D3: Análise da competitividade das novas tecnologias energética Perspectivas até 2050

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E.VALUE| Estudos e Projectos em Ambiente e Economia S.A. CENSE | Center for Environmental and Sustainability Research

D3: Análise da competitividade das novas tecnologias

energética

‐ Perspectivas até 2050

Sofia Simões | sgcs@fct.unl.pt

Luís Dias | luisdias@fct.unl.pt

Workshop | Auditório LNEG Janeiro 2011 www.evalue.pt

análise das novas tecnologias energéticas nacionais e

cenarização do seu impacto no sistema energético nacional

www.cense.fct.unl.pt

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estrutura

1. CENÁRIOS ESTUDADOS CENÁRIOS DE MODELAÇÃO TECTO DE EMISSÃO DE GEE 2. PERSPECTIVAS ATÉ 2050 – GLOBAL 3. PERSPECTIVAS ATÉ 2050 ‐ SECTOR ELECTROPRODUTOR CAPACIDADE INSTALADA CURVAS DE OFERTA DE TECNOLOGIAS DE GERAÇÃO DE ELECTRICIDADE IMPACTO DE BACKUP FÓSSIL 4. AVALIAÇÃO DE TECNOLOGIAS E IMPACTO NO SISTEMA ENERGÉTICO 2005‐2050 ‐ CONDIÇÕES DE COMPETITIVIDADE TECNOLÓGICA GERAÇÃO DE ELECTRICIDADE ‐ SOLAR GERAÇÃO DE ELECTRICIDADE ‐ ONDAS E EÓLICA OFFSHORE VEÍCULO ELÉCTRICO GERAÇÃO DE ELECTRIDADE ‐ HÍDRICA E EÓLICA ONSHORE GERAÇÃO DE ELECTRIDADE ‐ GEOTÉRMICA E BIOMASSA

2

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3

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4 cenários de modelação

Cenário C(sem tecto GEE) Cenários de Procura de serviços de energia Fénix Cenários Base TIMES_PT Electricidade fóssil na base: 0% Tecnologia Solar: redução custos investimento até 2050; Tecnologia Ondas e vento offshore: redução custos investimento até 2050 Veículo Eléctrico: redução custos investimento até 2050 imposição de VE em pkm urbanos limitação à importação biocombustíveis Conservador *Nota: Cenário ‐50% 2025/1990: tecto de emissões GEE em 2020 equivalente a +27%/1990 e evolução linear até ‐50% em 2050 Análise dos Vectores TIMES_PT Cenário ‐50C: tecto de ‐50%* GEE/1990 Cenário ‐50C: tecto de ‐50%* GEE/1990 Cenário F(sem tecto GEE) Cenário ‐50F: tecto de ‐50%* GEE/1990 Cenário ‐50F: tecto de ‐50%* GEE/1990

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5 tecto de emissões GEE

Definição do tecto de CO2e [sistema energético] | cenários ‐50

4.4 tCO2/capita 6.43 tCO2/capita C: 4.91 tCO2/capita F: 4.74 tCO2/capita C: 2.40 tCO2/capita F: 1.86 tCO2/capita emissões UE15 em 2008: 8.41 tCO2/capita

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6

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energia primária

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8 energia primária | impacto tecto GEE

1.96 tep/hab. [sem tecto: 3.06 tep/hab.] 2.49 tep/hab. 2.79 tep/hab. [sem tecto: 4.00 tep/hab.] 1.74 tep/hab. [sem tecto: 1.74 tep/hab.] 2.49 tep/hab. 1.64 tep/hab. [sem tecto: 1.50 tep/hab.]

‐50C

‐50F

Outras renováveis (Geotérmica, biogás e resíduos)

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9 energia final

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10 energia final | evolução consumo electricidade

C F 4.29 MWh/hab. 4.50 MWh/hab. 8.36 MWh/hab. 8.75 MWh/hab. 9.46 MWh/hab. 6.71 MWh/hab. 5.55 MWh/hab. 5.25 MWh/hab. consumo electricidade UE15 em 2008: 6.36 MWh/hab.

