Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica (Energia Térmica). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2013

Orientador: Camila Pires Cremasco Gabriel / Resumo: Essa pesquisa apresenta um estudo sobre o cenário da produção de energia primária no Brasil ao longo do período de 1970 a 2018, bem como as principais fontes que colaboraram para a matriz energética nacional. Para mapear as tendências da produção de energia primária foi aplicada a Teoria dos Grafos e Análise de Redes Sociais por meio do Software UCINET, no qual foram produzidos grafos demonstrando as redes sociais de produção de energia que contribuíram para o Brasil. Também são apresentados nesse trabalho os modelos matemáticos que representam a variação da centralidade e densidade da produção de energia primária brasileira. Os resultados da pesquisa demonstram a evolução da produção de energia primária e a forte base de energia fóssil (petróleo) e mais recentemente o aumento significativo, da contribuição de energia da fonte gás natural. Com base nos resultados obtidos e a prospecção da literatura sobre economia do Brasil no período compreendido entre os anos de 1970 a 2018 discutiu-se os movimentos realizados por formuladores de políticas públicas do cenário nacional que culminaram numa redução dos investimentos no setor, mesmo que a demanda sempre se encontrasse em crescimento, mas que seguiu atrelada aos resultados de pequenos incrementos no PIB e no IDH. Outro importante resultado foi observado com a evolução e do petróleo como oferta de fonte primária não renovável por todo o período da pesquisa (48 anos) e a alternância das ofertas das fontes não renováveis que, inici... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This research presents a study on the scenario of primary energy production in Brazil over the period from 1970 to 2018, as well as the main sources that contributed to the national energy matrix. To map trends in primary energy production, Graph Theory and Social Network Analysis was applied using the UCINET Software, in which graphs were produced showing the social energy production networks that contributed to Brazil. Also presented in this work are mathematical models that represent the variation in the centrality and density of Brazilian primary energy production. The research results demonstrate the evolution of primary energy production, and the strong fossil energy base (oil) and more recently the significant increase in the contribution of energy from the natural gas source. Based on the results obtained and the prospecting of literature on the economy of Brazil in the period between the years 1970 to 2018, it became possible to discuss the movements carried out by public policy makers on the national scene that culminated in a reduction of investments in the sector, even that demand would always be growing, but that it would continue to be linked to the results of small increases in GDP and HDI. Another important result was observed with the evolution of oil as a non-renewable primary source offer for the entire period of the research (48 years) and the alternation of offers from non-renewable sources that, starting with the predominance of firewood, passing on to g... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Área de Especialização de Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Tese de doutoramento. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2011

O paradigma atual do uso da energia no setor industrial brasileiro é fruto da conjuntura histórica do setor energético no país e permite explicar algumas de suas características particulares, a utilização intensiva de eletricidade em processos térmicos, a eletrotermia, algo que perdura até hoje. O cenário nacional de produção de gás natural é promissor, no contexto do Pré-Sal, o que sinaliza uma oportunidade para aplicar esse recurso natural para usos energéticos com maior valor agregado, como por exemplo como energia final para a indústria. É neste contexto que se insere esta dissertação onde foi desenvolvida e aplicada uma técnica de análise de dados com objetivo de avaliar a inserção do gás natural no setor industrial brasileiro e seus impactos. A técnica de análise de dados desenvolvida constitui-se na avaliação de quatro indicadores: Demanda Adicional (DA); Impacto em Energia Primária (IEP); Impacto em Emissões de Carbono (IEC) e Impacto em Custo Energético (ICE). Nos resultados obtidos, o Setor de Metais Não-Ferrosos teve maior destaque ao apresentar a