Efeito Estufa
EMISSÕES DE
DIÓXIDO DE CARBONO E DE
METANO PELOS RESERVATÓRIOS
HIDRELÉTRICOS BRASILEIROS
Divisão de Meio Ambiente - DEAA
Departamento de Engenharia e Meio Ambiente - DEA
Diretoria de Engenharia - DE
Centrais Elétricas Brasileiras S.A. - Eletrobrás
Ministério de Minas e Energia - MME
Ministério da Ciência e Tecnoloogia - MCT
Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente - PNUD
Divisão de Meio-Ambiente – DEAA
Departamento de Engenharia e Meio Ambiente – DEA
Diretoria de Engenharia – DE
Centrais Elétricas Brasileiras S.A. – ELETROBRÁS
Ministério de Minas e Energia – MME
Ministério da Ciência e Tecnologia – MCT
Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente – PNUD
EMISSÕES DE DIÓXIDO DE CARBONO E DE METANO
PELOS RESERVATÓRIOS HIDRELÉTRICOS BRASILEIROS
Rio de Janeiro
Maio de 2000
i.exe
CENTRAIS ELÉTRICAS BRASILEIRAS S/A – ELETROBRÁS
Presidente:
FIRMINO FERREIRA SAMPAIO NETO
Diretoria de Engenharia:
MARCO AURÉLIO PALHAS DE CARVALHO
Departamento de Engenharia e Meio Ambiente:
LUCIANO NOBRE VARELLA
Divisão de Meio Ambiente:
ROGÉRIO NEVES MUNDIM
Elaboração:
Programa de Planejamento Energético – PPE/COPPE/UFRJ
Projeto Gráfico
ASSESSORIA DE COMUNICAÇÃO SOCIAL - PRC
JORGE LUIS PIRES COELHO
Normatização:
DIVISÃO DE BIBLIOTECA E ARQUIVO
Edição:
GRÁFICA
ELETROBRÁS. DEA. DEAA.
Emissões de dióxido de carbono e de metano pelos
reservatórios hidrelétricos brasileiros: relatório final / Centrais
Elétricas Brasileiras S.A., DEA, DEAA; coordenado por Luiz
Pinguelli Rosa. Rio de Janeiro: Eletrobrás, 2000.
176 p. – (inventário das emissões de gases de efeito
estufa derivadas de hidrelétricas)
1. Meio ambiente. 2. Efeito estufa. I. Rosa, Luiz Pinguelli,
coord. II. Título. III. Série
.
Departamento de Engenharia e Meio Ambiente
Av. Pres. Vargas, 409 - 21º andar
CEP 20071-003 – Rio de Janeiro
Equipe Responsável:
Coordenador: Prof. Luiz Pinguelli Rosa - [email protected]
Prof. Bohdan Matvienko Sikar - [email protected]
Marco Aurélio dos Santos - [email protected]
Elisabeth Matvienko Sikar - [email protected]
Acompanhamento Técnico da Eletrobrás:
Carlos Frederico Menezes - [email protected]
Ronaldo Sérgio M. Lourenço - [email protected]
Eletrobrás
AGRADECIMENTOS
Agradecimentos especiais ao corpo técnico das empresas que nos forneceram as condições
ideais para a realização do trabalho de campo:
à CHESF - Ronaldo Jucá e Rosa Lúcia Lima Reis;
à CEMIG - Maria Edith Rolla, Francisco Antônio Chagas Pinto, Nasser José Bhering Nasser,
Affonso Pelli , Sonia Maria Ramos e Antonio Trindade;
à CODEVASF - Marcelo José de Melo e Edson Vieira Sampaio;
à COPEL - Luiz Carlos de Freitas, Luiz Augusto Marques Ludwig e Geraldo Arnaldo Stumm;
à ELETRONORTE - Andrea Figueiredo, José Carlos Castro, Wilze Fray Casanova, Solange C.
Nascimento, José Baia Amaral, José Elias Rosa e Roberto Keidi Miyai;
Agradecimentos à Furnas Centrais Elétricas S.A. e à Serra da Mesa Energia S.A., pela
liberação dos dados referentes ao estudo da hidrelétrica de Serra da Mesa;
Agradecimentos à Itaipu Binacional, pela liberação dos dados referentes ao estudo da
hidrelétrica de Itaipu.
Agradecimentos à Eletrobrás e ao Ministério da Ciência e Tecnologia pelo apoio financeiro
e técnico a este projeto.
5
Eletrobrás
Prefácio
Esta publicação resume o resultado do estudo denominado "Inventário das emissões de
gases de efeito estufa derivadas de usinas hidrelétricas" realizado pela ELETROBRÁS
através de contrato com a Fundação Coordenação de Projetos, Pesquisa e Estudos
Tecnológicos - COPPETEC da Universidade Federal do Rio de Janeiro.
O objetivo do estudo é avaliar a real contribuição das emissões de gases estufa
provenientes da geração hidrelétrica para atender aos compromissos assumidos pelo
Brasil perante a Convenção "Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima".
A ELETROBRÁS, através do Departamento de Engenharia e Meio Ambiente, atenta para
a importância das questões relacionadas as mudanças climáticas globais e face ao
interesse no aprimoramento do conhecimento do tema e na definição de um
posicionamento setorial tem materializado diversas iniciativas para consecução dos
objetivos preconizados pela Convenção.
Dentre estes estudos, destacou-se o de "Emissões de Metano e Dióxido de Carbono de
Hidrelétricas na Amazônia Comparadas às Térmicas Equivalentes", concluído em 1994.
O envolvimento da ELETROBRÁS com esta questão levou o Ministério da Ciência e
Tecnologia - MCT a convidar a empresa para coordenar este trabalho de forma a
contribuir para a elaboração do inventário nacional de gases de efeito estufa.
Com os dados gerados pelo estudo espera-se contribuir não só para o conhecimento e
posicionamento das empresas do setor elétrico brasileiro como também para a
complementação do inventário nacional de gases estufa coordenado pelo Ministério da
Ciência e Tecnologia.
Considerando a natureza dinâmica da sistematização e produção de conhecimento sobre
o assunto e, considerando ainda o seu ineditismo, os resultados apresentados neste
relatório são preliminares e estão sujeitos a revisões e complementações.
6
Eletrobrás
Índice:
1. Introdução............................................................................................................................... 06
2 - O Efeito Estufa e as Mudanças Climáticas............................................................................
2.1 - O Mecanismo......................................................................................................................
2.2 - O Efeito Estufa Natural.......................................................................................................
2.3 - Mudanças Globais...............................................................................................................
2.4 - Principais Gases e Fontes de Emissão.................................................................................
2.5 - Previsões do Aumento da Concentração de CO2 na Atmosfera..........................................
2.6 - Algumas Conclusões do IPCC sobre as Mudanças Climáticas...........................................
2.7 - O Debate internacional das Controvérsias e das Conseqüências do Fenômeno..................
08
08
09
10
12
14
16
18
3. Caracterização dos Reservatórios Hidrelétricos Estudados.....................................................
3.1 - Área de Estudo Compreendida............................................................................................
3.2 - Reservatório Hidrelétrico de Miranda.................................................................................
3.3 - Reservatório Hidrelétrico de Três Marias...........................................................................
3.4 - Reservatório Hidrelétrico de Barra Bonita..........................................................................
3.5 - Reservatório Hidrelétrico de Segredo ................................................................................
3.6 - Reservatório Hidrelétrico de Xingó.....................................................................................
3.7 - Reservatório Hidrelétrico de Samuel...................................................................................
3.8 - Reservatório Hidrelétrico de Tucuruí..................................................................................
19
19
20
23
27
28
31
35
38
4. Descrição dos Trabalhos e da Metodologia de Medição Empregada...................................... 40
5 -Resultados das Emissões de Gases de Efeito Estufa dos Reservatórios Hidrelétricos
Estudados..................................................................................................................................... 44
5.1 - Descrição da Extrapolação dos Dados de Análise para o Reservatório............................... 44
5.2 - Resultados das Emissões dos Reservatórios por Faixa de Profundidade............................. 52
5.3 - Comparação das Emissões de Hidrelétricas e Termelétricas Equivalentes......................... 75
6 - As Emissões de Gases de Efeito Estufa do Parque Hidrelétrico Brasileiro............................ 94
6.1 - Extrapolação dos Dados Ponderados por Faixas de Profundidade para o Parque Hidrelétrico
Brasileiro Utilizando a Latitude como Parâmetro...................................................................... 101
6.2 - Extrapolação dos Dados para o Parque Hidrelétrico Brasileiro Utilizando o Valor Médio da
Teoria da Criticalidade Auto-Organizada como Parâmetro....................................................... 108
7 - Discussão das Técnicas de Medições Utilizadas................................................................... 118
8 . Comentários Finais ................................................................................................................ 128
9 - Referências Bibliográficas..................................................................................................... 131
7
Eletrobrás
Anexo
Anexo A - Trabalhos Anteriores sobre Emissão de Gases de Efeito Estufa na Geração de Energia
Elétrica............................................................................................................................................ 136
Anexo B - Resultados de Medições Obtidas em Reservatórios Hidrelétricos e em Lagos
Naturais........................................................................................................................................... 141
Anexo C - Descrição do Método de Trabalho................................................................................ 146
Anexo D - Descrição do Processo de Emissão de Gases................................................................ 173
8
Eletrobrás
1. Introdução
O governo brasileiro, cumprindo as exigências da Convenção do Clima, instituiu uma
Coordenadoria específica para tratar das mudanças climáticas no âmbito do Ministério da Ciência e
Tecnologia.
De forma a sistematizar estudos relacionados às emissões de gases de efeito estufa de
atividades antropogênicas no país, o MCT coordenou a realização do inventário nacional das fontes
de emissão destes gases e alguns estudos temáticos de caráter inovador no tocante à metodologia de
inventários.
Um destes estudos foi o desenvolvimento de uma metodologia para avaliar a contribuição
dos reservatórios de hidrelétricas para a emissão dos gases de efeito estufa.
No Brasil, excetuando-se os estudos da COPPE/UFRJ para a Eletrobrás em 1992/1993, para
FURNAS em 1997/1998 e para Itaipu Binacional em 1998/1999, não existe registro de estudo
científico “in locu” que determinasse as emissões totais de gases de efeito estufa (ebulição e difusão
molecular), através de um programa de amostragem sistematizado. Mesmo internacionalmente estas
investigações não são freqüentes.
Este relatório técnico apresenta a avaliação das emissões de gases de efeito estufa derivadas
das hidrelétricas no Brasil. O projeto de pesquisa partiu de uma iniciativa do Ministério da Ciência
e Tecnologia, através do PNUD, e da ELETROBRÁS, com o apoio das empresas de geração de
energia elétrica, CEMIG, COPEL, CHESF, ELETRONORTE e da CODEVASF, que forneceram o
apoio logístico e os recursos humanos adicionais para a realização do trabalho de campo.
Como objetivo principal, o trabalho propõe estabelecer uma metodologia para contabilizar
as emissões de gases de efeito estufa derivadas de diferentes reservatórios hidrelétricos brasileiros e
extrapolar estes valores para o parque hidrelétrico do país como um todo.
