Energia Equivalente e BEN 49 X 46: Manual do suário

O programa encontra-se sob a forma de planilha Excel “zipado” na Internet no portal http://ecen.com para ser baixado. No caso do CD ele pode ser rodado diretamente do CD ou transferido para qualquer diretório. Caso as propriedades do programa instalado no diretório assinalem “só leitura” modificar esta característica para poder salvar configurações do usuário. Para operá-lo é necessário ativar as macros.

Energia Equivalente e BEN 49 X 46 é um programa bilíngüe (português e inglês) escrito em Visual Basic para Excel (Microsoft) para construir tabelas a partir do balanço energético consolidado dos dados de base do Balanço Energético Nacional – BEN 2003 do Ministério das Minas e Energia, ano base 2002. A partir de uma tabela de equivalência, os dados para cada energético e cada setor são convertidos em energia equivalente considerando a eficiência relativa nos diversos usos em cada setor. As tabelas, construídas segundo as necessidades do usuário, relacionam as contas com os energéticos. Os dados abrangem o período 1970 / 2002.

No topo da capa do programa pode-se escolher a língua desejada (To English ou Em Português). Para ir para a planilha principal, clicar em “Estrutura 49 energéticos x 46 contas”.

O Programa pretende ser auto-explicativo e a planilha principal apresenta três janelas:

· A primeira janela (do meio) refere-se ao ano desejado (de 1970 até 2002). A alteração do ano fornece os valores para o ano correspondente.

· A segunda (da direita) refere-se à unidade em que os dados são fornecidos e apresenta as seguintes possibilidades:

1) tep Novo – os valores são calculados em tep usando-se a equivalência de 1 tep = 10000 Mcal e 1 kWh=860 kcal=0,086 tep e as equivalências entre os diversos energéticos tomam como base o PCI (poder calorífico inferior)

2) tep Antigo – os valores são calculados em tep usando-se a equivalência de 1 tep = 10800 Mcal e 1 kWh equivalente a 3132 kcal = 0,29 tep e as equivalências entre os diversos energéticos tomam como base o PCS (poder calorífico superior)

3) bep/d – os valores são calculados em barris equivalentes de petróleo (1 barril =159 litros), as equivalências usam o PCI (poder calorífico inferior)

4) Unidades naturais – os valores são apresentados nas unidades em que foram fornecidos ao BEN (t, m3, etc.)

5) PCI – os valores são expressos em Tcal/ano usando-se o poder calorífico inferior ^{^[1]}

6)PCS – os valores são expressos em Tcal/ano usando-se o poder calorífico superior.

7) Energia Equivalente – os valores são expressos em tep de gás natural equivalente. As equivalências usam os valores de eficiência relativa ao gás natural nos diversos usos e nos diversos setores de consumo.

· A terceira (da esquerda) refere-se ao tipo de tabela e apresenta as seguintes possibilidades:

Na opção 1 é mostrado o atual Anexo Anual (F) do BEN como é atualmente publicado. Na opção 2 a tabela completa de 46 contas e 49 energéticos é mostrada. Também são apresentados diversos subtotais e agregações. As opções seguintes tomam algumas das diversas agregações ou subdivisões possíveis. A opção 9 cria tabelas ao gosto do usuário que pode escolher na lista de contas e energéticos (e agregações). As tabelas seguintes (10 a 14) podem ser definidas segundo a preferência do usuário que determina seu nome e conteúdo.

Na Planilha Tab_ad_hoc

Quando escolhida a opção 9, abre-se uma planilha que permite a escolha do usuário. Para construir a Tabela ad hoc, o usuário deverá escolher na tela mostrada na figura abaixo o(s) energético(s) e a(s) conta(s) desejados.

Na figura precedente, a primeira coluna lista as contas (que serão listadas na vertical da Tabela ad hoc), a segunda coluna lista os energéticos (que serão listados na horizontal da Tabela ad hoc) e a terceira e quarta colunas reproduzem as contas e os energéticos escolhidos pelo usuário. Para incluir as contas e os energéticos, pode-se usar os controles acima da tabela. A caixa de rolagem e a caixa de opção servem respectivamente para deslocar o cursor na coluna e fazer a escolha. Na Figura anterior, o controle apontava para “Consumo Final” (posição destacada na célula ativada) e a escolha foi feita na caixa de opção ao lado . Se a caixa de opção “Verificar Tabela” estiver ativada como é mostrado na ilustração à direita, a lista de variáveis escolhidas será refeita a cada modificação. Se desativada a lista só será feita quando a janela for ativada.

