25-09-2011HJJRS 1

ENERGIA

E

DESENVOLVIMENTO

Séc. XXI

Séc. XX

25-09-2011HJJRS 2

Escassez + Ambiente + Preço

A Questão Energética

Thomas Malthus(1766-1832)

An Essay on the Principle of Population (1798)

25-09-2011HJJRS 3

Ciclo Energético

25-09-2011HJJRS 4

Energia Primária e FinalEnergia primária – fontes de energia que se encontram na natureza(lenha, petróleo, carvão, vento, sol, água, etc.)

Energia final – energia que é disponibilizada e utilizadadirectamente pelos consumidores (electricidade, a gasolina,gasóleo, o fuelóleo consumido numa empresa de cerâmica, o gásconsumido em nossas casas)

Final significa que uma dada fonte de energia atingiu o fim dacadeia de transformação e que pode ser usada para satisfazer asnecessidades da sociedade

25-09-2011HJJRS 5

Transformação de Energia

Utilização de Energia

Primária

Final

Conversão deEnergia

Produtiva

Degradaçãode energiaprimária

Degradação de energia final

Desperdício de energia

Cascata da Energia

Útil

Petróleo

Gasolina

Rotação do motor

Movimento do veículo

Exemplo:

25-09-2011HJJRS 6

Transformação de Energia Primária em Final

Exemplo:

Centrais termoeléctricas: Rendimento de Carnot

Energia primária = Energia final

+

Degradação

Carnot

T Tq f

Tq

25-09-2011HJJRS 7

Exemplo:

Uma máquina a vapor absorve calor de uma caldeira a

200ºC, pressão de 15 atm, e descarrega-o directamente

no ar, pressão 1 atm, a 100ºC.

Qual o rendimento máximo possível?

25-09-2011HJJRS 8

473,15 373,1521,13%

473,15

T Tq f

Tq

25-09-2011HJJRS 9

Rendimento de Transformação

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000

Mte

p/a

no

40%

45%

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

Co

nv

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Energia Primária Energia Final EF / EP

Sistema Internacional

Energia – J

Potência - W

Sistemas Técnicos - Energia

1 kcal = 4,186 kJ = 3,968 BTU

1 kJ = 0,2389 kcal

1 kWh = 3,6 MJ = 860 kcal

(ton. equiv. pet.) 1 tep = 107 kcal = 39,68 MBTU

1 tep = 11,63 MWh

(British Thermal Unit) 1 BTU = 1,055 kJ = 0,252 kcal

25-09-2011HJJRS 10

◦ k kilo 103 T Tera 1012

◦ M Mega 106 P Peta 1015

◦ G Giga 109 E Exa 1018

25-09-2011HJJRS 11

PETRÓLEO

1 barril = 159,0 litros ≈ 1/7,3 tep

1 Mbl/d ≈ 50 Mtep/ano

GÁS NATURAL

1 m3 ≈ 8,25 Mcal (PCI)

≈ 9,10 Mcal (PCS)

1 m3 ≈ 10,6 kWh (PCS)

1 MBTU ≈ 27,7 m3 GN (PCS)

25-09-2011HJJRS 12

CARVÃO

1 t = 1 tec ≈ 0,67 tep

ENERGIA ELÉCTRICA

uso final: 1 kWh = 860 kcal

na produção: 1 kWh = 2.200-2.300 kcal

25-09-2011HJJRS 13

25-09-2011 14

Despacho n.º 17 313/2008

25-09-2011HJJRS 15

1 termia = 1000 kcal

25-09-2011HJJRS 16

Conversão para Tep

Problema:

Pretende-se conhecer o coeficiente de conversão da electricidade

para energia primária nas unidades tep/MWh, sabendo-se que uma

central térmica tem um rendimento de 40% e que o combustível é

um hidrocarboneto refinado com um PCI de 9 500 kcal/kg.

Os consumos energéticos associados à sua extracção,

transporte e refinação representam 1 000 kcal por cada kg de

combustível.

Considere 1 tep = 107 kcal.

