seguranÇa energÉtica e geraÇÃo nuclear
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Leonam dos Santos GuimarãesLeonam dos Santos Guimarães
Mesa redonda: ‘O Futuro Energético e a Geração Nuclear’Mesa redonda: ‘O Futuro Energético e a Geração Nuclear’
Seminário “Desenvolvimento e Energia Nuclear”Seminário “Desenvolvimento e Energia Nuclear”
Clube de Engenharia de PernambucoClube de Engenharia de Pernambuco
Recife, 8 de agosto de 2013Recife, 8 de agosto de 2013
comum a todas as formas de energiacomum a todas as formas de energia
Disponibilidade dos energéticosDisponibilidade dos energéticos
Não-renováveis (fósseis e urânio)Não-renováveis (fósseis e urânio)
RenováveisRenováveis
específico à energia elétrica onde o específico à energia elétrica onde o consumo é simultâneo à produçãoconsumo é simultâneo à produção
Confiabilidade dos sistemas de Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuiçãotransmissão e distribuição
InterligaçõesInterligações
RedundânciasRedundâncias
SEGURANÇA ENERGÉTICASEGURANÇA ENERGÉTICAcontinuidade e sustentabilidade de suprimentocontinuidade e sustentabilidade de suprimento
EQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDAEQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDA
{{
comum a todas as formas de energiacomum a todas as formas de energia
Disponibilidade dos energéticosDisponibilidade dos energéticos
Não-renováveis (fósseis e urânio)Não-renováveis (fósseis e urânio)
RenováveisRenováveis
específico à energia elétrica onde o específico à energia elétrica onde o consumo é simultâneo à produçãoconsumo é simultâneo à produção
Confiabilidade dos sistemas de Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuiçãotransmissão e distribuição
InterligaçõesInterligações
RedundânciasRedundâncias
SEGURANÇA ENERGÉTICASEGURANÇA ENERGÉTICAcontinuidade e sustentabilidade de suprimentocontinuidade e sustentabilidade de suprimento
EQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDAEQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDA
{{
Energéticos não-renováveisEnergéticos não-renováveisRISCOS à SEGURANÇARISCOS à SEGURANÇA
1.1. Descontinuidade dos fluxos materiaisDescontinuidade dos fluxos materiaisInterrupção ou redução por razões físicas ou políticasInterrupção ou redução por razões físicas ou políticas
2.2. Volatilidade de preçosVolatilidade de preçosInterrupção ou redução por aumento de custosInterrupção ou redução por aumento de custos
3.3. Limitações no armazenamentoLimitações no armazenamentoTempo disponível para enfrentar descontinuidade nos fluxosTempo disponível para enfrentar descontinuidade nos fluxos
4.4. Emissões de GEEEmissões de GEERestrições de uso das fontes emissorasRestrições de uso das fontes emissoras
5.5. Não-renovabilidade Não-renovabilidade Exaustão das reservasExaustão das reservasSustentabilidade Sustentabilidade (responsabilidade para com as gerações futuras)(responsabilidade para com as gerações futuras)
1. Fluxos Materiais1. Fluxos Materiais
PetróleoPetróleo Gás NaturalGás Natural CarvãoCarvão UrânioUrânio
Pequenos volumesPequenos volumes PetróleoPetróleo
Gás NaturalGás Natural
CarvãoCarvão
Fonte: BP Energy Statistics 2012Fonte: BP Energy Statistics 2012
1. Fluxos Materiais1. Fluxos Materiais
2. Volatilidade 2. Volatilidade de preçosde preços
PetróleoPetróleo Gás NaturalGás Natural CarvãoCarvão
Menor volatilidadeMenor volatilidade
UrânioUrânioMenor volatilidadeMenor volatilidadePouca sensibilidade do Pouca sensibilidade do
custo da energia geradacusto da energia gerada
PetróleoPetróleo
Gás NaturalGás Natural
Fonte: BP Energy Statistics 2012Fonte: BP Energy Statistics 2012
3. Limitações no 3. Limitações no armazenamentoarmazenamento