Também se pode fazer manualmente a escolha de variáveis: para isto basta digitar x no quadrado correspondente e para excluir digitar Del (apagar). Uma vez selecionados os energéticos e as contas, clicar em Verificar a tabela.

No exemplo acima, foram selecionadas as contas Produção, Importação, Oferta Total, Exportação, Oferta Interna Bruta, Consumo Final e Geração Elétrica por fonte e foram escolhidos os energéticos Petróleo, Gás Natural, Carvão Mineral, Carvão Vegetal e Álcool Etílico. Embora seja opcional, deve-se sempre incluir os primeiros itens (energético e unidade na primeira coluna e conta na segunda coluna). Essas opções possibilitam escrever os nomes das variáveis.

Se desejado, a tabela pode ser salva em uma das cinco planilhas reservadas para tal. A escolha é feita pelo controle mostrado a direita (opção mostrada T ah1/5). O nome escolhido pode ser escrito na célula N1 (no caso com o nome genérico de Nome/Name5). Clicando sobre “Salva” o nome e a estrutura estarão salvos e o nome da nova tabela passará a constar entre as opções da planilha principal.

Os energéticos e as contas listados em azul são aqueles que constam do Balanço Energético Consolidado do BEN enquanto que os listados em preto são ou a subdivisão do energético imediatamente acima ou energéticos acrescentados à lista do Balanço Consolidado.

Para facilitar o preenchimento da tabela clicando-se no alto das caixas de opção, no local indicado pela seta, pode-se assinalar ou desmarcar o total das células da coluna abaixo

Na planilha principal, quando houver necessidade, clicar em “Calcular” que consta no topo da tela à direita. O controle “Montar Tabela ad hoc” abre a planilha para construção de tabela ad hoc.

Favor encaminhar eventuais sugestões ao e_mail feu@ecen.com, mencionando o assunto.

As fontes energéticas classificadas como primárias são os produtos energéticos providos pela natureza na sua forma direta, como o petróleo, gás natural, carvão mineral, minério de urânio, lenha e outros.

Boa parte dos produtos primários, como o petróleo, passa por um processo de transformação que os convertem em formas mais adequadas para os diferentes usos nos centros de transformação

No caso do petróleo, os centros de transformação são as refinarias, onde são obtidos produtos de uso direto, como a gasolina, o óleo diesel, o querosene, o gás liquefeito e outros, que são classificados como energia secundária.

Energia final designa a energia tal como é recebida pelo usuário nos diferentes setores, seja na forma primária, seja na secundária. Os balanços energéticos se estruturam de tal forma que se discrimina a energia como:

sendo que a energia final inclui a fração da energia primária de uso direto e a secundária.

Para converter a energia chamada final na forma em que ela é usada, passa-se ainda por um processo que implica em perdas, sendo necessário considerar uma eficiência de uso ou rendimento. Denomina-se rendimento a razão entre essa energia na forma que é usada, denominada energia útil, e a energia final.

Na elaboração de um balanço de energia útil é necessário dispor, para cada setor, da energia final utilizada por fonte energética. Para cada uma das fontes é necessária a distribuição pelos diferentes usos e a dos rendimentos em cada um desses usos. Desta forma, a soma dos valores em energia útil tem a vantagem de levar em conta os diferentes rendimentos, para um mesmo uso, dos diferentes energéticos.

A utilização da soma em energia útil, das parcelas representando os diferentes usos, apresenta, no entanto, o inconveniente de uma valorização que depende do tipo de uso. Por exemplo, um combustível, como a lenha, é usado para gerar calor de processo em uma indústria com eficiência, digamos, de 75%. O óleo diesel é usado, na mesma indústria, para gerar força motriz com uma eficiência de 30%. Quando somados os dois combustíveis, na forma de energia útil, eles aparecem com um fator de mérito que não corresponde à sua potencialidade. Com efeito, o óleo diesel poderia ser usado, com uma eficiência superior à lenha, para calor de processo e, quando usado como força motriz, também apresentaria uma eficiência bastante superior a que seria obtida através da lenha em uma máquina a vapor.

