Aula 6 Balanço Energético

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Matriz Energética

Aula 6 – Balanço Energético

Universidade Federal de Mato Grosso do Sul FAENG / Engenharia Elétrica

Campo Grande – MS

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Matriz Energética – 2014 – Prof. Marcio Kimpara

Matriz energética é toda energia disponibilizada para ser transformada, distribuída e consumida nos processos produtivos. Trata-se de uma representação quantitativa da oferta de energia, ou seja, da quantidade de recursos energéticos oferecidos por um país ou por uma região.

A análise da matriz energética de um país, ao longo do tempo, é fundamental para a orientação do planejamento do setor energético, que tem de garantir a produção e o uso adequado da energia produzida, permitindo, inclusive, as projeções futuras.

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

O Balanço Energético (BE) é um quadro contábil que

procura descrever os fluxos energéticos ao longo de um

sistema energético.



Aplicado para um determinado espaço socioeconômico e um

período de tempo definido.



Explicita as relações existentes entre o setor energético e os

demais setores da economia.



É um instrumento de subsídio ao planejamento econômico

setorial.

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• O Balanço Nacional é feito anualmente pela EMPRESA

DE PESQUISA ENERGÉTICA - EPE.

• O Balanço Estadual fornece o detalhamento dos dados

Estado, não fornecidos no Balanço Nacional.

• O último Balanço Energético do Estado de MS:



Elaborado em 2005, ano base, 2004,



Parcerias:

Secretaria de Estado de Planejamento,

Ciência e Tecnologia – SEPLANCT – MS

Instituto de Eletrotécnica e Energia da

USP – IEE/USP

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O Balanço Energético Nacional – BEN é o documento tradicional do setor energético brasileiro, que por mais de 30 anos divulga anualmente a contabilidade da oferta e consumo de energia no Brasil. Sendo uma das mais completas e sistematizadas bases continuadas de estatísticas energéticas disponíveis, o BEN é uma referência fundamental para qualquer estudo de planejamento energético, seja no ambiente público e governamental, seja no ambiente privado.

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O balanço energético torna-se fundamental nesse critério de acolhimento de dados, planejamento e acompanhamento dos setores energéticos

O balanço energético é uma das mais importantes ferramentas de pesquisa e informação energética no Brasil. Trata - se de um documento que divulga anualmente, extensa pesquisa relativas a oferta e consumo de energia no Brasil, contemplando a extração de recursos energéticos primários, sua conversão em formas secundárias, a importação e exportação, a distribuição e o uso final da energia.

BEN foi criado em 1976. A motivação para sua criação aconteceu após o mundo enfrentar a primeira crise do petróleo, em 1973.

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Fornecer indicadores de consumo energético por setores da

sociedade. Com estes dados os órgãos executores e gestores

da política energética juntamente com as empresas do setor,

poderão verificar como está sendo utilizada a energia e

realizar ações corretivas de eventuais distorções.

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• É o instrumento de subsídio ao planejamento

econômico setorial:



tanto na esfera de influência dos poderes públicos,



quanto nos interesses específicos dos investimentos

privados.

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O BE Nacional ou do Estado fornece informações sobre:

• Dados Agregados de energia primária, secundária, oferta e

demanda,

• Oferta e demanda de energia por fonte,

• Consumo de energia por setores da sociedade,

• Comércio externo de energia (dados de importação e exportação) • Balanços de centro de transformações,

• Recursos e reservas energéticas

• Energia e socioeconomia (comparação dos parâmetros energéticos, econômicos e populacionais)

• Dados ambientais de emissão

• Anexos (metodologia, dados mundiais, unidades, fatores de

conversão, estrutura geral, balanços consolidados anos anteriores)

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Para elaborar o BALANÇO ENERGÉTICO é

necessário o levantamento dos principais dados e

fluxos

energéticos,

referentes

à

produção,

importação/exportação, transformação e consumo final

das diferentes formas de energia, pelos diversos

segmentos da sociedade.

