PEN Recursos e Oferta de Energia. Gás Natural e Gás de Folhelho

(1)

PEN 5002

Recursos e Oferta de Energia

Gás Natural e Gás de Folhelho

Prof. Célio Bermann e Prof

a

_{Virginia Parente}

2021

(2)

2

Sumário

• Gás Natural: recurso e oferta

• Gás de Folhelho: a disruptura do “Shale”

(3)

3

Fontes de Energia Renováveis e Não-Renováveis

Não-Renováveis

• Combustíveis fósseis

• Petróleo

• Gás Natural

• Carvão Mineral

• Nuclear

• Reservas de urânio

Renováveis

Hidroelétrica

Pequena escala

Grande escala

Biomassa

Rejeitos agrícolas

“Fazendas” energéticas

Lixo urbano

Biogás

Oceânica

Marés (Maremotriz)

Térmica oceânica (OTEC)

Eólica

Geotérmica

Hidrotérmica

Geopressurizada

Rochas secas quentes

Magma

Célula de Hidrogênio/Combustível

Solar

Térmica solar

Fotovoltaica

(4)

Participação Percentual das Fontes de Energia na Produção Energética Mundial: a importância do GN

Ano Carvão

_Natural

Gás

Óleo

_Crú

Líquido

de

Gás

Natural

Hidro-

eletrici-dade

Eletrici-dade

Nuclear

Geotér-mica

&

Outras

Bio-

eletrici-

dade

Combus-tíveis

Re-nováveis

&

Resí-duos

TOTAL

Eletrici-

_dade

Não-

Eletrici-dade

1990

24%

20%

34%

1,8%

5,9%

5,3%

0,4%

0,8%

7,7%

100%

34%

66%

1991

23%

20%

34%

1,9%

6,1%

5,6%

0,4%

0,9%

7,9%

100%

35%

65%

1992

23%

20%

34%

1,9%

6,0%

5,6%

0,4%

0,9%

8,1%

100%

34%

66%

1993

22%

20%

34%

2,0%

6,3%

5,7%

0,5%

1,0%

8,2%

100%

36%

64%

1994

22%

20%

33%

2,0%

6,3%

5,8%

0,5%

1,0%

8,4%

100%

36%

64%

1995

22%

20%

33%

2,0%

6,4%

5,8%

0,5%

1,0%

8,7%

100%

36%

64%

1996

22%

20%

33%

2,0%

6,3%

5,9%

0,5%

1,1%

8,6%

100%

35%

65%

1997

22%

20%

34%

2,0%

6,4%

5,7%

0,5%

1,2%

8,8%

100%

35%

65%

1998

21%

20%

34%

2,1%

6,3%

5,8%

0,5%

1,2%

9,1%

100%

36%

64%

1999

21%

20%

34%

2,1%

6,2%

0,5%

1,3%

9,3%

100%

36%

64%

2000

20%

34%

2,0%

6,2%

100%

2001

21%

34%

2,0%

5,8%

6,3%

100%

2002

22%

20%

33%

1,9%

5,7%

6,2%

100%

2003

22%

20%

33%

1,8%

5,6%

5,9%

100%

Média

22%

20%

34% 2,0%

6,1%

5,8%

0,5%

1,0%

8,5%

100%

35%

65%

(atualizar!)

(5)

PEN 5002: Recursos e Oferta de Energia

Prof. Célio Bermann e Profa. Virginia Parente 5

Embora seja um combustível fóssil,

o GN é uma das fontes de energia

✓ menos poluentes,

✓ mais seguras, e

✓ mais versáteis

O GN não tem cheiro, cor ou forma na sua forma pura...

Quando em combustão, libera uma grande quantidade de energia!

(6)

PEN 5002: Recursos e Oferta de Energia Prof. Célio Bermann e Profa. Virginia Parente

Fonte: Prof. Afonso A.

Dantas Neto &

Alexandre Gurgel,

PhD. Processamento de

Gás Natural. Depto. de

Engenharia

Química/Univ. Fed. Rio

Grande do Norte – PRH

ANP-14. Natal s/d.

(7)

Composição do Gás Natural

O gás natural é uma mistura de

hidrocarbonetos...

....Embora formado

principal-mente de metano

(+ de 70% em média),

ele pode conter também →

Metano

CH

₄

70-90%

Etano

C

2

H

6

Propano

C

3

H

8

0-20%

Butano

C

₄

H

₁₀

Dióxido de Carbono

CO

₂

0-8%

Oxigênio

O

2

0-0.2%

Nitrogênio

N

2

0-5%

Ácido Sufúrico

H

₂

S

0-5%

Gases Raros

A, He, Ne, Xe

traços

Composição Típica de GN

Fonte: Prof. Afonso A. Dantas Neto & Alexandre Gurgel, PhD. Processamento de Gás Natural. Depto. de Engenharia

(8)

Algumas características e tipos de GN

Tipo “Dry”

→ Quase puro metano

Tipo “Wet”

→ Quando contém outros hidrocarbonetos

Múltiplos usos

→ Residenciais, comerciais e industriais

Exploração

(9)

