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Associação Brasileira do Carvão Mineral
CARVÃO MINERAL
Eng. Fernando Luiz Zancan
Associação Brasileira do Carvão Mineral - ABCM
Curitiba/PR - 29 de janeiro de 2016
A curva do esquecimento
de Ebbinghaus
www.carvaomineral.com.br
Contato:
[email protected]
(48)34318350
Pobreza Energética
Milhões de pessoas sem energia = 1,3
bilhões
Milhões sem energia limpa para cozinhar = 2,7 bilhões
2,56 bilhões (37 %) vivem com menos de 2 U$/dia
e 2,0 bilhões tem acesso limitado a energia
Fonte : IEA/2011
Urbanização: 3 bilhões nas cidades
(1950/2010) equivaleu a:
 Petróleo: cresceu de 10 para 88 milhões de b/d
 Gás: cresceu de 8 para 113 Tcf
 Carvão: aumentou de 2 para 7,1 bilhões de
toneladas
 Cimento : cresceu para cerca 3 bilhões de
toneladas
 Aço : aumentou de 200 milhões para 1,4
bilhões de toneladas
 Nuclear : partiu de zero para 2.500 Twh
As cidades terão mais 3 bilhões de pessoas em 2050
100 milhões de urbanos p/ano
por 30 anos
E como atender a essa população?

Crescente demanda de energia para uma população cada vez
mais urbanizada

Segundo projeção da International Energy Agency (IEA), a matriz
global de energia primária em 2040 será:
Fonte: IEA, WEO 2014
 A demanda de energia crescerá 37% no período
 Combustíveis fosseis reduz sua participação de 81% para 74%
Matriz de energia elétrica mundial 2040 – IEA
Geração de energia elétrica mundial por fonte
Cenário de “Novas Politicas”
Fonte: IEA, WEO 2015
O carvão é importante hoje e no futuro
da matriz energética mundial
O carvão : Apesar de cair em %,
aumenta em produção (t e TWh)
Apesar de cair na OCDE, aumenta
nos países em desenvolvimento
Nov/2015
Carvão continuará
crescendo - prev. 2030
Quem está consumindo todo esse
carvão?
Demanda global de carvão por região
Mtce
7 000
World
6 000
Other
5 000
India
4 000
Chinese coal demand plateau
3 000
China
2 000
1 000
1980

India: 2nd largest coal
2005:peak
US coal demand peak
1987: European coal demand
consumer by 2020
1990
2000
2010
2020
United States
Europe
2040
India
2030
O crescimento da demanda mundial de carvão diminui rapidamente devido a políticas
ambientais mais rigorosas. Por isso, a importância de plantas de alta eficiência e
captura de CO2 para o futuro do carvão
O carvão parou de crescer
no mundo?
Incremento de consumo de 2014/19
Fonte: IEA/CIAB/Carlos F. Alvarez
Porque o carvão é importante
no Planeta
Para que os países pobres tenham o mesmo nível
de KWh per capita dos países europeus precisarão
adicionar 1,2 vezes o consumo atual de eletricidade:
Sem carvão deveremos ter :
 Gás: 190 Tcf – 8 vezes a produção da
Rússia
 Nuclear – 3500 usinas – hoje existe 440
 Hidros : equivalente a 300 Três gargantas
 Eólicas: 7,5 milhões de turbinas colocadas
em 1,5 milhões de milhas
O Carvão é o recurso energético
mais abundante no mundo
80,7 % dos recursos energéticos do mundo é carvão
Geração de Eletricidade a
Carvão no Mundo em 2012
Mongólia 95%
Índia
71% Alemanha 44%
África do
93%
Sul
Austrália
69% USA
38%
Reino
61%
Unido
39%
21%
Polônia
83%
Israel
China
81%
Indonésia 48% Japão
Mundo : 41 %
Fonte : WCA
Utilização do carvão
HELE
High Efficiency, Low Emission
CCS
Carbon Capture and Storage
CtG
Coal to Gas
CtL
Coal to Liquid
Combustão
Gaseificação
Carvão – Tecnologia em
evolução
Fonte : GE CIAB/nov15
Situação da frota mundial das UTEs
 70% da frota mundial de UTEs a carvão são
subcríticas
 No Brasil, 100% das UTEs são subcríticas com uma
base instalada de 3,4 GW e idade média de 15a
Carvão no mundo: 1.825 GW
UTEs de alta eficiência e baixa
emissão já são realidades
CHINA:
ÍNDIA:
 41% da frota a carvão do
mundo (1º)
 6% da frota a carvão do
mundo (3º)
 37% da emissão global de
CO2 pela termo a carvão
 8% da emissão global de
CO2 pela termo a carvão
 Estratégia:aposentar usinas
após 25 anos de operação
 Estratégia:aposentar
usinas SC após 25 anos de
operação
Co-firing também é uma opção para
diminuir emissões

