Energia Offshore
Jorge Cruz Morais
factores da alteração
Aumento da Procura
Emissões de CO2
O consumo mundial de energia primária
Evolução do consumo mundial de energia primária, 1970-2009
Mtep
11.164
2%
9.263
8.095
6.630
4.970
1970
1980
Fonte: BP Statistical Review of World Energy, June 2010
1990
2000
2009
3
um problema dinâmico...
dois principais drivers para o crescimento dos consumos de energia:
demografia
desenvolvimento económico
evolução demográfica
9 biliões
6 biliões
60
2000
2050
desenvolvimento económico
o bilião mais rico é responsável por mais de
50% do consumo de energia …
o mais pobre consome menos de 4%
um novo paradigma
no horizonte de 2050 os consumos de energia deverão
no mínimo duplicar face a 2000
pressão sobre as reservas
pressão sobre os preços
factores da alteração
Aumento da Procura
Emissões de CO2
Em 2009, o consumo de combustíveis fósseis
representou 88% do consumo mundial
de energia primária
Decomposição do consumo mundial de energia primária em 2009, por combustível
Mtep
11.164
Combustíveis fósseis = 88%
3.882
Petróleo: 85 M b/dia
2.653
3.278
Total
Petróleo
Gás Natural
Carvão
611
740
Energia nuclear
Hidroelectricidade
Fonte: BP Statistical Review of World Energy, June 2010
9
aquecimento global CO2…
Concentração de CO2 na atmosfera
700-1000
(em ppm)
280
1900
380
2000
2100
o novo paradigma...
Como compatibilizar, num cenário de energia
mais escassa e mais cara, o necessário
desenvolvimento económico com a
necessidade de reduzir as emissões
de CO2
?
previsões da AIE…
implicações de um cenário de 450 ppm…
como se pode cumprir esse cenário…
necessidade de descarbonizar o sector
eléctrico até 2050 representa um
enorme desafio à inovação
Objectivos explícitos G8
Objectivos globais da UE
%
Objectivos estimados da UE para o
sector eléctrico %
60
Redução de
CO2
~90
20
2020
~30
2050
2020
40
40
Redução do
consumo
Quota de
renováveis
~20
20
2020
2050
33
20
2020
2050
2050
2020
2050
50
34
2020
2050
Sector
eléctrico
neutro em
carbono
key drivers para o futuro próximo…
Descarbonização
...para limitar as emissões de CO2
Eficiência energética
...como forma de limitar o crescimento
electrificação do consumo
o que vai mudar?
Energias renováveis
Microgeração
Eficiência Energética
Mobilidade Eléctrica
Redes Inteligentes
Cinco estudos recentes apresentam propostas
para uma Política Energética Europeia
sustentável no horizonte 2050
2
1
4
3
5
Vários destes estudos foram desenvolvidos com o objectivo de apoiar a revisão da Política
Energética Europeia para 2050, que deverá ser discutida durante 2010
…e um aumento na contribuição das fontes
renováveis
Peso das Renováveis na produção total de electricidade na UE
%, 2000-2050
1
Média= 62
1
2
3
2050
1. Reino Unido
4
5
Energia offshore
Energias das ondas
Energia eólica offshore
A energia das ondas tem condições favoráveis
em Portugal
Melhores localizações
+
Aspectos Regulamentares*
Zonas prioritárias *
1
Bom
Recurso
Rede
eléctrica
ao largo
da Costa
Melhor
classificação
.
.
.
Pior
classificação
* Wave Energy Center study
* * At present, only for wave energy
Boa
logística
Capacidade 250 MW
• Decreto-lei define 250 MW a serem
atribuídos em 3 fases:
• Fase de demonstração (20 MW)
• Fase Pré-Comercial (100 MW)
• Fase Comercial (130 MW)
2
Tarifa de 15 anos
• Valor inicial €260 MWh
3
Licenciamento simplificado
Tecnologia
Coluna de água oscilante (onshore,
nearshore ou offshore)
Point Absorbers – Flutuante ou submerso,
PTO tipicamente hidráulico
Articulado
Overtopping (onshore, nearshore ou
offshore)
Fases de maturidade da tecnologia
4
Pré-comercial
Produz energia continuamente
para a rede, sem respeitar o
plano de negócios
3
Testes no mar
Escala:1/4 a escala completa
2
Simulação em tank
Escala:1/40 – 1/10
1
Simulação numérica
O desenvolvimento da energia
das ondas requer uma
aproximação sistemática
Photos are illustrative and do no reflect present state of devices
5
Comercial / Maduro
Respeitando o plano de
negócios
Energia das Ondas - tecnologia
A principal conclusão desta tecnologia é que o princípio de conversão ainda não se encontra estabilizado
Como irá evoluir a tecnologia?
• Apenas um princípio de conversão, como em eólicas com turbinas de eixo horizontal?
• Dois ou três princípios de conversão, segmentados pelas características de recursos,
proximidade à Costa, etc.?
Projectos de energia das ondas
A edp está a desenvolver uma série de projectos para conseguir obter
uma visão tecnológica do sector da Energia das Ondas
• Aquisição e gestão de um sítio de demonstração : Aguçadoura.
