4. ANÁLISE DO INVENTARIO DO CICLO DE VIDA
4.2. Construção do Inventario do Ciclo de Vida nas condições futuras
4.2.1. Do poço ao tanque
No Brasil, e principalmente nas duas últimas décadas, tanto a matriz de geração de eletricidade quanto as condições de produção de cana têm sido alteradas. A fim de determinar as condições futuras de obtenção primaria de energia criam-se modelos para a produção de etanol e energia, baseado em referencias bibliográficas e em suposições próprias.
4.2.1.1. Etanol
As condições para a produção da cana de açúcar e o processamento do etanol em destilarias autónomas são baseadas nas condições projetadas para o ano 2020 por SEABRA & MACEDO (2011). Considera-se que em consequência da crise econômica atual brasileira os parámetros originalmente propostos para o ano 2020 só serão atingidos alguns anos mais tarde, e portanto esse documento é uma referencia válida para se adotar no cenário 2030. Os parâmetros da cultura da cana que apresentam alterações com respeito ao perfil de 2014 são apresentados na Tabela 4,13.
Tabela 4.13. Parâmetros da cultura da cana e a produção de etanol para o ano 2030.
Parámetro Unidades Valor
Produtividade da cana t/ha 95
Área colhida % 90
Fertilizantes Nitrogenados g/ton cana 548
P2O5 g/ton cana 32
K2O g/ton cana 70
CaCO3 g/ton cana 4947
Etanol hidratado coproduzido kg/ton cana 30,30 (33,8% alocação)
Etanol anidro coproduzido kg/ton cana 15,03 (18,1% alocação)
Açúcar coproduzido kg/ton cana 60,83 (38,9 % alocação)
Energia elétrica kWh/ton cana 77 (9,2% alocação)
Perdas evaporativas na destilaria g/ton cana 92,2
Para o cenário 2030 foram consideradas alterações nas etapas de produção de cana de açúcar e de etanol. De acordo com SEABRA & MACEDO (2011) há a perspectiva de aumento da produtividade da cana por hectare e de redução significativa do uso de fertilizante nitrogenado e agroquímicos (P2O5 e K2O) na fase de plantio. Além disso, haverá um ganho de produtividade na produção de açucar e eletricidade. Já com relação à etapa de transporte de cana de açúcar e de etanol, não foram consideradas alterações significativas para o cenário futuro, muito embora haja a perspectiva do aumento da penetração dos modais ferroviário e dutoviário para o transporte do etanol.
As emissões evaporativas do etanol na destilaria no cenário 2030 correspondem à 0,0922 g etanol hidratado/ton de cana. Em contraste, as emissões evaporativas no abastecimento permanecem constantes 0,457 g etanol/ kg de etanol abastecido.
4.2.1.2. Gasolina C
Para o cenário 2030 assumiram-se as mesmas condições de exploração e produção, transporte e refino de petróleo e transporte e distribuição dos derivados do ano 2014. Considera-se que as características da produção da Gasolina A no Brasil não terão mudançãs significativas nos próximos 15 anos e, em consequência, o processo que modela a Gasolina A atual e futura são iguais. Essa hipótese se sustenta na ideia de que os países de origem das importações brasileiras de petróleo (Oriente Médio e Nigéria) não mudariam no próximos 15 anos. Inclusive, considerando acréscimos importantes na produção de petróleo do Pré-Sal, uma grande porção da demanda nacional ainda terá que ser atendida por meio da importação, isso devido às características físicas e químicas do petróleo que será refinado na Reduc e na Replan deve ter. Com relação aos parâmetros das demais etapas da cadeia de petróleo e de produção de gasolina, vislumbrando que o veículo elétrico tenha como grande competidor o veículo flex fuel a etanol com relação aos impactos ambientais do ciclo de vida, considerou-se que as possíveis alterações dos parâmetros para o petróleo e gasolina não seriam prioritárias
4.2.1.3. Eletricidade
Quanto ao perfil de geração de energia elétrica em 2030 foram definidos dois cenários econômicos, que estão associados a distintas expectativas entre 2014 e 2030. Além disso, para cada um deles foram consideradas duas situações distintas de hidraulicidade, que se refletem em fatores
de capacidade médios extremos para a operação das hidroelétricas. No caso dos cenários econômicos, o de crescimento baixo resulta 775,97 TWh de geração elétrica estimada em 2030 (a ser comparado com 590,05 TWh, EPE (2015) ), enquanto o de crescimento alto resulta 935,38 TWh em 2030. O maior fator de capacidade médio anual de operação das hidroelétricas considerado foi 59,3%, e o menor 45%. 45,5%, em 2015, foi o menor fator de capacidade médio operacional das hidroelétricas brasileiras desde 2000, enquanto 59,3%,em 2011, foi o maior no período (OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA ELÉTRICO, 2015).