A adição de biomassa ao carvão
promove redução de CO2

O desafio é a disponibilidade de
biomassa próxima à UTE a custo
competitivo

Há limite técnico para a mistura
carvão/biomassa (10 a 30%)

Com
o
desenvolvimento
da
tecnologia de leito fluidizado
circulante (CFB), que é mais
flexível quanto ao combustível, o
co-firing
aumentou
sua
participação para descarbonização
do carvão
1% de biomassa  1%
de redução de CO2
Tecnologia de
redução de emissões
Fonte: CIAB nov/15
BAIMA | 600 MW - CFBC








China
600 MW CFBC
Supercrítica
41% de eficiência
254 bar @ 571°C / 1900t/h
Flexibilidade de carvão
Caldeira: Harbin/Shanghai/Dongfang
Operação comercial: 2014
SHANGHAI WAIGAOQIAO 3
1.000 MW







China
1.000 MW PC
Ultra Supercrítica
45% de eficiência
280 bar @ 603°C / 2.955 t/h
Caldeira: Alstom/Shanghai Electric | Turbina: Siemens
NORDJYLLAND 3 | 440 MW





Dinamarca
440 MW PC Ultra Supercrítica
290 bar @ 580°C
47% de eficiência
LÜNEN 3 | 750 MW
Alemanha
750 MW PC
Ultra Supercrítica
46% de eficiência
CO2 < 800 g/kWh
280 bar @ 600°C
Caldeira: IHI e Austrian
Energy Turbina: Siemens
 Operação
comercial:
2013







RDK 8 | 912 MW
 Alemanha
 912 MW PC
 Ultra
Supercrítica
 46% de eficiência
 285 bar @ 603°C
2.347 t/h
 CO2 < 740 g/kWh
 Caldeira: Alstom
 Operação
comercial: 2013
MANJUNG 4 | 1.080 MW
Malásia
1.080 MW PC
Ultra Supercrítica
40% de eficiência
282 bar @ 600°C
3.226 t/h
 Caldeira: Alstom
 Operação comercial:
2015