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Os fornecedores de dados e informações primários

–

empresas industriais, públicas e de serviços, agentes

regulados e órgãos governamentais, dentre outros

– são

fontes fundamentais para que os resultados apresentados

no BEN traduzam a realidade do país, da melhor forma

possível.

Para a elaboração do BEN, a EPE conta com a

imprescindível

colaboração

de

aproximadamente

oitocentos agentes e empresas

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• Dados de Petróleo, Gás

– Agência Nacional de Petróleo - ANP – Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras

– Companhias Distribuidoras de Derivados – Entidades de Classe e Grandes Indústrias

• Carvão mineral

– Sindicato Nacional da Indústria de Extração do Carvão – Grandes Indústrias

• Energia nuclear

– Indústrias Nucleares do Brasil – INB

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• Energia hidrelétrica e eletricidade

– Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL – Centrais Elétricas Brasileiras S.A. – Eletrobras – Concessionárias de Energia Elétrica

– Operador Nacional do Sistema – ONS

– Câmara de Comercialização de Energia Elétrica - CCEE – Grandes Indústrias

• Lenha e Carvão Vegetal

– Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE – Grandes Indústrias

– Mineradoras

– Projeto Matriz Energética Brasileira – MEB - MME / IPEA

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• Cana-de-Açúcar, Álcool e Bagaço de Cana

– Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento - MAPA – Entidades de Classe

– Indústrias do Setor

• Outros dados: são coletados através de formulários

eletrônicos e cartas enviados aos produtores das

outras fontes de energia, sindicatos e associações.

• A parceria dos governos estaduais com a EPE é

essencial para a construção do balanço.

(15)

(16)

O Balanço consolidado possui até 28

colunas por 47 linhas



COLUNAS: apresenta os tipo

de fontes de energia (primária

e secundária).



LINHAS: representa os fluxo

de entrada e saída de energia

(importação, produção,

consumo, etc).

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

A unidade básica adotada na composição do Balanço Energético

Nacional - BEN é a “

tonelada equivalente de petróleo - tep

”, uma

vez que a mesma:

a) está relacionada diretamente com um energético importante;

b) expressa um valor físico;

Unidade de Medida do Balanço Energético

Atenção: O BEN, a partir da edição de 2003, passou a adotar os critérios internacionais mais usuais para a conversão das unidades comerciais de energia em uma unidade comum de referência. Assim, (i) o petróleo de

referência passou a ser o de 10000 kcal/kg, (ii) todos os fatores de

conversões passam a ser determinados com base nos poderes caloríficos

inferiores das fontes de energia, e (iii) para a energia hidráulica e

eletricidade passam a ser considerados os coeficientes de equivalência teórica, onde 1kWh = 860 kcal (1º Princípio da Termodinâmica).

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Estrutura :

Os processos energéticos do BEN são divididos em 4 etapas

fundamentais:

Energia Primária Transformação Energia Secundária Consumo final

Construção do Balanço

(23)



Energia primária pode ser de origem fóssil, renovável

ou nuclear.

PETRÓLEO, GÁS NATURAL, CARVÃO VAPOR, CARVÃO METALÚRGICO, URÂNIO, ENERGIA HIDRÁULICA, LENHA, PRODUTOS DA CANA E OUTRAS FONTES PRIMÁRIAS.

(24)



Energia secundária é o resultado proveniente dos

diferentes centros de transformação cujo destino são os

diversos setores de consumo e, eventualmente, outro

centro de transformação.

ÓLEO DIESEL, ÓLEO COMBUSTÍVEL, GASOLINA, GLP, NAFTA, QUEROSENE, GÁS DE COQUERIA, COQUE DE CARVÃO MINERAL, URÂNIO CONTIDO NO UO2 DOS ELEMENTOS COMBUSTÍVEIS, ELETRICIDADE, CARVÃO VEGETAL, ÁLCOOL ETÍLICO, (ANIDRO E HIDRATADO) E OUTRAS SECUNDÁRIAS DE PETRÓLEO (GÁS DE REFINARIA, COQUE E OUTROS).