Da combinação de maior crescimento econômico e menor hidraulicidade resulta um cenário de maior operação de termoelétricas com combustível fóssil, enquanto o caso oposto é definido pela combinação de menor crescimento econômico e maior hidraulicidade. As duas situações representariam os casos extremos quanto às emissões de GEE na geração de eletricidade, considerando a operação do sistema em condições médias. As carecterísticas do perfil Brasileiro de geração no ano 2030 para cada cenàrio (baixas e maiores emissões) nas condições de recarga na média e no Horário de Maior Demanda propostos são apresentados na Tabela 4.14.
Mais detalhes sobre o procedimento de estimativa do perfil de geração em 2030 nos dois cenários, por fonte de energia, são apresentados no Apêndice B.
Tabela 4.14. Perfil de geração elétrica no Brasil Cenário 2030 Baixas emissões GEE
Cenário 2030 Altas emissões GEE Fonte Perfil médio
(%)
Perfil em HMD* (%) Perfil médio (%) Perfil em HMD* (%) Hidráulica 72,8 66,8 54,1 50,9 PCH 5,0 4,4 5,0 4,4 Solar 1,4 1,2 1,6 1,4 Eólica 7,1 6,2 8,9 7,8 Nuclear 0,4 0,3 2,9 2,6 Biomassa 9,9 8,7 8,7 7,7 Gás nat. 2,0 8,8 12,4 17,4 Carvão 0,4 0,4 2,2 2,0 Ó. comust. 0,5 0,5 2,1 2,0 Ó.Diesel 0,5 2,6 2,0 3,8
*HMD:Horário de maior demanda
4.2.2. Do Tanque à Roda
Já para 2030, foi considerado que tanto o consumo dos veículos elétricos quanto dos veículos convencionais deve ser reduzido por conta da evolução tecnológica. Para os veículos elétricos, a
estimativa se baseou em ZHOU et al. (2013), que assinalam que o consumo de um veículo elétrico, que em 2009 era 21 kWh/100 km21 , poderá ser reduzido para 18 kWh/100 km em 2015 e 15 kWh/100 km em 2020 (i.e., em um período de 12 anos). Ajustado um simples modelo potencial para estimar a redução do consumo22, e projetando o consumo para um período de 16 anos a partir do ano de referência, ter-se-ia o consumo de 14,4 kWh/100 km23. Com esse simples modelo foi estimado que o consumo equivalente ao Kangoo elétrico, nas mesmas condições de uso em 2015, poderia chegar a 15,7 kWh/100 km. O valor é muito próximo a 15,5 kWh/100 km, valor tomado como referência ótima no início dessa análise de tendência24. Comparação adicional foi feita com Mock et al.(2009), que estimam que veículos elétricos com consumo entre 16,4 e 28,1 kWh/100 km em 2010 poderiam ter seu consumo reduzido para algo entre 13 e 22 kWh/100 km em 2030; de acordo com essa tendência, a partir do consumo de 22,8 kWh/100 km, o consumo em 15 anos poderia ser reduzido para 17,5- 17,7 kWh/100km.
Embora possa parecer um resultado muito otimista para as condições de uso do veículo elétrico (carregado, e com grande participação de uso urbano), optou-se por utilizar em 2030 o consumo de 15,7 kWh/100 km. Isso para que no cenário futuro pudessem ser exploradas condições mais favoráveis aos veículos elétricos.
Para os veículos convencionais, a referência para a estimativa dos consumos (ou autonomias) em 2030 foi a evolução desses parâmetros para os veículos flex (média dos veículos comercializados) entre 2003 e 2012. A partir do histórico foi ajustada uma função tendencial e extrapolados os resultados para 2030. A tendência foi incorporada aos valores estimados de consumo do Kangoo convencional, para as condições atuais, quando da operação com gasolina C e com etanol hidratado. As estimativas para 2030, são apresentadas na Tabela 4.15.
