Economia & Energia
Ano IX -No 50:
Junho-Julho
2005
ISSN 1518-2932
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Artigo: Estoque de Capital na América Latina: 1950-2000 Artigo: O Balanço de Carbono nos Centros de Transformação de Energia Download e&e No 50 completo em pdf (Adobe) para download e impressão
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Artigo: Balanço Energético nos Centros de Transformação
IntroduçãoNo No 48 foram publicados os primeiros resultados do estudo resultante do convênio entre o MCT e Economia e Energia cujos resultados foram apresentados àquele ministério em fevereiro de 2005. A conservação dos átomos de carbono se dá em todas as etapas do ciclo. Também ela se verifica no que concerne à energia no Balanço Energético, já que o que acontece são transformações entre uma forma de energia e outra. sendo a energia usada na transformação contabilizada no setor energético. Os centros de transformação não são tratados de maneira homogênea no BEN. Em alguns casos é possível realizar separadamente o balanço de carbono da matéria prima e dos subprodutos (as emissões são computadas no Setor Energético de maneira conjunta); em outros casos, as emissões devem ser apuradas no próprio centro. No que se segue, lista-se a estrutura e a nomenclatura adotada pelo BEN, Tipos de Centros de TransformaçãoO BEN trabalha com os seguintes tipos de centros de transformação: · Refinarias de Petróleo, · Plantas de Gás Natural, · Usinas de Gaseificação, · Coquerias, · Destilarias, · Carvoarias, · Centrais Elétricas de Serviço Público, · Centrais Elétricas Autoprodutoras, · Ciclo de Combustível Nuclear · Outras Transformações Do ponto de vista do balanço de carbono podemos distinguir três (ou quatro) tipos de transformação: · Unidades de transformação onde o carbono entra como componente da matéria prima e sai sob a forma de produtos (derivados), não havendo contabilmente emissões de gases contendo carbono; neste tipo de transformação, não existe emissão de gases para a atmosfera (as cinco primeiras); · Unidades onde é necessário contabilizar, na saída, subprodutos e gases de rejeito contendo carbono (carvoarias) · Unidades que podem ser tratadas como centros de consumo, não havendo conteúdo de carbono nos produtos (centrais elétricas térmicas de serviço público e autoprodutoras) Finalmente, existem unidades como as usinas de geração hidrelétrica e nuclear onde não existem produtos de carbono na entrada ou na saída e que não precisam ser tratadas para o estabelecimento do balanço de carbono. As emissões originadas em equipamentos auxiliares dessas unidades, como geradores a diesel e outras, devem aparecer em outras unidades de contabilidade como as correspondentes ao Setor Energético. Veremos também que, nas unidades de transformação do primeiro tipo, o que existe é um artifício contábil onde as emissões são contabilizadas no Setor Energético. No que se segue, serão apresentados alguns tipos de centro de transformação para ilustrar a abordagem adotada. É interessante notar que, mesmo nos casos de algumas das transformações onde as emissões não aparecem na contabilidade, a apuração do balanço é útil porque, no processo, verifica-se a coerência dos dados entre os insumos (utilizados na abordagem com os produtos intermediários contabilizadas) e os resultados obtidos a partir de coeficientes extraídos da apuração do inventário nacional de emissões que se supõe baseados em medidas de emissões avaliadas (“Bottom-Up”) para o tipo de combustível no setor, salvo nos casos em que a falta de dados tenha obrigado o uso de coeficientes genéricos em sua elaboração. A Figura 1 apresenta o esquema de apuração do Balanço de Carbono em uma refinaria de petróleo. Os compostos de petróleo, usados como fonte de energia na própria refinaria, são contabilizados como produto (saída) embora, fisicamente, o consumo de energia e as emissões se verifiquem na própria refinaria. A parte consumida na refinaria é lançada como “entrada” na contabilidade do Setor Energético onde também são computadas as emissões. O balanço de carbono deve “fechar” para o sistema constituído pela refinaria e pelo Setor Energético. Um caso semelhante ocorre nas unidades de processamento de gás natural (úmido) onde são extraídos alguns subprodutos líquidos que podem ser incorporados diretamente aos produtos comercializados como gás liquefeito de petróleo (GLP), gasolina ou a nafta, uma fração que é tratada pelas refinarias e o gás natural denominado “seco” (fundamentalmente metano e etano). A entidade “Setor Energético” é usada ainda para registrar todo o consumo nas unidades a ele relacionadas – inclusive centros de transformação. Este consumo não inclui a energia “transformada”[i] cujo tratamento é feito nos centros correspondentes de contabilidade.