25-09-2011HJJRS 17

Análise por unidade de massa:

10-3 MWh = 860 kcal = 1 kWh

EP = 9500 +1000 =10500 kcal

EP =10500/107=1,05.10-3 tep

EU = 0,4.9500 = 3800 kcal

EU = 3800. 1.10-3/860 = 4,418.10-3 MWh

KC = 1,05.10-3/4,418.10-3 = 0,237 tep/MWh

25-09-2011HJJRS 18

25-09-2011HJJRS 19

Indicadores de Energia e Ambiente

25-09-2011HJJRS 20

Energia Primária por Fonte no séc. XX (GTep)

9,7 Gtep

8,5 Gtep

2,3 Gtep

1 Gtep

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

1900 1927 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 1999 2006 2009 2011 2025 2050

25-09-2011HJJRS 21

Em milhões de pessoas

Fonte: Population Division of the Department of Economic and Social Affairs of the United NationsSecretariat, World Population Prospects: The 2008 Revision

25-09-2011HJJRS 22

10702

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

11000

12000

1950

1955

1960

1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

2055

2060

2065

2070

2075

2080

2085

2090

2095

2100

Fonte: Population Division of the Department of Economic and Social Affairs of the United Nations Secretariat, World Population Prospects: The 2010 Revision

25-09-2011HJJRS 23

Fonte: BP Statistical Review of World Energy June 2011

1983 – 2010 Mtep

25-09-2011HJJRS 24

33,6%

23,8%

29,6%

5,2%6,5% 1%

25-09-2011HJJRS 25

Carvão

Petróleo

Gás Natural

Hidroelectricidade

Nuclear

12,0024 mil milhões de tep

Renováveis

Reservas provadas:

Quantidade de hidrocarbonetos que se podem

considerar recuperáveis, de acordo com os dados

geológicos e técnicos, de jazidas conhecidas, já

perfuradas e nas condições económicas e técnicas

actuais (não inclui xistos nem areias betuminosas)

25-09-2011HJJRS 26

Reservas prováveis:

Quantidade de hidrocarbonetos que se podem recuperar de

reservatórios conhecidos mas sem a certeza que os permita

classificar na categoria anterior

Reservas possíveis:

Quantidade de hidrocarbonetos que se pode esperar

descobrir a partir de jazidas ainda desconhecidas e a extrair

em condições técnicas e económicas previstas para os

próximos 20 a 30 anos

25-09-2011HJJRS 27

25-09-2011HJJRS 28

Reservas Mundiais Provadas

de Petróleo em 20106%

18%

10%

54%

9%3%

América do Norte

América Central e do Sul

Europa e Eurásia

Médio Oriente

África

Ásia - Pacífico

188,6 mil milhões de toneladas

25-09-2011 29

Reservas Mundiais Provadas

de Petróleo

25-09-2011HJJRS 30

Consumo Mundial de Petróleo 2010

4,0281 mil milhões de toneladas

26%

7%

23%

9%

4%

31%

América do Norte

América central e do Sul

Europa & Eurásia

Médio Oriente

África

Ásia-Pacifico

25-09-2011HJJRS 31

0

50

100

150

200

250

300

350

Gtep

Produção Consumo Produção Consumo

1971 - 2000 2000 - 2030

Colunas 3D 1 Colunas 3D 2 Colunas 3D 3OCDE Economias em transição Países em desenvolvimento

Consumo e Produção Mundial de Energia

25-09-2011HJJRS 32

25-09-2011HJJRS 33

25-09-2011 34Fonte: DGGE – Caracterização Energética Nacional

25-09-2011 35

Fonte: DGGE – Caracterização Energética Nacional

25-09-2011 36

Fonte: DGGE – Caracterização Energética Nacional

25-09-2011HJJRS 37

Evolução do Consumo Eléctrico

Fonte: REN - Dados Técnicos 2010

25-09-2011HJJRS 38Fonte: REN - Dados Técnicos 2010

25-09-2011HJJRS 39

Escolha do Indicador de Eficiência

Energia utilizada

Intens.EnergéticaRiqueza produzida

EP(tep)I.E.P.=

PIB (MEuro)

Intensidade em Energia Primária

Consumo de Energia Primária per Capita

Dependência em Energia Primária

EP (tep)C.E.P.=

(habitante)

EP domésticaD.E.P.=1-

EP

25-09-2011 HJJRS 40

25-09-2011 41Fonte: DGGE – Caracterização Energética Nacional

25-09-2011 42

82

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

Malta

Luxem

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27

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Cze

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United

Kin

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Denm

ark

25-09-2011HJJRS 43

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Japão UE - 25 EUA China Rússia