4. Geração de GEE4. Geração de GEE
5. Exaustão de Reservas5. Exaustão de Reservas
Relação Reserva/ProduçãoRelação Reserva/ProduçãoR/PR/P
PetróleoPetróleo Gás NaturalGás Natural CarvãoCarvão Urânio: 100-150 anos Urânio: 100-150 anos
(sem reciclagem)(sem reciclagem)
PetróleoPetróleo
Gás NaturalGás NaturalCarvãoCarvão
5. Exaustão de Reservas5. Exaustão de Reservas
Caso BrasileiroCaso BrasileiroProdução x Oferta de EnergiaProdução x Oferta de Energia
Fonte: Balanço Energético Nacional 2011Fonte: Balanço Energético Nacional 2011
Alta renovabilidade da matriz energéticaAlta renovabilidade da matriz energéticacaso único no mundocaso único no mundo
Caso BrasileiroCaso Brasileiro
Fonte: Balanço Energético Nacional 2011Fonte: Balanço Energético Nacional 2011
Baixa dependência de energéticosBaixa dependência de energéticosnão-renováveis externosnão-renováveis externos
Caso BrasileiroCaso BrasileiroBaixa contribuição do setor energia e indústriaBaixa contribuição do setor energia e indústria
para as emissões totais de CO2para as emissões totais de CO2
Caso BrasileiroCaso BrasileiroSistema Elétrico único no mundoSistema Elétrico único no mundo
MUNDO
BRASIL
CARVÃO
FONTE: IEA e MME/BEN
CARVÃO
GAS HIDRO NUCLEAR ÓLEO OUTRAS BIOMASSA(cana)
CARVÃO GAS HIDRO NUCLEAR ÓLEO OUTRAS BIOMASSA(cana)
RENOVÁVEL: 18%FÓSSIL: 68%
RENOVÁVEL: 86%FÓSSIL: 10%
comum a todas as formas de energiacomum a todas as formas de energia
Disponibilidade dos energéticosDisponibilidade dos energéticos
Não-renováveis (fósseis e urânio)Não-renováveis (fósseis e urânio)
RenováveisRenováveis
específico à energia elétrica onde o específico à energia elétrica onde o consumo é simultâneo à produçãoconsumo é simultâneo à produção
Confiabilidade dos sistemas de Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuiçãotransmissão e distribuição
InterligaçõesInterligações
RedundânciasRedundâncias
SEGURANÇA ENERGÉTICASEGURANÇA ENERGÉTICAcontinuidade e sustentabilidade de suprimentocontinuidade e sustentabilidade de suprimento
EQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDAEQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDA
{{
Energéticos renováveisEnergéticos renováveisRISCOS à SEGURANÇARISCOS à SEGURANÇA
Sazonalidades inerentes aos ciclos naturaisSazonalidades inerentes aos ciclos naturaisHídrica, Biomassa Hídrica, Biomassa (anual/plurianual)(anual/plurianual)
Eólica, Solar Eólica, Solar (curto prazo)(curto prazo)
Ondas Ondas (curto prazo)(curto prazo) e Marés e Marés (anual/plurianual)(anual/plurianual)
Geotermia Geotermia (longo prazo)(longo prazo)
Mudanças climáticasMudanças climáticasIncertezas quanto ao futuro dos ciclos naturaisIncertezas quanto ao futuro dos ciclos naturais
Limitações no uso do solo e do subsoloLimitações no uso do solo e do subsoloDispersão: uso intensivo do soloDispersão: uso intensivo do soloPreservação de áreas de interessePreservação de áreas de interesseEmprego de materiais especiaisEmprego de materiais especiais
Emissões de GEE (Emissões de GEE (lifetimelifetime))Restrições de uso fontes emissorasRestrições de uso fontes emissoras
Caso BrasileiroCaso BrasileiroSazonalidade da oferta hídricaSazonalidade da oferta hídrica
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
jan/99 jan/00 jan/01 jan/02 jan/03 jan/04 jan/05 jan/06
GW
mê
s
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
% A
rma
zen
ad
o% Armazenado% Armazenado
ArmazenadoArmazenado
Afluência
Produzido
ApagãoApagão
Não disponibilidade de complementação térmica
Um “Porto de Destino” para o Sistema Elétrico Brasileiro, http://ecen.com
Operação do Sistema - SE/CO (parte hidráulica)