Figura 1: Balanços para as refinarias e o Setor Energético A entidade “Setor Energético” é usada ainda para registrar todo o consumo nas unidades a ele relacionadas – inclusive centros de transformação. Este consumo não inclui a energia “transformada”[ii] cujo tratamento é feito nos centros correspondentes de contabilidade. Também é interessante assinalar que para o petróleo, seus derivados “não energéticos” integram o balanço energético; este procedimento será seguido no balanço de carbono[iii]. O fato do tratamento não ser uniforme para todas as fontes exige algumas adaptações metodológicas que serão oportunamente tratadas. Na Figura 2, mostra-se o esquema adotado pelo BEN para as destilarias e ilustra-se a maneira de se fazer o balanço de carbono.
Figura 2: Esquema do balanço de carbono para as destilarias, mostrando que “produtos da cana” (denominação do BEN) são tomados como diferentes formas de energia primária. O bagaço é contabilizado no Setor Energético, mas o vinhoto não é explicitado no BEN. O melaço (concentrado de açúcar em destilarias anexas a usinas de açúcar) também é considerado como energia primária. Nas coquerias (produção de coque a partir do carvão mineral) contabiliza-se como produtos o coque e o gás que é parcialmente consumido no processo mas contabilizado no setor energético. Espera-se, assim, que o balanço de carbono possa ser feito neste nível. Espera-se que a produção do gás de rua (gás mais pobre que o natural distribuído para consumo) também possa ser tratada como centro de balanço de carbono. A diversidade de matérias primas usadas ao longo dos anos neste processo e a variação de sua composição deveria ocasionar, no entanto, dificuldades na contabilidade deste tipo de unidade. É bom lembrar que este é um combustível em extinção no Brasil com o advento da distribuição de gás natural seco diretamente aos consumidores (foram necessárias adaptações na rede e nos aparelhos de consumo). No caso das carvoarias, a energia primária (lenha) é transformada em carvão pela queima parcial. Não existe um produto intermediário adequado para transferir o consumo para o setor energético (parte poderia ser atribuída ao monóxido de carbono – CO, mas isto não é feito). Além disto, todo o gás é usado no processo de transformação ou emitido diretamente. O balanço de carbono deve ser apurado adicionando-se o carbono contido no produto àquele que compõe as emissões, conforme é indicado na Figura 3.