Intensidade Energética(UE – comparação)

25-09-2011 44

Intensidade Energética da Economia

25-09-2011HJJRS 45

Intensidade Energética em Portugal e Média Europeia

Energia Final/PIB

25-09-2011HJJRS 46

Evolução do Consumo de Energia em Portugal por Sector 1970-2000

0

1

2

3

4

5

6

1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000

Mte

p/a

no

Agricultura

Indústria

Transportes

Doméstico

Não-Energéticos

Serviços

Construção

25-09-2011HJJRS 47

Combustíveis + Electricidade

Carvão Petróleo Electricidade

Hulha e Antracite importada Jets Hidroelectricidade

Antracite Nacional Gasóleo Termoelectricidade

Coque Óleo Diesel Gás Natural

Petróleo Fuelóleo Outros Produtos

Petróleo Bruto Nafta Gás de Cidade

Refugos e Produtos Intermédios

Lubrificantes Gás de Coque

Propileno Asfaltos Gás de alto Forno

GPL Parafinas Lenhas

Gasolinas Solventes Licores Sulfíticos

Petróleos Coque de Petróleo

25-09-2011HJJRS 48

25-09-2011HJJRS 49

O Custo da Energia

25-09-2011HJJRS 50

1º choquepetrolífero

2º choquepetrolífero

Fonte: BP Statistical Review

25-09-2011 51

25-09-2011 52

Alterações Climáticase

Política Ambiental

25-09-2011HJJRS 53

25-09-2011HJJRS 54

Alterações Climáticas e Política Ambiental

25-09-2011HJJRS 55

Principais Acordos Internacionaispara a Política Ambiental

1990 – Comissão intergovernativa da ONU para estudode uma convenção

1992 – Convenção do Rio de Janeiro (Biodiversidade)

1995 – Conferência de Berlim (Clima)

1997 – Protocolo de Quioto (Limitação e redução das emissõesde GEE e promoção do desenvolvimento sustentável)

25-09-2011HJJRS 56

Principais Acordos Internacionaispara a Política Ambiental

118 países (ausentes os EUA) empenham-se em reduzir as

emissões de gases de efeito de estufa (GEE) para fazer

frente às alterações climáticas, mediante a aplicação de

políticas de:

Poupança energética

Desenvolvimento de fontes alternativas

de energia (FER)

25-09-2011HJJRS 57

25-09-2011HJJRS 58

Objectivos do Protocolo de Quioto

Obrigação para os países industrializados e com economias em

transição de reduzirem as suas emissões de gases de efeito de

estufa em 5,2 % entre o período 2008-2012, relativamente a

1990, e preconização da adopção de novos modelos

energéticos.

25-09-2011HJJRS 59

Objectivos do Protocolo de Quioto

Em particular, no âmbito do Protocolo, a União Europeia

assumiu o compromisso de reduzir em 2010 as emissões de

gases de efeito de estufa em 8% relativamente às de 1990.

2009 – Dinamarca

25-09-2011HJJRS 60

Publicações da UE – âmbito de Quioto

2000 – Livro Verde sobre a segurança do

aprovisionamento energético

2005 – Livro Verde sobre a eficiência

energética

25-09-2011HJJRS 61

Directiva da UE para as Energias Renováveis

25-09-2011 62

20% de poupança do consumo de energia primária em 2020

20% de energia renovável na UE em 2020 relativamente ao consumo total

– meta obrigatória para os biocombustíveis em todos os EM: 10%

– corresponde a 34% de energia renovável na electricidade

20% de redução das emissões GEE em 2020 (relativamente a 1990)

– aumento para 30% se outros países industrializados se comprometerem com o mesmo objectivo

Comissão Europeia – “Pacote energético” 10-Janeiro-2007

Conselho Europeu – Reunião da Primavera de 2007 – 8/9-Março

Política Energética para a Europa

25-09-2011HJJRS 63

As Alterações Climáticas

CO2 - 1CH4 - 21N2O - 310

GWP: Global Warming Potential

O dióxido de carbono foi escolhido como gás de

referência.

