Produção de Energia

2. Produção de Energia Geração de Energia • Tipos de geração de energia elétrica • Tecnologias • Impactos ambientais • Aspectos econômicos de se produzir energia através de diferentes fontes

3. Tipos de Geração de Energia Centrais Termelétricas O funcionamento das termelétricas se dá pela conversão de energia térmica em mecânica, e desta em energia elétrica. Dois tipos de combustão utilizados: o de combustão externa, (Ex.: termelétricas a vapor), e o de combustão interna, (Ex.: turbinas a gás, e máquinas térmicas a pistão). Cogeração Os combustíveis mais utilizados nas centrais a vapor são: óleo, carvão, biomassa e derivados do petróleo, já nas centrais a gás são:o gás natural e o óleo diesel. Nesta sessão trataremos apenas das centrais que utilizam combustíveis fosseis.

4. Centrais Termelétricas Cogeração Situação em Outros Países EUA 1999 - 50 GW. Metas governamentais: 2010 - 95 GW. Dinamarca - 27,5% da EE Holanda - 20% da EE

5. Centrais Termelétricas Sistemas de CogeraçãoTopping Cycle System Nos sistemas tipo "topping cycle" o energético, gás natural por exemplo, é utilizado inicialmente na produção de energia elétrica ou mecânica em turbinas ou motores à gás e o calor rejeitado é recuperado para o sistema térmico.

6. Centrais Termelétricas Sistemas de CogeraçãoBottoming Cycle System Nos sistemas com "bottoming cycle" o energético produz primeiramente vapor, que utilizado para produção de energia mecânica e/ou elétrica em turbinas a vapor, é depois repassado ao processo.

7. Centrais Termelétricas Motores a Combustão

8. Centrais Termelétricas Motores a Combustão Os motores são altamente duráveis e confiáveis, mas apresentam altos custos de combustível e manutenção, especialmente o Diesel. Possuem uma ampla faixa de potências podendo ir de dezenas de kW à motores da ordem de 6 MW Alguns motores são bi-combustível, podendo operar com GN e Diesel

9. Centrais Termelétricas Turbinas a Vapor As turbinas a vapor já possuem, ao contrário de turbinas a gás, grande disponibilidade de fabricantes nacionais.

10. Centrais Termelétricas Turbinas a Vapor As chamadas Heavy-Duty Operam em faixas mais altas > 200MW

11. Centrais Termelétricas Turbinas a Gás Combustível Exaustão Câmara de Combustão Gerador Compressor Turbinaa Gás

12. Centrais Termelétricas Turbinas a Gás

13. Centrais Termelétricas Turbinas a Gás

14. Centrais Termelétricas Microturbinas a Gás Alta versatilidade e rápida implantação (quase imediata) Alta confiabilidade Baixas emissões e ruído Ampla faixa de potências: de 10 kVA a 1MVA Aprox. US$ 1500,00 / kW

15. Centrais Termelétricas Microturbinas a Gás

16. Centrais Termelétricas • Mais "adequadas" à operação na ponta. • Faixa típica de Potências: Chega-se até: 334 MW, Heat Rate = 8360 BTU/kWh (Mitsubishi) Potências na faixa de 22 MW (a 380 US$/kW) a 271 MW (a 183 US$/kW) Os custos ficam na faixa de 180 a 404 US$/kW

17. Centrais Termelétricas Quadro Comparativo

18. Centrais Termelétricas Ciclo Combinado

19. Centrais Termelétricas Cogeração

20. Petróleo e seus Derivados Primeiro na matriz energética mundial, baixo custo e uma ampla utilização. Oriente Médio possui mais de 60% da produção mundial, já no mercado importador se destaca os EUA – 50% do petróleo mundial. • Consumo mundial: 42,6% (2003) • Produção de energia elétrica: 6,9% do consumo de petróleo mundial Fonte: Key World Energy Statistics; IEA, 2005

21. Petróleo e seus Derivados Produção de combustíveis para o transporte: gasolina, querosene e óleo diesel O principal meio de produção destes combustíveis são as refinarias de petróleo, que sintetizam os diversos derivados, produzindo, assim, uma grande variedade de produtos, dentre eles a gasolina (além de querosene, óleo diesel, dentre muitos outros). No Brasil, a produção petrolífera vem crescendo muito nos últimos anos, existem estimativas da possibilidade do país se tornar auto suficiente na produção de petróleo por volta de 2007. O processo de refino de petróleo no Brasil é realizado em sua maior parte pela Petrobrás, sendo que ela possui quatorze grandes refinarias (11 integrais no Brasil, 2 na Bolívia e 1 na Argentina). O rendimento médio das refinarias de petróleo brasileiras é de 1. 680 milhão de barris de petróleo bruto por dia.