• Desenvolvimento de projectos de demonstração no sítio
A indústria offshore começou a desenvolver-se há
quase um século com as plataformas
petrolíferas…
20s
90s
30s
Desde 1947 a indústria
Offshore passou da
primeira plataforma fora
de vista para produção a
2 km de profundidade
Fonte: SPE – Society of Petroleum Engineers (2004), Principle Power (2009)
50s
Conhecidos desde o século v os moinhos há muito
que fazem parte da nossa paisagem …
Existe uma longa curva de
conhecimento
relacionada com a
energia eólica …
Alcabideche : Moinhos datados do século X …
A energia eólica evoluiu em muito pouco tempo…
30 anos
Tecnologia eólica Offshore e profundidade
da água
Monopiles
Custo
–
–
Jackets
Floating
Extensão básica com
torre de turbina e
acessório de transição
Economicamente
viável em águas pouco
profundas (10-60m)
Jackets
–
MonoPiles
–
–
Economicamente
viável em águas de
profundidade
transicionais (30-60m)
Derivado das
tecnologias óleo e gás
Operacionalização de
Beatriz foi um sucesso
(2 jackets e RePower
5M)
Flutuante
–
Profundidade da água
Fonte: NREL
–
Economicamente
viável em águas
profundas (50-900m)
Dois protótipos em
operação (Hywind e
Blue H)
Porquê eólica Offshore e porquê flutuante?
Porquê Offshore?
–
–
–
–
Maior recurso de vento e menos
turbulência
Mais área de oceano disponível
Os melhores pontos para eólicas
onshore estão a escassear
A capacidade de eólica offshore
(incluindo offshore profundo) é quase
ilimitada
Porquê Flutuante?
–
–
–
–
–
Limitação de pontos com águas menos
profundas (maioritariamente no mar do
norte ou junto à costa)
Maioria dos recursos são em águas
profundas
Mais área disponível
Menos restrições para operacionalizar
offshores e redução no impacto visual
Elevado potencial– PT, Espanha, RU,
França, Alemanha, Itália, EUA …
A tecnologia offshore apresenta novos desafios
no desenvolvimento de projectos
• A velocidade de vento ideal para
produção de electricidade eólica
offshore ronda os 8-10 m/s
Recursos
eólicos
offshore na
Europa
• Caracteristicamente o norte da Europa
tem níveis de vento elevados , por vezes
excedendo as condições ideais1
• O sul da Europa tem locais com níveis de
vento inferiores, limitando o potencial de
carga
0
1.500
3.000
Profundidade
do mar na
Europa
5.000
7.000+
Depth
(meters)
• Actualmente a tecnologia disponível
permite instalações até 30m de
profundidade
• Já existem parques de demonstração
colocados a 30-60m de profundidade
• Projectos estão a ser desenvolvidos para
profundidades superiores a 60m
Fonte: 1989 Risø National Laboratory, Roskilde, Denmark (www.windatlas.dk); National Geophysical Data Centre – NOAA
1. As pás automaticamente desviam-se do vento e diminuem velocidade por motivos de segurança quando a velocidade do vento excede 22 m/s BWEA)
31
Tecnologia eólica offshore profunda
Principais desenvolvimentos ocorrem nos mecanismos flutuantes
Hywind
Sway
Wectop
WindSea
Wind Float
Existem drivers que levarão a um aumento da
competitividade de custos do offshore face ao
onshore
Drivers para redução de custos a longo
prazo
• O efeito da curva de
Turbina
Instalação
•
aprendizagem levará a uma
redução de ~30% em custos
equiparados até 2020
Maiores e melhores turbinas
potenciarão o factor de carga (de
35% para 45%)
• Economias de escala
• Aprendizagem pela execução
• Nova tecnologia (HVDC) deverá
Ligação à
rede
beneficiar da curva de
aprendizagem semelhante à
usada nos projectos Offshore
• Haverá mais meios com
Meios
capacidade para instalar turbinas
para o Offshore (ex.
embarcações)
Fonte: McKinsey & Co. (2009)
Evolução LRR eólica Onshore e Offshore
€2009/MWh
Onshore @ 2.150h
120
Offshore @ 3.200
110
Offshore @ 4.000h
100
90
80
70
60
50
40
2009
2011
2013
2015
2017
2019
Viabilidade económica
No actual estádio de
desenvolvimento das tecnologias a
energia offshore não é competitiva.
Qual a perspectiva de evolução
?
A crescente competitividade das energias
renováveis permitirá limitar os sobrecustos
da transição…
Comparação de custos por tecnologias
LRR1 €2010/MWh
2010
300
270
240
210
Descom.
2020
300
Max e Min
270
CO2
Fuel
237
O&M
21
210
Invest.
177
180
30
0
150
127
120
60
180
28
150
90
240
37
78
12
51
11 5
79
80
5
12 11
33
23
17
6
51
120
216
90
76
17
148
90
59
Gas
Carvão Nuclear Eólica Eólica Solar PV
(CCGT)
Onshore Offshore
58
9
60
49
30
0
Solar
CSP
Hidro
103
82
16
53
9
4
83
73
40
70
11 5 15
11
24
56
14
6
46
130
18
25
32
113
71
Gas
Carvão Nuclear Eólica Eólica Solar PV
(CCGT)
Onshore Offshore
1. Receita unitária nivelada necessária ao longo da vida do projecto para assegurar TIR alvo (em valores reais constantes)
Nota: Pressupostos detalhados no Anexo 1
112
88
56
8
48
Solar
CSP
Hidro
… permitindo criar valor ao substituir importação
de combustíveis por investimento com
incorporação nacional…
Composição dos custos e potencial de
incorporação nacional
Incorporação
nacional
Comentários
• Tecnologia
Potencial incorporação nacional
•
Hídrica
Até ~85%
•
Investimento
• Fabrico de
O&M
Eólica
aerogeradores já
existente (e.g.,
ENEOP,
Ventinvest)
Até ~100%
• Parte da cadeia
Combustível
Solar
Térmicas convencionais
madura
Apenas 46% do
potencial
nacional
explorado
Know-how
nacional
Renováveis
Até ~100%
•
de manufactura
já existente
Potencial para
criação de cluster
mais abrangente
Energia Offshore
Jorge Cruz Morais