A medição experimental dos gases emanados pelos reservatórios foi empregada para
determinar especificamente as emissões de metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2) sob a forma
de bolhas, que emanam do fundo do lago por efeito da decomposição da matéria orgânica ou
transportados verticalmente no gradiente do lago por difusão molecular.
O trabalho foi organizado de forma a incluir a caracterização dos reservatórios; a descrição
dos trabalhos e da metodologia de coleta de campo, a análise de laboratório e dos dados, a
apresentação dos resultados, os aspectos teóricos, os índices utilizados, o modelo de cálculo do
efeito relativo da emissão dos gases e a metodologia de extrapolação para o parque hidrelétrico
brasileiro.
9
Eletrobrás
As medições, divididas em duas campanhas, consistiram na coleta de dados de fluxo dos
gases, regime de ventos, temperatura e pH da água nos reservatórios pesquisados.
Também encontra-se aqui a comparação do emprego do método de medida da taxa de troca
gasosa com as “pequenas câmaras”, com o método que utiliza uma câmara maior, usada por outros
grupos de pesquisa. Outro tópico apresentado é a verificação da variabilidade e dos limites de
detecção dos métodos cromatográficos aplicados para quantificar concentrações de metano e gás
carbônico.
Foi feita uma comparação entre as emissões das hidrelétricas estudadas com as emissões de
plantas termelétricas hipotéticas de mesma potência, de forma a se quantificar a emissão evitada de
carbono de uma tecnologia em relação a outra.
Para a extrapolação existia o problema do cálculo da média dos resultados das observações
experimentais feitas em algumas hidrelétricas, em alguns pontos e em alguns dias do ano. O
problema consistia em obter um valor de emissões para cada reservatório e para o conjunto dos
reservatórios existentes no país.
Duas aproximações diferentes foram utilizadas: a primeira empírica e a segunda teórica.
x média ponderada de acordo com a distribuição da profundidade em cada reservatório, agrupados
por latitude;
x média integrada para todos reservatórios assumindo a distribuição de emissões dada por uma lei
de potência.
Os resultados médios encontrados, a partir das duas metodologias, foram aplicados fornecendo
uma estimativa da contribuição da geração hidrelétrica ao problema do efeito estufa. Estão incluídos
também comentários e conclusões úteis para o planejamento de futuros trabalhos similares.
10
Eletrobrás
2 - O Efeito Estufa e as Mudanças Climáticas
2.1 - O Mecanismo
O aquecimento da atmosfera terrestre é um fenômeno natural, resultante da interação dos
processos naturais de entrada de radiação eletromagnética entre o sol (fonte geradora de radiação,
luminosa, ultravioleta e infravermelha) e a emissão de radiação térmica do planeta terra (corpo
receptor, dissipador e refletor da energia recebida pela fonte geradora).
A intensificação das atividades humanas, principalmente a partir da revolução industrial,
proporcionou o aumento da emissão de determinados gases para a atmosfera, que interagem em
nível molecular com a radiação térmica emitida para a Terra.
Este fenômeno foi denominado de Aquecimento Global, mais tarde, devido a similaridade
do processo que acontece com a atmosfera do planeta Terra e das estufas construídas pelo homem
no cultivo de plantas e alimentos, o fenômeno foi chamado de Efeito Estufa, embora os processos
físicos não sejam exatamente iguais nos dois casos.
Na estufa artificial, há um desequilíbrio térmico proposital, criado pelo homem para
estabelecer condições microclimáticas, a partir da construção de anteparos que bloqueiam a saída
da radiação térmica para a atmosfera, existe adicionalmente um papel da convecção do ar. Estes
anteparos são feitos, geralmente, de vidro ou plástico transparente, que permite a passagem da
radiação infravermelha e retém o calor no ambiente condicionado (UNEP, 1997).
Em termos esquemáticos, no aquecimento global da Terra a armadilha para a retenção do
calor é representada pela presença de certos gases na atmosfera terrestre (chamados de gases de
efeito estufa), que desempenham uma função similar ao vidro ou plástico transparente na estufa
artificial , ou seja, permitem a passagem da radiação luminosa (e as outras formas de radiação do
espectro eletromagnético) como a radiação ultravioleta. Cada gás, interage em nível molecular, com
a energia térmica, através da radiação eletromagnética que é reemitida pela Terra e outros corpos
negros para a atmosfera.
2.2 - O Efeito Estufa Natural
11
Eletrobrás
A radiação solar, compreeendida em sua maioria na região visível do espectro
eletromagnético, aquece o nosso planeta naturalmente. Em termos médios globais, a Terra irradia
aproximadamente a mesma quantidade de energia que provém do Sol, pois há uma parcela de
energia na Terra que não é proveniente do Sol, como a da fissão nuclear, a geotérmica e a associada
à rotação da Terra.
Por ser um corpo muito mais frio do que o Sol1, a Terra tende a irradiar no comprimento de
onda no infravermelho, pois quanto mais baixa a temperatura de um corpo, maior será a tendência a
emitir calor na faixa de longo comprimento de onda.
O Sol emite energia principalmente com comprimento de onda curto devido à sua
temperatura na superfície ser da ordem de milhares de graus Celsius. Na atmosfera terrestre, as
moléculas dos gases de efeito estufa interagem muito pouco com a radiação eletromagnética solar
de curto comprimento de onda, porém, essas moléculas absorvem a radiação infravermelha emitida
pela superfície da Terra e reemitem a quantidade de energia na forma térmica para a atmosfera.
A superfície da Terra irradia para a atmosfera uma média de 390 W/m2 de energia na forma
de radiação infravermelha. Desses, 240 W/m2 passam pela atmosfera e conseguem chegar ao
espaço, enquanto que 150 W/m2 são absorvidos e reemitidos de volta pelos gases naturais de efeito
estufa. Em termos gerais, o efeito estufa natural pode ser definido como estes 150 W/m2 de radiação
infravermelha que as moléculas dos gases de efeito estufa aprisionam e reemitem para a Terra. Este
fenômeno mantêm a superfície da Terra naturalmente mais aquecida em torno de 33o C em termos
médios (IPCC,1995).
Com o céu claro, em torno de 60-70% do efeito estufa natural é provocado pelo vapor
d’água, gás de efeito estufa dominante na atmosfera terrestre (IPCC 1995). As nuvens também têm
um outro papel importante no equilíbrio térmico do planeta. Elas refletem boa parte da radiação
solar de volta para o espaço pelas superfícies brancas, promovendo um efeito contrário ao das
moléculas dos gases causadoras do efeito estufa. Em termos gerais, as nuvens tem um efeito de
esfriamento de aproximadamente 20 W/m2, fruto do balanço entre a energia que ela reflete
diretamente para o espaço e a energia que ela aprisiona.
Outro fenômeno associado ao balanço de energia entre a Terra e Sol é o albedo, que
representa a refletividade da atmosfera e da superfície da Terra. O albedo médio situa-se na faixa de
30%. Em torno de 100 W/m2 da radiação solar é refletida diretamente para o espaço. A maioria do
albedo atmosférico é causado pela presença de nuvens.
1
A temperatura média da superfície da Terra situa-se em torno de 33o Celsius enquanto a superfície do Sol é da ordem
de milhares de graus Celsius.
12
Eletrobrás
A figura 1 traz, em termos esquemáticos, a composição do balanço de energia entre o Sol e a
Terra e o fenômeno do efeito estufa.
Figura 1 – Balanço entre a Energia da Radiação Solar Incidente e da Radiação Térmica
Emitida pela Terra
100 – 31 = 69
69
Energia do
Sol (100)
22 (refletida
pela atmosfera)
57 (emitida pela
atmosfera)
12
20 (absorvido
pela
7
(convecção,
atmosfera)
Radiação
Solar
(luminosa,
ultravioleta e
infravermelha)
ventos)
9 (refletido
pela
superfície)
23
(evaporação,
condensação)
Efeito
Estufa
102
(absorvido
pela
atmosfera)
-114
- 30
49 (absorvido
pela superfície)
95
Radiação Térmica da Terra
-114+95= -19
Entra +19
Atmosfera
Recebe 20+30+102=152
Perde 57+95 =152
2.3 - Mudanças Globais
Dados de uma série de indicadores ambientais têm demonstrado, que em linhas gerais, há
uma forte correlação entre o aumento das concentrações de gases de efeito estufa e a temperatura
média junto à superfície da Terra, com impactos em escala global, já detectados pelos cientistas.
Segundo as pesquisas científicas sobre o efeito estufa, a temperatura global do planeta
adquiriu uma tendência de elevação ao longo do último século. Observações coletadas, até o
presente momento, sugerem que a temperatura média da superfície terrestre subiu de 0,45 a 0,6 oC.
Estas observações foram realizadas em estações meteorológicas, distribuídas em várias partes do
13
Eletrobrás
planeta e após 1970 muitas destas observações, foram executadas por satélites a partir de medições
diretas na alta atmosfera [Figura 2] (IPCC, 1995).
Figura 2 - Tendência da Temperatura Global (1851-1997)
Fonte: EPA, Global Warming Web Page, IPCC(1995)
Este aumento médio da temperatura, possivelmente alterou o padrão de circulação geral da
atmosfera, modificando o padrão de precipitação de algumas regiões do planeta. Em termos
médios, a precipitação aumentou em torno de 1% sobre os continentes no último século,
principalmente nas áreas de alta latitude, enquanto que nas áreas tropicais é sentido de um modo
geral um declínio da precipitação (IPCC, 1995).
Outro impacto já mensurado é o aumento do nível dos oceanos. Medições recentes
realizadas em várias partes do planeta concluíram que o nível médio dos oceanos subiu cerca de 15
a 20 cm no último século, sendo a menor parte deste aumento atribuído ao degelo de calotas polares
e geleiras e a outra parte devida à expansão dos oceanos derivada do aquecimento de suas águas
(IPCC, 1995).
14
Eletrobrás
2.4- Principais Gases e Fontes de Emissão
A atmosfera terrestre é composta basicamente por dois gases, o Oxigênio (O2) e o
Nitrogênio (N2), que somados atingem cerca de 99% de seu volume total. Em segundo plano, com
cerca de 0.9%, está o Argônio (Ar). Os restantes 0.1% estão distribuídos dentre os demais gases,
inclusive os causadores do efeito estufa, na forma de gases traços.
Esses gases, que ocorrem na atmosfera como traços, têm alto potencial de interação com
outros elementos químicos e com a radiação infravermelha. Os gases de efeito estufa poderiam ser
classificados numa primeira aproximação como de origem natural e de origem antropogênica.
Durante o passado geológico deste planeta, diversas fontes naturais de gases de efeito estufa
proporcionaram a manutenção das condições de temperatura na superfície terrestre. Entre estes
encontram-se:
x Vapor d'água (H2O)g - o mais importante dos gases naturais de efeito estufa;
x Dióxido de Carbono (CO2) – naturalmente adicionado à atmosfera através das explosões
vulcânicas e por processos de respiração celular dos organismos vivos.