Para os gases constantes do Protocolo de Quioto, os

valores de PAG, calculados tendo por base um tempo

de vida médio de permanência na atmosfera de 100

anos, são os seguintes (Intergovernmental Panel on

Climate Change, IPCC,1996):

25-09-2011HJJRS 64

Gases de Efeito Estufa

CO2 – Respiração Aeróbia. GWP = 1

CH4 – Respiração Anaeróbia. GWP = 21

N2O – Explosivos e Fertilizantes. GWP = 310

HFCs – Gases Refrigerantes. GWP = 1 669

PFCs – Semicondutores e alumínio. GWP = 7 104

SF6 – Gases Isolantes. GWP = 23 900

GWP: Global Warming Potential

HFC - hidrocarbonetos fluorados (hidrofluorcarbonetos)

PFC – carbonetos perfluorados

25-09-2011HJJRS 65

25-09-2011HJJRS 66

Retenção do calor emitido pela superfície da terra

Cada gás pode ser convertido em equivalente de

CO2 (tonCO2eq), já que o seu factor de emissão é

igual a 1.

Ex: o PAG (GWP) do CH4 é 21, ou seja, cada

tonelada de CH4 na atmosfera equivale a 21

toneladas de CO2.

25-09-2011HJJRS 67

25-09-2011HJJRS 68

25-09-2011HJJRS 69

kg CO2/kWh térmico

Energia e Ambiente

25-09-2011HJJRS 70

Mton

25-09-2011HJJRS 71

1000 ton CO2 eq

25-09-2011HJJRS 72

Energias Renováveis

25-09-2011HJJRS 73

25-09-2011HJJRS 74

25-09-2011HJJRS 75

Portugal – Estratégia Nacional para a Energia 2020

Objectivos da ENE 2020 :

1- Reduzir a dependência energética do País face ao exterior para 74% em2020, atingindo o objectivo de 31% da energia final.

2- Garantir o cumprimento das políticas europeias de combate às alteraçõesclimáticas, permitindo que em 2020, 60% da electricidade produzida tenhaorigem em fontes renováveis.

3 – Promover o desenvolvimento sustentável criando condições para reduziradicionalmente, no horizonte de 2020, 20 milhões de toneladas de emissõesde CO2.

…

25-09-2011HJJRS 76

Produção Energias Renováveis na Europa

39

21

0

10

20

30

40

50

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2007 2010

25-09-2011HJJRS 77

Custo da Energia Eléctrica por Tipo de Instalação

25-09-2011HJJRS 78

Custo de Estabelecimento das Centrais por Unidade de Potência

25-09-2011HJJRS 79

Conhecimento das Tecnologias e Oportunidadede Redução de Custos

25-09-2011HJJRS 80

Posicionamento Tecnológico

25-09-2011HJJRS 81

25-09-2011HJJRS 82

10 Maiores Países por Potência Instalada

25-09-2011HJJRS 83

Energia Eólica em Portugal

A potência eólica instalada no final de Junho de 2011 situava-se em 4 120MW, distribuída por 213 parques, com um total de 2 161 aerogeradores aolongo de todo o território Continental. 36% da potência instalada situa-se emparques com potência igual ou inferior a 25 MW.

Fonte: DGGE – Caracterização Energética Nacional

25-09-2011HJJRS 84

Fonte: EWEA,European WindEnergy Association

25-09-2011 85

Fonte: EWEA,European WindEnergy Association

25-09-2011HJJRS 86

Cogeração

• Um sistema diz-se cogerador quando produz

electricidade e calor útil simultaneamente.

• O calor é aproveitado a partir da exaustão térmica

associada ao processo de produção de energia

eléctrica

25-09-2011 87

12,3

10,9

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Icela

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Turk

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Norw

ay

Produção de Calor e Electricidade – Percentagem daElectricidade Total 2007

25-09-2011HJJRS 88

25-09-2011HJJRS 89

Turbina a Gás - Simples

25-09-2011HJJRS 90

25-09-2011HJJRS 91

Bibliografia

Águas Miguel P N – Conceitos Energéticos, IST, Lisboa, 2002

Bollino Carlo Andrea – Ambiente e Energia per lo sviluppo sos-tenibile, Convegno QSN, Roma, 2005

Paganetto Luigi – Energia e Sviluppo, Universidade de Roma,Roma, 2006

Fernandes Eduardo Oliveira – Energia e Ambiente, FEUP, Porto,2006

Finis

DGGE – Renováveis – Estatísticas rápidas, Lisboa, Julho 2011

BP – Statistical Review Full Report, 2011

DGGE – A Factura energética Portuguesa, Lisboa, Abril 2010