CARVÃO MINERAL. Eng. Fernando Luiz Zancan Associação Brasileira do Carvão Mineral - ABCM. Curitiba/PR - 29 de janeiro de 2016

(1)

Associação Brasileira do Carvão Mineral

Eng. Fernando Luiz Zancan

Associação Brasileira do Carvão Mineral - ABCM

Curitiba/PR - 29 de janeiro de 2016

CARVÃO MINERAL

(2)

A curva do esquecimento

de Ebbinghaus

(3)

www.carvaomineral.com.br

Contato:

zancan@carvaomineral.com.br (48)34318350

(4)

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

(5)

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

(6)

100 milhões de urbanos p/ano

por 30 anos

(7)

 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%

E como atender a essa população?

(8)

Fonte: IEA, WEO 2015

Geração de energia elétrica mundial por fonte Cenário de “Novas Politicas”

O carvão é importante hoje e no futuro da matriz energética mundial

Matriz de energia elétrica mundial -

2040 – IEA

(9)

O carvão : Apesar de cair em %,

aumenta em produção (t e TWh)

(10)

Apesar de cair na OCDE, aumenta nos países em desenvolvimento

Nov/2015

(11)

Carvão continuará

crescendo - prev. 2030

(12)

India

World

1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000

1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040

Mtce

1987: European coal demand peak2005: US coal demand peak

Chinese coal demand plateau

India: 2^ndlargest coal consumer by 2020

Other India

China

United States Europe

Demanda global de carvão por região

 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

Quem está consumindo todo esse

carvão?

(13)

O carvão parou de crescer no mundo?

Incremento de consumo de 2014/19

Fonte: IEA/CIAB/Carlos F. Alvarez

(14)

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

(15)

O Carvão é o recurso energético mais abundante no mundo

80,7 % dos recursos energéticos do mundo é carvão

(16)

Geração de Eletricidade a Carvão no Mundo em 2012

Mongólia 95% Índia 71% Alemanha 44%

África do

Sul 93% Austrália 69% USA 38%

Polônia 83% Israel 61% Reino

Unido 39%

China 81% Indonésia 48% Japão 21%

Mundo : 41 %

Fonte : WCA

(17)

Combustão

Gaseificação

CCS HELE

CtG

CtL

High Efficiency, Low Emission

Carbon Capture and Storage

Coal to Gas

Coal to Liquid

Utilização do carvão

(18)

Carvão – Tecnologia em evolução

Fonte : GE CIAB/nov15

(19)

 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

Situação da frota mundial das UTEs

(20)

CHINA:

 41% da frota a carvão do mundo (1º)

 37% da emissão global de CO2 pela termo a carvão

 Estratégia:aposentar usinas após 25 anos de operação

ÍNDIA:

 6% da frota a carvão do mundo (3º)

 8% da emissão global de CO2 pela termo a carvão

 Estratégia:aposentar

usinas SC após 25 anos de operação

UTEs de alta eficiência e baixa

emissão já são realidades

(21)

 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

Co-firing também é uma opção para

diminuir emissões

(22)

Tecnologia de

redução de emissões

Fonte: CIAB nov/15

(23)

 China

 600 MW CFBC

 Supercrítica

 41% de eficiência

 254 bar @ 571°C / 1900t/h

 Flexibilidade de carvão

 Caldeira: Harbin/Shanghai/Dongfang

 Operação comercial: 2014

BAIMA | 600 MW - CFBC

(24)

 China

 1.000 MW PC

 Ultra Supercrítica

 280 bar @ 603°C / 2.955 t/h

 Caldeira: Alstom/Shanghai Electric | Turbina: Siemens

SHANGHAI WAIGAOQIAO 3

1.000 MW

(25)

 Dinamarca

 440 MW PC Ultra Supercrítica

 290 bar @ 580°C

NORDJYLLAND 3 | 440 MW

(26)

 Alemanha

 750 MW PC

 CO2 < 800 g/kWh

 280 bar @ 600°C

 Caldeira: IHI e Austrian Energy Turbina: Siemens

 Operação comercial:

2013

LÜNEN 3 | 750 MW

(27)