maior demanda adicional por gás natural e as maiores reduções em demanda de energia primária, emissões de CO2 e custo energético. Outros setores que se destacaram foram o Setor de Ferro e Aço e Setor de Alimentos e Bebidas. Tomando 2013 como ano-base, a demanda adicional por gás natural resultante da substituição de óleo combustível e eletricidade em processos térmicos representaria um aumento entre 37% a 42% na demanda de gás natural no setor industrial brasileiro, equivalente a 12% a 14% da oferta interna de gás natural no Brasil, ou ainda 35% a 40% da capacidade máxima do Gasbol. O impacto em energia primária representaria uma redução de 1% a 2% da demanda de energia primária do setor industrial brasileiro. O impacto em emissões de CO2 representaria uma redução de 4% a 5% das emissões de CO2 associadas ao uso de energia do setor industrial brasileiro. O impacto em custo energético representaria uma redução de 2% a 4% dos custos energéticos associados a eletricidade e óleo combustível do setor industrial brasileiro. Assim, considera-se que existe uma oportunidade de inserção do gás natural no setor industrial brasileiro resultante da substituição de óleo combustível e eletricidade por gás natural em processos térmicos. De forma geral, seus impactos reduzem a demanda de energia primária, as emissões de CO2 e o custo energético. Entretanto, trata-se de uma iniciativa de economia de energia via substituição energética, desse modo, ressalta-se necessidade de se fomentar a eficiência energética, para todos os usos finais e tipos de energia final em uso, de modo a se obter um maior impacto em termos de redução no consumo de energia e mitigação de emissões, dois elementos importantes no debate atual sobre combate a mudanças climáticas. / The present energy use structure in the Brazilian industrial sector is a consequence of its historical context within the Brazilian energy sector. This historical background helps to explain some characteristics, like the intensive use of electricity in heating processes, the electrothermia, that lasts until today. The current natural gas production scenario in Brazil is promising, considering the Pre-Salt production, which signals an opportunity to apply this natural resource to final energy uses with higher value, such as final energy for industry. In this context was structured this dissertation, comprising a data analysis technique development and its application to evaluate the insertion of natural gas in the Brazilian industrial sector and its impacts. The developed data analysis technique is constituted by the assessment of four indicators: Additional Demand (DA); Impact on Primary Energy (IEP); Impact on Carbon Emissions (IEC) and Impact on Energy Cost (ICE). In the results obtained, the Non-Ferrous Metals Sector was more prominent as it presented the greater additional demand for natural gas and the largest reductions in primary energy demand, CO2 emissions and energy costs. Other sectors that stood out were the Iron and Steel Sector and the Food and Beverages Sector. Considering 2013 as the base year, the additional demand for natural gas resulting from the substitution of fuel oil and electricity in heating processes would represent a 37% to 42% increase in the demand for natural gas in the Brazilian industrial sector, equivalent to 12% to 14% of Brazil\'s domestic natural gas supply, or 35% to 40% of Gasbol\'s maximum capacity. The impact on primary energy would represent a reduction of 1% to 2% of the primary energy demand of the Brazilian industrial sector. The impact on CO2 emissions would represent a reduction of 4% to 5% of the CO2 emissions associated to energy use of the Brazilian industrial sector. The impact on energy cost would represent a reduction of 2% to 4% of the energy costs associated with electricity and fuel oil of the Brazilian industrial sector. Thus, it is considered that there is an opportunity for the insertion of natural gas in the Brazilian industrial sector resulting from the substitution of fuel oil and electricity by natural gas in thermal processes. Overall, the substitution impacts reduce primary energy demand, CO2 emissions and energy costs. However, this is an energy-saving initiative through energy substitution, being necessary to further promote energy efficiency, for all end uses and types of final energy in use, to multiply the impacts in terms of reducing energy consumption and mitigating emissions, two important elements in the current debate on combating climate change.