Os principais gases antropogênicos causadores do fenômeno do aquecimento global são os
seguintes:
x Dióxido de Carbono (CO2);
x Metano (CH4);
x Clorofluorcarbonos (CFCs);
x Óxido Nitroso (N2O);
A tabela 1 sintetiza a evolução, dos níveis de concentração, dos principais gases causadores
do efeito estufa desencadeados pela aumento da atividade industrial.
15
Eletrobrás
Tabela 1 - Índices de Concentração de Gases de Efeito Estufa
CO2
CH4
PRÉ-INDUSTRIAL
280 ppmv
0,8
1750-1800
353 ppmv
1,72 ppmv
NÍVEL ATUAL
0,50%
0,90%
TAXA ATUAL DE
CRESCIMENTO
50-200
10
VIDA MÉDIA NA
ATMOSFERA (anos)
CFC-11
N2O
0
280 pptv
4%
288 ppbv
310 ppbv
0,25%
65
150
Fonte: UNEP, 1997
Unidades: ppmv= partes por milhão por volume, ppbv= partes por bilhão por volume; pptv= partes
por trilhão por volume
O gás que tem maior conseqüência individual na geração do aquecimento global é o vapor
d'água troposférico, mas sua concentração atmosférica tem contribuição mais das fontes naturais
tais como evapotranspiração, vulcões, etc. (Watson and Rodhe, 1990).
O volume das emissões é apenas um indicador quantitativo da presença dos gases na
atmosfera, pois a contribuição efetiva de cada substância ao aquecimento global deve ser ponderada
pelo peso molecular, pelo tempo de permanência médio na atmosfera e pelo efeito de aquecimento
cumulativo de cada gás. A ponderação de todos estes fatores vai fornecer o Poder de Aquecimento
Global (PAG) – Global Warming Potential (GWP)-, calculado pelo IPCC (Tabela 2).
Tabela 2 - Potencial de Aquecimento Global (GWP) do CH4 em Relação ao CO2
Base
Referência
Massa
IPCC - 1990
IPCC – 1992
IPCC - 1994
IPCC – 1995
IPCC – 1990
IPCC – 1992
IPCC – 1994
IPCC - 1995
Molar
Horizonte de Tempo (anos)
20
100
500
63
21
9
35
11
4
62
24,5
7,5
56
21
6,5
22,9
7,6
3,2
12,7
4,0
1,4
22,5
8,9
2,7
20,1
7,3
2,6
Fonte: UNEP, 1997
16
Eletrobrás
As principais fontes antropogênicas dos gases estufa são as atividades industriais, a
produção e a utilização de energia e o desflorestamento associado à queimadas (como as atividades
agropecuárias em geral). Os diferentes tipos de gases estão relacionados a fontes específicas de
emissão, com uma grande variedade e extensão geográfica, dificultando um inventário completo da
origem dos gases.
A seguir, são apresentadas as principais fontes antropogênicas, de acordo com o tipo de gás
emitido (OECD, 1991):
x Dióxido de Carbono (CO2) - extração, transformação, transporte e uso final de combustíveis
fósseis. Desmatamento associados à queimada de áreas florestadas .
x Metano (CH4) - produzido através de processos de decomposição anaeróbica ou por combustão
incompleta nas mudanças no uso do solo (cultivo de arroz em áreas alagadas, queima de
biomassa - florestal e resíduos agrícolas, inundação de áreas florestadas em reservatórios) e
áreas naturais pantanosas; criação de animais ruminantes (dejetos e criação), utilização
energética (produção , armazenagem , queima de carvão mineral produção e transporte de gás
natural).
x Clorofluorcarbonos (CFCs) - atividade industrial, gases refrigerantes (ar condicionado,
refrigeradores) e aerossóis.
x Ozônio (O3) - conseqüência de reações complexas na alta atmosfera [reação fotoquímica com o
Monóxido de Carbono – (CO) , metano – (CH4), e radicais oxidados de nitrogênio – (NOx)].
2.5 - Previsões do Aumento da Concentração de CO2 na Atmosfera
Estudos sobre cenários de emissão de gases de efeito estufa e de concentração de gases na
atmosfera estão amplamente disseminados. Nas previsões sobre possíveis alterações climáticas de
caráter global, o estudo mais comumente empregado é o do IPCC - Intergovernamental Panel on
Climate Change (Painel Intergovernamental sobre Mudanças do Clima).
O IPCC foi estabelecido em 1988 pela Organização Meteorológica Mundial - OMM e pelo
Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente – PNUMA, para avaliar a informação
científica, técnica e sócio-econômica disponível no campo de mudança do clima. O IPCC está
organizado em três grupos de trabalho: Grupo de Trabalho I que se concentra no sistema do clima,
17
Eletrobrás
Grupo de Trabalho II avalia os impactos e opções de resposta das mudanças do clima e Grupo de
Trabalho III que focaliza as dimensões econômica e social.
O cenário mais otimista do IPCC assume que a população mundial chegue a 6,4 bilhões em
2010 e que a economia crescerá a uma taxa média de 2% por ano até 2025. De acordo com estas
previsões, as emissões de CO2 crescerão de 7,4 gigatoneladas por ano hoje em dia até 8,8 Gt/ano em
2025 e deverão declinar para 4,6 Gt/ano em 2100. O cenário mais pessimista assume que a
população mundial cresça para 13,1 bilhões de habitantes e que a economia cresça a uma taxa de
3% ao ano durante o próximo século. Desta forma, as emissões de CO2 aumentariam para 15,1
Gt/ano em 2025 e 35,8 Gt/ano em 2100.
Hoje em dia, a concentração de CO2 na atmosfera corresponde a 360 ppm. Adotando-se a
hipótese de crescimento das emissões do cenário otimista, a concentração de CO2 chegaria a 700
ppm no ano de 2100. De acordo com os cenários construídos pelo IPCC, no próximo século
poderemos incrementar de 2 a 7 vezes a concentração atual de CO2 na atmosfera, considerando a
faixa de hipóteses empregadas, ou seja, de 720 a 2.500 ppm de CO2 na atmosfera.
A figura 3 mostra as emissões totais de carbono por grupos de países projetadas pelo IPCC
até o ano de 2025 no cenário otimista.
Figura 3 – Emissões de CO2 Totais Projetadas (Cenário Otimista do IPCC)
Fonte: IPCC, 1992
18
Eletrobrás
2.6 - Algumas Conclusões do IPCC sobre as Mudanças Climáticas
Aqui estão descritas algumas das principais conclusões do sumário para os “tomadores de
decisão”, trabalho desenvolvido pelo Grupo de Trabalho I do IPCC (IPCC, 1995).
x A concentração de gases de efeito estufa na atmosfera continuará crescendo.
O aumento das concentrações de gases de efeito estufa desde a época pré-industrial levou a um
forçamento radiativo do clima, fazendo com que o clima de um modo geral fique aquecido e
produza alterações climáticas. A concentração de CO2 aumentou 30%, o metano (CH4) 145% e o
óxido nitroso (N2O) 15% até 1992. Mantendo-se a uma taxa constante de crescimento, as emissões
de CO2 deverão aumentar significativamente o nível de concentração do gás na atmosfera ,
chegando ao patamar de 500 ppmv no fim do século 21. A estabilização das concentrações de CH4 e
N2O aos níveis atuais implicariam em reduções das emissões antropogênicas de 8% no caso do CH4
e mais do que 50% no caso do N2O.
x Os aerossóis troposféricos tendem a produzir efeitos negativos de forçamento radiativo.
Os aerossóis troposféricos (partículas microscópicas de poeira) resultantes da combustão de
combustíveis fósseis, queima da biomassa e outras fontes naturais como erupções vulcânicas, estão
levando a um efeito negativo direto da radiação da ordem de 0,5 W/m2, em média global, e com
possibilidades de estar gerando outro efeito negativo indireto na mesma ordem de magnitude no
efeito de resfriamento direto.
x O clima tem mudado no último século.
A temperatura média do ar na superfície terrestre aumentou entre 0,3 a 0,6o C desde meados do
século 19. Os anos mais recentes tem sido mais quentes desde 1860, ou seja, a partir do período que
empregou-se o registro instrumental, mesmo considerando o efeito de esfriamento provocado pela
erupção do vulcão Pinatubo em 1991.
Os dados até agora disponíveis são inadequados para determinar a magnitude das mudanças globais
ou mesmo quantificar quanto eventos extremos ocorreram ao longo do século 20. Entretanto, na
escala regional, existe a evidência de que a variabilidade climática existe (por exemplo a
constatação do aumento da precipitação em algumas regiões do mundo).
19
Eletrobrás
x O balanço das evidências sugere a indiscutível influência humana sobre o clima global.
Desde o relatório do IPCC de 1990, considerável progresso foi realizado na distinção das
influências naturais e antropogênicas sobre a mudança do clima. Tal progresso foi alcançado ao se
incluir o efeito dos aerossóis nos gases de efeito estufa, tornando mais realística as estimativas das
alterações induzidas pelo homem no padrão da mudança climática.
Porém, ainda existem incertezas relacionadas à atribuição do componente antropogênico. Podemos
ressaltar entre estas, o padrão e a magnitude da variabilidade natural de longo prazo e a questão do
tempo de resposta do forçamento radiativo dos gases associado às mudanças de concentração dos
gases de efeito estufa e de aerossóis, associados à mudanças de uso do solo.
Em particular, para reduzir estas incertezas é necessário estimar as futuras emissões de carbono e o
ciclo bio-geoquímico (incluindo fontes e sumidouros) de gases de efeito estufa, aerossóis,
precursores e a projeção das futuras concentrações e propriedades radiativas dos gases.
Propor a representação dos processos climáticos em modelos, incluindo a retroalimentação das
nuvens, oceanos, geleiras e vegetação, de forma a melhorar as projeções das taxas e dos padrões
regionais de mudança do clima parece ser indicado.
x Aperfeiçoamento dos Estudos
Através do conhecimento do ciclo global do carbono e da química da atmosfera, foram projetadas
as concentrações de gases de efeito estufa, de aerossóis e a perturbação do forçamento radiativo
natural. Modelos climatológicos estão sendo usados para desenvolver estas projeções do clima
futuro. O aumento do realismo das simulações do clima passado e do atual, através do acoplamento
de modelos de interação entre o oceano e a atmosfera estão conferindo maior confiabilidade para
estas projeções.
20
Eletrobrás
2.7- O Debate Internacional em Torno das Controvérsias e das Conseqüências do Fenômeno
Cientistas do mundo todo guardam ainda certa prudência ao examinar as conseqüências do
acúmulo de gases de efeito estufa na atmosfera. Entretanto, há a certeza de que o fenômeno não está
restrito apenas ao campo do aumento da temperatura global do planeta. Implica também em
desdobramentos sérios no equilíbrio climático atual, efeitos diretos na economia da sociedade, tais
como: inundação de áreas costeiras baixas - que sofreriam com um possível aumento do nível dos
mares em consequência da aceleração do degelo das calotas polares - e alterações no padrão de
circulação atmosférica - que provocariam perdas nas culturas agrícolas, anomalias climatológicas,
etc.