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

Total de transformação: quantidade de energia que entra

e sai dos CENTROS DE TRANSFORMAÇÕES.



CENTROS DE TRANSFORMAÇÕES:

 Refinarias de petróleo,  Plantas de gás natural,  Usinas de gaseificação,

 Centrais elétricas de serviço público, privados  Carvoarias e etc.

(26)

TIPOS DE CONSUMOS



Consumo final: energia primária e secundária

consumida para fins energéticos e não energéticos.



Consumo final não-energético - é a quantidade de

energia contida em produtos que são utilizados em

diferentes setores para fim não-energético.



Consumo final energético - contém o consumo final dos

setores "energético", "residencial", "comercial", "público",

"agropecuário", "transportes", "industrial" e "consumo

não-identificado".

(27)

Contendo a contabilidade relativa à oferta e consumo de

energia no Brasil, bem como dos processos de conversão

de produtos energéticos e de comércio exterior, o BEN

reúne em um único documento as séries históricas dessas

operações, além

das informações

sobre reservas,

capacidades instaladas e importantes dados estaduais.

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A matriz Balanço Energético expressa o balanço das diversas etapas do processo energético: produção, transformação e consumo, conforme figura e conceituação apresentados a seguir.

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A Oferta Interna de Energia resulta, portanto, das seguintes atividades: Produção

Quantidade de energia primária extraída a partir de recursos minerais (petróleo, carvão, gás natural), vegetais (caldo de cana, melaço, bagaço, lenha) e hídricos. Sinal positivo.

Importação

Quantidade de energia primária e secundária que entra no país, proveniente do exterior. Tem sinal positivo.

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Variação de estoques

Diferença entre o estoque inicial e final de cada ano. Um aumento de estoque num determinado ano, diminui a oferta interna de energia. De maneira análoga, a redução de estoques contribui para um aumento na oferta interna de energia.

Assim, aumentos de estoque são contabilizados com sinal negativo e redução de estoques, com sinal positivo. É importante ressaltar a importância do registro da variação do estoque em função de seu caráter estratégico, pois a finalidade é compensar flutuações na produção e oferta dos energéticos.

Oferta total – Consiste no somatório da produção de energia primária, com a importação de energia e a variação de estoques. É a quantidade de energia colocada a disposição para ser transformada ou para o consumo final.

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Exportação

E a quantidade de energia primaria e secundaria que e enviada para outros estados ou para o exterior. Essa energia recebe o sinal negativo.

Energia Não Aproveitada

E a quantidade de energia que, por razoes técnicas, no momento atual não esta sendo utilizada. Essa energia e caracterizada com sinal negativo.

Reinjeção

É a quantidade de gás natural, normalmente associado ao petróleo, reinjetada nos poços de petróleo para otimizar a recuperação desse

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Oferta Interna Bruta

É a quantidade de energia que se coloca a disposição do Estado para transformação ou consumo final. Correspondem a soma dos valores colocados para oferta total, exportação, energia não aproveitada e gás natural reinjetado.

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Total Transformação

É a soma da energia primaria e secundaria que entra e sai dos diversos centros de transformação. É importante observar que toda energia primaria e/ou secundaria que entra como insumo no processo de transformação recebe sinal negativo, enquanto que toda energia secundaria produzida nos centros de transformação recebe sinal positivo.

Perdas na Distribuição e na Armazenagem

São as perdas ocorridas nas atividades de produção, transporte, distribuição e armazenagem, como são os casos das perdas em gasodutos, oleodutos, linhas de transmissão e redes de distribuição de energia elétrica. Não se incluem nessa linha as perdas ocorridas no

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Ajustes

Essa linha e utilizada para compatibilizar os dados de oferta e consumo de energias provenientes de fontes diferentes. quantifica os deficits e superavits aparentes de cada energia, produtos de erros estátisticos, informações ou medidas.