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11 energia final | edifícios

[% de Renováveis (biomassa, solar e geotermia)]

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12 tecnologias de aquecimento de água |edifícios

SOLAR TÉRMICO Em 2020, em todos os cenários, atinge o máximo do potencial nos sectores Residencial e Serviços. Em 2030 e 2050 continua no máx no residencial, mas não nos serviços. [Em 2050, a indústria com tecto de GEE atinge o máximo]

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13 energia final | indústria

[% de Renováveis (biomassa, solar e resíduos)]

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14

Rodoviário individual 45% gasóleo 54% gasolina 56% emissões do sector Rod. Mercadorias 100% gasóleo 39% emissões sector

x 1.95

energia final | transportes

Rodoviário individual 6% gasóleo 35% gasolina 48% biocombustíveis 12% electricidade 80% emissões dos transportes Rod. Mercadorias 43% biocombustíveis 57% H2 1% emissões TRA

2050 F

x 1.62

2005

Rodoviário individual 25% gasóleo 35% gasolina 40% biocombustíveis 0% electricidade 38% emissões dos transportes Rod. Mercadorias 100% gasóleo 58% emissões TRA

2050 ‐50F

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15

3.

PERSPECTIVAS ATÉ 2050 ‐

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16

(17)

17 curva de oferta tecnologias de geração de electricidade em 2050

obrigatoriedade de pelo menos 30% da electricidade fóssil centralizada

€

₂₀₀₀

/kWh= custo investimento /tempo vida + custos fixos de O&M + custos variáveis O&M +

custo combustível

Cenário F (sem tecto de emissões de GEE) Cenário ‐50F (com tecto de emissões de GEE) PV centralizada

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18 impacto da libertação de 30% de base fóssil na electricidade

centralizada

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19 impacto da libertação de 30% de base fóssil na electricidade

centralizada

1.5 GW

4.3 GW

2.8 GW

17.0 GW

Capacidade instalada em 2050 – Outras renováveis

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20

Eólica off‐shore Ondas

libertação de 30% de base fóssil na electricidade centralizada

curva de oferta tecnologias de geração de electricidade em 2050

€

₂₀₀₀

/kWh= custo investimento /tempo vida + custos fixos de O&M + custos variáveis O&M +

custo combustível

Cenário F (sem tecto de GEE) Cenário Fefre (sem tecto de GEE sem mín.30% electricidade fóssil) Cenário ‐50Fefre (com tecto de emissões de GEE e sem mín. 30% electricidade fóssil)

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21

4.

AVALIAÇÃO DE TECNOLOGIAS E IMPACTO NO

SISTEMA ENERGÉTICO 2005‐2050

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22 Pressupostos e condições para análise

Objectivo:

►Avaliar competitividade de vectores energéticos endógenos com base exclusivamente no seu custo‐eficácia ►Não considera qualquer objectivo de política ou incentivos

Condições para análise:

►Consideração da evolução dos custos de investimento mais acelerada do que o previsto nas actuais curvas de custo para as tecnologias existentes ‐ ensaio de uma redução sucessiva dos custos de investimento (ex. em ‐10% | ‐30% | ‐ 50% face à curva expectável de evolução) ►variação de outras condições específicas no caso do veículo eléctrico

Vectores analisados em detalhe:

►Tecnologias para geração de electricidade a partir do recurso solar ►Tecnologias para geração de electricidade a partir de ondas e eólica offshore ►_{Veículo eléctrico}

Outros vectores analisados :

►Tecnologias para geração de electricidade a partir de recursos hídricos, eólica onshore, geotérmica, biomassa, biogás e resíduos

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23 geração de electricidade com recurso ao solar

Máximo técnico exequível: 9.3 GW PV e n.d. CSP

[tecnologia PV centralizado/filmes finos e CSP]

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24 geração de electricidade com recurso à eólica

offshore

(‐50Fefre) (‐50Fefre) [tecnologia floating] Máximo técnico exequível: 10 GW Fefre Fefre (‐50 %) (‐50 %)

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25 geração de electricidade com recurso às ondas

Em 2050 até 15% GW totais e 16% TWh totais (‐50Fefre) (‐50Fefre) Máximo técnico exequível: 7.7 GW [tecnologia genérica de ondas]

