Seminário Protocolo de Quioto – Desafios de Gestão | Seixal | 14 Novembro 2007
Departamento de Ciências e Engenharia do Ambiente
Seminário Protocolo de Quioto – Desafios de Gestão | Seixal | 14 Novembro 2007
Potencialidades de redução de emissões de CO2 em 2020
Departamento de Ciências e Engenharia do AmbienteFCT - Faculdade de Ciências e Tecnologia
UNL - Universidade Nova de LisboaDCEA-FCT/UNL
Sofia Simões, João Cleto
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Estrutura da apresentação
• Enquadramento
• O modelo TIMES_PT– Estrutura do modelo e fontes informação– Procura de serviços energéticos– Outros inputs exógenos
• Potencialidades de redução de emissões de CO2 em 2020
– Consumo de energia– Perfil tecnológico em 2020
– Redução nacional de emissões CO2
– Alguns indicadores de desempenho
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TIMES_PT
Objectivo, estimativa da procura de serviços de energia, estrutura do modelo, inputs de informação,
calibração
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Função objectivo (minimização custos totais do sistema)
Soma actualizada dos custos anuais menos ganhos:+ custos investimento+ custos relativos a material retido na estrutura durante tempo de vida da mesma+ custos variáveis+ custos fixos operação e manutenção+ custos supervisão + custos desmantelamento+ impostos
- subsídios- recuperação de material
NPV: valor actualizado líquido do custos totais
ANNCOST: custos anuais totais
d: taxa de actualização
r: região
REFYR: ano de referência para actualização
YEARS: conjunto de anos para os quais existem custos (todos os do horizonte de modelação) + anos passados caso tenham sido definidos custos para investimentos passados + anos após horizonte temporal, caso sejam considerados custos de desmantelamento e recuperação material
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Estrutura do modelo TIMES_PT
Oferta E primária: refinação,
importações e renováveis
Geração de electricidade
Transportes: rodoviário passageiros – carros, autocarros e
motos, rodoviário mercadorias, ferroviário, aviação, navigação
Indústria: Fe&Aço; não Fe;Cl&NH4+; Outra Química.;
Cimento; Cal; Vidro; Cerâmica; Pasta de Papel e papel; Outras
Residencial: Novos & Exist. - Rural/ Urbano /Apartmentos
Comercial: Grande e Pequeno
Agricultura
Pre
ços
imp
ort
açã
o d
e
cru
de
, ca
rvã
o e
gá
s
Projecções da procuraserviços de energia e materiais
Tecnologias existentes (no ano base) e novascapacidade, disponibilid., eficiência, tempo vida, custos, factores emissão
Po
ten
cia
is n
aci
on
ais
e
ne
rgia
prim
ária
Híd
rica
, so
lar,
eó
lica
, b
iom
ass
a
Restrições de políticaimpostos, subsídios, …
Minimizar custos totais sistema
Combinação óptima de tecnologias de
oferta e procura de energia
Emissões
Custos
Capacidade instalada
Preços energia final
Fluxos de energia e materiais
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Principais fontes de informação do TIMES_PT
Estrutura Geral • Sectores económicos• Tecnologias/Processos existentes (nível de agregação) • Fluxos entre processos
Tecnologias• Informação standard para caracterização de tecnologias(Ex: balanços de massa) • Stocks (Ex: capacidade instalada)• Eficiência• Factor de disponibilidade• Rácio Input/Output• Parâmetros específicos (Ex: CHPR)
Balanço energético • Divisão da procura por uso final• Diagrama de cargas (timeslices)
Balanços Energéticos DGGE & EurostatADENE (Projecto EURECO)
DGGE Inventário Nacional de Emissões INE EDP, PEGOP, Turbogás, Valorsul, Cogen, EDM, EDA (…) PTEN PNAC Estudos e publicações diversos (...)