Calcula-se da seguinte forma: Ajuste = Consumo Final + Total Transformação + Perdas na Distribuição e Armazenagem – Oferta Interna Bruta.

Consumo Final

O consumo final inclui o energético e o não energético. Nessa parte são detalhados os consumos dos diversos setores econômicos do Estado.

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Consumo Final Energético

Nessa parte são incluídos os consumos finais dos seguintes setores: energético, residencial, público, agropecuário, transporte (rodoviário, ferroviário, aéreo e hidroviário), industrial (cimento, ferro gusa e aço, mineração, pelotização, não ferrosos e outros da metalurgia, química, alimentos e bebidas, têxtil, papel e celulose, cerâmica e outros).

Consumo Final não Energético

Quantidade de energia contida em produtos utilizados em diferentes setores, para fins não energéticos.

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O fluxo energético de cada fonte primária e secundária é representado pelas seguintes equações:

OFERTA TOTAL = PRODUÇÃO (+) IMPORTAÇÃO (+) OU (-) VARIAÇÃO DE

ESTOQUES

OFERTA INTERNA BRUTA = OFERTA TOTAL (-) EXPORTAÇÃO (-) NÃO

APROVEITADA (-) REINJEÇÃO

Ou ainda

OFERTA INTERNA BRUTA = TOTAL TRANSFORMAÇÃO (+) CONSUMO

FINAL (+) PERDAS NA DISTRIBUIÇÃO E ARMAZENAGEM (+) OU (-) AJUSTE

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• TRANSFORMAÇÃO

Nesta parte, configurada pelos centros de transformação, é observada a seguinte operação:

PRODUÇÃO DE ENERGIA SECUNDÁRIA = TRANSFORMAÇÃO PRIMÁRIA (+)

TRANSFORMAÇÃO SECUNDÁRIA (-) PERDAS NA TRANSFORMAÇÃO

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Deve ser observado que a produção de energia secundária

aparece no bloco relativo aos centros de transformação, por

conta de ser toda ela proveniente da transformação de

outras formas de energia.

Assim, para evitar-se dupla contagem, a linha de

“produção” da matriz fica sem informação para as fontes

secundárias. Mesmo assim, para a energia secundária

também valem as operações anteriormente descritas,

desde que se considere a produção nos centros de

transformação como parte da oferta.

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Observações importantes sobre os sinais nos centros de transformação:

• toda energia primária e/ou secundária que entra (como insumo) no centro de transformação tem sinal negativo;

• toda energia secundária produzida nos centros de transformação tem sinal positivo.

(40)

• CONSUMO FINAL DE ENERGIA

CONSUMO FINAL = CONSUMO FINAL PRIMÁRIO (+) CONSUMO FINAL

SECUNDÁRIO

E ainda:

CONSUMO FINAL = CONSUMO FINAL NÃO ENERGÉTICO (+) CONSUMO

FINAL ENERGÉTICO

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Calcule a Oferta Interna Bruta de petróleo considerando as seguintes informações:

Produção: 77.225 (10³ TEP) Importação: 17.646 (10³ TEP)

Redução no estoque: 317 (10³ TEP) Exportação: 12.450 (10³ TEP)

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Considere as seguintes informações em relação ao carvão mineral em um determinado país:

Produção: 1999 (10³ TEP) Importação carvão: 12,85Mt

Aumento no estoque: 172 (10³ TEP) Exportação: 0 (10³ TEP)

Transformação: 8402 (10³ TEP)

Consumo industrial de carvão: 3,414 Mt

Perdas transporte e armazenagem: 36 (10³ TEP)

Geração de energia elétrica por termelétricas a carvão: 8300 (10³ TEP) Importação de eletricidade: 3146 (10³ TEP)

Geração a partir de hidrelétricas: 232,55 TWh

Consumo energia elétrica setor residencial: 13000 (10³ TEP) Consumo energia elétrica setor industrial: 8000 (10³ TEP) Consumo energia elétrica setor comercial: 116,3 TWh