A grande questão sobre o aumento da concentração de gases que alteram o equilíbrio
climático esta relacionada às consequências quantitativas das emissões e das interações complexas
entre os processos climatológicos presentes na atmosfera. A variedade dos gases causadores , a
dispersão e a quantidade das fontes geradoras, somados ao efeito sinérgico e cumulativo das
interações dos elementos químicos na atmosfera são, com certeza, uma barreira ao conhecimento
pleno do mecanismo de formação do Efeito Estufa.
A natureza do fenômeno é caótico, ou seja com elevado grau de imprevisibilidade, confere
ao problema uma grande incerteza, trazendo como consequência, uma grande divergência de
opiniões entre os cientistas (Rosa et al, 1990).
Segundo relatório da OECD, a estimativa das emissões irá colaborar na análise da escolha
de medidas mitigadoras (escolha de tecnologias de controle, avaliação de custos de abatimento,
ponderação da participação de cada fonte e de cada país nas emissões globais, etc.) (OECD, 1991).
O relatório da OECD recomenda que as novas tentativas de contabilização contenham uma
harmonização das contas, no sentido de facilitar as comparações internacionais, de acordo com os
seguintes critérios mínimos:
x ênfase nas emissões de fontes antropogênicas e nas medidas de abatimento também de origem
antropogênicas;
x todas as emissões devem utilizar como unidade, a massa molecular em unidade métrica ( ex.:
Gg - giga grama) e em unidades de Carbono;
x as estimativas devem ser totalizadas em CO2, já que as emissões de CO e CH4 transformam-se
em CO2 na atmosfera;
x as emissões devem ser representadas por país ou por sistema específico.
21
Eletrobrás
As tentativas de estabelecimento de um consenso global sobre o atual estado da arte, que
envolvem as bases científicas e a contribuição de cada país nas emissões globais de gases, estão
sendo conduzidos em nível internacional pelo IPCC desde 1990.
No IPCC, diversos cientistas e instituições governamentais de diversos países, conduzidos
pelo PNUMA - Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente e pelo PMM - Programa
Metereológico Mundial, vêm tentando harmonizar a base de conhecimentos sobre o assunto,
visando obter um maior grau de certeza sobre essa questão.
A questão das mudanças climáticas e do Efeito Estufa é inerentemente interdisciplinar, e
tem de ser encarada como tal, visto que além das incertezas científicas, existem questões de caráter
econômico e social dos países que produzem os gases causadores do fenômeno (taxa de crescimento
populacional, crescimento econômico, aparecimento de novas tecnologias, etc.). Esse quadro agrava
ainda mais o problema (Rosa et al, 1990).
3 - Caracterização dos Reservatórios Hidrelétricos Estudados
3.1 – Área de Estudo Compreendida
Neste relatório estão apresentados os resultados finais das campanhas de campo para
medições de metano e de dióxido de carbono, realizada nos reservatórios hidrelétricos de Miranda
(MG), Três Marias (MG), Barra Bonita (SP), Segredo (PR), Xingó (AL,BA,SE), Samuel (RO) e
Tucuruí (PA), nos anos de 1998 e de 1999.
Por solicitação da Eletrobrás e com a autorização das respectivas empresas, incluímos
também neste relatório os dados das medições realizadas nos reservatórios de Itaipu (Itaipu
Binacional) e de Serra da Mesa (Furnas Centrais Elétricas S.A. e Serra da Mesa Energia S.A.)
Quatorze campanhas de amostragens foram realizadas em sete diferentes reservatórios ao
longo do território brasileiro. Para captar uma possível variação dos parâmetros de análise
estabeleceu-se um critério de escolha das condições ambientais dos respectivos reservatórios.
A alternativa encontrada foi optar por hidrelétricas que cobrissem significativamente a
variação de latitude geográfica ocorrente em nosso país, de reservatórios com tempo de fechamento
grandes e pequenos, reservatórios com presença de atividade antropogênica e outros com
preservação das condições naturais e reservatórios com tempo médio de residência da água variável.
As latitudes abrangidas vão de 2o S a 25o S e os tipos de vegetação compreendem a floresta
equatorial úmida, a floresta sub-temperada, a floresta mata atlântica, o cerrado e a caatinga (semiárido), incluindo os principais ecossistemas brasileiros. As idades de inundação dos reservatórios
22
Eletrobrás
hidrelétricos vão de 1 a 20 anos, o que confere boa representatividade temporal ao estudo. A tabela
3 a seguir fornece uma descrição suscinta dos reservatórios pesquisados.
Tabela 3 – Sinopse da Caracterização dos Reservatórios Hidrelétricos Estudados
Usina
Data da
Amostragem
Ano de
Fechamento
Término
do
Enchimento
Idade
do
Lago
Latitude/
Longitude
Biorregiões
Potência
Área do
Reservatório
Densidade
de Potência
Miranda
04/1998
03/1997
05/1997
04/1998
01/1961
-
04/1998
06/1962
05/1963
05/1998
06/1992
09/1992
Xingó
05/1998
06/1994
06/1994
Samuel
06/1998
11/1988
07/1989
Tucuruí
06/1998
09/1984
03/1985
18º55’S/
40º02’W
18º10’S/
45º16’W
20º31’s/
48º33’W
26oS/
52oW
9º35’S/
37º50’W
8º45’S/
63º28’W
3º45’S/
49º40’W
Cerrado
Três
Marias
Barra
Bonita
Segredo
1
ano
37
anos
36
anos
6
anos
4
anos
9,6
anos
14
anos
390
MW
387,6
MW
140,80
MW
1.260
MW
3.000
MW
219
MW
4.000
MW
50,6
km2
1.040
km2
312
km2
82
km2
60
km2
559
km2
2.430
km2
7,7
W/m2
0,37
W/m2
0,45
W/m2
15,3
W/m2
50
W/m2
0,39
W/m2
1,65
W/m2
Cerrado
Mata
Atlântica
Mata
Atlântica
Caatinga
Amazônica
Amazônica
3.2 - Reservatório Hidrelétrico de Miranda
A hidrelétrica de Miranda pertence à CEMIG e situa-se na região do Triângulo Mineiro,
próximo aos municípios de Araguari e de Uberlândia [Figura 4]. Miranda começou a ser construída
no ano de 1990 e no dia 1º de agosto de 1997 ocorreu o fechamento das comportas da barragem e o
enchimento do lago. O reservatório da hidrelétrica de Miranda, situado no rio Araguari, inundou
cerca de 50,6 km2 [Figura 5 e Foto 1].
A capacidade instalada da usina é de 390 MW de potência.
A área da bacia do rio Araguari apresenta duas fases climatológicas predominantes, com a
estação seca, entre junho e agosto e a estação chuvosa, entre dezembro a março. A bacia enquadrase como de chuva tropical de natureza continental (IESA,1996).
Segundo estudos realizados na época do projeto da hidrelétrica (IESA, 1995), a área do
reservatório inundou os seguintes tipos de vegetação: Cerradão, Cerrado, Campo Sujo/Pasto Sujo,
Campo de Várzea, Campo de Murundus, Pasto Limpo, Culturas Perenes, Culturas Anuais,
Reflorestamento e Reflorestamento cortado.
23
Eletrobrás
Figura 4 – Localização da Hidrelétrica de Miranda
Fonte: Home-Page ,CEMIG
24
Eletrobrás
Figura 5 – Detalhe de Localização do Reservatório da Hidrelétrica de Miranda
Fonte: CEMIG
Foto 1 – Visão Geral da Hidrelétrica de Miranda
Fonte: Home-Page, CEMIG
Abaixo, temos como exemplo uma área de cerradão, recentemente afogada pelo enchimento
do reservatório hidrelétrico. Como podemos observar na foto que se segue, parte da vegetação
25
Eletrobrás
permanece inundada, porém ainda há algumas espécies mais resistentes que ainda permanecem
vivas, como o babaçu [Foto 2].
Foto 2 – Área Recentemente Inundada pelo Reservatório Hidrelétrico de Miranda
Foto: M.A. Santos
3.3 - Reservatório Hidrelétrico de Três Marias
O reservatório hidrelétrico de Três Marias, situa-se no rio São Francisco, na região do Alto
São Francisco, a montante de Pirapora, a cerca de 270 km de Belo Horizonte. É um reservatório
construído conjuntamente entre a CODESVASF e a CEMIG.
Na figura a seguir, o reservatório de Três Marias corresponde ao número 6 [Figura 6].
26
Eletrobrás
Figura 6 – Localização do Reservatório de Três Marias
Fonte: Homepage da CEMIG (www.cemig.gov.br)
Esta usina iniciou sua operação no ano de 1962, com seis unidades geradoras de 66 MW de
potência. A potência instalada na primeira etapa é de 396 MW. No projeto está previsto uma
potência final de 516,85 MW. O reservatório tem cerca de 1.700 km2 de área e um volume de água
de 21 bilhões de m3 [Figura 7].
27
Eletrobrás
Figura 7 – Área do Reservatório Hidrelétrico de Três Marias
Fonte: Prefeitura Municipal de Três Marias
As fotos a seguir, mostram uma visão geral da área do reservatório e o tipo de vegetação
encontrada nas margens, a presença de frações da biomassa inicial afogada pelo enchimento do
lago, ainda praticamente intactas, como é o caso de tronco de árvores que se encontram
parcialmente decompostos e emersos em uma região abrigada do reservatório [Fotos 3 e 4].
28
Eletrobrás
Foto 3 – Vista Geral do Reservatório de Três Marias
Foto: Home-Page Cemig
Foto 4 – Parcela da Biomassa Inicial Afogada Intacta
Foto: M.A.Santos
29
Eletrobrás
3.4 - Reservatório de Barra Bonita
O reservatório hidrelétrico de Barra Bonita pertence a CESP e situa-se no rio Tietê, na
região do médio Tietê, entre as cidades de Barra Bonita e Igaraçu (SP). É uma reservatório antigo,
construído em 1964. A usina hidrelétrica de Barra Bonita tem uma potência nominal de 104,76
MW e uma área de 308 km2. É um reservatório bastante eutrofizado, pela alto grau de poluição
orgânica que o reservatório recebe da região metropolitana de São Paulo. A figura 8 abaixo mostra
a localização deste reservatório na bacia do rio Tietê [Figura 8].
Figura 8 – Localização do Reservatório Hidrelétrico de Barra Bonita
Fonte: HomePage, CESP
30
Eletrobrás
A foto 5 a seguir mostra a vegetação típica do entorno do reservatório de Barra Bonita.
Foto 5 – Vegetação Ciliar do Reservatório de Barra Bonita
Foto: Ronaldo Lourenço
3.5 - Reservatório de Segredo
O reservatório de Segredo pertence a COPEL e situa-se no rio Iguaçu (PR), na região no
médio curso do rio Iguaçu, próximo a desembocadura do rio Jordão, no município de Pinhão (PR).
O lago tem uma área de 82,5 km2 para uma potência total da usina de 1.260 MW.
O reservatório tem um volume total de 3.000.000 m3. As comportas foram fechadas no ano
de 1992 e a profundidade média do reservatório é de 36,6 metros. A barragem da usina tem 145
metros de comprimento, do tipo enrocamento com face em concreto. (Agostinho e Gomes,1997).