SHENHUA GUOHUA Power Company
“Near zero emissions”
 Air Pollution Prevention and Control Action
Plan:
“High-Quality Green Power Generation Plan”
para UTEs existentes
“Near-Zero Emission Project” para novas
UTEs
 Feed-in tariffs para incentivar o investimento
Limites de emissão estabelecido pelo Governo Chinês
a partir de 2011
Redução de CO2 &
Eficiência das Plantas
Reduz:
1.7 GtCO2 /ano
>300 MW
Substituir:
< 300 MW
> 25 anos
Fonte: IEA 2008
22% ▼emissões
de carvão
5.5% ▼ emissões
globais
O Caminho da Redução do CO2
Brasil : 28 %
Mais 1 % de
eficiência : menos
2,5 % de CO2
O maior corte de emissões de CO2 só com CCUS
Captura e Estocagem e
Uso de CO2
CCUS
3 Opções:
• Post
Combustão
• Pre Combustão
• Oxy fuel
Captura
2 Opções:
• Pipelines
• Navios
3 Opções;
• Camadas de
Carvão: 40 Gt CO2
• Campos de óleo e
gás: 1,000 Gt CO2
• Aquiferos salinos –
até 10,000 Gt CO2
Transporte
Estocagem
Rotas tecnológicas de CCS
Pre Combustion
O Syngas, uma mistura de H2,
CO e CO2, é gerado a partir de
combustíveis
fósseis
ou
biomassa. O CO2 pode ser
removido
resultando
um
combustível ou matéria prima
para outras aplicações.
Post Combustion
O CO2 é capturado a partir da
exaustão
do
processo
de
combustão por absorção com
um solvente adequado. O CO2
absorvido
é
libertado
do
solvente, comprimido para o
transporte e armazenamento.
Oxy Combustion
O2 é previamente separado do
ar e o combustível é queimado
numa atmosfera rica em O2 livre
de nitrogênio. Resulta efluentes
gasosos constituídos por H2O e
CO2 em uma alta concentração,
o que facilita a purificação.
Desenvolvimento do CCS
 14 projetos de CCS de larga escala em operação, 8 em
construção e 14 em desenvolvimento
 EUA lideram o desenvolvimento da tecnologia, com 7
projetos em operação ( Kemper e Petra Nova em 2016)
 Canadá possui o
Boundary Dam
Visão 2020
 Mais de 30 projetos em operação
armazenado 50 Mt CO2/ano
 Curva de aprendizado e redução
de custos
 Políticas de incentivo para permitir
primeiro
projeto
em
Visão 2030
 CCS é uma indústria real
 2 Gt CO2/ano
 P&D continuo, redução de custos
significativos e economia de escala
 É viável,
atraiRoadmap
investimentos
Fonte:
Rota de desenvolvimento de tecnologia
CCS.
doprivados
IEA
o desenvolvimento
grande
escala:
Visão 2050
 CCS é utilizado rotineiramente para
reduzir CO2 em todas as industrias
 Armazenamento superior a 7 Gt
CO2/ano
 3400 plantas de CCS em operação
no mundo
34
SASKPOWER BOUNDARY
DAM – CCUS
 Retrofit de 120 MW em operação desde out/2014
 90% de captura de CO2, 1,0 Mt CO2/ano evitado
(equivalente a 250.000 veículos) - CO2 para EOR
 Tecnologia de post combustion com injeção de amina num
absorvedor
 100% de captura de SO2 – acido sulfurico
Custo do CCS Post Comb
2032/2033
Fonte: Alstom, WCA Workshop 2015
Evolução dos custos de CCS
Ref PP: UTE sem CCS
Fonte: Alstom, WCA Workshop 2015
CCS: por que a demora no
progresso?
Política de paridade entre
todas as tecnologias de
baixa emissão é essencial
Custo da eletricidade por
tecnologia ( GE - nov/2015)
Gaseificação: tecnologia já
consolidada
 Total de 862 projetos no mundo, 2378 gaseificadores:
 116 GWth operando - 83 GWth em construção
 109 GWth planejado
 Gaseificação aplicado com Carvão (55%), Petróleo (33%),
Gás (7%), Coque (3%), Biomassa/Lixo (2%)
Gás de
síntese
Gaseificador
H₂ + CO
Coal to Gas (CTG)
Produtos
Processo de
Liquefação
Syngas to Liquids
 Metanol
 Gás Liquefeito
 Olefinas
 Polímeros
Produtos
Geração
elétrica
 Gasolina, querosene e
diesel
 Uréia (Fertilizantes)
Gaseificação: eletricidade é
menos atrativo
Source: Higman Consulting, GTC Database, 2014
Valor agregado dos produtos derivados de carvão ($ de carvão/ $ produto)
Eletricidade
Gasolina
