos Fontes Óleo Combustível Tratamento Calor de Gás Natural Agregado Processo Carvão Mineral Carvão Residual de Petróleo Coeficientes Força Eletricidade globais por unidade de Motriz valor agregado: Outras Insumos possibilidades: Energéticos Eólica Combustíveis Solar Iluminação Fotovoltáico Eletricidade Geotérmica Distribuição do valor agregado no setor industrial: Caracterização Energética: • 22% para agroindústria • Intensidades • 5% para energointensivos • Participação por Fontes • 73% para demais setores ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer • Rendimentos 10

Participação da Energia nos Custos de Produtos, Processos ou Indústrias Serviço Energético % Agricultura: cereais, frutas, etc. 3–5 Plantas ornamentais e Flores 4 Açúcar 16 Malte e Fumo 5–7 Destilaria e Refino de Óleo 55 – 70 Metalurgia e Alumínio 20 – 30 Ferro e Aço 25 – 40 Cimento Úmido 40 – 50 Seco 30 – 35 Processo xxxgypsum 40 – 60 Trabalho com vidro 10 – 20 Papel e papelão 12 – 20 Editoras 25 Montadoras (automóveis) 2–3 Produtos Eletrônicos 2–3 Serviços de Banco, Seguros, Gerais 0.5 – 1 Transporte aéreo 20 - 30 ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 11

Consumo de Energia para alguns minerais Mineral Energia utilizada em GJ/ton Cobre 84-105 Niquel (sulfide ore) 210 Niquel (laterite ore) 630 Zinco 63 Chumbo 32 Aço 28-31 Alumínio 295 Vidro * 18,5 Soda * 6,3 – 8,4 Cimento * 8 Fonte: AGARWAL, 1990 ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 12

Distribuição estimada dos usos de energia por serviço energético (%) – USA 1978 Serviço Energético Manufatura Todo o setor Linha de Materiais 30 27 Calor direto 30 26 Vapor 22 16 Força motriz 5 13 Processos Eletrolíticos 5 4 Veículos (exceto Transporte) 2 8 Condicionamento do Espaço (ar- 2 2 condicionado: quente/frio e iluminação) Outros 5 4 ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 13

 Energia Térmica  Têxtil: T(x) (oC) Distribuição 50 – 100 46% 5.18 (Estado de SP) 100 – 150 45% 78% Efic. Térmica 150 – 210 9% Fonte: Kamimura, III CBE Fontes: 96% óleo combust.  Química e Petroquímica 50 – 150 57%  Alimentos e Bebidas 50 – 100 35%  Papel e Celulose 120 – 150 47% 150 – 200 44% 1000–1100 9% ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 14

 Indústria energo-intensivos (70% de energia OECD/1971) foram impactadas decisivamente Energia = 15%-17% do valor agregado Outras manufaturas = 3%  Impacto Econômico: motivação para produtividade  Oportunidades para melhoria/inovação técnica:  Medidas de Gerenciamento  Mudanças Fundamentais de Processos  Mudanças de Produto  Novas Tecnologias de Conversão Energética ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 15

 Medidas de baixo custo, com efeito a curto prazo:  Vazamentos  Isolamento Térmico  Desligamento de sistemas, equipamentos ociosos, etc.  Contabilidade energética com responsabilização  Inspeção e monitoração  Programas de treinamento em conservação e operação eficiente  Nova “Indústria/Serviço” de conservação  Entre 73 – 81 OECD a redução da energia gerada foi:  ~20% PIB  6% de energia Novo MIX de produto e gerenciamento ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 16

 Novos meios de produzir bens com menor energia e melhor produtividade global  Casos típicos interessantes  Indústrias:  Química  Aço  Papel e Celulose  Cimento  Processos se impõe em geral quando atendem simultaneamente a dedução de fatores de produção: K , L , E , M Eficiência Preço da Energética Energia  Exemplos: Processos da Indústria de Vidro: “Float-Glass” X Polimento (10% - 20%)  Amônia >>> 5X ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 17

 Processos de P&D importantes:  Metalurgia do pó  Plasma  CAD-CAM  Laser  Química  Bio-tecnologia  Separação por membrana  Microondas para aquecimento localizado ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 18

 Fatores na escolha:  Eficiência  Econométricos  Sociais  Meio-ambiente: Emissões  Exemplo: Pintura de latas:  Secagem e cura térmica com recuperação de calor  UV na superfície a ser curada ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 19

ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 20

• Indústria – BRASIL • Distribuição das indústrias por região Fonte: PROCEL, 2008. ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 25

Participação dos setores produtivos no Consumo industrial de energia elétrica (GWh) Brasil Distribuição do consumo industrial por sistemas Distribuição do total do elétricos consumo industrial por subsistemas elétricos interligados Fonte: PROCEL, 2008. ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 26

Participação dos setores no consumo de energia elétrica Distribuição do consumo de energia elétrica na força motriz e combustíveis Utilidades existentes nas indústrias Consumo final de energia por fonte. (Total: 195.909x10³ tep) Fonte: PROCEL, 2008. ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 27

Distribuição do consumo de energia elétrica por uso final na indústria Distribuição do consumo de energia elétrica no setor “Minerais Não-Metálicos (Vidros)” Distribuição do consumo de energia elétrica no setor de Distribuição do consumo de “Alimentos e Bebidas” energia elétrica no setor “Têxtil” ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer Fonte: PROCEL, 2008. 28

