Economia & Energia |
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Nº 85: Abril/Junho de 2012 Versões em Inglês e Português disponíveis em: http://ecen.com
Informações sobre a Organização Emissões de Gases de Efeito Estufa na
Produção e Usos de Energia
1 - Resumo
Este trabalho apresenta os principais resultados para as emissões de GEE
relativas à produção uso e transformação da energia no Brasil entre os
anos de 1970 a 2010 para diversos setores da economia. Os cálculos foram
feitos usando-se o
software
bal_eec_usos,
que reúne os dados das matrizes que dão origem ao Balanço Energético
Nacional – BEN, os dados do Balanço de Energia Útil – BEU e os
coeficientes utilizados na elaboração do inventário brasileiro de
emissões de gases de efeito estufa que integra a Convenção Quadro das
Nações Unidas sobre Mudança do Clima.
As emissões energéticas brasileiras em 2010 foram estimadas em 414
milhões de toneladas (ou Tg) de gases de efeito estufa em equivalente a
CO2. As emissões totais e setoriais são comparadas com a
evolução do PIB.
Palavras-chave:
Brasil, emissões de gases de efeito estufa, emissões setoriais
Abstract
This article presents the main results regarding the emissions of
greenhouse effect gases (GHG) in the production, transformation and use
of energy in Brazil between 1970 and 2010 in different sectors of the
economy. Calculations were made using the
bal_eec_usos
software which contains the matrix data from the National Energy Balance
- BEN and the Useful Energy Balance – BEU, and emission coefficients
used in the Brazilian inventory of GHG emissions that are part of the
United Nations Framework Convention on Climate Change.
In 2010 Brazilian emissions were estimated to be 414
million tons (or Tg)
of GHG in CO2 equivalent. Total and sectoral emissions were
compared to the GDP growth.
Key-words:
Brazil, greenhouse effect gases emissions, sectoral emissions.
1 - Conclusões
Este trabalho apresenta os principais resultados para as emissões
relativas à produção uso e transformação da energia no Brasil entre os
anos de 1970 a 2010 usando metodologia coerente com a utilizada no
Inventário Brasileiro.
As emissões totais e setoriais são comparadas com o crescimento do PIB
para o total e para setores. As emissões brasileiras energéticas em 2010
foram de 414 milhões de toneladas (ou teragramas Tg) de gases de efeito
estufa em equivalente a CO2
como é mostrado na Tabela 1.1. e aumentaram cerca de 63 milhões de
toneladas (Tg) entre 2005 e 2010. Tabela: 1.1: Emissões de gases de efeito estufa
expressas em equivalente a CO2
As emissões no transporte correspondem a cerca de 41% das emissões
energéticas seguidas pelo setores industrial (29%) e energético (20%),
conforme é mostrado na Figura 1.1. No setor energético (ampliado) estão
incluídas todas as emissões de transformação de energia primária em
secundária seja na geração de energia (como de energia elétrica) seja
nas demais unidades da transformação (como refinarias, carvoarias e
plantas de GN).
Entre 2005 e 2010 houve um aumento de 18% das emissões energéticas no
Brasil. O aumento das emissões foi inferior ao aumento do PIB no mesmo
período (25%).
O aumento das emissões em um país em desenvolvimento como o Brasil é
esperado, já que existe ainda uma grande defasagem no consumo de energia
per capita em relação aos países desenvolvidos. Deve-se ainda assinalar
que o Brasil tem uma matriz energética, sobretudo no que concerne à
geração de eletricidade, extremamente limpa. A redução do volume de água
armazenado vem diminuindo a capacidade da auto - regulação da geração
hídrica, havendo necessidade de aumento da geração térmica. Isto explica
a variação importante na emissão do setor energético, que ocorreu
principalmente na geração de energia elétrica.