22. Petróleo e seus Derivados CADEIA PRODUTIVA DO SETOR PETRÓLEO

23. Petróleo e seus Derivados CADEIA PRODUTIVA DO SETOR PETRÓLEO

24. Petróleo e seus Derivados REFINO DO PETRÓLEO

25. Carvão Mineral Segundo lugar na matriz energética mundial, devido principalmente ao seu baixo custo. Os principais mercados exportadores são os USA (21%), a Austrália (37%) e a África do Sul (15%). Suas reservas são suficientes para suprir as necessidades atuais por centenas de anos. A metade da produção mundial de carvão tem como finalidade a produção de energia elétrica. No Brasil a participação do carvão na geração de energia elétrica é reduzida; isso se deve à pouca ocorrência desse insumo no território nacional e a “pobreza” do carvão disponível (baixo teor calórico). As usinas mais significativas encontram-se no Rio Grande do Sul e em Santa Catarina.

26. Gás Natural É o terceiro lugar na matriz energética mundial. Aproximadamente 13% das termelétricas mundiais são abastecidas com gás natural, e essas são responsáveis por 3% da produção de energia primaria do mundo. Os USA, o Canadá e a ex-URSS são os maiores produtores de gás natural, sendo que os maiores mercados importadores são novamente os USA e a Europa Ocidental. No Brasil, o crescimento do uso do gás natural parece limitado a investimentos que aumentem a rede de distribuição pelo país, sua aplicação mais imediata se dá pelo uso do gasoduto Brasil-Bolívia, além do uso do gás da Argentina através de interconexão elétrica.

27. Gás Natural Pode estar ou não associado ao petróleo. É predominantemente formado por metano; apresenta baixos teores de contaminantes, como o nitrogênio, o dióxido de carbono, a água e compostos de enxofre. A exploração, primeiro elo da indústria de petróleo e gás natural, está dividida basicamente em pesquisa e perfuração. Depois de confirmada a existência de petróleo e gás natural, inicia-se a fase de desenvolvimento e produção. Até este ponto as indústrias de petróleo e gás natural caminham juntas. Nas unidades de produção, parte do gás é utilizada como gás lift para reduzir a densidade do petróleo facilitando sua extração e parte é reinjetada com duas finalidades: recuperação secundária (que aumenta a pressão interna do reservatório) ou armazenamento em poços de gás não associado.

28. Gás Natural

29. Gás Natural

30. Gás Natural O restante pode ser: consumido internamente na geração de eletricidade e vapor; queimado em flares, caso não haja infra-estrutura suficiente que permita seu aproveitamento e; escoada para Unidades de Processamento de Gás Natural (UPGN) ou diretamente consumidas. Nas UPGN's, ocorre a separação das frações mais leves do gás natural e obtêm-se o gás natural seco (metano e etano), o Gás Liqüefeito de Petróleo - GLP (propano e butano) e a gasolina natural (pentano e superiores).

31. Gás Natural

32. Gás Natural CADEIA PRODUTIVA DO SETOR DE GÁS NATURAL

33. Centrais Hidrelétricas

34. Centrais Hidrelétricas As centrais hidrelétricas podem ser classificadas em: • Centrais a fio d’água: capacidade de armazenamento pequena e, em geral, dispõem somente da vazão natural do curso de água para gerarem energia; • Centrais de acumulação: reservatórios de água são plurianuais; • Centrais com armazenamento por bombeamento ou com reversão.