Exercício 2

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Exercício 2

Carvão mineral Eletricidade

Produção Importação Variação Estoque Oferta total Exportação Não aproveitada Reinjeção

Oferta interna bruta Total transformação Perdas distribuição ENERGÉTICOS F L U XOS EN T R A D A E SA ÍD A

Determine a matriz de balanço energético Desenhe o fluxograma de energia

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Equivalência entre as fontes

O critério utilizado para agregar as diferentes fontes em uma única unidade é a equivalência em energia térmica. Isto significa que a quantidade de energia medida em todas as fontes e em todos os pontos da cadeia energética é o potencial dessa energia de gerar calor.

Para o caso dos combustíveis, o BEN utiliza o Poder Calorífero Inferior (PCI), expresso em kcal/kg, de cada um deles para determinar o seu conteúdo calórico.

No caso da energia elétrica usa-se uma relação definida a partir do efeito Joule que diz que 1 kWh gera 860 kcal de calor. Portanto, 860 kcal é a energia térmica contida em 1 kWh.

A unidade de medida do BEN é a tonelada equivalente de petróleo (tep). Esse petróleo tem um conteúdo calórico de 10.000 kcal/kg. Logo 1 tep tem 10.000.000 de kcal.

* No exercício, considere o poder calorífico do carvão como 7.000 kcal/kg

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Exercício 2

OFERTA TOTAL = PRODUÇÃO (+) IMPORTAÇÃO (+) OU (-) VARIAÇÃO DE ESTOQUES

OFERTA INTERNA BRUTA = OFERTA TOTAL (-) EXPORTAÇÃO (-) NÃO APROVEITADA (-) REINJEÇÃO

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Matriz Energética Mundial

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Balanço Energético

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Contrastes Mundiais

EUA: 84% da energia atual não é renovável.

Reino Unido: 97% não é renovável (carvão mineral, petróleo e gás natural).

Portugal: 80% das fontes de energia não renovável, importa 82% da energia que consome.

França: 93% de energéticos não renováveis, 84% de energia nuclear. Bélgica: 97% de energia não renovável, 3% de renovável pela queima de resíduos de lixo. Energia nuclear: 88%.

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Dados Mundiais

Consumo Mundial de Carvão (2010)

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Dados Mundiais

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Dados Mundiais

Consumo Mundial de Gás Natural (2010)

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• O Brasil se distingue pela participação muito elevada das fontes renováveis na estrutura de oferta de energia.

• No último balanço, as fontes renováveis representaram 46% na matriz energética

• As fontes renováveis que mais contribuem para o percentual verificado na matriz energética brasileira são:

• Brazil is the 8th largest total energy consumer and 10th largest

producer in the world (EIA – Energy Information Administration)

Características Matriz Energética Brasileira

Hidráulica Biomassa

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• Os Estados Unidos é o maior consumidor de petróleo do

mundo, chegando a consumir cerca de 19,150,000 barris/dia

• É o terceiro maior produtor de petróleo

• É o maior consumidor e maior produtor de Gás Natural do

mundo

• Consumo de eletricidade (bilhões kWh)

– China: 4,693

– Estados Unidos: 3,741 – Japão: 860

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• A China é o pais mais populoso do mundo com uma economia em rápido crescimento, o que levou o país a ser o maior consumidor e produtor de energia do mundo.

• A China é o segundo maior consumidor de petróleo do mundo, atrás apenas dos Estados Unidos, mas é o país que mais consome energia no mundo (a partir de 2010)

• A China é o maior produtor, consumidor e importador de carvão mineral do mundo. Sozinha a china representa quase metade do consumo mundial deste energético.

• A China se tornou o maior produtor de eletricidade em 2011.

• A China se se tornou o segundo país que mais importa petróleo e seus derivados em 2009. A Energy Information Administration (EIA) estima que a China ultrapassará os Estados Unidos como maior importador de