Gás Liquefeito
Metanol
Olefinas
Polímeros
1,0
4,0
4,4
6,0
13,0
23,0
Independência energética =
Energia Disponível
Galiléia jan
2013
Carvão um energético disponível
Energia
27 anos sem
pesquisa
geológica
petróleo
19%
1%
31%
gas natural
carvão
7%
42%
Fonte : BEN 2012 Equivalência energética - tep
hidráulica
nuclear
100 % dos recursos
conhecidos estão no Sul do
Brasil – 90 % no RS
CARVÃO NO BRASIL
 Recursos: 31,7 bilhões de toneladas (90% no RS)
 Produção Bruta (2014): 13,5 milhões t – 51,2% em
SC : Vendável – 7,6 milhões t - 52,8 % no RS
 Produtores: PR (1) – SC (11) – RS (4)
 Empregos Diretos : 5.321 – 4.178 em SC
 Mercado : 82,32 % Geração de Energia Elétrica
 Faturamento : R$ 1.078 milhões
 Capacidade Instalada a Carvão nacional : 1.765 MW
Toda cadeia produtiva certificada com ISO
14001
Passado e futuro do carvão
no Brasil
 A evolução da indústria de carvão foi condicionada pela política
energética do país.
 A ênfase dessa política na energia hidrelétrica e, mais
recentemente, nas fontes alternativas de energia limitou o
aproveitamento das reservas de carvão.
 Esse quadro deve se alterar no futuro em função da evolução
do mercado de energia elétrica.
 O novo cenário requer uma política de governo para o carvão
Cenário da energia elétrica
no Brasil
Médio e longo prazo
Curto e médio prazo
Perspectivas
das
UHEs
Crescimento da demanda de
energia e restrições à construção
de novas UHEs implicam a
insuficiência dessa fonte
Perda paulatina do grau de
regularização
Perspectivas
das
UTEs
UTEs virão integrar de forma
permanente, e com participação
crescente, a oferta de energia
elétrica do país
Expansão do parque de UTEs é
necessária para a garantia da
segurança do SIN
Perspectivas
das
UTEs a carvão
Participações relativas das UTEs
a gás e a carvão dependerá da
evolução da produção e custo do
gás natural, ainda incerta
Expansão da geração de energia
termelétrica depende da geração
a partir de carvão mineral
Carvão : Forte Indutor
econômico na cadeia produtiva
Mina de
Calcário
Mina de
Carvão
USINA
Energia
Elétrica
Fábrica de Cimento
Simbiose
Industrial aproveitamento
de subprodutos
com menor
impacto
ambiental
Impacto de construção de
uma usina de 340 MW
Impacta na economia R$ 5,5 bilhões
Duplica o PIB percapita de Candiota
Obs: Impacto na industria nacional – sem construção civil
Economia da Geração Térmica a
Carvão
Impactos da produção das termoelétricas na economia
brasileira - 2009
Impacto Impacto Impacto Multiplic
Variáveis
direto
indireto
total
ador
Valor adicionado total (R$
milhões)
1.103
2.343
3.446
3,12
Remunerações (R$
milhões)
532
779
1.311
2,46
Excedente operacional
bruto (R$ milhões)
538
1.527
2.065
3,84
Valor bruto de produção
(R$ milhões)
3.628
4.403
8.031
2,21
Postos de trabalho
28.604
23.734
52.338
1,83
Multiplicador da produção: 3,68
Benefícios da Geração
Termelétrica a Carvão Nacional
Baixo CVU
Moeda
nacional:
não
afeta
balança
pagamentos
Próximas aos centros de carga
Despachabilidade => energia de base
Não dependente das condições climáticas
Energia disponível
de
Benefícios da Geração
Termelétrica a Carvão
Se substituíssemos o último bloco de
1GW de geração por UTEs a carvão
com CVU de R$110/MWh, a economia
mensal no despacho seria de R$ 500
milhões/mês.
(Somente custo variável, desconsiderando a diferença de
receita fixa)
Despacho em janeiro/2014
Carvão tem o CVU mais baixo
Fonte : ONS PMO10.15
Candiota : 50/69 R$/MWh
Previsibilidade do custo do
Gás Natural ?????
Cenário Carvão 2013
Após 4 anos fora, 03.05.2013 – Portaria
137/13 : térmicas a carvão no leilão A-5
Evolução até 29.08.13:
Financiamento do BNDES igual as outras
fontes
Regulamentação do PIS/CONFINS : Decreto
8082 de 27.08.13.