Caso BrasileiroCaso BrasileiroRisco hídrico: a crise de 2001Risco hídrico: a crise de 2001
28,86
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
%
1997 1999 2000 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2012
Evolução Histórica dos Reservatórios(SudesteSudeste e Centro-OesteCentro-Oeste)
Evolução Histórica dos Reservatórios(SudesteSudeste e Centro-OesteCentro-Oeste)
FONTE: ONS
Tomada de decisão baseada em modelos de previsão hídrica baseados em séries Tomada de decisão baseada em modelos de previsão hídrica baseados em séries temporais longas, que inexistem para as demais renováveis, tornando o processo temporais longas, que inexistem para as demais renováveis, tornando o processo mais complexo na medida que essas novas renováveis crescem na matriz elétrica mais complexo na medida que essas novas renováveis crescem na matriz elétrica
Caso BrasileiroCaso BrasileiroGestão Segura de umGestão Segura de um
Sistema hidrotérmico com alta renovabilidadeSistema hidrotérmico com alta renovabilidade
ENERGIA ELÉTRICA NONO BRASIL EM 2012
ENERGIA ELÉTRICA NONO BRASIL EM 2012
Eólica0,62%
Hidráulica 85,90%
Gás6,08%
Carvão1,49%
Óleo1,72%
Biomassa1,08%
Nuclear3,11%
Fonte : ONS
Geração totalGeração totaldo SIN 2012do SIN 2012
516.526,097GWh516.526,097GWh
∆∆ 2012/2011 = 4,61%2012/2011 = 4,61%
Complementação Térmica no SIN Complementação Térmica no SIN (MWmédios)(MWmédios)
Complementação Térmica no SIN Complementação Térmica no SIN (MWmédios)(MWmédios)
% termo/hidro 2000 = 6,26%
% termo/hidro 2012 = 15,74%
risco crescente de
crise de suprimento
Fonte: Lista da ONS dos Principais Reservatórios / 2010
Cresimento da Potência Hídrica InstaladaCresimento da Potência Hídrica Instalada sem sem crescimento proporcional na crescimento proporcional na Capacidade de Capacidade de
ArmazenamentoArmazenamento
Complementação Térmica no SIN Complementação Térmica no SIN (MWmédios)(MWmédios)
Complementação Térmica no SIN Complementação Térmica no SIN (MWmédios)(MWmédios)
Expansão da oferta hídricaPlano Decenal de Expansão PDE-2021
Evolução do armazenamento hídricoPlano Decenal de Expansão PDE-2021
Caso BrasileiroCaso BrasileiroPerda da capacidade de armazenamentoPerda da capacidade de armazenamento
Contínua perda de auto-regulação requerendoContínua perda de auto-regulação requerendoaumento nas parcelas térmicas de base e de complementaçãoaumento nas parcelas térmicas de base e de complementação
Expansão da oferta eólica, solar e de biomassaPlano Decenal de Expansão PDE-2021
Expansão da oferta eólica, solar e de biomassaNão possuem auto-regulação: + REGULAÇÃO TÉRMICANão possuem auto-regulação: + REGULAÇÃO TÉRMICAComplementação numa dinâmica mais rápida que a hídricaComplementação numa dinâmica mais rápida que a hídrica
Carência de séries temporais longas para previsão
Expansão da oferta nuclear
ANGRA 31.405 MW
2018
Plano Decenal de Expansão PDE-2021
Perspectivas de expansão bastante limitadas após 2030
Plano Nacional de Energia PNE-2030
Perspectivas de expansão bastante limitadas após 2030
Plano Nacional de Energia PNE-2030
Significativa expansão das fontes PCH, eólica e biomassa
Plano Nacional de Energia PNE-2030
Necessária expansão das fontes térmicas
Plano Nacional de Energia PNE-2030
Atendimento ao Crescimento da Demanda Atendimento ao Crescimento da Demanda no Médio Prazo:no Médio Prazo: Plano Nacional de Energia 2030
Fonte: PNE 2030 / EPE-MME, Nov-2007 / Tabelas 8.27 (Pág.234) e 8.31 (Pág.239)
Expansão da Oferta no Período 2015-2030(Valores em MW)
PNE 2030: Custo Médio Comparado(PNE 2030: Fig.8.24 / Pág.226)
Intervalo de variação do custodas fontes Não-Hidráulicas
Custo de Geração Hidrelétrica em funçãodo potencial a aproveitar.
