Energia e Ambiente - fenix.tecnico.ulisboa.pt · População mundial [10 9 ... I0e(λn) 20 λ=0.014...

por

Energia e Ambiente

num Mundo com muita gente!

por

Manuel Collares Pereira(Vice Presidente DREEN)

(Director de I,D&I AO SOL, Energias Renováveis, S.A.)

(Prof. Catedrático Convidado, Dep. Física IST)

Como tratamos a Natureza?

• Para viver, usamos recursos naturais:

muitos são finitos, gastam-se …e…

NÃO SE RENOVAM!

Um exemplo de recurso finito: a energia de origem fóssil

• usamos sobretudo os combustíveis fósseis (petróleo, gás, carvão): um recurso não renovávelrecurso não renovável

• petróleo e gás não vão chegar ao fim deste século! um fósforo! À escala de tempo da Humanidade

Consumo mundial de

petróleo e gás [Gtep]

1850

2005

21000

3

6

1000 AC 0 1000 3000

Um exemplo de recurso finito: a energia de origem fóssil

30

40

50

60

Pro

du

ctio

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Gb

oe/

aP

rod

uçã

o d

e h

idro

carb

on

eto

s [G

bo

e/a]

30

40

50

60Fonte: ASPO

0

10

20

30

1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050

Pro

du

ctio

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Gb

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rod

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bo

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10

20

30

1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050

0

Convencional P. Pesado Polar

Gás

Águas Profundas

Gás Não ConvencionalLGN

PETRÓLEO e liquidos associados ao Gás Natural

CENÁRIO EM 2004

15

20

25

30

bar

ris

po

r an

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Gb

/an

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0

5

10

1930

1934

1938

1942

1946

1950

1954

1958

1962

1966

1970

1974

1978

1982

1986

1990

1994

1998

2002

2006

2010

2014

2018

2022

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2034

2038

2042

2046

2050

109 b

arri

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or

ano

[G

b/a

no

]

EUA-48 EUROPA RÚSSIA OUTROS M. ORIENTE P. PESADO, ETC ÁGUAS PROFUNDAS POLAR GNL

Geografia do PetróleoConvencional

Africa

W. Europe

East

ME.Other

Produced

Reserves

Yet-to-Find

-300 -200 -100 0 100 200 300 400 500 600

ME Gulf

Eurasia

N. America

L. America

Africa

World - conventional oilMid-point year: 2003

Ultimate : 1850 GbTo-date 2000: 850 Gb

80

100

120

140

Dis

cove

ries

, Gb

/a

25

30

35

40

Pro

du

ctio

n, G

b/a

Peak Discovery 1964

Peak Production 2005

Time-lag: 41 years

PeakDiscovery

TheoreticalUnconstrained

Model

0

20

40

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80

1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050

Dis

cove

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, Gb

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5

10

15

20

Pro

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ctio

n, G

b/a

Discovery

High PricesCurb Demand

U.S.A. - Lower 48Mid-point year: 1970


20

25

30

35

Dis

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, Gb

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2,0

2,5

3,0

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Pro

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ctio

n, G

b/a

Peak Discovery 1930


Time-lag: 41 years

0

5

10

15

20

1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050

Dis

cove

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, Gb

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North SeaMid-point year: 2000


5

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b/a

Peak Discovery 1973


Time-lag: 27 years

0

1

2

3

4

1950 1970 1990 2010 2030 2050

Dis

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b/a

A discrepancia crescente entre descoberta e produção

30

40

50

60

70

Gb

, y

ear 8

10

12

(x1

00

0)

Drilling more

does not help

-30

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Gb

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1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995

Wil

dca

ts (x

10

00

)

A “família real” saudita:

“Reservas”OPEP

Competiçãopor

quotas deprodução

Kuwait 1984Produziu = 23 GbRemanescente = 64Descoberto = 87 (~90)

Update: August 2004ESTIMATED PRODUCTION TO 2100 End 2003

Amount Gb Annual Rate - Regular Oil Gb PeakRegular Oil Mb/d 2005 2010 2020 2050 Total Date

Past Future Total US-48 3.6 2.8 1.7 0.4 200 1971Known Fields New Europe 5.0 3.6 1.8 0.3 75 2000920 780 150 1850 Russia 9.1 10 5.5 0.9 210 1987