Politicas Estaduais do RS e SC de incentivo
as usinas térmicas a carvão.
UTE’s a carvão fora do 1º LEN A-5
 Preço teto de R$ 140/MWh foi insuficiente
Valorização do Euro e Dólar (+15% em 2013)
ICB Histórico
R$/MWh
ICB Atualizado
R$/MWh
Candiota III LEN A-5 2005
125
193
Itaqui
LEN A-5 2007
129
184
Pecém I
LEN A-5 2007
126
179
Pecém II
LEN A-5 2008
140
191
UTE
Leilão
 Garantia física menor que leilões anteriores
Leilões A-5/2014 e 2015
Leilão 28.11.14
• Adequação do Preço Teto do Leilão : 209 R$/MWh
• Resultado : Termopampa : 340 MW - Tractebel,
mais 1,6 milhões de toneladas de carvão em
2019
Leilão : 30.04.15
Preço teto : 281 R$/MWh
• Projetos cadastrados:
Seival : 600 MW e USITESC : 300 MW
• Resultado: sem participação
Cenário da energia elétrica :
implicações na política energética
 A política energética deve incluir entre suas diretrizes:
 assegurar a expansão da geração termelétrica
 promover a redução do custo de geração das UTEs
 esse custo é agora mais relevante para a modicidade
das tarifas do SIN
 induzir e apoiar inciativas para o reduzir as emissão de
CO2 pelas UTEs incluindo a modernização do parque
 Reduzir o impacto na balança de transações correntes
Redução do custo de geração
das usinas termelétricas
 Redução do custo do investimento
 Redução do custo de operação
 eficiência das novas UTEs a carvão
 substituição das UTEs a óleo/diesel por UTEs de menor
CVU (carvão e gás) no despacho do SIN
 renovação do parque atual de UTEs a carvão
 aproveitamento dos coprodutos da combustão,
notadamente na produção de cimento e fertilizantes
Uso do carvão e os estados
do Sul
 Os estados do Sul enfrentam problemas de suprimento de energia
elétrica e de gás natural
 Estão esgotadas as possibilidades de aumento da geração de
energia hidráulica na região
 A geração de energia eólica é insuficiente para atender a demanda
de energia desses estados
 Novas UTEs a carvão no Sul virão equacionar os problemas de
suprimento de energia elétrica
 A construção de planta de gasificação de carvão na região:
 virá equacionar o problema de suprimento de gás e
 viabilizará a implantação de uma indústria carboquímica
Potencial de geração a carvão RS
8,1 GW
- Tecnologias estudadas:
CFBC com Co-firing
com 30 % de biomassa e
CCS com aminas
- Verificação do stress hídrico
- Uso somente de reservas
lavráveis
- Resultado: 8.100 MW de
potencial
Obs: Inventário geológico ainda incompleto no Brasil
Potencial de geração à carvão
Conclusão:
...“pode-se
incrementar mais
de 3.600 MW
sem contudo
prejudicar a
qualidade do ar
da região” ...
Projetos em desenvolvimento
com licença ambiental
Projeto
Capacidade Consumo
MW
de Carvão
t/ano
USITESC/SC
Investimento
R$ bilhões
440
2.100.000
3,3
ENEVA/RS
1.327
6.270.000
9,9
CTSUL/RS
650
3.070.000
4,8
Termopampa/RS
680
3.200.000
5,1
3.097
14.640.000
23,1
Total
Produção de carvão em 2014 : 6.000.000 t
Tecnologias Limpas
Central La
Pereda,
Espanha
CFBC – 2.100
Kcal/kg
- Baixas
emissões
- Queima
com biomassa
< CO2
CFBC – carvões de alta cinza
Fonte: babcok&wilcox
Uso de fertilizantes no Brasil é
abaixo do consumo mundial
Nitrogen Fertilizer Use in Corn
(kg of fertilizers per hectare)
USA
EU
China
Brazil
0
50
100
150
200
Source: Food and Alimentation Organization of the United Nations (FAO), Statistics Division, Rome,
2012
Dessulfurização utilizando
Amônia
 Utilizando amônia como
reagente no processo
de dessulfurização, o
subproduto é o Sulfato
de Amônio
 É uma alternativa à
utilização
de
cal/calcário
e
ainda
gera receita pela venda
do subproduto
 Brasil importa 90% do
sulfato
de
amônio,
amplamente
utilizado
na
fabricação
de
fertilizantes
Fonte: Marsulex Environmental Technologies (MET)