Tabela 4.15. Autonomias e consumos (entre parênteses) de veículos elétrico e convencional em 2030 – valores utilizados na análise
Mobilidade Autonomia (consumo entre parênteses) Consumo (MJ/km)
Elétrico 6,37 km/kWh (15,7 kWh/100 km) 0,565
Etanol hidratado 12,93 km/L (7,73 L/100 km) 1,648
Gasolina C 13,66 km/L (7,32 L/100 km) 2,368
21 Parâmetro estimado em revisão de literatura e da compilação de dados de veículos elétricos disponíveis na China. A
principal fonte de informação dos autores é o China Automotive Energy Research Center.
22 (Consumo do veículo no ano n) = (consumo de referência) x (n)-0,135, ou seja, consumo após 12 anos = 21 x (12)0,135. 23 16 anos é o intervalo entre 2015 (ano da estimativa do consumo de 22,8 kWh/100 km) e 2030 (horizonte de
projeção).
24 Dados da Renault, fabricante do Kangoo, indicam que o consumo em ciclo combinado urbano e rodoviário, padrão
europeu, é de 15,5 kWh/100 km, condição na qual a autonomia seria 185 km. Em curto prazo, nas condições de uso no Brasil, esse consumo não pode ser alcançado.
As emissões reguladas na fase de uso dos veículos foram baseadas nos dados disponibilizados pelo MMA (2013) e estão na Tabela 4.11, apresentada na seção 4.1.2. Foi considerado que a quantidade de emissões de CO2 é proporcional ao consumo de combustível, assim, as emissões no ciclo de vida serão reduzidas em função da maior autonomia dos veículos. Do mesmo jeito, as emissões reguladas em 2030 foram calculadas assumindo que as emissões em g/km apresentam uma evolução lineal à respeito das emissões em 2014 em função do consumo de combustível (g/l). Portanto, os valores de referência das emissões foram estimados por litro de combustível consumido, calculadas para o ciclo de vida em função da autonomia prevista, e novamente calculadas por km rodado em todo o ciclo de vida, pois esse é o parâmetro empregado na análise. Para as emissões não reguladas, assume-se ume evolução no cenário 2030 em comparação com 2014.
Tabela 4.16. Emissões reguladas de veículos Kangoo ajustadas para 2030 (g/km)
Gasolina Etanol
CO HCNM NOx CHO CO HCNM NOx CHO
0,742 0,070 0,095 0,002 0,749 0,046 0,042 0,009
Os valores de emissões diurnas, perdas em movimento e perdas em repouso são consideradas sem alterações ao respeito daqueles apresentados para o ano 2014 (Tabela 4.12).
Pode-se observar da comparação de valores apresentados na Tabelas 4.11 e 4.16 que as emissões por km rodado, na média do uso ciclo de vida, caem entre 2014 e 2030. Isso ocorre pela redução do consumo de combustível e não pela redução dos fatores de emissão dos veículos novos. E proporcionalmente caem mais para etanol porque os ganhos de eficiência são mais significativos em relação ao uso de gasolina C (tendência observada desde o lançamento de veículos flex).
4.2.3. Veículo Flex
Na modelagem do processo que representa as condições futuras do veículo flex propõe-se a seguinte hipótese: Nem as condições de manufatura, nem os materiais ou o desempenho do carro vão ser modificados nos próximos 15 anos em consequência de ser uma tecnologia amadurecida. Do mesmo jeito que na definição das condições atuais, o processo de desmontagem fica excluido. A manutenção é mantida sem alterações com respeito à 2014.
4.2.4. Veículo Elétrico
Para a modelagem do processo do VE no software Simapro assume-se uma vida útil 25% maior do que aquela nas condições atuais (150.000 km), alcançando no ano 2030 uma vida total
estimada de 200.000 km, igual ao veículo flex nas condições atuais. As etapas de disposição final do veículo (desmontagem) são consideradas como fora do escopo do projeto e esta dissertação.
Para o cenário 2030 foi estendida a vida útil da bateria e do veículo para 200.000 km. Estender a vida útil faz sentido, em função da evolução da tecnologia. Os demais parâmetros não foram alterados, em virtude de incertezas quanto às possíveis alterações. Uma das premisas do estudo foi alterar a descrição de processos apenas quando houvesse informações seguras ou evidência de alteração. O inventário do processo de manutenção foi mantido em 2030 sem alterações à respeito do ano 2014.