As temperaturas médias da região oscilam entre 17 a 18o C, com mínimas absolutas de –7o C
e máximas de 38o C (Agostinho e Gomes, 1997). A figura abaixo mostra a localização do
reservatório de Segredo na bacia do rio Iguaçu [Figura 9].
31
Eletrobrás
Figura 9 – Localização Geográfica do Reservatório de Segredo
Fonte: Home-Page, COPEL
Segundo estudo realizado pelo NUPELIA/UEM, a antiga área inundada pelo reservatório de
Segredo era dominada pela matas do tipo de araucária, vegetação bastante incidente da região sul do
país, ricas em taquarais e palmáceas e pela mata subtropical interior ( Agostinho e Gomes, 1997).
Dois terços desta mata original já havia sido devastada e transformada em outros tipos de culturas,
tais como: matas secundárias e roçados de rotação de culturas, intercalados com áreas de capoeira,
matões e matas de galeria.
A foto 6 , a seguir, traz uma vista panorâmica do vertedouro e da tomada d’água da usina de
Segredo, mostrando ao fundo manchas mais claras na vegetação que representam áreas desmatadas
intercaladas com áreas de vegetação natural.
32
Eletrobrás
Foto 6 – Vista Geral da Tomada d’água da Usina Hidrelétrica de Segredo
Foto: M.A.Santos
O reservatório de Segredo pode ser considerado um lago profundo, podendo atingir em
alguns pontos 100 metros de profundidades e com uma profundidade média de 36 metros. O tempo
de renovação da água é de cerca de 50 dias e é considerado um reservatório de condições
mesotróficas.
Estudos limnológicos anteriores (Agostinho e Gomes, 1997), mostraram que o reservatório
apresenta estratificação térmica e presença de termoclina no verão e no outono, em locais próximos
a barragem. A foto 7, a seguir mostra uma vista panorâmica do eixo da barragem e do reservatório
ao fundo.
33
Eletrobrás
Foto 7 – Vista Geral do Eixo da Barragem da Hidrelétrica de Segredo
Foto: Home-Page, COPEL
3.6 - Reservatório de Xingó
O reservatório da hidrelétrica de Xingó pertence a CHESF e situa-se no rio São Francisco,
no baixo curso da bacia do São Francisco, nas divisas dos estados de Alagoas, Sergipe e Bahia.
A área de influência do empreendimento compreende a região a jusante do Complexo
Hidrelétrico de Paulo Afonso até a cidade de Piranhas em Alagoas e o povoado de Canindé do São
Francisco no Sergipe, conforme podemos observar na figura que se segue [Figura 10].
34
Eletrobrás
Figura 10 – Localização do Reservatório da Hidrelétrica de Xingó
Fonte: Home-Page CHESF
A hidrelétrica de Xingó tem uma potência total de 3.000 MW, previstos em 10 unidades a
serem instalados ao longo de sua operação. A área de drenagem da bacia contribuinte de Xingó é de
608.700 km2 , com uma descarga média mensal de 2.980 m3/s. A área do reservatório é de 60 km2 e
o comprimento atinge cerca de 60 km. Xingó está encravado em uma grande canyon do São
Francisco e opera praticamente a fio d’água [Foto 8].
35
Eletrobrás
Foto 8 - Vista Aérea Após a Barragem e do Reservatório da Usina Hidrelétrica de Xingó
Foto: M.A.Santos
O enchimento de Xingó começou em 7 de julho de 1994 e já no dia 16 do mesmo mês o
reservatório encontrava-se praticamente cheio.
O clima na região da hidrelétrica é quente com temperaturas médias em torno de 25o C e
totais pluviométricos anuais entre 413 a 907 mm /ano. O trimestre mais chuvoso é entre maio/julho
e o mais seco entre setembro/novembro.
Basicamente nesta região, a vegetação dominante é a caatinga, constituída por árvores de
pequeno porte, arbustos caducifólios, plantas suculentas e espinháceas. É um tipo de vegetação
adaptada a falta de água. Na área do reservatório de Xingó domina a caatinga hiperxerófila, dividida
entre estratos arbóreos, arbustivos e arbustivo-arbóreo. Em outras áreas de influência do
reservatório podem ocorrer contatos com o cerrado ralo e com a floresta estacional decidual.
O reservatório inundou uma área de um canyon do vale do Rio São Francisco, o que
conferiu a esta usina uma grande potência a partir de uma pequena área alagada [Fotos 9 e 10].
36
Eletrobrás
Foto 9 – Canyon Inundado pelas Águas do Reservatório de Xingó
Foto: Ronaldo Lourenço
Foto 10– Vista Aérea do Canyon do Rio São Francisco Inundado pela Hidrelétrica de Xingó
Foto: Home-Page Chesf
37
Eletrobrás
3.7 - Reservatório de Samuel
A Usina Hidrelétrica de Samuel pertence a Eletronorte e situa-se na bacia do rio Jamari,
próximo a Porto Velho, capital do estado de Rondônia. A usina tem potência de 219 MW e o
reservatório tem uma área de 559 km2 [Figura 11].
Figura 11 – Localização do Reservatório da Usina de Samuel
Fonte: Encarte Eletronorte
No Reservatório de Samuel foram identificados 7 tipos diferentes de formações florestais, a
partir de dados da fitomassa inventariados em 13 hectares, divididos em quadras. O resultado da
extrapolação da fitomassa para os diversos tipos de florestas encontradas estão dispostos a seguir.
38
Eletrobrás
Tabela 4 - Dados de Fitomassa por Tipo de Floresta na área da UHE de Samuel
Tipo de Vegetação
Floresta Mista Ciliar
Estacional Inundável
Floresta Densa Terra Firme
Relevo Plano
Floresta Aberta Terra
Firme Emergentes
Floresta Semi-Aberta Terra
Firme c/ Afloramentos
Rochosos
Floresta Aberta terra Firme
Relevo Mal Drenado
Área Desprovida de
Cobertura Vegetal
Vegetação Secundária
(inclusive desmatamento)
Fonte: Cardenas, 1986
área
(ha)
2.363
(B) %
3,65
(C) Peso
Úmido t/ha
196
(D) = A xC
Peso Total (t)
463.148
34.580
53,36
525
18.154.500
3.693
5,7
390
1.440.270
1.524
2,35
310
472.440
11.370
17,55
286
3.251.820
3.935
6,07
-
-
3.565
5,50
85
303.025
A foto 11 mostra a vegetação de porte arbóreo (Floresta Aberta de Terra Firme) afogada
pelas águas do reservatório de Samuel.
Foto 11– Área do Reservatório de Samuel com Vegetação Afogada ao Fundo (Paliteiro)
Foto: Ronaldo Lourenço
39
Eletrobrás
No caso da divisão da biomassa total da área do reservatório em segmentos, os valores médios
encontrados foram: fuste (285 t/ha); galhos (185 t/ha); galhos finos (25 t/ha); folhas (5 t/ha); litter
(10 t/ha).
A tabela 5, a seguir, fornece com mais detalhe os valores de biomassa a partir da
extrapolação para duas quadras (01 e 02) da área do reservatório de Samuel.
Tabela 5 - Resultados de Inventário de Fitomassa nas quadras 01 e 02 (UHE SAMUEL)
Variável
Fuste
Galhos Grossos
Galhos Médios
Galhos Finos
Folhas
Casca
Cipó
Raizame
Litter
Folhas Sub-Bosque
Galhos Sub-Bosque
Sub-Total
Cipó Adicional
Litter Adicional
Galhos Secos
Troncos Secos
Total
Fonte : Cardenas, 1986
Quadra 01 (t/ha)
184,99
66,92
22,63
32,77
11,65
44,24
4,59
1,96
9,38
11,13
1,83
396,09
0,72
0,96
1,15
4,18
403,10
40
Quadra 02 (t/ha)
178,80
59,59
26,82
12,54
29,67
16,48
10,77
10,60
5,35
2,50
9,09
363,21
2,09
3,43
4,59
2,93
375,25
Eletrobrás
3.8 - Reservatório de Tucuruí
A Usina Hidrelétrica de Tucuruí pertence a Eletronorte e situa-se no rio Tocantins, no estado
do Pará a cerca de 300 km de distância de Belém, capital do Estado. (Figura 12)
Figura 12 – Localização da Hidrelétrica de Tucuruí no Estado do Pará
Fonte: Encarte Eletronorte
Inaugurada em 1984, a 1ª etapa da usina tem uma potência total de 4.000 MW instalados,
com previsão de aproveitamento de 4.125 MW numa segunda etapa, o que perfaz um total de 8.125
MW de potência.
O reservatório de Tucuruí tem uma área total de 2.430 km2 e um volume total de água de
45,8 bilhões de metros cúbicos. Atualmente são 12 grupos geradores de 350 MW e duas unidades
auxiliares de 20 MW, movimentadas por turbinas do tipo Francis. A barragem tem cerca de 8 km de
extensão sendo que cerca de 1.190 km são de estrutura em concreto.
No Reservatório de Tucuruí, segundo o trabalho preliminar de foto interpretação (Cardenas
et al, 1982), foram consideradas as seguintes formações:
ZONA 1- MATA ALTA, homogênea sobre o relevo dissecado.
41
Eletrobrás
ZONA 2- MATA DE PORTE MÉDIO A BAIXO, muito desmatada situada a margem do rio.
ZONA 3- MISTO DE MATAS ALTAS E DENSAS COM BAIXAS E POUCO DENSAS.
ZONA 4- MALTA ALTA, homogênea, em relevo mais suave, área desmatada, alturas e capoeiras.
ZONA 5- MANCHAS de vegetação sobre o solo branco arenoso.
ZONA 6 – VALE DO RIO TOCANTINS
ZONA 7- VALE DO RIO CARAIPÉ
ZONA 8- ZONA DE MATA (inundável estacionalmente).
O trabalho também cita que após o ano de 1979, base das fotografias aéreas, foram
realizados desmatamentos pela CAPEMI. A tabela 6, fornece resultados de estimativa da fitomassa
por classe de mata e por segmento da biomassa, com base nas fotografias aéreas de 25 de junho de
1979.
Tabela 6 - Resultado da Fitomassa Inventariada na Área do Reservatório de Tucuruí.
Zonas/Classes
Área (ha)
Troncos (t/ha) Galhos (t/ha) Folhas (t/ha) Liteira (t/ha)
de Mata
1 (a)
65.000
327
213
15
12
(b)
4.975
2 (a)
57.500
220
125
16,80
18,90
(b)
6.575
3 (a)
12.750
360
233,90
16
12
(b)
1.050
4 (a)
60.750
300
194,90
12
16,9
(b)
1.475
5 (a)
2.375
149
85,90
19,78
24
(b)
6 (a)
11.312
177,3
111
14,40
14,90
(b)
250
7 (a)
41.537
em estudo
em estudo
em estudo
em estudo
(b)
181
8 (a)
3.125
147,8
176
8,96
7,04
Fonte: Cardenas, 1986
Os estudos realizados com base em fotografias do satélite Landsat em 1979 junto com os
trabalhos de campo concluíram que o total de biomassa é: Troncos 266 t/ha – 57,2%; Galhos 169
t/ha – 36,3%; Folhas 15 t/ha – 3,2%;Litter 15 t/ha – 3,3 %; Total 465 t/ha – 100%
Dos 113 milhões de toneladas de biomassa inventariadas para os 2.430 km2, elimina-se a área
correspondente a calha do antigo rio Tocantins (600 km2), ilhas (400 km2) e áreas desmatadas pela
Eletronorte (400 km2), o que faz com que a área inundada com vegetação seja de 1.180 km2, o que
nos fornece um total de 55 milhões de toneladas de biomassa afogada pelo enchimento do lago de
Tucuruí.