NEEDS com ajustes e correcções diversos
NEEDS
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Crescimento procura no TIMES_PT
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
380
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030
Ind
ex (
2000
=10
0)
% ano (2005-2010 / 2010-2030)
Arref. Esp. (4,5% / 3,9%)
Vidro (2,5% / 1,9%)tkm (2,6% / 1,8%)
Clínquer (2,0% / 1,5%)
Pasta papel (1,6% / 1,0%)
Ferro & Aço (1,0% / 0,3%)Aquec. H2O (1,1% / 0,5%)pkm (0,7% / 0,4%)Aquec. Esp. (0,8% / 0,5%)
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0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2010 2015 2020 2025 2030
Clin
ker
(Mto
n)
INE TIMES_PT
2,0%
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
2000 2001 2002 2005 2010 2015 2020 2025 2030
Cru
de s
teel
(M
ton)
Eurostat TIMES_PT
Procura de Clínquer, Pasta papel, Vidro, Ferro & Aço
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2010 2015 2020 2025 2030
Pul
p (M
ton)
Celpa TIMES_PT
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2000 2001 2005 2010 2015 2020 2025 2030
Gla
ss (
Mto
n)
Industry Data* TIMES_PT
*Fonte: AIVE, Saint-Gobain (vidro plano) e dados do ano 2000 do INE
Clínquer
Vidro
Pasta de papel
Ferro & Aço
2,5%
1,6%
1,0%
1,5%
1,9%
1,0%
0,3%
* Valores de 2000 provenientes do NIR
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Potenciais de energia primária no TIMES_PT
2000 2030 FonteCustos extracção não
energéticos (€/GJ) (projecto VIEWLS)
Biomassa florestal (PJ) 71.7 100 (+28%) Estimativa 4.89
Biogás (PJ) 0.1 29 (+100%) GPPAA & Extrapolação do PNAC 32.85
Culturas p/ Biocombustíveis (PJ) 0.0 15 (+100%)Extrapolação do Fórum Energias
Renováveis em Portugal 1.30
Produção biocombustíveis (PJ) 0.0 50 (+100%)Estimativa com base capacidade
instalada esperada em 2008 28.50
RSU (PJ) 7.3 10 (+27%) Extrapolação do PNAC 5.81
Lamas industriais (PJ) 0.0 2 (+100%) Estimativa 5.81
Hídrica (PJ) 40.2 95 (+58%)Comunicação Ministro Economia
2007 0.00
Eólica onshore (GW) 0.7 5 (+98%)Estimativa conservadora com
base em REN 0.00
Eólica offshore (GW) 0.0 2 (+100%) Estimativa 0.00
Solar- AQS (PJ) 0.8 38 (+98%)Extrapolação do Fórum Energias
Renováveis em Portugal 0.00
Solar-geração electricidade (GW) 0.0 2 (+100%) Estimativa 0.00
Geotérmico (PJ) 0.6 8 (+93%)Extrapolação do Fórum Energias
Renováveis em Portugal 0.00
Ondas (GW) 0.0 5 (+100%)Cruz, J., Sarmento, A. (2004).
Energia das Ondas 0.00
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Pressupostos de política e restrições
• Nuclear não é uma opção
• Utilização das centrais existentes a Gás Natural + instalação de pelo menos 200 MW novos entre 2010-2030
• Não são instaladas novas centrais a carvão antes de 2015
• A partir de 2015 não são instaladas tecnologias a carvão convencionais (sem sequestro de CO2)
• Utilização de centrais existentes de RSU e biomassa florestal até final seu tempo de vida
• 5.75% consumo diesel em 2010 é biocombustíveis
• 39% electricidade renovável a partir de 2010
• ISP (assumem-se valores de 2007 constantes até 2030)
Restrições para calibração e validação
•Factores de inércia que atrasam a substituição de forma de energia final no sector residencial e comercial
• Potencial de armazenamento de CO2 de 5000 Gg (aproximadamente 6% das emissões em 2020)
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Potencialidades de redução de emissões de CO2 em 2020
Perfil tecnológico em 2020; Consumo de energia; Redução de emissões CO2
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Cenários de redução de emissões CO2
Cenário
% relativa 90
Restrição emissões CO2 (Gg)
2010 2020
Kyoto 63 344 62 096
+ 20% 63 344 57 563
+ 10% 63 344 52 766
0% 63 344 47 969
- 10% 63 344 43 172
- 20% 63 344 38 375
- 30% 63 344 33 578
(...)