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26 geração de electricidade a partir de recursos

hídricos

2050 até 43% GW totais e até 19% TWh totais

Máximo técnico exequível: 9.8 GW

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27 geração de electricidade com recurso à eólica

onshore

Máximo técnico exequível: 7.5 GW

Em 2050 até 33% GW totais e até 42% TWh totais

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28

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29 geração de electricidade com recurso à

geotermia e biomassa

2050: até 2% GW totais e até 5% total TWh Geotérmica

Biomassa

[chp 87% em 2020 e 100% 2050]

[tecnologia turbina a vapor e hot dry rock]

2050: até 6% GW totais e até 13% total TWh

Máximo técnico exequível: 0.9 GW Máximo técnico exequível: n.d. para

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30 dependência externa de energia

2005

87%

_77%

sem tecto GEE, + backup fóssil [C/F]

77%

tecto de GEE + backup de fóssil [‐50C/‐50F]

2020

2050

70/72%

66/58%

70/72%

sem tecto de GEE + sem backup de fóssil [Cefre/Fefre]

62/69%

70/72%

tecto de GEE + sem backup de fóssil [‐50Cefre/‐50Fefre]

57/54%

ensaio competitividade com e sem tecto de GEE + com backup de fóssil [cenários F]

52% com veículo eléctrico

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31

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32 cenário baixa hídrica e eólica onshore

Máximo técnico exequível: Hídrica 9.8 GW passa a 5.5 GW em 2020 Eólica onshore 6.5 GW passa a 4.5 GW em 2020 + não se obriga à implementação das novos aproveitamentos hidroeléctrico em construção/licenciamento + tecto de GEE e sem obrigação de backup fóssil

Resultados:

►2020 total de electricidade gerada reduz‐se 3% (compensado com bombas de calor e mais gás nos edifícios) ►2020 redução da particpação da hídrica e eólica onshore compensada com as CCGN de Lares e Pego que passam a funcionar a cerca de 85% (era 1% com máx de hídrica e eólica) ►a redução de hídrica e eólica não promove solar em 2020 mas em 2030 leva a +9.1 GW de PV centralizado e +1.94 eólica offshore

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33 gaseificação de licores negros para produzir

biocombustíveis e outros

Licores negros (pasta ao sulfato ou kraft)

Lenhina + químicos Caldeiras de recuperação_(Tomlinson) Calor + Electricidade Químicos recuperados Pasta de papel Gaseificação (BLG) http://www.chemrec.se Syngas para produção : etanol, metanol, DME (dymetilether) e ainda H2, … Calor + Electricidade Químicos recuperados Em utilização: •Manufacturing and Technology Conversion International (MTCI) nas unidades Norampac e Georgia‐Pacific, USA •Direct alkali regeneration system (DARS) nas unidades APPM em Burnie, Tasmania •Chemrec ‐ Weyerhaeuser’s New Bern em North Carolina, USA e Piteå, Sweden (…) Biomassa adicional Navqui, M., Yan, J., Dahlquist , E. (2010) Black liquor gasification integrated in pulp and paper mills: A critical review . Bioresource Technology Vol 101, Issue 21, November 2010, Pages 8001‐ 8015

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34 proveniência dos biocombustíveis 2050 |

consumo no sector dos transportes

‐50F [489 PJ]

‐50C [419 PJ]

Hidrogénio Gaseificação de biomassa Gaseificação de licores negros Pirólise de biomassa Solar ciclos termoquímicos*

*LBST consultancy company (Ludwig Bölkow System Tecnik www.lbst.de)

Biodiesel e biodiesel para mistura

Importação de RME (90 PJ) e Transestirificação de colza (10 PJ) Etanol para mistura com gasolina Importação de etanol (90 PJ) e produção nacional a partir de culturas como a beterraba e batata (3 PJ) Metanol para mistura Gaseificação de licores negros (1.6 PJ) e Gaseificação de lenhas (2 PJ) Bio gasóleo de Fischer‐Tropsch Gaseificação de licores negros (3.14 PJ) e Gaseificação de lenhas (4 PJ)