Outro setor que sofreu expressiva variação foi o setor de transporte
responsável por quase metade do aumento das emissões. As emissões neste
setor ainda cresceram menos (23%) que o PIB global (25%) e do que o PIB
do Setor (43%), como é mostrado na Tabela 1.2. O crescimento das
emissões poderia ter sido maior não fosse um aumento de 186% do uso de
álcool hidratado contra 20% do diesel e 29% da gasolina. O crescimento
da oferta de álcool não foi suficiente, no entanto, para manter o nível
da mistura, tendo sido registrado no período uma redução de 7% no
consumo de álcool anidro. Ou seja, já existe demanda efetiva para maior
volume de álcool o que propiciaria menor emissão.
Figura 1.1:
Participação das emissões
Não sendo de se esperar que houvesse uma redução nas emissões de efeito
estufa no País, um bom indicador para avaliação das emissões brasileiras
é a intensidade das emissões relativas ao PIB. Após um período de
crescimento da intensidade das emissões (1986 a 2009), ela foi revertida
nos últimos anos, já havendo caído 13% em relação ao valor de pico. Os
valores para 2005 e 2010 estão mostrados na Tabela 1.3.
Note-se na Tabela 1.2 que o maior aumento do PIB verificou-se no setor
comercial e público, de baixa intensidade de emissões, e no setor de
transportes, de densidade de emissões mais alta, conforme mostrado na
Tabela 1.3. Outros dois setores com intensidade acima da média
(industrial e energético) tiveram crescimento abaixo da média, o que
também contribui para a redução da intensidade geral. A redução global
resulta da composição da mudança da estrutura do PIB por setor e das
intensidades de cada setor.
Tabela 1.2:
Variação do PIB comparada com a das Emissões para os Diversos Setores
Tabela 1.3: Variação da intensidade das emissões por setor
A Figura 1.2 mostra a evolução da razão emissão de gases de efeito
estufa /PIB no Brasil.
Figura 1.2:
Evolução da razão emissão
Quanto às emissões por fonte primária de origem, pode-se ver na Figura
1.3 que 83% das emissões brasileiras estão associadas ao uso de
petróleo, gás natural e seus derivados. Note-se que os renováveis também
contribuem diretamente para as emissões, principalmente via metano e N2O.
Figura 1.3:
Emissões por tipo de combustível primário mostrando a absoluta
predominância de petróleo + GN nas emissões brasileiras
2 - Introdução
Grande parte das emissões de gases de efeito estufa originárias das
atividades humanas está relacionada às atividades de produção,
transformação e uso da energia. Para avaliar estas emissões, é
necessário conhecer a produção, transformação e consumo de energéticos
nos diversos setores do País. Estes dados constam do Balanço Energético
Nacional - BEN, editado pelo Ministério de Minas e Energia - MME há mais
de trinta anos e atualmente sob a responsabilidade da Empresa de
Pesquisas Energéticas – EPE do mesmo Ministério.
O Balanço de Energia baseia-se em uma importante característica da
energia, que é sua conservação na natureza, estabelecida na Primeira Lei
da Termodinâmica. Com isso é possível elaborar um balanço que, partindo
da energia em sua forma primária na natureza (petróleo, lenha, energia
hídrica, gás natural, carvão mineral, etc.), passa por uma série de
transformações que a convertem em formas secundárias de mais fácil
utilização (gasolina, carvão vegetal, eletricidade, coque, etc.) que é
finalmente utilizada nos diversos setores da atividade humana
(residências, indústrias, veículos, etc.).
Além disso, o MME edita, agora também sob a responsabilidade da EPE, com
intervalo de cerca de dez anos o Balanço de Energia Útil – BEU onde é
indicado para um conjunto de setores o consumo de combustíveis por tipo
de uso e a eficiência para cada energético por tipo de uso e setor. A
disponibilidade destes dados permite avaliar o tipo de equipamento usado
em cada setor por uso e combustível. A partir de características de
emissões dos diversos gases de efeito estufa catalogadas para diversos
tipos de equipamentos, é possível avaliar coeficientes de emissões que
consideram as variáveis: uso, combustível e setor para os gases que
constaram do Inventário. Uma interpolação entre os anos para os quais
existe o BEU permite obter as emissões setoriais.