2) Sudeste 2.000
MW
1) Nordeste
2.000 MW
Expansão da oferta nuclear
ENTRADA EM OPERAÇÃO:ENTRADA EM OPERAÇÃO:2022 - 20302022 - 2030
Plano Nacional de Energia PNE-2030
FUTURO próximo (2022 – 2030)Expansão da oferta nuclear
NORDESTE NORDESTE SUDESTE SUDESTE
RIGOROSOS CRITÉRIOS DE SELEÇÃO BASEADOSRIGOROSOS CRITÉRIOS DE SELEÇÃO BASEADOSEM MODERNAS TÉCNICAS DE GEOPROCESSAMENTOEM MODERNAS TÉCNICAS DE GEOPROCESSAMENTO
ATLAS DO POTENCIAL NUCLEARATLAS DO POTENCIAL NUCLEAR
FUTURO (2030 – 2060)POTENCIAL HIDRELÉTRICO:Parcela técnica, ambiental e economicamente viável a ser desenvolvida: 150/180 GW do total de 260 GW
Hidro
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.
Energéticos renováveisEnergéticos renováveisRISCOS à SEGURANÇARISCOS à SEGURANÇA
Mudanças climáticasMudanças 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
Uso do soloUso do solo
Para 1.000 MWPara 1.000 MW
Expansão da oferta hídrica
Mapa ilustrativoFonte: MMA (fev/05)
90% do potencial está na Amazôniamaior parte de médio e pequeno porte
RESTRIÇÕES:• distância • topografia• uso do solo
• reservatórios• transmissão
Uso do soloUso do solo
Uso do subsoloUso do subsolo
Materiais especiais em tecnologias de “energia limpa”Materiais especiais em tecnologias de “energia limpa”
Fonte: US DOE – Critical Materials Strategy
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/
Caso brasileiroCaso brasileiroEmissões de GEEEmissões de GEE
Disponibilidade dos energéticos (oferta)Disponibilidade dos energéticos (oferta)
Não-renováveis (fósseis e urânio)Não-renováveis (fósseis e urânio)
RenováveisRenováveis
específico à energia elétrica onde o consumo específico à energia elétrica onde o consumo é simultâneo à produçãoé simultâneo à produção
Confiabilidade dos sistemas de Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição (demanda)transmissão e distribuição (demanda)
InterligaçõesInterligações
RedundânciasRedundâncias
SEGURANÇA ENERGÉTICASEGURANÇA ENERGÉTICAcontinuidade e sustentabilidade de suprimentocontinuidade e sustentabilidade de suprimento
EQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDAEQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDA
{{
SEGURANÇA ENERGÉTICASEGURANÇA ENERGÉTICAConfiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição
Eletricidade é produzida e consumida simultaneamenteEletricidade é produzida e consumida simultaneamenteSistemas elétricos operam em equilíbrio instávelSistemas elétricos operam em equilíbrio instável
Ajustes permanentes em tempo realAjustes permanentes em tempo real
Caso Brasileiro:Caso Brasileiro:Um sistema elétrico de dimensões continentais Um sistema elétrico de dimensões continentais
Manaus
Brasília
São PauloItaipu
Porto Alegre
Fortaleza
Salvador
Rio de Janeiro
BeloHorizonte
Recife
Angra
4.000 4.000 kmkm4.000 4.000 kmkm
Caso Brasileiro:Caso Brasileiro:Um sistema elétrico de dimensões continentais Um sistema elétrico de dimensões continentais