42
Eletrobrás
4 - Descrição dos Trabalhos e da Metodologia de Medição Empregada
Nas campanhas foram realizadas medidas dos seguintes tipos:
-taxas de emissão de gás na forma de bolhas, usando-se funis para capturá-las após a sua liberação
espontânea;
As amostras de bolhas de ar foram coletadas empregando-se um conjunto de 16 funis
coletores de bolhas (cones de napa sintética, com armação de alumínio, diâmetro de 1m e acoplados
a garrafas coletoras de gases) [Foto 12].
Foto 12 - Funil Coletor de Bolhas em Sub-Superfície
Fonte: Foto (M.A. Santos)
Os funis foram dispostos em subsuperfície (em torno de 1 metro de profundidade) acopladas
a garrafas plásticas que serviam como bóias e ancorados por poitas de pedras com cerca de 10kg
cada uma [Fotos 13 e 14].
A escolha do sítio de amostragem e a sequência dos funis seguiram parâmetros como:
densidade da vegetação alagada, tempo de enchimento do local (cota do reservatório),
profundidade, presença de vegetação semi-afogada, região geográfica do reservatório.
Os funis permaneciam por 24 horas no local, onde durante este período as bolhas que
emanavam do fundo eram capturadas e as garrafas coletoras eram então fechadas herméticamente
dentro da água e recolhidas para posterior análise em laboratório.
43
i.exe
Eletrobrás
Foto 13 – Área de Vegetação Semi-Afogada no Reservatório de Miranda
Foto: M.A. Santos
Foto 14 – Conjunto de Funis Coletores de Bolhas no Reservatório de Três Marias
Foto: M.A. Santos
-taxa de gás emitido por difusão, utilizando “câmaras de difusão”.
Estas são dispositivos que se assemelham a pequenos copos invertidos com volume total de
75 ml e capazes de conter uma “bolha” de ar atmosférico submersa a pequena profundidade (cerca
de 20 cm abaixo da superfície) com superfície de contato de 0,22 dm2 , através da qual se dá a troca
44
Eletrobrás
gasosa, a emanação, aqui chamada de difusão. Após contato de 10 minutos, uma alíquota da
“bolha” é levada ao laboratório e a variação da concentração de cada gás é estimada
cromatograficamente, podendo-se dela calcular a taxa de emissão ou absorção, conforme o caso.
A foto 15 a seguir traz uma visualização das câmaras de difusão empregadas neste estudo.
Foto 15 – Câmaras de Difusão Acopladas à Bóias
Foto: M.A.Santos
45
Eletrobrás
No laboratório cromatográfico, instalado nos alojamentos próximos às represas, foram feitas
800 análises cromatográficas de amostras de gás ou gás dissolvido na água provenientes da represa
[Foto 16 ].
Foto 16 - Laboratório de Cromotografia Gasosa Montado na UHE de Miranda
Foto: M.A.Santos
Para obter taxas de emissão, seja por bolhas ou por difusão, foram usados os valores
medidos para as diversas faixas de profundidade e estabelecidas funções matemáticas aproximadas
que descreviam as taxas de emissão em função da profundidade. Uma das funções empregadas foi
uma reta e as outras funções exponenciais.
Multiplicando-se os pares correspondentes de área e taxa se obtinha a massa total de gás
emitido para cada faixa de profundidade da represa. A soma destes valores representa a massa
emitida pela represa toda. A partir das massas totais foram calculadas as taxas médias da represa
para cada gás.
Uma descrição detalhada da metodologia de medição e de análise das amostras de gases dos
reservatórios hidrelétricos estudados, do cálculo comparado da emissão evitada de carbono, bem
como os processos de geração de gases na água estão no anexo deste relatório.
46
Eletrobrás
5 – Resultados das Emissões de Gases de Efeito Estufa dos Reservatórios Hidrelétricos
Estudados
5.1 – Descrição da Extrapolação dos Dados de Análise para o Reservatório
A questão primordial, mobilizadora para a realização deste trabalho foi quantificar quanto
metano e dióxido de carbono são emitidos pelos reservatórios brasileiros para a atmosfera.
A proposta escolhida, a partir da seleção de uma série de sete reservatórios localizados em
várias latitudes e de diversas idades, foi avaliar a emissão dos referidos gases.
Quanto ao modo de se avaliar a emissão em cada uma das represas selecionadas foi eleito o
procedimento por amostragem em diversos pontos de cada represa, com subsequente
“extrapolação” dos resultados para se obter um valor para a represa toda.
Este modo de proceder contrasta com o que as vezes é chamado o “procedimento da torre”,
na qual se mede a flutuação da concentração do gás, CO2 no caso, no ar a certa altura sobre o
reservatório e se mapeiam velocidades de vento, horizontais e verticais. A partir de medidas
executadas sob diversas direções do vento, pode-se calcular a emissão do reservatório. Não
utilizamos o método da torre devido ao alto custo e à falta de portabilidade do equipamento.
As medidas seguiram uma rotina bem estabelecida, contrastando com a “generalização” dos
resultados, que devem ser vistos com reservas e podem constituir fonte de incertezas, afetando os
resultados finais.
Devido às condições existentes, as medidas precisavam ser pontuais não apenas no sentido
local mas também temporalmente. De fato apenas duas séries de medidas eram exeqüíveis e
ocorreram com um intervalo de seis meses. Esta escassa freqüência temporal também constitui
fonte de incerteza mas, em termos práticos não seria viável aumentá-la.
Quanto aos critérios de se obter médias ponderadas das taxas de emissão expressas, por
exemplo, em kg CO2 km-2 d-1, e válidas para um dado reservatório, houve evolução no
procedimento deste grupo.
Em trabalho prévio realizado, sob auspícios da Eletrobrás, extensivo aos reservatórios de
Balbina, Samuel e Tucuruí em 1993, observou-se que havia forte relação com tipo de ambiente e a
taxa de emissão de metano por bolhas. Os ambientes percebidos como diferentes eram paliteiro,
calha e àqueles ocupados por vegetação terrestre entre períodos anuais de inundação. Ao incluir
dados de outros reservatórios, novas variáveis passaram a ser percebidas como importantes no
estabelecimento do regime de emissão. Estas eram: profundidade do local, tipo de vegetação
inundada, idade do afogamento, temperatura da água, regime de ventos e intensidade da correnteza.
47
Eletrobrás
Estas características complementam o critério anteriormente adotado, na medida em que a
idade do afogamento aumenta, a profundidade do local determina predominantemente a emissão
por bolhas, embora afete pouco a emanação. Uma característica surpreendente que foi constatada e
que afeta a troca difusiva, incluindo a emanação e a absorção, foi a concentração do gás carbônico
dissolvido na água, apresentando uma uniformidade sobre uma grande faixa de latitudes,
temperaturas, etc.
Independentemente das demais características, a tensão osmótica do CO2 fica em torno dos
1000 ppm (expressa como concentração de CO2 no ar que estaria em equilíbrio com o dissolvido na
água).
Também foi possível fazer esta medida para um lago natural, lago Nahuel Huapi, situado em
latitude 42o S, em clima temperado de altitude (700 m) e se confirmou a uniformidade da tensão
osmótica com 978 ppm de CO2. No lago Loch Ness, em latitude 57o N constatamos 1200 ppm.
A relativa uniformidade de concentração de gás carbônico na água proporciona um grande
significado aos ventos no estabelecimento dos regimes de emissão. Na ausência de vento, sobre a
superfície da água se estabelece uma camada de alta concentração de CO2, logo acima da água
ocorre a mesma pressão parcial (1000 ppm CO2) do gás dissolvido na água. Em alturas maiores
existe no ar 360 ppm de CO2, valor médio da atmosfera terrestre. Com o gradiente de concentração
uniforme, o cálculo para esta situação resulta em pequeno valor, pois é obtido a partir da divisão da
diferença entre as concentrações pela distância, que é muito grande. Como a taxa de difusão é
proporcional ao gradiente, há pouca difusão.
Na presença de vento, a constante mistura de ar superficial promove a difusão, pois
continuamente leva o CO2 emanado e o repõe com ar de mais baixa concentração do gás. O regime
de ventos tem forte dependência com a latitude. Em pequena faixa equatorial há tendência à
calmaria, entretanto, nas baixas latitudes tropicais, ocorrem os ventos alísios fortes e constantes.
No reservatório de Xingó este regime de vento é prontamente percebido. No limite dos
trópicos há nova faixa de pouco vento, como por exemplo em Barra Bonita, pode-se notar o
aumento de intensidade do vento ao avançar para latitudes temperadas, como no caso do
reservatório de Segredo.
Com estas variáveis em mente, estabeleceu-se um plano de coleta de gases fortemente
calcaldo em faixas de profundidade. Este enfoque engloba o critério anterior, as baixas
profundidades coincidem com as áreas periodicamente expostas e colonizadas por nova vegetação
terrestre, e as maiores coincidem com as regiões de “calha”.
48
Eletrobrás
Com este critério pode-se obter dados precisos sobre que proporção do reservatório situa-se
em cada faixa de profundidade, eliminando a necessidade do julgamento subjetivo, da quantidade
de área que é ocupada por, digamos, paliteiros. Na extrapolação tais tabelas são usadas, por
exemplo, em um reservatório pode se ter para uma faixa entre 10 e 20 m de profundidade, uma área
de 50.106 m2.
Na extrapolação segue-se o seguinte procedimento: dados de emanação e ebulição tanto para
metano como para CO2, são primeiro descritos por funções F em função da profundidade x.
Aqui, devido à dispersão dos dados, resolveu-se usar F=const. para emanação e F = a + b x
para ebulição. Calculando o valor de F para, digamos, uma profundidade x de 15 m tem-se o valor
da emanação em kg CO2 km-2 d-1, que corresponde ao centro da faixa de profundidades entre 10 e
20 m. Multiplicando a área desta faixa pelo valor da função F se obtém a massa de CO2 emanado
com que a faixa contribui, expressa em kg CO2 d-1. Somando parcelas semelhantes de todas faixas
de profundidade obtém-se a massa total M emanada do reservatório, expressa em kg CO2 d-1. A
média de emanação da represa expressa em kg CO2 km-2 d-1 pode ser obtida dividindo M pela área
do reservatório.
Uma questão relacionada com a extrapolação é a obtenção de tabelas que relacionam as
extensões de faixas de área para cada intervalo de profundidades. As tabelas obtidas não estão
completas e reproduzem áreas para as regiões menos profundas, no entanto, estas são as regiões
mais importantes. É possível estender, por cálculo, tais tabelas para regiões mais profundas. O
processo de extensão lança mão de modelos geométricos.