A maior parte das emissões causadoras do efeito estufa está relacionada
a gases que contêm carbono (dióxido de carbono e metano,
principalmente). As fontes energéticas ditas fósseis (carvão mineral,
petróleo e gás natural) têm sua energia química armazenada sob a forma
de compostos de carbono. Também as fontes de origem na biomassa
armazenam energia em moléculas de carbono retiradas da atmosfera pela
fotossíntese nos vegetais.
A massa de carbono nesses processos, assim como acontece na energia,
também se conserva sendo possível estabelecer um Balanço de Carbono nas
atividades energéticas e fazer o mesmo em outros tipos de atividade onde
existem emissões destes gases. Em todas as complexas reações químicas
entre a matéria prima (e.g.: petróleo), suas transformações em derivados
(nas refinarias) para finalmente sua emissão no uso final sob a forma de
gases (principalmente CO2) na atmosfera, e considerando uma
pequena retenção na superfície, a massa de carbono é conservada. Segue o
Princípio de Lavoisier: transforma-se, não é criada nem desaparece. A
apuração do Balanço de Carbono já possibilitou a identificação de vários
erros e omissões não só na apuração das emissões como no próprio balanço
energético.
O presente trabalho usa os dados do BEN e BEU acoplados a coeficientes
selecionados a partir dos trabalhos realizados para a elaboração dos
inventários da Primeira e Segunda Declaração do Brasil, com auxílio do
software
bal_eec_usos,
apresenta um quadro histórico das emissões por fonte energética e por
atividades dos diversos gases que contêm carbono no período 1970/2010.
3 - Metodologia
A apresentação das emissões na forma do Balanço de Energia e Carbono
unifica a abordagem denominada
Top-Down,
onde é medida a quantidade de carbono que “entra” no sistema no País, e
a abordagem
Bottom-Up
onde, partindo dos setores de atividade da sociedade humana, se
identifica o tipo de emissões por energético a partir de dados de
desempenho dos equipamentos utilizados.
As emissões dos gases que contêm carbono (CO2, CH4,
CO e NMVOCs) são fruto de uma extrapolação de coeficientes obtidos para
anos anteriores e posteriores aos períodos focalizados nas Declarações
brasileiras. Os valores devem ser considerados indicativos, já que
fundamentalmente se supõe um “congelamento” das tecnologias utilizadas.
A apuração para cada Declaração pressupõe uma criteriosa reavaliação de
coeficientes que, no entanto, não costumam introduzir variações muito
significativas na avaliação das emissões embora representem sempre um
avanço na compreensão do processo de emissão e das oportunidades para
mitigação.
A incorporação dos dados do Balanço de Energia Útil, também apurados
pelo MME e associados aos dados sobre os equipamentos utilizados em cada
setor e em cada uso por energético, permitiu gerar dados mais confiáveis
sobre essas emissões em relação à divulgação anterior (ref 1). Com
efeito, a possibilidade de considerar a evolução das destinações por uso
em cada setor permite obter uma avaliação bastante satisfatória das
emissões e coerente com a metodologia adotada nas declarações.
Os cálculos são feitos pelo
software
bal_eec_usos,
que se constitui numa evolução do
software
bal_eec
desenvolvido pela ECEN Consultoria Ltda. de fácil utilização, onde estão
disponíveis os dados completos referentes ao período 1970 a 2010.
Como o Balanço Energético não se preocupa, em princípio, com o balanço
de massa de carbono, não constitui surpresa se, aplicados coeficientes
usuais (recomendados como
default
pelo
Intergovernmental Panel on Climate Change
– IPCC (ref 3) ou, específicos para o Brasil, usados nas Declarações à
Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas, já
apresentadas pelo Brasil ou extraídos de estudos específicos) sejam
encontradas diferenças, algumas significativas, na massa de carbono
entre energia primária e secundária e as contabilizadas nos diversos
usos. A análise do balanço de carbono propiciou uma série de correções
nos coeficientes energia / massa baseadas em estudos que envolveram
principalmente a biomassa e seus derivados.