A Organização das Nações Unidas (ONU) elegeu a eficiência energética como a ação mais significativa para garantir o suprimento de energia das economias em desenvolvimento e minimizar os impactos do aquecimento global. No Brasil, o Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE) de eficiência energética foi iniciado em 1984 pelo Inmetro. Fazem parte do PBE duas Portarias, aprovadas em 2010, para avaliação da eficiência energética das edificações comerciais e residenciais. O objetivo dessa pesquisa é contribuir com a racionalização energética no país através da análise dessas Portarias frente a um panorama internacional, assim como avaliar as contribuições que os gases combustíveis podem oferecer na melhoria da eficiência das edificações e na substituição da eletrotermia para aquecimento de água no sistema energético nacional. Para isso foram identificados padrões comuns nas regulamentações internacionais e calculados os fatores de conversão da energia final em primária no Brasil, tanto da eletricidade, quanto dos gases combustíveis. A aplicação dos fatores de conversão, assim como dos fatores de emissões de CO2-E nos usos finais da energia comprovou que os gases possuem um papel importante para redução do consumo de energia primária nos processos de aquecimento de água e cogeração. Verificaram-se ainda como esses fatores poderão evoluir nas próximas décadas, de acordo com as previsões oficiais da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), demonstrando que a importância do uso direto dos gases combustíveis tende a crescer. / The United Nations (UN) has chosen energy efficiency as the most significant action to ensure energy supply in developing economies and mitigate the impacts of global warming. In Brazil, the Brazilian Energy Efficiency Labeling Program (PBE) was launched in 1984 by Inmetro. Two Regulations, adopted in 2010, to evaluate the energy efficiency of commercial and residential buildings, are part of PBE. The objective of this research is to contribute to the National Energy Efficiency Program through the analysis of these Regulations against an international outlook and through the evaluation of the contributions that the fuel gases can offer in improving the efficiency of buildings and replacing electrical heating in the national energy system. To achieve this, common patterns in the international regulations were identified and the primary energy conversion factors were calculated to the electricity and gas fuels produced in Brazil. The application of the conversion factors and the emission factors of CO2-E in the final uses of energy in buildings showed that the fuel gases have an important role in reducing the consumption of primary energy in the process of water heating and cogeneration. The evolution of these factors in the next decades were also estimated, according to official forecasts of the Energy Research Company (EPE), demonstrating that the importance of the direct use of the fuel gases will increase.

A Organização das Nações Unidas (ONU) elegeu a eficiência energética como a ação mais significativa para garantir o suprimento de energia das economias em desenvolvimento e minimizar os impactos do aquecimento global. No Brasil, o Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE) de eficiência energética foi iniciado em 1984 pelo Inmetro. Fazem parte do PBE duas Portarias, aprovadas em 2010, para avaliação da eficiência energética das edificações comerciais e residenciais. O objetivo dessa pesquisa é contribuir com a racionalização energética no país através da análise dessas Portarias frente a um panorama internacional, assim como avaliar as contribuições que os gases combustíveis podem oferecer na melhoria da eficiência das edificações e na substituição da eletrotermia para aquecimento de água no sistema energético nacional. Para isso foram identificados padrões comuns nas regulamentações internacionais e calculados os fatores de conversão da energia final em primária no Brasil, tanto da eletricidade, quanto dos gases combustíveis. A aplicação dos fatores de conversão, assim como dos fatores de emissões de CO2-E nos usos finais da energia comprovou que os gases possuem um papel importante para redução do consumo de energia primária nos processos de aquecimento de água e cogeração. Verificaram-se ainda como esses fatores poderão evoluir nas próximas décadas, de acordo com as previsões oficiais da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), demonstrando que a importância do uso direto dos gases combustíveis tende a crescer. / The United Nations (UN) has chosen energy efficiency as the most significant action to ensure energy supply in developing economies and mitigate the impacts of global warming. In Brazil, the Brazilian Energy Efficiency Labeling Program (PBE) was launched in 1984 by Inmetro. Two Regulations, adopted in 2010, to evaluate the energy efficiency of commercial and residential buildings, are part of PBE. The objective of this research is to contribute to the National Energy Efficiency Program through the analysis of these Regulations against an international outlook and through the evaluation of the contributions that the fuel gases can offer in improving the efficiency of buildings and replacing electrical heating in the national energy system. To achieve this, common patterns in the international regulations were identified and the primary energy conversion factors were calculated to the electricity and gas fuels produced in Brazil. The application of the conversion factors and the emission factors of CO2-E in the final uses of energy in buildings showed that the fuel gases have an important role in reducing the consumption of primary energy in the process of water heating and cogeneration. The evolution of these factors in the next decades were also estimated, according to official forecasts of the Energy Research Company (EPE), demonstrating that the importance of the direct use of the fuel gases will increase.