49
Eletrobrás
Figura 13 - Porção de represa mostrada como corte, exibindo faixa de área 'A, parte do
perímetro p, largura s da faixa, e incremento de altura 'h.
Para a realização do cálculo de áreas é apreciada a inclinação das margens de algumas
represas; também por processo baseado em modelo geométrico usando os símbolos da figura 13 se
pode calcular a largura s da faixa notando que
'A = p s, ou
s = 'A/p
e a inclinação em percentual será:
i = 100 'h/s
A partir dos perímetros e faixas de área de que dispomos para algumas represas obteve-se a
seguinte lista de inclinações:
Represa
i, inclinação %
Samuel
0,7%
Tucurui
5,0
Barra Bonita
4,3
Três Marias
5,0
Miranda
7,8
50
Eletrobrás
Desta lista parcial conclui-se que a represa de Samuel apresenta um padrão diferenciado, por
ter baixíssima inclinação de seu fundo. As demais da lista apresentam um comportamento similar.
Com isto passamos a apresentar um modelo muito simples do corpo de água de uma represa
para fins de estender por cálculo as tabelas parciais de profundidade em confronto com a área de
que dispomos.
Figura 14 - Representação Geométrica do Reservatório
Na figura 14 a represa é idealizada como pirâmide. A área da superfície A diminui quando o
nível baixa, ou seja, quando a altura da água h diminui.
Ao considerar que a forma da superfície da água aqui é um triângulo [Figura 14] calcula-se
sua área multiplicando a base pela semialtura. A base é proporcional à altura da água h. A
semialtura também é proporcional a h
e c a constante de proporcionalidade. Deste modo A é
proporcional ao quadrado de h ou
A = c h2
51
Eletrobrás
A relação será usada da seguinte maneira: a partir das áreas conhecidas para alguns níveis da
represa cheia será calculada a constante c e em seguida usada para calcular as áreas para níveis mais
baixos. Nas listagens dadas a seguir a informação existente é marcada pela cor preta e a calculada
pela cor vermelha . São mostradas a seguir algumas listagens onde constam áreas calculadas:
Tabela 7 – Cota, Altura, Área Medida e Calculada do Reservatório de Miranda, queda 66,4 m
h
m
66,4
Área, 106 m2
Medida
50,63
Área
Calculada
50,63
695,3
694,53
693,75
65,71
64,94
64,16
48,99
47,91
46,75
49,58
48,43
47,27
692,99
689,59
684,59
679,59
674,59
669,59
664,59
659,59
654,59
649,59
644,59
639,59
634,59
629,59
63,40
60,00
55,00
50,00
45,00
40,00
35,00
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
46,28
46,16
41,34
Cota
m
695,99
28,71
18,37
10,34
4,59
1,14
0
52
Eletrobrás
Tabela 8 – Cota, Altura, Área Medida e Calculada do Reservatório de Três Marias , queda
50,2 m
Cota
m
572,5
562,86
556,9
549,96
h
m
50,2
40,56
34,6
27,66
Área, 106 m2
Medida
1009,32
788,38
593,42
416,92
Área
calculada
1009,32
658,9
479,4
306,4
549,2
545
540
535
26,9
22,7
17,7
12,7
315,75
289,8
206,4
125,5
64,6
530
525
522,3
7,7
2,7
0
23,7
2,9
0
Tabela 9 – Cota, Altura, Área Medida e Calculada do Reservatório de Barra Bonita, queda
21,4 m
Cota
M
451,5
h
m
21,4
Área, 106 m2
Medida
310,52
Área
calculada
310,52
450
445
440
439,5
435,1
430,1
19,9
14,9
9,9
9,4
5
0
283,28
203,92
131,87
124,33
268,5
150,5
66,45
59,91
16,95
0
53
Eletrobrás
Tabela 10 – Cota, Altura, Área Medida e Calculada do Reservatório de Tucuruí, queda 65,5
m, c=0,5664
h
m
65,5
63,5
Cota
m
72
70
Área, 106 m2
Medida
2430
2229,8
1779,6
1428,8
927,65
Área
calculada
2430
2284
65
60
51,6
58,5
53,5
45,1
1938
1621
1152
46,5
36,5
40,0
30,0
906
509,8
26,5
16,5
6,5
20,0
10,0
0
227
56,6
0
Este modelo parece ser bem razoável, em alguns casos, por exemplo, no caso de Miranda
nas profundidades entre 66,40 e 63,40 metros há uma forte coincidência entre os valores do SIPOTSistema do Potencial Hidrelétrico Brasileiro, fornecidos pela Eletrobrás e àqueles calculados.
Em outros casos, o modelo mostra-se razoável, como na represa de Três Marias e chega a
ser muito ruim no caso de Barra Bonita, em profundidades entre 14 e 9 metros.
54
Eletrobrás
5.2 – Resultados das Emissões dos Reservatórios por Faixa de Profundidade
Os resultados das emissões de CO2 e de CH4 estão listados a seguir nas tabelas de número 11
a 40, para ebulição e difusão na série de amostragens das campanhas de coleta.
1ª Campanha
Tabela 11 - UHE Miranda – Valores Médios de Liberação de Gases por Bolhas em kg km-2 d-1
Profundidade
metros
sítio
[N2]
[CH4]
[CO2]
5
A
46.9r 37.6%
24.4 r 49.1%
0.12 r 38.7%
6.5
B
55.1 r 34.0%
51.7 r 56.5%
0.5 r 58.2%
10.5
B
492.9 r 62.8%
12.7 r 29.5%
1.3r 50.7%
13
C
107.2 r 65.0%
175.6r 76.5%
0.55 r 58.4%
14.5
D
14.7
1.48
0.03
22
E
48.0 r 28.0%
59.7 r 35.7%
0.17 r 34.3%
23
F
25.2 r 109.3%
2.1 r 137.6%
0.06 r 90.0%
40
G
1.45 r 63.9%
<0.007
na
60
H
0.64
<0.002
na
na – não analisado
A – córrego Furnas
B – sítio Boa Vista
C – pasto e mata
D - Ilha
E – pasto, antiga ponte de Furnas
F – Boa Vista, área de mata cerrado
G – pasto
H – córrego Boa Vista, área desmatada
55
Eletrobrás
Tabela 12 - Medidas com Câmaras de Difusão Campanha no Reservatório de Miranda
Horas
Prof./Metros
15:15
6
21:25
6
3:09
6
13:19
15
7:15
15
21:04
20
8:26
22
16:40
22
3:44
27
22:00
27
10:27
40
9:15
40
7:44
40
22:38
60
16:18
60
A – Boa Vista
B – Ilha
C – Furnas
D – Antiga Ponte de Furnas
E – Sítio Boa Vista (próximo a barragem)
Sítio
Eman. CH4/
kg km-2 d-1
155
91
60
208
454
30
32
54
53
59
29
20
47
31
24
A
A
A
B
B
C
D
D
A
A
C
C
C
E
E
56
Eman. CO2/
kg km-2 d-1
61.182
3764
49.564
2.495
1.181
618
729
7.554
421
262
584
223
568
334
4.407
Eletrobrás
Tabela 13 -UHE Três Marias- Valores Médios de Liberação de Gases por Bolhas (kg km-2 d-1)
Profundidade sítio
[N2]
[CH4]
[CO2]
metros
5
A
189 r 5.6%
450 r 2.2 %
5.2 r 21 %
5.3
B
0.24
< 0.001
na
5.3
C
372 r 33 %
533 r 45 %
8.3 r 150 %
10
A
306 r 24 %
485 r 50 %
3.4 r 49 %
11.5
C
421 r 12 %
1205 r 17 %
11 r 107 %
13
D
294 r 17 %
251 r 36 %
1.4 r 30 %
20
A
646 r 27 %
614 r 32 %
2.9 r 41 %
21
C
2.9
< 0.01
na
24.5
B
0.87
< 0.003
na
31.5
C
33
0.11
0.006
40.5
B
1.5
< 0.005
na
45
A
2.6 r 3.5 %
< 0.01
na
na - não analisado
A – córrego dos Borrachudos
B – rio São Francisco
C – ribeirão do Boi
D – córrego do Boi Estreito
57
Eletrobrás
Tabela 14 - Medidas com Câmaras de Difusão Campanha no Reservatório de Três Marias
Horas
Prof./Metros
Sítio
11:27
6:26
12:41
18:35
14:53
12:57
18:09
6:46
18:20
15:09
13:01
18:33
7:05
18:52
15:26
13:03
12:33
6:46
13:05
7:04
5,3
5,3
5,3
5,3
5,3
10
10
10
11,5
11,5
20
20
20
20
20
21
24,5
24,5
40,5
40,5
A
A
B
C
C
D
E
E
C
C
D
E
E
C
C
B
A
A
A
A
Eman. CH4/
kg km-2 d-1
5,4
5,1
77
47
44
80
146
24
226
51
80
26
196
17
241
35
0,90
1,1
14
17
A – Rio São Francisco
B – Ribeirão do Boi
C – Córrego do Boi (entrada das Bananeiras)
D – Córrego dos Borrachudos
E – Boca do rio Borrachudo
58
Eman. CO2/
kg km-2 d-1
1.482
33
364
3.229
6.790
795
828
10.060
621
911
2.277
2.029
1.035
1.201
1.615
828
745
1.035
580
1.325
Eletrobrás
Tabela 15-UHE Barra Bonita- Valores Médios de Liberação de Gases por Bolhas (kg km-2 d-1)
Profundidade sítio
[N2]
[CH4]
[CO2]
metros
5.5
A
0.25
0.002
na
7
B
51 r 4.3 %
21 r 24 %
0.36 r 43 %
9.5
A
2.0
0.05
0.008
16
C
56
11
0.77
17
B
28
7.6
0.15
20
D
1.6
0.07
na
na – não analisado
A – Brejão (próximo à barragem)
B – foz do rio Piracicaba (Três Rios) paliteiro, dia muito chuvoso
C – foz do rio Piracicaba (Três Rios) paliteiro, rio Tietê-rio Bonito, dia muito chuvoso
D – Brejão Vale Verde