Zaklady Azotowe Pulawy
Complexo Industrial ECOPLEX
Polônia
330 MW
93.5%+ remoção de SO2
Início de operação: 2013
Mudanças Climáticas e o Brasil
Emissões de CO2 em energia
Lei 12.187/2009 – art. 3o
Parágrafo único. Os
objetivos da Política
Nacional sobre Mudança
do Clima deverão estar em
consonância com o
desenvolvimento
sustentável a fim de buscar
o crescimento econômico,
a erradicação da pobreza e
a redução das
desigualdades sociais.
Indicadores de emissão de CO2
(fonte: IEA 2014 – base 2012)
2
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
CO2/PIB
CO2/PIBppp
Indicadores de CO2
( fonte: IEA 2014 – base 2012)
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
CO2/TPES
CO2/Twh
Emissões de GEE - Brasil x Mundo
Fonte: observatório do clima
Evolução das Emissões no Brasil
Fonte : Observatório do Clima
Evolução de GEE na energia
Plataforma cenários 2050 – PCE2050
Carvão – FEE – Potência
PCE2050
PCE2050 - Energia Elétrica:
Previsão de Emissões de CO2
Em 2050 : 11% do
total das emissões
em energia
Criar uma cultura de carvão já
After 2035 the energy system changes deeply
with hydropower potential depletion
 Coal-fired plants equipped with postcombustion CCS acquire importance after
2035
 After 2040, the main choice is IGCC plants
equipped with selexol CCS
Larissa Pinheiro Pupo Nogueira1, André Frossard Pereira de Lucena, Régis Rathmann,
Pedro Rua Rodriguez Rochedo, Alexandre Szklo, Roberto Schaeffer - COPPE
Energy Planning Program, Graduate School of Engineering Universidade Federal do
Rio de Janeiro
Fonte: International Journal of Greenhouse
Gas Control 2014
Mudar a percepção pública
Térmicas não são ‘quebra-galho’, afirma
Zimmermann Valor Online - 19/3
 Térmicas fazem parte do modelo RenovávelTérmico Brasileiro otimizado
 O custo da energia é menor porque só se
aproveita energia secundária das hidro com a
energia firme da térmica: Térmica não é cara
 Não existe energia limpa : todas tem efeitos
ambientais e são licenciadas
 O CO2/KWh do Brasil está entre os menores do
mundo e continuará sendo
Ação governamental em apoio
à indústria do carvão
Ações diretamente dirigidas às empresas do setores:
 concessão dos incentivos fiscais (correção de assimetrias tributárias) e
das mesmas condições de financiamento oferecidos às UTEs
 Ações voltadas para o ambiente de operação da indústria
 zoneamento e inventário das reservas de carvão
 retomada da pesquisa geológica referida ao carvão mineral no país
 formação de recursos humanos
 recomposição a infraestrutura tecnológica do setor – P&D – rede carvão
 construção da ferrovia litorânea articulada à FTC e à malha sul da ALL e
de trecho ferroviário ligando as regiões carboníferas de SC e do RS
Desafios da
Indústria de Carvão
 Mudanças Climáticas :
• Fontes de Financiamento
• Pressão ambientalista
 The Minamata Convention on Mercury
and its implementention in the Latin
America and Caribbean Region
 Envelhecimento do parque –
programa de modernização
 Melhoria do marco
regulatório
Proposta setorial
a) Programa de Modernização de Usinas Térmicas até
2017
passar a eficiência de 28 para 36 % e com o mesmo
CO2 fazer 300 MW a mais.
b) Estruturar uma política industrial para a cadeia do
carvão (gasificação e geração térmica, carboquimica)
c) Rediscutir o marco regulatório das térmicas
d) Criar uma cultura de carvão no Brasil
Carvão : Compromisso Social
SATC – Educação para Vida
2.000 mil
alunos
c/bolsa
de
estudo
Investimento R$ 4 milhões/ano
SATC - Inclusão Social
P&D em baixo carbono - CTCL –
Centro Tecnológico de Carvão Limpo
Areas de pesquisa:
recuperação ambiental
Geologia, Conversão e
Meio Ambiente, CCUS
39 pesquisadores
+ bolsistas da
faculdade SATC
CTCL
Laboratório de CCUS = R$ 8 milhões
P&D CGTEE/FAPESC/ USDOE
LCSATC
Investimento 2010/15: R$ 10 milhões
(FINEP/FAPESC/EBRAS/SATC)
SATC/Criciúma/SC
Obrigado pela Atenção
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