930 ME Gulf 19 19 17 10 675 1974930 ME Gulf 19 19 17 10 675 1974All Liquids Other 27 23 17 9 690 1997

990 1510 2500 World 64 58 43 20 1850 20052004 Base Scenario Annual Rate - Other

M.East producing at capacity Heavy etc. 2.6 3 4 5 195 ~(anomalous reporting corrected) Deepwater 4.7 7 5 0 55 2014Regular Oil excludes oil from Polar 0.9 1 2 0 50 2030coal, shale, bitumen, heavy, Gas Liquid 8.2 9 11 6 270 2027deepwater, polar & gasfield NGL 1 -2 80Revised ALL 81 80 65 30 2500 200606-08-04

Rounding

July 2006 IEA ‘Medium-term’ Oil Market Report

• Forecast 2006 was: 3.2 Mb/d of oil coming on to the market from new projects. The IEA reported that the actual increase was about only 0.7 Mb/d…about only 0.7 Mb/d…

Produção- Saudi Arabia

• As grandes descobertas de petróleo convencional deram-se hádécadas;

• As descobertas de petróleo convencional recentes são poucas,pequenas e em locais cada vez mais remotos;

• Muitos países já ultrapassaram, ou estão perto de ultrapassar o seupico de extracção, mesmo países membros da OPEP;

Na realidade…

pico de extracção, mesmo países membros da OPEP;

• Extracção de petróleo em declínio acentuado na maior parte dospaíses, independentemente do preço;

• Progressiva extracção de petróleo de pior qualidade;

• Utilização de tecnologias de extracção cada vez mais caras (EOR-Enhanced Oil Recovery);

Na realidade…• Extracção Primária–inicialmente, o petróleo emerge sob acção da pressão pre-existente

na jazida;–período mais produtivo, enquanto a pressão desce;–com a queda de pressão, o gás dissolvido liberta-se;• Recuperação Secundária–bombear água sob o petróleo (Ghawar, Arábia Saudita);–bombear azoto sobre o petróleo (Cantarell, Mexico);–bombear azoto sobre o petróleo (Cantarell, Mexico);–bombear gás natural ou CO2 (EUA, Noruega);• Enhanced oil recovery (medidas extremas)–bombas subterrâneas, detergentes, explosões;–inoculação de bactérias para digestão do petróleo e re-pressurização

com o bio-gás;• EROEI (energy return on energy investment) ou EPR (energy profit

ratio) decresce com cada estágio sucessivo até EROEI<1

Fonte de energia Eficiência energética da extracção – EROEI

Petróleo e gás natural (no poço)

1940 – 19491970 -- 1979 2000 – 2005

1008 a 23 10

Carvão (na mina)

Na realidade…

Carvão (na mina)

1950 - 1959 1970 - 1979 2000 - 2005

80308

Petróleo do Offshore profundo 5

Xistos betuminosos 1 a 6

Areias betuminosas (syncrude) 2 a 4

Petróleo sintético, produzido a partir de carvão (CTL)

0.5 a 8

Como tratamos a Natureza?

• as nossas acções: impacte sobre a Natureza; esta tem uma certa capacidade para absorver os nossos impactes

Ilimitada? FinitaIlimitada? Finita

quando não podem mais ser vistos como uma simples perturbação : isto é fazem

parte da equação

à escala de tempo que é a nossa …

quando são pequenos, ela ajusta-se de tal forma que não se dá por eles: uma pequena perturbação…

Um exemplo de impacte sobre a Natureza, sobre o Ambiente• a utilização desses combustíveis representa um impacte

por via…

da extracçãoda extracção

da armazenagem

do transporte

da refinação

dos acidentes (…)

…da guerra…dos actos criminosos…

Um exemplo de impacte sobre a Natureza, sobre o Ambiente• a utilização desses combustíveis representa ainda um

sério impacte por via…

das EMISSÕES das EMISSÕES (poluição atmosférica)

60% DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA

DERIVA DO CONSUMO DE ENERGIA

Poluição Atmosférica: impacte da queima dos combustíveis

Escala LOCALEscala PLANETÁRIA

Efeito de estufa:Aquecimento Global,

CO2, CH4 (...)Escala REGIONAL

Chuvas ácidas,NOx, SOx (...)

Escala LOCALqualidade do ar, CO, partículas...

O estranho caso doefeito de estufa…

• albedo ~30%

• Teq ~ 255 K(-18 ºC)


• Teq ~ 288 K(15 ºC)

efeito de

estufa

VIVA o Efeito de Estufa!


evolução da temperatura média

Des

vio

da te

mpe

ratu

ra m

édia

0.6

• a temperatura média do globo nos ultimos anos?

