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)
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
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%
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
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.
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
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
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