• Indústria do Alumínio  Produçào Fonte: Energy and Environmental Profile of the U.S. Aluminum Industry, July 1997 - U.S. DOE - OIT 29

• Indústria do Alumínio no Brasil  Consumo de Energia em Não Ferrosos Distribuição do consumo de energia elétrica no setor “Metalurgia Básica” Fonte: PROCEL, 2008. 30

• Indústria do Alumínio  Consumo de Energia nos Processos Primários Fonte: Energy and Environmental Profile of the U.S. Aluminum Industry, July 1997 - U.S. DOE - OIT 31

• Indústria do Alumínio  Emissões nos Processos Primários e Secundários Fonte: Energy and Environmental Profile of the U.S. Aluminum Industry, July 1997 - U.S. DOE - OIT 32

• Indústria do Alumínio  Emissões nos Processos Primários e Secundários Fonte: Energy and Environmental Profile of the U.S. Aluminum Industry, July 1997 - U.S. DOE - OIT 33

• Indústria do Alumínio: Produção da Alumina Fonte: Energy and Environmental Profile of the U.S. Aluminum Industry, July 1997 - U.S. DOE - OIT ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 34

• Indústria do Alumínio: Refino da Alumina Fonte: Energy and Environmental Profile of the U.S. Aluminum Industry, July 1997 - U.S. DOE - OIT ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 35

• Indústria do Alumínio: Processos Fonte: Energy and Environmental Profile of the U.S. Aluminum Industry, July 1997 - U.S. DOE - OIT 36

• Indústria do Alumínio: Célula de Redução da Alumina Fonte: Energy and Environmental Profile of the U.S. Aluminum Industry, July 1997 - U.S. DOE - OIT 37

• Indústria do Alumínio: Célula de Redução da Alumina Fonte: Energy and Environmental Profile of the U.S. Aluminum Industry, July 1997 - U.S. DOE - OIT 38

• Indústria do Alumínio: Processos Fonte: Energy and Environmental Profile of the U.S. Aluminum Industry, July 1997 - U.S. DOE - OIT 39

• O exemplo do alumínio na Suécia Consumo elétrico específico na prod. Alumínio primário 50 Valores observados η (t ) = η ∞ + (η 0 − η ∞ ) ∗ e −λ (t −t0 ) FIT 40 Limite teórico 30 λ = 0.015 ± 0.002 20 12.5 kWh/kg 10 TiB2 6.5 kWh/kg AICI3 AI2S3 0 Limite teórico de Gyftopoulos 1880 1920 1960 2000 2040 2080 Taxa de redução anual em torno de 1.5% a 2% ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 40

• Consumo no mundo e nos EUA Fonte: U.S. DOE - OIT ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 41

• O processo de fabricação do alumínio - etapas ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 42

O processo de fabricação do alumínio - etapas ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 43

• Indústria do Alumínio: Principais Temas 44

• Indústria QUÍMICA - EUA Source: MECS 1994 45

• Industria Química no Brasil Distribuição do consumo de energia elétrica no setor “Químico” Fonte: PROCEL, 2008. ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 46

• Industria Química 47

 Indústria QUÍMICA  Consumos:  25% na OECD  4,2% no Brasil  Importante: Programas de P&D: USA (1980) >>> 4,5 GUS$  Melhorias na eficiência >>>> Gerenciamento Eficiente:  Vapor – Geração/Distribuição  Reatores  Recuperação de Calor Exotérmico  Destilação e alocação eficiente  Grandes Possibilidades:  Química de reações  Catalizadores  Laser  Biotecnologia  Processos de Separação/Concentração  Separação por Membrana  Flúidos críticos  Cristalização por congelamento Sauer ENE 5703. Prof. Ildo Luís 48

 Indústria CIMENTO  Mundo: 1978: 852 X 106 ton  USA: 7 GJ/ton >>> idade: 23a  Japão/Suécia: 4 GJ/ton  Seco x Úmido: E ~ 1,2 GJ/ton ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 49

• Indústria CIMENTO Clique aqui para conhecer mais sobre o processo Fonte: Portland Cement Association (PCA) http://www.cement.org/basics/howmade.asp ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 50

Papel e celoluse – consumo de energia (%) Fonte: MME, 2006. ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 51

• Industria de PAPEL e CELULOSE  Tecnologia mais avançada >>> Suécia  Eficiência: Resultado da escassez da madeira de baixo custo  Próximos avanços:  Secagem por contra-pressão  Branqueamento pós-oxigenação  Cogeração  Controle de motores  Uso de cascas, resíduos florestais, “licuor negro” (lixívia) da polpação química >>> Autosuficiência ou exportação ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 52

• Novas Tecnologias de Conversão de Energia  Mecânica – ASP / Cogeração  Cogeração industrial  Iluminação  Condicionamento Ambiental  Etc. ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 53

• Indústria do Aço - Apresentação Vale do Rio Doce INDÚSTRIA SIDERÚRGICA Clique para assistir! ENE 5703. Prof. Ildo Luís Sauer 54

Aula 11 Parte 3 2008

0 comments

Notes on slide 1

Favorites, Groups & Events