Economia & Energia
Ano XVI-No 85
Abril
/Junho de 2012
ISSN 1518-2932

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Emissões de Gases de Efeito Estufa na Produção e Usos de Energia

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Nº 85: Abril/Junho de 2012   

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Economia e Energia - e&e  OSCIP 

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

Tabela 1.1

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.

figura1-1

Figura 1.1: Participação das emissões
energética por setor

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

tabela1-2

Tabela 1.3: Variação da intensidade das emissões por setor

 tabela1-3

Pode-se observar que houve redução de 5% nos números globais da intensidade de emissões mostrada na Tabela 1.3 como também em todos os outros setores, exclusive o setor energético onde houve aumento dessa intensidade.

A Figura 1.2 mostra a evolução da razão emissão de gases de efeito estufa /PIB no Brasil.

figura1-2

Figura 1.2: Evolução da razão emissão
de gases de efeito estufa /PIB no Brasil

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.

 figura1-3

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
(c4 = 0,85) baseada na média das emissões da indústria. Estes fatores são usados para apurar as massas de carbono emitidas. No caso do metano, o coeficiente de massa foi usado para a apuração do balanço de carbono e a equivalência GWP quando se queria apurar o equivalente a CO2
.

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

tabela4-1

A Figura 4.1 mostra as Emissões de CO2 por setor agregado em unidades GWP.

figura4-1

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.

figura4-2

Figura 4.2: Participação das Emissões de CO2
GWP por combustível

figura4-3

 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

tabela4-2

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.

tabela4-3

figura4-4

Figura 4.4: Emissões de CO2 GWP
por origem do combustível

Continuação

 Emissões de Gases de Efeito Estufa na Produção e Usos de Energia 2

Graphic Edition/Edição Gráfica:
MAK
Editoração Eletrônic
a

Revised/Revisado:
Wednesday, 07 November 2012
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