Figura 3: Balanço de Carbono em uma Carvoaria. Para as centrais de geração de eletricidade, estão disponíveis os valores de entrada correspondente aos combustíveis usados na geração. O balanço de carbono – de que estamos tratando – pode ser apurado, nessas unidades, da mesma maneira como será feito em setores consumidores, mesmo porque o produto (eletricidade) não contém carbono. O esquema do balanço de carbono é mostrado na Figura 4
Figura 4: Esquema de balanço de carbono em centrais elétricas; no caso de autoprodutores a unidade de balanço pode ser “virtual”, localizada, por exemplo, em um estabelecimento industrial. Os aportes hídrico e nuclear e o produto “eletricidade” que fazem parte do balanço energético não contribuem para o balanço de carbono. Os produtos tracejados indicam, neste caso, valores não computados no balanço. No caso das perdas, elas estarão incluídas nas diferenças encontradas no balanço de carbono. Em virtude do exposto, a apuração do balanço de carbono em algumas unidades de transformação não envolve emissões e pode ser feita a partir dos resultados de conteúdo de carbono o que são apresentados, a seguir, para o período 1970 a 2002. Balanço de Carbono nas RefinariasPara cinco dos centros de transformação é possível apurar o balanço de carbono pré-emissões. O principal deles é o das refinarias de petróleo. A Tabela 1 mostra o balanço de energia e carbono para 2002 indicando, ainda, os coeficientes expressos em tC/tep (tep de 10000 kcal) ou em tC/TJ (1 cal = 4,1855 j) O balanço de carbono “fecha” com precisão semelhante ao do balanço de energia. Isso, como pode ser visto na Tabela 2, também é válido para anos anteriores. Além disso, a balanço de carbono é negativo, o que é compatível com perdas na transformação que não são registradas no BEN. Para o conjunto de petróleo processado entre 1970 e 2002, o saldo do balanço de carbono apresenta uma diferença de apenas –0,8% e um desvio médio quadrático de 1,0% nos valores anuais. Tabela 1: Balanço de Energia e de Carbono nas Refinarias de Petróleo no Brasil em 2002
(*) (Saída-Entrada)/Entrada Na Tabela 2 estão representados os balanços de carbono para as refinarias para anos escolhidos. Além de anos redondos (final de década), foram escolhidos os anos de 1990 e 1994 (anos extremos de apuração do inventário nacional), 1999 (ano para o qual existem algumas avaliações) e 2002 (último ano computado). Tabela2: Balanços de Carbono para anos selecionados (Massa de Carbono em mil t (Gg))
(*) (Saída-Entrada)/Entrada Os balanços de carbono e de energia têm, além disto, comportamentos muito semelhantes ao longo do tempo (Figura 5) o que indica que os coeficientes usados parecem permanecer válidos, não obstante as substanciais variações das características dos combustíveis usados no Brasil (principalmente do diesel), no período estudado. Esta mudança de características dos combustíveis ocorreu, sobretudo, no período das crises de petróleo quando a presença do álcool carburante (substituindo a gasolina) e o vigoroso processo de substituição do óleo combustível provocaram um aumento da participação do diesel no consumo de derivados de petróleo. Além disso, existia (e ainda existe) substancial vantagem no preço desse combustível por quilômetro rodado. A Figura 5 mostra que, não obstante as variações no combustível, o comportamento, ao longo do tempo, do balanço de carbono é muito semelhante ao do balanço de energia. Ou seja, as variações no balanço de carbono se referem principalmente a variações na contabilidade da energia e não aos parâmetros relativos ao teor de carbono. É bom notar que o BEN apresenta um acompanhamento do conteúdo em energia dos combustíveis ao longo dos anos (tep por m3 ou kg). Estes dados são usados nos cálculos do teor em carbono e corrigem, em parte, essas variações. O mesmo pode não ocorrer quando – como acontece no caso do gás natural úmido – a transformação das “unidades naturais” (de massa ou volume) passa por um coeficiente constante para conversão em energia ao longo dos anos.
Figura 5: Os balanços de energia e de carbono mostram um comportamento semelhante ao longo dos anos e um baixo desvio de massa. Isto é indicativo da boa escolha dos coeficientes de teor de carbono e da pouca influência da mudança das características dos combustíveis no balanço de carbono nas refinarias Balanço de carbono nas unidades de processamento de gás natural (UPGN)Nas UPGN extrai-se do gás natural in natura (úmido) líquidos que se condensam à temperatura ambiente, restando no gás natural (seco) principalmente o metano e o etano. As frações líquidas podem ser incorporadas diretamente a alguns produtos (GLP, nafta, etc) ou serem tratados em refinarias. Como pode ser observado na Figura 6, este último parece ser o destino preferencial nos anos recentes, muito provavelmente por que facilita a maior homogeneidade dos produtos comercializados e simplifica a operação das UPGN.
Figura 6: A partir de 1992, cerca da metade do produto das UPGN no Brasil passou a constituir-se na fração de condensados de gás natural que aparecem no BEN como matéria prima de entrada nas refinarias. O balanço de energia e de carbono é mostrado na Tabela 3, para o ano de 2002, bem como os fatores utilizados para sua obtenção. Tabela 3: Balanços de Energia e Carbono nas UPGN em 2002.
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