Estabelecido o balanço de carbono, é possível avaliar as emissões em
equivalente a CO2 usando coeficientes recomendados pelo IPCC,
descontando-se, no entanto, uma pequena fração dos combustíveis
utilizados (da ordem de 1%) de material não oxidado,1
que se supõe não voltar à atmosfera. Existe igualmente uma fração do uso
não energético que é considerada retida e incorporada em materiais onde
a retenção é assumida como definitiva. Esta metodologia denominada
Top-Down
pelo IPCC já foi descrita em muitos trabalhos anteriores. O programa
gera tabelas, no formato recomendado pelo IPCC, onde estão explicitadas
as diferentes etapas de cálculo.
O Balanço de Carbono aplica o que se pode chamar de “Top-Down
Extendido” a cada Setor considerando as entradas de carbono em cada
setor na forma de combustíveis para deduzir as emissões setoriais. A
confrontação desses resultados, considerando a massa de carbono emitida,
é confrontada com a obtida usando coeficientes para a emissão dos
diferentes gases de efeito estufa que contém carbono. Os coeficientes de
emissão do CO2 propriamente dito são ajustados por tipo de
uso de maneira a assegurar a contabilidade de carbono. Ou seja, a
variação do coeficiente de emissão de metano, por exemplo, implica na
alteração no coeficiente de emissão de CO2 o que
habitualmente não é realizado, caracterizando uma dupla contagem.
3.1 Emissões de Gases do Efeito
Estufa pela Metodologia
Setorial
Na abordagem setorial procura-se estabelecer coeficientes adequados ao
Brasil. Deve-se ter em conta que as peculiaridades de cada país, no que
se refere às emissões, estão ligadas à diferença dos combustíveis
utilizados e/ou às características dos equipamentos de uso e
transformação. Estudos setoriais podem identificar melhor os
equipamentos usados e os coeficientes de emissão nas condições
brasileiras.
Em trabalho anterior (ref 4) foram discutidos os fatores de emissão para
os gases não CO2 no uso de combustíveis e que dependem da
tecnologia utilizada. Como essa tecnologia varia para cada setor, o
mesmo ocorre com os fatores de emissão. Foi identificado o nível de
detalhamento que se pode alcançar na associação dos combustíveis com os
equipamentos de uso mais frequente no Brasil.
Para apuração das emissões em equivalente a gás carbônico foram usados
os coeficientes estabelecidos na metodologia GWP (Global
Warming Power)
pelo IPCC (Intergovernmental
Panel of Climate Change)
que consideram o poder de aquecimento dos diferentes gases em relação ao
CO2, a saber: 21 para o CH4, 310 para o N2O.
Para os demais gases foram consideradas as equivalências em carbono. Os
gases emitidos têm, com exceção dos NMVOCs, uma relação bem conhecida
entre a massa de carbono e a massa total, que são as seguintes:
CO2 c1 = 12/44
CO c2 = 12/28
CH4 c3 = 12/16
Para os NMVOCs foi suposta uma fração de massa de carbono
O estudo do enfoque Setorial ou
Bottom-Up
parte dos dados de transformação e consumo do Balanço Energético
Nacional, do Balanço de Energia Útil e de estudos específicos de setores
de uso e transformação da energia para avaliar as emissões dos
diferentes gases de efeito estufa.
O Balanço de Energia Útil fornece o quadro da
destinação de cada energético (em energia final) por tipo de uso para os
diversos setores bem como as respectivas eficiências. Das destinações
disponíveis, são relevantes para as emissões as de calor de processo,
aquecimento direto e força motriz, que indicam a tecnologia empregada
(caldeira ou aquecedor, forno ou secadores e motor ou turbina,
respectivamente). Uma aplicação residual de combustíveis para iluminação
também é considerada2.
Em trabalho anterior, intitulado “Relatório de Identificação dos
Equipamentos Empregados no Brasil e dos Respectivos Coeficientes de
Emissão de Gases Não – CO2” (ref 5) apresentado ao PNUD em
Agosto de 2007, procurou-se identificar o nível de detalhamento que se
pode alcançar na associação dos combustíveis com os equipamentos de uso
mais frequente no Brasil.