1850 1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

Des

vio

da te

mpe

ratu

ra m

édia

19

50-1

980

0.4

2004


• que relação tem esta evolução com a acção do homem?

6

Pro

duçã

o an

ual d

e C

arbo

no [G

Ton]

combustíveis fósseis e desflorestação

1850 1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990

0

1

2

3

4

5

6

Pro

duçã

o an

ual d

e C

arbo

no [G

Ton]


dióxido de carbono350

Con

cent

raçã

o de

CO

2 [p

pm]

• que relação tem com os gases CO2 e CH4 produzidos entretanto?

1850 1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990280

290

300

320

330

340

Con

cent

raçã

o de

CO

2 [p

pm]

310

• que relação tem com os gases CO2 e CH4 produzidos entretanto?


Metano (CH4)

Con

cent

raçã

o de

CH

4 [p

pm]

1.7Relação de causa a efeito ou

1850 1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990

0.80.9

1.0

1.2

1.3

1.41.5

Con

cent

raçã

o de

CH

4 [p

pm]

1.1

1.6Relação de causa a efeito ou mera coincidência? Será que podemos ser mais conclusivos ?

O gelo fóssil e o ar de tempos remotos (150 000 anos para trás…)

variação do Deutério (no gelo fóssil) está correlacionada com a temperatura média

O caso do efeito de estufa…• como foi no passado longínquo…?

500 m 1000 m 1500 m 2000 mprofundidade

Des

vio

da te

mpe

ratu

ra m

édia

0.2

-500

-480

-460

-440

-420

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iaçã

o do

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[%]

0 50 000 100 000 150 000 anos

-0.8

-1.0

-0.4

-0.2

0

0.1

Des

vio

da te

mpe

ratu

ra m

édia

19

50-1

980

0.2

-0.6

…também com o teor de O18 no ar fóssil prisioneiro do gelo



-1

-0.5

0

0.5

1

Var

iaçã

o do

O18

[%]

0 50 000 100 000 150 000 anos

dióxido de carbono no ar fóssil

500 m 1000 m 1500 m 2000 mprofundidade300

Con

cent

raçã

o de

CO

2 [p

pm]


0 50 000 100 000 150 000 anos

300

180

200

220

260

280

Con

cent

raçã

o de

CO

2 [p

pm]

240

280

metano


0.8

Con

cent

raçã

o de

CH

4 [p

pm]


0 50 000 100 000 150 000 anos0.2

0.3

0.4

0.6

0.7

0.8

Con

cent

raçã

o de

CH

4 [p

pm]

0.5

• O balanço global anual do Carbono de e para a atmosfera (unidades : 10^9 ton de C) (1990)

Queima de comb. fósseis + 5Respiração-plantas +50

O caso do efeito de estufa…

Fotossíntese -100Desflorestação +2Respiração do solo +50Oceano, difusão: liberta

absorve+100-104

TOTAL +3

(+) para a atm.

(-) da atmosf.

Consequências

• clima mudou…

mais catástrofes naturais?

mais ciclones?

mais doenças?Escala de tempo: permanência média do CO2 na atmosfera -100 anos

Consequências

nível do mar sobe?

alteração da flora e da fauna

No mínimo: um jogo perigoso …!

Evolução dos glaciares: com e sem Alpes

Prof. Filipe Duarte Santos, citando Oerlemans, 2005

Consequências• alteração do clima: é lenta, mas um dia o que foi uma simples

probabilidade de mais chuva, ou mais aridez, passa a ser o comportamento dominante – isto é, nesse dia o clima mudou!

Cedido por Prof. Filipe Duarte Santos

Acção do Homem: quando deixa de ser perturbação desprezável na equação?