• Fontes de geração Fontes de geração
concentradas (grandes concentradas (grandes
hidros) distantes dos hidros) distantes dos
centros de consumocentros de consumo
• Alto grau de Alto grau de
interligação com interligação com
grandes intercâmbios grandes intercâmbios
de energia entre regiõesde energia entre regiões
Caso Brasileiro:Caso Brasileiro:Um sistema elétrico de dimensões continentais Um sistema elétrico de dimensões continentais
• Longas linhas de transmissão Longas linhas de transmissão
de alta capacidadede alta capacidade
– Confiabilidade das LTs e Confiabilidade das LTs e
SUBs é crítica SUBs é crítica
(REDUNDÂNCIAS)(REDUNDÂNCIAS)
• Limitada capacidade de Limitada capacidade de
segregação e reconfiguraçãosegregação e reconfiguração
+ Confiabilidade:+ Confiabilidade:+ DIVERSIDADE+ DIVERSIDADE+ geração próxima às cargas+ geração próxima às cargas
Aumento da participação das “novas renováveis”: Aumento da participação das “novas renováveis”:
Eólica, Solar, Biomassa, PCHsEólica, Solar, Biomassa, PCHs
Caso Brasileiro:Caso Brasileiro:
• Pequenas unidades de geraçãoPequenas unidades de geração
• Longe dos centros de consumoLonge dos centros de consumo– Exceções em biomassa e PCHsExceções em biomassa e PCHs
• Sazonalidade Sazonalidade (curto, médio e longo prazo)(curto, médio e longo prazo)
+ geração varia em tempo real+ geração varia em tempo real– à exceção de biomassa e PCHsà exceção de biomassa e PCHs
}}}}
•““capilarização” da capilarização” da transmissãotransmissão•aumento deaumento de intercâmbiosintercâmbios
ComplementaçãoComplementaçãohidrotérmicahidrotérmicaem tempo realem tempo realpara garantirpara garantirestabilidadeestabilidade
Confiabilidade e Estabilidade impõe limites à expansãoConfiabilidade e Estabilidade impõe limites à expansão
Caso Brasileiro:Caso Brasileiro:Uma matriz elétrica em transição hidrotérmicaUma 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%.
Caso Brasileiro:Caso Brasileiro:Uma matriz elétrica em transição hidrotérmicaUma 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?
Caso Brasileiro:Caso Brasileiro:Uma matriz elétrica em transição hidrotérmicaUma matriz elétrica em transição hidrotérmica
Gestão Segura de umGestão Segura de umSistema com alta renovabilidadeSistema com alta renovabilidade
basehidro
basetermo
complementaçãotermo
Seguimentohidro
Base hidro: mínima ENABase termo: nuclear
Evolução das Fontes de Energia Evolução das Fontes de Energia
Desenvolvimento econômico e tecnológico está ligado a mudanças em fontes de energiaDesenvolvimento econômico e tecnológico está ligado a mudanças em fontes de energia
•A tendência tem sido a adoção de fontes com crescente densidade de energia
Evolução das Fontes de Energia Evolução das Fontes de Energia
Desenvolvimento econômico e tecnológico está ligado a mudanças em fontes de energiaDesenvolvimento 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
Leonam GuimarãesLeonam Guimarães