- 60% 63 344 19 188
TIMES_PT considera cerca de 80% emissões nacionais Não incluído: F-gases; utilização solventes; agricultura; gestão resíduos e emissões difusas combustíveis RESTRIÇÃO Kyoto = 80% do tecto anual nacional
Sumidouros CO2 – 80% potencial sumidouro negociado no âmbito Protocolo Quioto: constante até 2030 Não considerado comércio licenças, MDL, IC
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Potencialidades de redução de emissões
• Redução da procura de serviços de energia – menor utilização de equipamentos– em resposta aos preços elevados de energia final– devido à adopção de comportamentos mais “sustentáveis”
• Substituição de combustíveis• Utilização de tecnologias mais eficientes
Aumento dos custos totais do sistema com aumento necessidade redução
(acréscimo face ao cenário +30% emissões CO2 de 1990)
+20% +10% 0% -10% -20% -30%
M€ 392 986 1898 3376 5619 9820
% 0.05 0.13 0.25 0.45 0.75 1.31
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Redução da procura de serviços de energia
% +20% +10% 0% -10% -20% -30% -50% -60%
pkm -1 -1 -2 -3 -8 -11 -16 -23
tkm -1 -1 -1 -1 -6 -11 -17 -25
Aquecimento -1 -1 -1 -2 -7 -12 -17 -22
Arrefecimento -2 -2 -2 -3 0 -2 14 20
Aquecim. H2O 0 0 -1 -5 -12 -17 -21 -26
Cimento -3 -3 -6 -14 -28 -39 -44 -44
Vidro -2 -2 -2 -7 -13 -21 -28 -38
Papel -2 -2 -2 -1 -2 -6 -12 -17
Cerâmicas 0 -3 -3 -8 -16 -24 -29 -39
redução % comparado com restrição de +30% das emissões de CO2 em 1990
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Consumo de energia final por combustível (%)
12% 16%
19%
22% 23%27%
30%
17%
17%
21% 22% 24%
29%
33%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
+30% +20% +10% 0% -10% -20% -30% +30% +20% +10% 0% -10% -20% -30%
2000 2010 2020
Carvão Produtos petrolíferos Gás Electricidade H2 & Combust. Sint. Renováveis
3
17 17 17 17 18 19 2115 15 15 15 14 14 1414
19 19 19 19 19 20 21
1917
13 14 14 1414 12
10
9 10 9 9 9 10 105
47 46 46 46 42 42 405560
7
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0 20 40 60 80 100 120 140 160
Electricity generated in 2020 (PJ)
Kyoto
20%
10%
0%
-10%
-20%
-30%
2000
GasTurOILEx CHPHFOEx StTurbCOALEx StTurbCOALSeqN
IGCCCOALSeqN CHPCOAN CCGASEx CCGASN
CCGASSeqN CHPGASEx CHPGASN HydroEx
HydroN MSW WindOnshore CHPBIO
CHPFCH2N
Geração de electricidade em 2020
Hydro Wind Biomass
Coal BiomassWindHydroGas
Gas
Oil Coal Gas Hydro
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Aquecimento de água no sector residencial em 2020
0 2 4 6 8 10 12 14Aquecimento de água no sector residencial em 2020 (PJ)
2000
Kyoto
20%
10%
0%
-10%
-20%
-30%
GasFurnace LPGFurnace LPGBoilerElcDualBoiler ElcH2OHeater ElcH2OHeaterResistanceDistrictHeating CombLPGHPump CombWoodThermofirep.BiomassBoiler CombBioOilBoiler BioDualBoilerBioStove Solar SolarDieselBackupSolarElcBackup
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Transporte individual de passageiros em 2020
0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000
pkm
2000
+30%
+20%
+10%
0%
-10%
-20%
-30%
Gasolin ex Gasolin nov Híbridos BiodieselGasóleo novos Gasóleo ex Etanol LPG_ex
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0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
+30% +20% +10% 0% -10% -20% -30%
2000 2020
Agricultura Aque. Aque. H2O Electricidade CHP Química
Cimento Vidro Fe e Aço Cal Cerâmicas Papel pasta
Outra Ind. Refinação Outra Oferta E TPassageiros TMercadorias Outros S&R
Emissões de CO2 em 2000 e 2020 (Gg CO2)
Geração electricidade
Trans. passageiros
Cimento Trans. mercadorias
CHP Outros Dom&Serv
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Indicadores intensidade carbónica
CO2 per capita 2000 2010 2020 2000-2010 2010-2020
Kyoto 6.5
6.3 6.2 t CO2/hab -3% -3%
+20% a -30% 6.2-6.3 5.7-3.4 t CO2/hab -3% a -4% -10% a -46%
CO2 / PIB 2000 2010 2020 2000-2010 2010-2020
Kyoto 541
413 261 t CO2/M€ -24% -23%
+20% a -30% 412-415 142-238 t CO2eq/M€ -23 a -24% -29% a -57%
2000 2010 2020
487 Gg/GWh 391-407 Gg/GWh 311-94 Gg/GWh
143 Gg/Mpkm 128 Gg/Mpkm 116-87 Gg/Mpkm
235 Gg/Mtkm 240 Gg/Mtkm 267-240 Gg/Mtkm
525 Gg/Mt vidro 389-386 Gg/Mt vidro 308-225 Gg/Mt vidro
804 Gg/Mt cimento 819-805 Gg/Mt cimento 818-504 Gg/Mt cimento
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http://air.dcea.fct.unl.pt/projects/e2pol/
Telf: 212 948 300 ext. 10180
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Departamento de Ciências e Engenharia do Ambiente
Research work funded by the FCT/MCES and POCI 2010, supported by FEDER
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