22.3

19.1

Pop

ulaç

ão m

undi

al [1

09] Crescimento exponencial: I0e(λn)

λ=0.01420

1500 1700

0.5 0.7

1800

1.0 1.6

1900

6.0

2000 2100

Pop

ulaç

ão m

undi

al [1

0

λ=0.0015

λ=0.0035

λ=0.0047

λ=0.014 1/5 pop.λ=0

4/5 pop.λ=0.01410.0

0

10

A energia através dos temposA energia através dos tempos

todas as grandes transformações sociais ( o crescimento demográfico é uma todas as grandes transformações sociais ( o crescimento demográfico é uma

consequência...) estiveram associadas a consequência...) estiveram associadas a

revoluções nos sistemas energéticos existentes:revoluções nos sistemas energéticos existentes:

a agricultura a agricultura ------ energia solarenergia solar

as primeiras civilizações as primeiras civilizações ------ energia hidráulicaenergia hidráulica

os gregos sem milagre os gregos sem milagre ------ energia mecânica (eólica)/comércio energia mecânica (eólica)/comércio

de madeiras e de madeiras e cereiascereiasflorescimento urbano na florescimento urbano na ------ energia hidráulica, eólica/canais, energia hidráulica, eólica/canais, EuropaEuropa barragens e moinhosbarragens e moinhos

o emergir da modernidade o emergir da modernidade ------ energia química e mecânicaenergia química e mecânica

a revolução industrial a revolução industrial ------ o carvãoo carvão

o século XX o século XX ------ a electricidade, o petróleo, o gás, o a electricidade, o petróleo, o gás, o

nuclear (...)nuclear (...)

O século XXI O século XXI ------ o das Energias Renováveis ?!o das Energias Renováveis ?!

Uso de energia e emissõesper capita

Em

issõ

es [

ton

C p

er c

apit

a] EUA

Canadá, Austrália, Nova Zelândia

Em

issõ

es [

ton

C p

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apit

a]

População [milhões]

RússiaJapão

Europa EU(15)Outros EU -Leste

Médio OrienteChina América Latina

outros Ásia África India

Mundo Industrializado - 1/5

Mundo em desenvolvimento - 4/5

22.622.5 21.0

20

25

energia para muita gente!!?

Business as Usual

Demografia & Desenvolvimento

Contenção Demográfica & Eficência

15.2

10.2

15.3

0

5

10

15

1990 2025 2060 2100

[Gte

p]

Crescimento demográfico e consumos energéticos mantêm-se

Crescimento demográfico mantém-se e consumo energético duplica nos

países em vias de desenvolvimento

Crescimento demográfico diminui (10 biliões apenas em 2100) consumo energético duplica nos países em

vias de desenvolvimento e reduz-se a metade nos países desenvolvidos

Aquecimento Global: os diferentes cenários (IPCC)

Variação da temperatura média:

ano 1000 a 2100

Evolução da concentração do CO2 atmosférico, da temperatura média global da baixa atmosfera e do nível médio do mar induzida por uma evolução das emissões antropogénicas de CO2 que atingem um máximo nos próximos 100 anos. Neste cenário a estabilização da concentração do CO2 dá-se passados 100 a 300 anos e a estabilização da temperatura média global passados alguns séculos. No que respeita ao nível médio do mar a estabilização do seu aumento, provocado pela dilatação térmica e pelo degelo das calotes polares, dá-se passadas várias centenas de anos a mais de um milhar e passados vários milhares de anos, respectivamente. Figura adaptada de IPCC, 2003.

Fonte, IPCC

Cedido por Prof. Filipe Duarte Santos

Muita gente? Desenvolvimento?• Soluções para o futuro:1) menos petróleo e gás: combustíveis sintéticos (…a partir do carvão! mais impactes ambientais?!)

2) alternativas limpas! Por exemplo: as Energias Renováveis(>50% das necessidades em 2060?!)

3) energia nuclear (…mas não é solução a curto prazo p/ 3) energia nuclear (…mas não é solução a curto prazo p/ Portugal!)

4) novos vectores energéticos: a electricidade nos transportes; depois o hidrogénio?!...

5) evitar consumos

6) a eficiência energética!

Muita gente? Desenvolvimento?7) reduzir o desperdício; reciclar

…mas será preciso ir mais longe!

• um comportamento diferente ; uma cultura diferente; ser feliz não pode ser sinónimo de consumo compulsivo/abusivo de energia; (Sociedade de compulsivo/abusivo de energia; (Sociedade de Consumo)

• Precisamos de Novos Valores; um novo paradigma…

• A atitude convencional nesta matéria é asfixiante e insustentável!

Um exemplo para pensar: o bife

• em 50 anos o consumo de carne per capitaaumentou cinco vezes!

sustentabilidade

1950 2000

sustentabilidade

ocupação de solo

biodiversidade poluição

efeito de estufa

águaenergia

o bife…e a Terra

• a quantidade de terra arável necessária para gado é muito maior que para cereais

os cereais hoje produzidos permitiriam alimentar 6 biliões de pessoas; produção de carne diminui este número para 2,6 biliões

200 milhões ha para a produção de carne; 16 milhões ha apenas para vegetais (EUA)

ocupação de áreas florestais por pastagens: desflorestação

pastagens de culturas mono-espécie: ameaça à biodiversidade!!

