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 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
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
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40%
45%
50%
55%
60%
65%
70%
75%
80%
85%
90%
95%
100%
Co
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E.P
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al
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
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
25-09-2011HJJRS 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 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
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
25-09-2011HJJRS 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 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 42
82
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
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ub
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United
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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)
25-09-2011HJJRS 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 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)
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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
25-09-2011 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
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
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 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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70
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2007 2010
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 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
0
5
10
15
20
25
30
35
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ay
Produção de Calor e Electricidade – Percentagem daElectricidade Total 2007
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