 Alemanha

 912 MW PC

 Ultra

Supercrítica

 285 bar @ 603°C 2.347 t/h

 CO2 < 740 g/kWh

 Caldeira: Alstom

 Operação

comercial: 2013

RDK 8 | 912 MW

(28)

 Malásia

 1.080 MW PC

 282 bar @ 600°C 3.226 t/h

 Caldeira: Alstom

 Operação comercial:

2015

MANJUNG 4 | 1.080 MW

(29)

 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

SHENHUA GUOHUA Power Company

“Near zero emissions”

Limites de emissão estabelecido pelo Governo Chinês a partir de 2011

(30)

Fonte: IEA 2008

Substituir:

< 300 MW

> 25 anos

Reduz:

1.7 GtCO

₂

/ano 22% ▼emissões de carvão

5.5% ▼ emissões globais

>300 MW

Redução de CO

₂

&

Eficiência das Plantas

(31)

O Caminho da Redução do CO

₂

Mais 1 % de

eficiência : menos 2,5 % de CO²

O maior corte de emissões de CO

₂

só com CCUS

Brasil : 28 %

(32)

Captura e Estocagem e Uso de CO

2

CCUS

Captura

Transporte

Estocagem

3 Opções:

• Post

Combustão

• Pre Combustão

• Oxy fuel

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

(33)

Rotas tecnológicas de CCS

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.

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.

Pre Combustion

Post Combustion

(34)

 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 primeiro projeto em grande escala:

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 o desenvolvimento

Visão 2030

 CCS é uma indústria real

 2 Gt CO2/ano

 P&D continuo, redução de custos significativos e economia de escala

 É viável, atrai investimentos privados

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

Fonte: Rota de desenvolvimento de tecnologia CCS. Roadmap do IEA

Desenvolvimento do CCS

34

(35)

 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

SASKPOWER BOUNDARY

DAM – CCUS

(36)

Custo do CCS Post Comb 2032/2033

Fonte: Alstom, WCA Workshop 2015

(37)

Evolução dos custos de CCS

Fonte: Alstom, WCA Workshop 2015

Ref PP: UTE sem CCS

(38)

Política de paridade entre todas as tecnologias de baixa emissão é essencial

CCS: por que a demora no

progresso?

(39)

Custo da eletricidade por

tecnologia

( GE - nov/2015)

(40)

 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%)

Gaseificação: tecnologia já consolidada

Gaseificador

Gás de síntese

H₂+ CO

Processo de Liquefação

Coal to Gas (CTG) Syngas to Liquids

Produtos

 Metanol

 Gás Liquefeito

 Olefinas

 Polímeros

 Gasolina, querosene e diesel

 Uréia (Fertilizantes)

Produtos

Geração elétrica

(41)

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

Gaseificação: eletricidade é menos atrativo

Source: Higman Consulting, GTC Database, 2014

(42)

Independência energética = Energia Disponível

Galiléia jan 2013

(43)

31%

7%

42%

1%

19%

Energia

petróleo gas natural

carvão

hidráulica nuclear

27 anos sem pesquisa geológica

Fonte : BEN 2012 Equivalência energética - tep

100 % dos recursos

conhecidos estão no Sul do Brasil – 90 % no RS

Carvão um energético disponível

(44)

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

(45)

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

(46)

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

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

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

(47)

Carvão : Forte Indutor

econômico na cadeia produtiva

USINA

Mina de Carvão Mina de

Calcário

Fábrica de Cimento

Energia Elétrica

Simbiose Industrial -

aproveitamento de subprodutos com menor

impacto

ambiental

(48)

Impacto de construção de uma usina de 340 MW

Obs: Impacto na industria nacional – sem construção civil

Impacta na economia R$ 5,5 bilhões

Duplica o PIB percapita de Candiota

(49)

Economia da Geração Térmica a Carvão

Impactos da produção das termoelétricas na economia brasileira - 2009

Variáveis

Impacto direto

Impacto indireto

Impacto total

Multiplic 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

(50)

Benefícios da Geração

Termelétrica a Carvão Nacional

Baixo CVU

Moeda nacional: não afeta balança de pagamentos

Próximas aos centros de carga

Despachabilidade => energia de base

Não dependente das condições climáticas

Energia disponível

(51)

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)

Benefícios da Geração Termelétrica a Carvão

Despacho em janeiro/2014

(52)

Carvão tem o CVU mais baixo

Fonte : ONS PMO10.15 Candiota : 50/69 R$/MWh

(53)

Previsibilidade do custo do

Gás Natural ?????