200

16

65 a 70% de toda a terra arável em França é dedicada à alimentação de animais

o bife…e a água

• a actividade humana consome metade da água doce disponível no planeta!!

o principal consumo que fazemos de água é para a exploração intensiva de produção de carne!

Pela carne que come, um americano médio “consome” 20m3 de água por dia e apenas 1.2m3 se vivesse com uma dieta vegetariana!

453 g= 6 meses de

duches diários!!!

o bife…e a energia

produção de alimento para o gado (fertilizantes, pesticidas...)

• consumir carne é gastar muita energia…

transporte de animais vivos

transporte de carne

refrigeraçãocozinhar

E.U.A.:energia para produzir a carne consumida por uma familia de 4 pessoas por ano, é equivalente à gasolina gasta

por uma familia de 4 pessoas em Portugal para percorrer 10 000 km de automóvel!

1 cal 28 cal de fuel

1 cal3.3 cal de fuel

o bife…e o efeito de estufa

• desflorestação contribui para o aumento do CO2

• 1300 milhões de cabeças de gado (no mundo) ~ • 1300 milhões de cabeças de gado (no mundo) ~ 20 % emissoes de metano (20 x CO2 equiv)

• metano na atmosfera subiu 150% nos últimos 250 anos; CO2 só subiu 30%!

O bife e… a saúde

• Transmissão de doenças associadas ao consumo de carne (mesmo a carne de animais selvagens…)

• A carne em excesso e a saúde

• “A idade média de um homem que come carne é 63 • “A idade média de um homem que come carne é 63 anos. Eu tenho quase 85 e ainda trabalho tanto quanto sempre trabalhei. Já vivi tempo suficiente e estou a tentar morrer; mas não consigo! Um só bife matava-me: mas não consigo convencer-me a engoli-lo. Sinto-me angustiado por esta maldição de viver para sempre. Esta é a unica desvantagem do vegetarianismo!”

Georges Bernard Shaw1856-1950

Alguns exemplos mais de insustentabilidade no mundo de hoje…

• O Reino Unido importa tanta comida quanto exporta: basicamente a MESMA!!!

• 1 cal de alface em Londres, custa 127 cal em fuel para a trazer de Nova Yorktrazer de Nova York

• 1 cal de cebola, custa 66 calorias para vir do Chile

Alguns exemplos mais de insustentabilidade no mundo de hoje…

• Uma garrafa de “ketchup” feita na Suécia : materiais do Japão, Italia, Belgica, Dinamarca, ESA; tampa, da Dinamarca, tomate e pasta de tomate de tomate e pasta de tomate de Itália; e ainda : cartão da embalagem, filme de embrulho, cola e tinta para etiqueta, etc.…mais o que é preciso para viajar até Portugal…

Isto só é possivel porque a energia hoje é barata e as emissões não são controladas/contabilizadas!!!

Num mundo com muita gente, com 4/ 5 de subdesenvolvidos …

• O petróleo e o gás vão durar mais ~50 anos, com procura crescente a custos cada vez mais altos!

• Os impactes ambientais do consumo de energia fóssil aumentam; (externalidades)(externalidades)

• O carvão vai substituir o petróleo e o gás… enquanto os esgotamos a taxas cada vez maiores, o que conduz também a um aumento dos custos

• ESTAMOS NO FIM DA ERA DA “ENERGIA BARATA”!

Num mundo com muita gente, com 4/ 5 de subdesenvolvidos …

• Será esta a morte anunciada da actual economia global?

• …caminharemos para uma economia cada vez mais • …caminharemos para uma economia cada vez mais desglobalizada (sobretudo no que diz respeito a bens materiais);

• uma economia que regressa à região, ao local…

• VIVEREMOS OUTRA VEZ MUITO MAIS INTEGRADOS (E EM HARMONIA) COM O QUE NOS RODEIA? Sustentabilidade…

O mundo de amanhã será diferente! Quando começamos?

NÃO SE PREOCUPEM, porque eu tenho estudado este assunto, confio na Ciência e já não dou um passo sem ela!

Observei, medi, analizei, deduzi, e tomarei a decisão

mais correcta…!mais correcta…!

Uso de energia e emissõesper capita

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