O paradigma atual do uso da energia no setor industrial brasileiro é fruto da conjuntura histórica do setor energético no país e permite explicar algumas de suas características particulares, a utilização intensiva de eletricidade em processos térmicos, a eletrotermia, algo que perdura até hoje. O cenário nacional de produção de gás natural é promissor, no contexto do Pré-Sal, o que sinaliza uma oportunidade para aplicar esse recurso natural para usos energéticos com maior valor agregado, como por exemplo como energia final para a indústria. É neste contexto que se insere esta dissertação onde foi desenvolvida e aplicada uma técnica de análise de dados com objetivo de avaliar a inserção do gás natural no setor industrial brasileiro e seus impactos. A técnica de análise de dados desenvolvida constitui-se na avaliação de quatro indicadores: Demanda Adicional (DA); Impacto em Energia Primária (IEP); Impacto em Emissões de Carbono (IEC) e Impacto em Custo Energético (ICE). Nos resultados obtidos, o Setor de Metais Não-Ferrosos teve maior destaque ao apresentar a maior demanda adicional por gás natural e as maiores reduções em demanda de energia primária, emissões de CO2 e custo energético. Outros setores que se destacaram foram o Setor de Ferro e Aço e Setor de Alimentos e Bebidas. Tomando 2013 como ano-base, a demanda adicional por gás natural resultante da substituição de óleo combustível e eletricidade em processos térmicos representaria um aumento entre 37% a 42% na demanda de gás natural no setor industrial brasileiro, equivalente a 12% a 14% da oferta interna de gás natural no Brasil, ou ainda 35% a 40% da capacidade máxima do Gasbol. O impacto em energia primária representaria uma redução de 1% a 2% da demanda de energia primária do setor industrial brasileiro. O impacto em emissões de CO2 representaria uma redução de 4% a 5% das emissões de CO2 associadas ao uso de energia do setor industrial brasileiro. O impacto em custo energético representaria uma redução de 2% a 4% dos custos energéticos associados a eletricidade e óleo combustível do setor industrial brasileiro. Assim, considera-se que existe uma oportunidade de inserção do gás natural no setor industrial brasileiro resultante da substituição de óleo combustível e eletricidade por gás natural em processos térmicos. De forma geral, seus impactos reduzem a demanda de energia primária, as emissões de CO2 e o custo energético. Entretanto, trata-se de uma iniciativa de economia de energia via substituição energética, desse modo, ressalta-se necessidade de se fomentar a eficiência energética, para todos os usos finais e tipos de energia final em uso, de modo a se obter um maior impacto em termos de redução no consumo de energia e mitigação de emissões, dois elementos importantes no debate atual sobre combate a mudanças climáticas. / The present energy use structure in the Brazilian industrial sector is a consequence of its historical context within the Brazilian energy sector. This historical background helps to explain some characteristics, like the intensive use of electricity in heating processes, the electrothermia, that lasts until today. The current natural gas production scenario in Brazil is promising, considering the Pre-Salt production, which signals an opportunity to apply this natural resource to final energy uses with higher value, such as final energy for industry. In this context was structured this dissertation, comprising a data analysis technique development and its application to evaluate the insertion of natural gas in the Brazilian industrial sector and its impacts. The developed data analysis technique is constituted by the assessment of four indicators: Additional Demand (DA); Impact on Primary Energy (IEP); Impact on Carbon Emissions (IEC) and Impact on Energy Cost (ICE). In the results obtained, the Non-Ferrous Metals Sector was more prominent as it presented the greater additional demand for natural gas and the largest reductions in primary energy demand, CO2 emissions and energy costs. Other sectors that stood out were the Iron and Steel Sector and the Food and Beverages Sector. Considering 2013 as the base year, the additional demand for natural gas resulting from the substitution of fuel oil and electricity in heating processes would represent a 37% to 42% increase in the demand for natural gas in the Brazilian industrial sector, equivalent to 12% to 14% of Brazil\'s domestic natural gas supply, or 35% to 40% of Gasbol\'s maximum capacity. The impact on primary energy would represent a reduction of 1% to 2% of the primary energy demand of the Brazilian industrial sector. The impact on CO2 emissions would represent a reduction of 4% to 5% of the CO2 emissions associated to energy use of the Brazilian industrial sector. The impact on energy cost would represent a reduction of 2% to 4% of the energy costs associated with electricity and fuel oil of the Brazilian industrial sector. Thus, it is considered that there is an opportunity for the insertion of natural gas in the Brazilian industrial sector resulting from the substitution of fuel oil and electricity by natural gas in thermal processes. Overall, the substitution impacts reduce primary energy demand, CO2 emissions and energy costs. However, this is an energy-saving initiative through energy substitution, being necessary to further promote energy efficiency, for all end uses and types of final energy in use, to multiply the impacts in terms of reducing energy consumption and mitigating emissions, two important elements in the current debate on combating climate change.