(54)

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.

(55)

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)

UTE Leilão 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

 Garantia física menor que leilões anteriores

(56)

• 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

Leilões A-5/2014 e 2015

Leilão 28.11.14

(57)

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

(58)

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

(59)

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

(60)

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

(61)

Potencial de geração à carvão

Conclusão:

...“pode-se

incrementar mais de 3.600 MW

sem contudo prejudicar a

qualidade do ar

da região” ...

(62)

Projetos em desenvolvimento com licença ambiental

Projeto Capacidade MW

Consumo de Carvão t/ano

Investimento R$ bilhões

USITESC/SC 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

Total 3.097 14.640.000 23,1

Produção de carvão em 2014 : 6.000.000 t

(63)

Tecnologias Limpas

Central La Pereda,

Espanha

CFBC – 2.100 Kcal/kg

- Baixas emissões

- Queima

com biomassa

< CO²

(64)

CFBC – carvões de alta cinza

Fonte: babcok&wilcox

(65)

Uso de fertilizantes no Brasil é abaixo do consumo mundial

0 50 100 150 200

Brazil China EU USA

Nitrogen Fertilizer Use in Corn (kg of fertilizers per hectare)

Source: Food and Alimentation Organization of the United Nations (FAO), Statistics Division, Rome, 2012

(66)

 Zaklady Azotowe Pulawy

 Complexo Industrial ECOPLEX

 Polônia

 330 MW

 93.5%+ remoção de SO2

 Início de operação: 2013

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)

(67)

Mudanças Climáticas e o Brasil

Emissões de CO

²

em energia

(68)

Lei 12.187/2009 – art. 3 ^o

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 .

(69)

Indicadores de emissão de CO2

(fonte: IEA 2014 – base 2012)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

CO2/PIB CO2/PIBppp

(70)

Indicadores de CO2

( fonte: IEA 2014 – base 2012)

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

CO2/TPES CO2/Twh

(71)

Emissões de GEE - Brasil x Mundo

Fonte: observatório do clima

(72)

Evolução das Emissões no Brasil

Fonte : Observatório do Clima

(73)

Evolução de GEE na energia

(74)

Plataforma cenários 2050 – ^PCE2050

(75)

Carvão – FEE – Potência

PCE2050

(76)

PCE2050 - Energia Elétrica:

Previsão de Emissões de CO

²

Em 2050 : 11% do total das emissões em energia

(77)

After 2035 the energy system changes deeply with hydropower potential depletion

 Coal-fired plants equipped with post-

combustion CCS acquire importance after 2035

 After 2040, the main choice is IGCC plants equipped with selexol CCS

Criar uma cultura de carvão já

Fonte: International Journal of Greenhouse Gas Control 2014

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

(78)

Térmicas não são ‘quebra-galho’, afirma Zimmermann

Valor Online - 19/3

Mudar a percepção pública

 Térmicas fazem parte do modelo Renovável- Térmico 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 CO

²

/KWh do Brasil está entre os menores do

mundo e continuará sendo

(79)

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

(80)

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

(81)

Proposta setorial

a) Programa de Modernização de Usinas Térmicas até 2017

passar a eficiência de 28 para 36 % e com o mesmo CO

²

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

(82)

Carvão : Compromisso Social SATC – Educação para Vida

2.000 mil alunos c/bolsa de

estudo

Investimento R$ 4 milhões/ano

(83)

SATC - Inclusão Social

(84)

P&D em baixo carbono - CTCL –

Centro Tecnológico de Carvão Limpo

39 pesquisadores + bolsistas da faculdade SATC

Areas de pesquisa:

recuperação ambiental Geologia, Conversão e Meio Ambiente, CCUS

Laboratório de CCUS = R$ 8 milhões P&D CGTEE/FAPESC/ USDOE

CTCL

LCSATC

SATC/Criciúma/SC

Investimento 2010/15: R$ 10 milhões (FINEP/FAPESC/EBRAS/SATC)

(85)

Obrigado pela Atenção

48-99786555

zancan@carvaomineral.com.br