Deve-se assinalar ainda que os Balanços de Energia Útil para os anos de
1983, 1993 e 2003, editados pelo MME/EPE, estão disponíveis e permitem
obter a destinação, por tipo de uso, da energia usada em cada setor da
economia constante do BEN.
4. Emissões por setores
Pode-se ter um quadro resumido das emissões expressas em massa de
carbono, escolhendo-se alguns setores e agrupando os energéticos. Foram
escolhidos os seguintes setores:
· Energético amplo (produção, transformação e uso no setor energético);
· Residencial;
· Comercial e Público;
· Agropecuário;
· Transportes e
· Industrial.
Os combustíveis foram agregados em:
· Biomassa;
· Gás Natural;
· Petróleo e Derivados de Petróleo e de Gás Natural;
· Carvão Mineral e seus Derivados;
que, conforme o caso, também aparecem agregados em
Renováveis;
Não Renováveis.
4.1 Apuração das Emissões
Na apuração das emissões foi usado o
software
bal_eec_usos,
que é uma modificação de programa anterior desenvolvido para a apuração
do balanço em energia equivalente e de emissões usando coeficientes
diretamente extraídos do primeiro inventário das emissões brasileiras.
O programa sofreu modificações a fim de permitir apurar, além dos
balanços energéticos de energia equivalente e de carbono, as emissões
por energético e por gases formadores do efeito estufa: CO2,
CO, CH4, NMVOCs, NOx e N2O.
As emissões de compostos de nitrogênio não interessam para o balanço de
carbono, mas contribuem para o efeito estufa e também são apuradas com
uso de coeficientes específicos por setor, uso e combustível. A soma do
carbono contido nestes gases fornece o total de carbono enviado à
atmosfera. Pode ser feita uma confrontação entre as emissões obtidas
pelo processo
Top-Down
e
Bottom-Up
que permite detectar erros e omissões nos coeficientes utilizados.
4.2 Emissões Setoriais de
Gases de Efeito Estufa
Na Tabela 4.1 mostram-se para os anos de 1970 a 2010 (de cinco em cinco
anos) as emissões setoriais em GWP CO2 em Gg/ano que
contribuem para o efeito estufa (fontes não renováveis).
A Tabela mostra ainda, em valores relativos a 2005, as emissões totais e
o PIB em cada ano.
Tabela 4.1:
Emissões em equivalente GWP de CO2 por
Setor em Gg/an
A Figura 4.1 mostra as Emissões de CO2 por setor agregado em
unidades GWP.
Figura 4.1:
Emissões de CO2
por setor agregado em unidades GWP
4.3
Emissões de CO2
equivalente por Tipo de Combustível
As Figuras 4.2 e 4.3 mostram as participações das emissões porcentuais e
totais por tipo de combustível, incluindo as renováveis.
Figura 4.2:
Participação das Emissões de CO2
Figura 4.3:
Emissões de CO2
GWP por
combustível em Gg/ ano
A Tabela 4.2 resume as emissões de carbono por setor e tipo de
combustível para o ano de 2010.
Tabela 4.2:
Emissões de CO2 GWP para o período 1970 a 2010 por
combustível em Gg/ano
Nota:
Asfaltos, Solventes, Outros Energéticos de Petróleo, Caldo de cana,
Melaço, Lixívia, Outras Recuperações renováveis apresentaram emissão
zero dentro da precisão mostrada na Tabela e não são nela mostrados.
A Tabela 4.3 mostra as emissões de CO2 em GWP para o período
1970 a 2010 para os vários combustíveis mais detalhados em unidades de
Gg/ano e a Figura 4.4 mostra a evolução das emissões de CO2
GWP separados por fontes renováveis e não renováveis.
Tabela 4.3:
Emissões de CO2 para o período 1971 a 2010 para os vários
combustíveis.
Emissões de Gases de Efeito Estufa na Produção e Usos de Energia 2 |
Graphic Edition/Edição Gráfica: |
Revised/Revisado:
Wednesday, 07 November 2012. |