1. Verifica-se a existência de bacias sedimentares c/ rochas de acumulação de

hidrocar-bonetos: testes sísmicos

2. Se houver resultado positivo, faz-se a perfuração de poço pioneiro (nível de acumulação)

3. Em seguida, são feitos outros testes através de poços de delimitação (viabilidade)

4. Por fim, é feito o mapeamento do reservatório que é encaminhado à produção

Exploração

(10)

Prof. Célio Bermann e Profa. Virginia Parente ₁₀

O GN pode vir associado ou não-associado

➔ Vem dissolvido no óleo ou sob a forma de

capa de gás

➔ A produção de gás é determinada diretamente

pela produção do óleo

➔ Caso não haja condições econômicas para a

extração, o gás natural é reinjetado na jazida

ou queimado*, a fim de evitar o acúmulo de

gases combustíveis próximos aos poços de

petróleo

.

➔ É mais interessante do ponto de

vista econômico, devido ao

grande acúmulo de propano e de

hidrocarbonetos mais pesados

➔ Nesta situação, vale mais a pena

se produzir comercialmente

(11)

Fonte: Prof. Afonso A. Dantas Neto & Alexandre Gurgel, PhD. Processamento de Gás Natural. Depto. de Engenharia Química/ Univ. Fed. Rio Grande do Norte – PRH ANP-14. Natal s/d.

(12)

Razão Gás-Óleo (RGO)...

Fonte: Prof. Afonso A. Dantas Neto & Alexandre Gurgel, PhD. Processamento de Gás Natural. Depto. de Engenharia Química/ Univ. Fed. Rio Grande do Norte – PRH ANP-14. Natal s/d.

(13)

13

Usos do GN nos mercados industrial,

residencial e comercial

Mercado Industrial

Aquecedores

Ar quente

Caldeiras

Cozimento e processamento

Desidratação

Forja e fornalha

Fornos

Fundição/Fusão

Geração/Carburação

Incineradores

Insumo industrial

Queimadores/Chamuscamento

Refrigeração

Secadores

Mercado Residencial e

Comercial

Aquecedores de água

Aquecedores de ambiente

Chapas quentes

Churrasqueiras

Condicionadores de ar

Refrigeradores

Secadores

Etc ...

(14)

14

Histórico: quando e onde surgiu no mundo?

✓

No

Irã

, entre 6000 e 2000 AC.

✓

Na

Pérsia

, era conhecido como “Fogo Eterno”

✓

Na

China

, era explorado desde 900 AC; (bambu a 1000m)

✓

Na

Europa

, surge apenas em 1659; perde na competição com carvão carbonizado ou

‘town gas’ (iluminação em 1790)

✓

Nos

EUA

, o 1

o

gasoduto surge em 1821, no estado de NY

✓

Maior escala na

Europa

apenas no

final do séc. XIX

: queimador de R. Bunsen (mix de

GN+água); e com ‘novo’ gasoduto a prova de vazamento em 1890 (dist. máx de 160 km)

✓

Final de

1930

, avanços da tecnologia leva longos percursos; mas

apenas na 2

a

_Guerra

Mundial

tornou-se de fato disponível e competitivo, desbancando o ‘town gas’

✓

O

boom

de construção

durou até 1960

(milhares de km, em função do

avanço da

metalurgia e soldagens e tubos

): em vários países..., e é visto com vantagens

ambientais***

(15)

15

Histórico no Brasil

Quando e onde começou a ser explorado no Brasil?

Na Bahia, ~ 1940

As bacias do Recôncavo Baiano, de Sergipe e de Alagoas

destinavam insumos combustíveis à Refinaria Landulpho Alves (1950)

(320 mil barris/dia, produzindo asfalto, diesel, gasolina, GLP e outros

derivados de petróleo)

e ao Pólo Petroquímico de Camaçari

Grande marco: exploração da Bacia de Campos (RJ), 1980+, que elevou a

participação do GN na da matriz nacional

Antigas metas para 2010 desencadearam iniciativas como:

- Gasoduto Bolívia-Brasil c/ capacidade máx de 30MMm

3

_/dia

- Tentativas de estimular novas UTEs

- Desenvolvimento da Bacia de Solimões

- Investimentos em prospecção → levaram às recentes descobertas

(16)

The different demand segments of NG in Brazil

Production of petroleum by-products

Thermo power generation

.

Non-energy uses

.

Household /residential uses

.

Commerce and public sectors

.

Transportation demand

… .. .

Industrial demand

.

(17)

3% 2%

71%

4%

5%

15%

Residencial

Comercial

Industrial

Automotivo

Cogeração

Termogeracao

The State of São Paulo is the largest consumer accounting for 33% Brazil’s

demand and its industrial sector accounts with more than 2/3 of total demand

Thermopower generation

.

Household /residential .

Commercial .

Transportation/ automotive .

.

Industrial

.

Source: http://www.energia.sp.gov.br/portal.php/gas-natural

.

Cogeneration .

(18)

Fonte: PDE 2014, EPE.

(19)

Química/Univ. Fed. Rio Grande do Norte – PRH ANP-14. Natal s/d.