35. Centrais Hidrelétricas Além disso se dividem em três grupos: as Grandes Centrais Hidrelétricas, as Médias Centrais e as Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH’s). As centrais hidrelétricas correspondem a cerca de 82% da produção de energia elétrica brasileira. Somente Itaipu, que tem capacidade para gerar 12,6 GW, perfaz 17% da capacidade nacional. Essa dependência das usinas hidrelétricas causou grandes problemas no ano de 2001 no setor elétrico brasileiro, devido a um período com menos chuvas e face ao aumento do consumo(além de outros fatores).

36. Centrais Hidrelétricas Produção, capacidade instalada e capacidade em instalação de usinas hidrelétricas no mundo

37. Centrais Hidrelétricas Principais hidrelétricas brasileiras e a produção total do país. 19 Bi US$ em dívidas! Atraso de anos para início de operação!

38. Centrais de Biomassa Participação pequena na matriz energética mundial. Pode ser produzida a partir do uso do etanol, do bagaço de cana, do carvão vegetal, do óleo vegetal, da lenha, da beterraba, do arroz, entre outros. Nos USA a biomassa representa 4% da energia primaria usada no país, enquanto no Zimbabue é de 40% . No Brasil o uso de biomassa é principalmente dado pelo álcool veicular. Atualmente, existem pouco mais de 300 centrais elétricas de biomassa no território brasileiro, a grande maioria pequenas. O bagaço de cana é o que apresenta maior potencial para geração de energia elétrica: o período de safra coincide com o período seco das centrais hidrelétricas.

39. Centrais de Biomassa - cadeia Co-firing Electricity Lignocellulosic Crops or Residues Direct Combustion Advanced Turbine SNG DME H2 Fischer Tropsch Liquids Mixed Alcohols Methanol MTG Ethanol Fermentation Chemicals Fuel Cells & Gasification Dedicated Crops Hydrolysis Bioprocess Mercado Recurso Transformação

40. Centrais de Biomassa Briquetes de madeira

41. Centrais de Biomassa Grande safra agrícola permite o uso de resíduos para a geração distribuída. A tecnologia já é matura, sendo boa parte nacionalizada.

42. Centrais de Biomassa Área de plantio necessária p/ uma central térmica baseada em biomassa

43. Centrais de Biomassa Biodiesel Vegetable oils Recycled Greases Dilute Acid Sulfuric Acid + Esterification methanol Methanol + KOH Transesterification Crude Glycerin Crude biodiesel Methanol recovery Glycerin Refining refining Glycerin Biodiesel

44. Centrais de Biomassa Número de empregos no setor de energia no Brasil Produção de petróleo (Bep/dia) funcionários/ Bep/dia Número de empregos Relação com o petróleo Setor 103200 6.854 Álcool 707289 152 Entre os trabalhadores mais bem pagos do Brasil 0.045 Petróleo 55000 1206000 1 Energia Elétrica 0.150 180500 1198000 3 4 Carvão 12500 65000 0.192 Fonte: Coelho, S. T., 1999

45. Centrais a Energia Solar A produção de energia elétrica a partir da energia solar pode ser dividida em dois tipos principais: • Sistemas fotovoltaicos autônomos; • Sistemas termo-solares: utilizada para produzir convecção (vapor ou ar). O Brasil possui um ótimo índice de radiação solar, principalmente no Nordeste. Alguns países têm programas para aumentar a produção de energia solar, tais como Japão, USA, Alemanha, Itália, Indonésia, Índia, África do Sul, entre outros No Brasil, o aproveitamento da energia solar é pequeno. O principal motivo é o alto custo inicial para a implantação, além do alto custo da manutenção.

46. Centrais a Energia Solar Exemplos de Utilização da Energia Solar Fotovoltaica

47. Centrais a Energia Solar

48. Geração Termo - Solar

49. Sistemas Hélio-convectivos • Protótipo espanhol • Operação entre 82 – 89 • Potência 50 kW

50. Projeto Situada no Deserto Austrália Torre de 1000 m altura e 130 m diâmetro; Mais alta construção do mundo; Painel solar de 20 km quadrados; Pronta em 2009 32 Turbinas no interior da torre; Geração de 200 MW. Sistemas Hélio-convectivos