Ou seja, não obstante a sua maior potencialidade, ou por causa dela, a energia final do diesel aparece multiplicada por 0,30 e a da lenha por 0,75.

Para levar em conta essas diferenças utilizamos, além do conceito de energia útil, o conceito de energia equivalente. Neste conceito, a eficiência de cada fonte de energia é comparada para o mesmo uso com a eficiência de uma fonte de referência.

Na maioria dos casos foi usado como referência o gás natural. No exemplo citado, a lenha, o carvão mineral, o óleo combustível – e eventualmente o próprio óleo diesel – seriam comparados, para geração de calor com o gás natural, neste uso. Para uso motriz, o diesel também seria comparado com o gás natural, utilizado para a mesma finalidade.

No caso mencionado, seria considerada para o gás natural uma eficiência de 85% na geração de calor e de 25% como força motriz. As equivalências obtidas seriam mais independentes da forma de uso:

1 tep de lenha -> 0,88 tep de GN (geração de calor)
1 tep de diesel -> 1,2 tep de GN (força motriz)

Ou seja, o rendimento para um energético qualquer é sempre comparado com o rendimento do energético de referência para o mesmo uso.

A escolha do gás natural como energético de referência se deve à sua ampla flexibilidade de uso nos setores industrial, residencial, comercial e, quando disponível, no agrícola; para todas aplicações como fonte térmica. Para o setor transporte (uso motriz) seria mais lógico usar um combustível líquido de amplo uso (diesel ou gasolina). Cabe ressaltar que a gasolina apresenta, no Balanço de Energia Útil Brasileiro, o mesmo rendimento que o gás natural (GN) no uso rodoviário. Optamos então pelo uso da gasolina como combustível de referência, expressando o resultado em "equivalente ao GN". Nos usos específicos de eletricidade, usamos, para expressar a energia equivalente, procedimento análogo ao utilizado no Balanço Energético Nacional BEN, para contabilizar a energia hidráulica, que é valorizada com base na energia térmica necessária para gerar um kWh de energia elétrica.

Todos os valores de energia são expressos em toneladas equivalentes de petróleo. Esta unidade é usada, praticamente, em todos os balanços energéticos, por isso preferimos mantê-la em vez de criar uma tonelada equivalente de GN, ou metro cúbico equivalente de GN.^{^[2]} A mudança recentemente adotada no Balanço Energético Nacional do MME considera os valores em poder calorífico inferior (PCI) e toma 1 tep = 10000 Mcal. Estamos convencionando chamar essa equivalência de “tep novo”. As edições até 2001 consideravam o Poder Calorífico Superior (PCS) para expressar a energia contida e tomavam 1 tep = 10800 Mcal. Os valores atualmente mostrados pelo programa para energia equivalente estão expressos em “tep antigo”.[3]

[1] Quando um combustível é queimado na presença de oxigênio e a água é um dos produtos da combustão, a temperatura da chama adiabática é alta o bastante para que a água esteja na fase de vapor. Em muitos trocadores de calor a temperatura dos produtos da combustão (sua temperatura de saída do trocador de calor) é ainda mais alta que o ponto de ebulição da água e o calor de transformação de vapor é perdido para a atmosfera. Isto reduz o “poder calorífico” do combustível para o seu “Poder Calorífico Inferior”. Se o vapor d’água criado na combustão é condensado, o calor de transformação (condensação) pode ser recuperado e a energia obtida do processo de conversão é aumentada. Estas condições produzem o “Poder Calorífico Superior” do combustível.

[2] A mudança recentemente adotada no Balanço Energético Nacional do MME considera os valores em poder calorífico inferior (PCI) e toma 1 tep = 10000 Mcal. Estamos convencionando chamar essa equivalência de “tep novo”. A equivalência anterior, que estamos nos referindo como “tep antigo”, considerava os poderes caloríficos superiores (PCS) e 1 tep = 10800 Mcal. Os valores em energia equivalência não são alterados em virtude da adoção de valores “redondos” para tep novo. Eles sofrem, no entanto, influência das mudanças do valor dos PCI do energético e do GN em relação dos mesmos valores em PCS.

[3] Os valores em energia equivalente não são alterados pela mudança no valor do tep em Mcal já que são relativos. Já a expressão das quantidades físicas (cuja relação também permanece inalterada) em tep sofre influência da mudança de PCI para PCS.