(20)

(21)

(22)

Fonte: Prof. Afonso A. Dantas Neto & Alexandre Gurgel, PhD. Processamento de Gás Natural. Depto. de Engenharia Química/Univ. Fed. Rio Grande do Norte – PRH ANP-14. Natal s/d.

PROCESSAMENTO

DE GÁS NATURAL

(23)

PROCESSAMENTO

DE GÁS NATURAL

(24)

(25)

(26)

COGERAÇÃO

(cont.)

(27)

(28)

- Gás Natural Comprimido (GNC)

- Gasodutos

- Gás Natural Liquefeito (transporte criogênico: -162 °C)

(29)

PEN 5002: Recursos e Oferta de Energia Prof. Célio Bermann e Profa. Virginia Parente Fonte: ANP/SCM, 2011.

(30)

Fonte: Cámara Boliviana de Hidrocarburos, 2010.

(31)

31

Rede de Contratos: da Produção à Distribuição

Consumidor Final

Eletricidade

Transm. + Distr. + Comerc.

PPA

(Power Purchase Agreement)

Geração de

Eletricidade

FSA

(Fuel Supply Agreement)

Gás (Transporte & Dist)

Gás (E&P)

(32)

Potencial de

100 milhões

de m

3

_/dia

Tupi, Iara e

Júpiter

Previsão

para

2015/2016

Brasil – Pré-Sal

(33)

Evolução das Reservas Provadas de Gás Natural no Brasil (1975 – 2015)

Em milhões de metros cúbicos

(34)

Reservas estinadas Shale Gas e Shale Oil no Brasil

34

Fonte: U.S. Energy Information Administration (eia). September 2015

▪ 245 trilhões de pés

cúbicos de Shale Gas

▪ 5,4 bilhões de barris

(35)

Fonte: IEA 2009.

(36)

36

Gasoduto Virtual: potenciais vantagens

Fonte: Petrobras, 2003.

▪ Antecipação da criação de mercados em localidades sem infraestrutura de

transporte e/ou distribuição

▪ Antecipação das receitas com a venda de gás natural

▪ Redução do risco de mercado nos projetos de ampliação da malha de transporte

e/ou distribuição

▪ Antecipação do retorno de investimentos em infraestrutura

▪ Diversificação da matriz energética

▪ Redução de importação de GLP

▪ Geração de divisas através do deslocamento de combustíveis líquidos

▪ Redução de emissões

(37)

37

Sumário

• Gás Natural: recurso e oferta

• Gás de Folhelho: a disruptura do “Shale”

• Discussões finais e apresent. dados recentes

(38)

Gás Natural de Folhelho ou Shale Gas

▪ O gás natural de folhelho ou shale gas é considerado uma forma

não-convencional de gás natural. Ele é encontrado em reservatórios nos quais

sua feição geológica consegue manter o gás aprisionado.

▪ O gás de folhelho se encontra “aprisionado” em rochas sedimentares

laminadas, de granulação fina e aspecto foliado, daí o nome em folhas ou

folhelho. No Brasil, muitas vezes, ele é erroneamente denominado “gás de

xisto”, porém o xisto é uma rocha metamórfica.

▪ Os folhelhos oleígenos, por sua vez, apresentam determinada

porcentagem de material orgânico que se decompõe termicamente,

produzindo óleo e gás.

(39)

Extração do Gás Natural de Folhelho

A extração do gás natural contido no folhelho utiliza, basicamente,

duas técnicas:

▪ fratura hidráulica (fracking), que consiste em fraturar as finas

camadas de folhelho com jatos de água sob pressão. A água recebe

adição de areia e de produtos químicos que mantêm abertas as

fraturas provocadas pelo impacto, mesmo em grandes profundidades,

propiciando o escape do gás e sua captura por dutos;

▪ perfuração horizontal da camada de rocha portadora de gás. Essa é

uma segunda técnica que foi desenvolvida por George Mitchell.

(40)

Fonte: https://images. angelpub.com/ 2012/25/14962 /fracking-diagram.png

(41)

Fonte:

http://www.eia.gov/ oil_gas/rpd/shale_ gas.jpg

(42)

Infraestrutura de exploração de Shale Gas no Texas

(43)

Ilustrando a extração de Shale Gas

(44)

Exploração do GN de Folhelho através de faturamento hidráulico

Fonte: http://econews .com.au/wp-content/upload s/2012/05/shal e-gas-drilling-diagram.jpg

(45)

Waste pit - Depositório em site de exploração de Gas de Folhelho

c/ a técnica de faturamento hidráulico

Fonte: http://wilderness.org/sites/ default/files/legacy/userfil es/waste-pit-on-hydraulic- fracturing-site-TXsharon-Photobucket.jpg

(46)

Externalidades negativas ligadas à exploração do Shale...

(47)

Gás Natural de Folhelho

Fonte:

http://www.a2lc.com/Portals/16856/imag es/Fracked.jpeg

(48)

Gás Natural de Folhelho

Fonte:

http://www.theoec.org/s ites/default/files/Fracki ngGraphic.jpg

(49)

49

Sumário

• Gás Natural: recurso e oferta

• Gás de Folhelho: a disruptura do “Shale”