Tabela 16 - Medidas com Câmaras de Difusão Campanha no Reservatório de Barra Bonita
Horas
Prof./Metros
Sítio
13:07
9:45
12:26
12:40
17:01
19:12
11:48
17:25
19:39
13:40
8:45
9:38
5
5,5
7
10
10
15
17
19
19
20
20
20
A
B
C
A
D
E
C
F
F
A
F
D
Eman. CH4/
kg km-2 d-1
11
29
8,8
8,1
5,2
15
25
54
3,1
4,0
5,4
A – Brejão (próximo a barragem)
B – Brejão
C – rio Piracicaba (condomínio Três Rios)
D – Brejão Vale Verde
E – fazenda Pujol (margem esquerda do rio Tiête)
F - Pontal
59
Eman. CO2/
kg km-2 d-1
2.880
8.277
2.149
5.527
4.767
4.638
5.869
4.069
33.424
3.311
4.975
4.896
Eletrobrás
Tabela 17 - UHE Xingó - Valores Médios de Liberação de Gases por Bolhas em kg km-2 d-1
Profundidade sítio
[N2]
[CH4]
[CO2]
metros
5
A
0.91
<0.01
na
11
B
45
15
0.04
13
A
10
0.35
0.01
19
22
A
B
8.8
3.2
0.49
0.34
0.01
0.004
56
B
8.0
0.66
0.01
72
A
27
2.0
0.06
na – não analisado
A – E5; paliteiro; em frente a confluência do rio Talhado; 12 a 13-5-98
B – E3; adutora do sertão; 13 a 14-5-98
Tabela 18 - Medidas com Câmaras de Difusão Campanha no Reservatório de Xingó
Horas
Prof./Metros
Sítio
17:49
00:53
17:25
16:00
2:05
22:10
12:46
13:07
10:40
13:52
10:04
12:06
12:24
17:26
01:41
5
5
5
6
6
6
6
22
22
56
56
72
72
72
110
A
B
C
D
D
D
D
E
E
E
E
F
F
B
D
Eman. CH4/
kg km-2 d-1
16
89
13
7,4
17
110
4,7
16
12
11
19
142
58
7,5
4,8
A - Riacho do Talhado
B – E5 (Talhado)
C – Barragem
D – E7 perto da barragem
E – E3 adutora do sertão
F – E5 em frente a confluencia do Talhado
60
Eman. CO2/
kg km-2 d-1
42.242
893
5.958
2.195
4247
4.105
755
1.478
443
29
256
981
8.850
2.189
4.363
Eletrobrás
Tabela 19- UHE Segredo - Valores Médios de Liberação de Gases por Bolhas em kg km-2 d-1
Profundidade sítio
[N2]
[CH4]
[CO2]
metros
3
A
8.2
<0.03
0.01
5.5
B
8.1
0.04
0.02
6
C
37
29
0.25
10
10.5
C
B
1.4
14
0.03
0.67
2.0
0.04
14
A
5.9
0.81
0.01
18
C
1.2
0.01
0.002
24
A
5.4
0.06
0.007
27
B
24
9.3
0.08
36
A
11
<0.04
na
41
C
1.3
<0.004
na
64
B
5.1
<0.02
na – não analisado
A – rio Capoteiro
B – paliteiro da barragem Segredo, chuva quase contínua
C – foz do rio Covó
0.005
Tabela 20 - Medidas com Câmaras de Difusão Campanha no Reservatório de Segredo
Horas
Prof./Metros
Sítio
Eman. CH4/kg km-2 d-1 Eman. CO2/kg km-2 d-1
11:06
5
A
0,007
1.290
11:52
5,5
B
50
0,1
16:01
10
C
7,0
800
01:18
10
D
4,8
2.924
02:20
10
B
1,7
1.347
11:57
10
D
14
0
16:14
10
A
5,6
13.578
02:16
10
E
1,8
1.874
15:26
10,5
D
1,4
1.383
15:09
37
D
22
624
01:36
40
D
4,1
365
02:37
40
B
1,8
304
15:36
40
F
3,2
3.610
10:42
41
A
10
259
11:16
64
B
1,6
3.462
A – Foz do rio Covó
B – paliterio barragem
C – barragem
D – Bragança
E – calha do rio Iguaçu
F – rio Capoteiro
61
Eletrobrás
Tabela 21 - UHE Samuel - Valores Médios de Liberação de Gases por Bolhas em kg km-2 d-1
Profundidade sítio
[N2]
[CH4]
[CO2]
Metros
4.5
A
106
67
0.92
4.5
B
62 r 26
59 r 50%
1.8 r 36%
6.5
C
18
1.0
0.10
10
16
D
E
253 r 140%
5.7
1.0 r 141%
1.2
1.3
0.03
17
B
1.8
0.0001
0.004
25
B
673 r 11%
<38 r 132%
A – margem direita do dique, 100 m do dique, 3 a 4-6-98
B – 10 km a montante do dique, 2 a 3-6-98
C – margem direita do dique, 500 m do dique, 3 a 4-6-98
D – 10 km a montante do dique, castanheira, 2 a 3-6-98
E – margem direita do dique, 1000 m do dique, 3 a 4-6-98
3.5 r 12%
Tabela 22 - Medidas com Câmaras de Difusão Campanha no Reservatório de Samuel
Horas
Prof./Metros
Sítio
Eman. CH4/kg km-2 d-1 Eman. CO2/kg km-2 d-1
12:41
4,5
A
236
10.488
17:38
4,5
B
20
3.980
23:41
4,5
C
24
9.839
11:11
4,5
D
348
16.345
12:00
4,5
E
72
14.058
15:49
5
C
10
3.364
14:56
10
C
11
11.956
9:31
10
F
70
15.434
16:27
16
G
6,7
2.313
14:15
17
A
4,9
7.306
16:07
20
H
5,8
5.577
23:29
20
H
4,8
3.012
18:03
24
B
15
6.319
13:40
25
A
6,6
11.013
17:19
30
I
17
7.343
23:20
30
I
10
4.939
A – 10 km a montante do dique
B – paliteiro do cabo
C – cabo
D – dique
E – dique margem direita
F – Catanheira
G – 1km do dique da margem direita
H – paliteiro
I – M1
62
Eletrobrás
Tabela 23 - UHE Tucuruí - Valores Médios de Liberação de Gases por Bolhas em kg km-2 d-1
Profundidade sítio
[N2]
[CH4]
[CO2]
metros
4
A
0.88
5
B
189 r 54%
6
C
0.83
10.8
D
47
11
E
12
16
B
86
19
D
47
27
E
12
29
B
22
39
B
2.2
A – Pucuruí, macrófitas
B – região 19 (15 km a montante da barragem)
C – Caraipé, macrófitas
D – Pucuruí
E – Caraipé
< 0.01
106 r 59%
< 0.01
22
1.5
7.2
31
2.4
4.8
< 0.03
0.003
0.96 r 51%
0.002
0.23
0.05
0.24
0.29
0.06
0.08
0.007
Tabela 24 - Medidas com Câmaras de Difusão Campanha no Reservatório de Tucurí
Horas
Prof./Metros
Sítio
Eman. CH4/
Eman. CO2/
kg km-2 d-1
kg km-2 d-1
12:15
4
A
91
11.685
14:29
5
B
13
7.200
00:17
5
B
7,3
5.045
10:18
5
B
39
3.740
12:42
6
C
74
14.905
12:50
10,8
A
12
11.761
13:15
11
C
49
2.843
00:11
11
C
0,03
1.875
14:58
16
B
6,6
2.760
23:54
16
B
9,0
1.934
10:52
16
B
23
2.635
13:19
19
D
19
6.615
13:56
27
C
66
14.966
00:37
27
C
34
4.868
15:34
29
B
17
1.768
23:32
29
B
7,8
1.954
16:15
39
B
12
1.975
A – Pucuruí- Funai
B – km 19 (15 km a montante da barragem)
C – Caraipé
D – Pucuruí (atrás da ilha da Castanheira)
63
Eletrobrás
2ª Campanha
Tabela 25 - UHE Miranda – Valores Médios de Liberação de Gases por Bolhas em kg km-2 d-1
Profundidade
sitio
[N2]
[CH4]
[CO2]
metros
5
A
121,2
56,4
0,44
5
B
69,3
72,6
0,72
5
10
C
A
71,9
98,3
66,3
42,2
0,87
0,29
10
B
6,9
0,45
0,01
10
C
19,8
4,7
0,08
17
C
19,2
3,3
0,08
20
A
43,6
5,6
0,09
23
37
B
A
13,3
4,0
3,0
<0,03
0,04
0,01
40
B
12,5
0,3
0,02
40
C
38,9
20,4
0,21
A - sítio Barragem. Temperatura do ar 280C, água 290C. Hora 17:15. Dia 7-12-98. Localização 180
54’ 30,7” S e 480 01’ 17,8” W.
B - sítio Furnas. Dia 8-12-98. Hora 17:20.
C - sitio Posses. Temperatura do ar 310C, da água 280C. Dia 9-12-98. Hora 16:45.
64
Eletrobrás
Tabela 26 - Medidas com Câmaras de Difusão Campanha no Reservatório de Miranda
horas
prof/
metros
sitio
difusão
CH4/ kg
km-2 d-1
difusão
CO2/
kg
km-2 d-1
temp.
ar/
0
C
temp
agua/
0
C
pH
vento
m/s
conc.
CH4/
ppm
Conc.
CO2/
ppm
17:57
05:37
15:58
19:08
06:09
13:44
17:07
06:39
16:19
18:20
06:05
15:33
18:42
06:30
14:32
17:34
06:18
15:45
17:56
15:06
18:45
06:23
15:11
05:57
17:31
06:50
15:03
19:30
07:05
14:47
18:18
07:07
15:30
18:13
05:34
14:07
5
5
5
5
5
5
5
5
5
10
10
10
10
10
10
10
10
10
17
17
20
20
20
20
23
23
23
37
37
37
40
40
40
40
40
40
A
A
A
B
B
B
C
C
C
A
A
A
D
B
B
C
C
C
C
C
A
A
A
C
B
B
B
A
A
A
B
B
B
C
C
C
11,03
83,60
14,06
58,31
13,77
21,61
38,00
6,94
168,20
19,72
3,76
12,18
40,83
11,42
23,50
56,09
7,33
30,0
28,87
21,28
13,05
93,38
14,14
7,31
51,33
6,99
6,33
4,58
2,19
26,40
26,89
5,85
16,18
19,21
6,84
15,19
2.840
41.358
2.305
-1.834
7.364
1.238
3.580
4.172
2.046
5.923
-20.194
5.550
2.246
3.366
2.103
223
3.488
7.095
2.890
7.622
6.966
1.458
3.054
7.884
5.184
1.306
2.237
2.095
1.619
2.377
3.034
2.602
361
743
5.179
7.173
28,0
23,0
27,0
29,0
19,0
30,0
31,0
22,0
28,0
29,0
23,0
27,0
29,0
19,0
30,0
31,0
22,0
28,0
31,0
28,0
28,0
23,0
27,0
22,0
29,0
19,0
30,0
28,0
23,0
27,0
29,0
19,0
30,0
31,0
22,0
28,0
29,0
26,0
28,0
28,0
26,0
28,0
28,0
25,0
27,8
27,0
26,0
28,0
28,0
26,0
28,0
28,0
25,0
27,8
28,0
27,8
29,0
26,0
28,0
25,0
28,0
26,0
28,0
29,0
26,0
28,0
28,0
26,0
28,0
28,0
25,0
27,8
6,97
6,90
6,90
?
6,95
6,87
5,50
6,00
6,90
6,97
6,90
6,90
?
6,95
6,87
5,50
6,00
5,00
5,50
5,00
6,97
6,90
6,90
6,00
?
6,95
6,87
6,97
6,90
6,90
?
6,95
6,87
5,50
6,00
5,00
<1,0
<1,0
3,0
<1,0
<1,0
1,5
2,0
<1,0
0,0
4,0
<1,0
3,0
1,0
1,0
<1,0
2,5
<1,0
4a5
2,0
4,00
3,00
<1,0
3,0
0,5
3,0
1,0
2,5
<1,0
<1,0
4,0
2,0
1,5
6,0
3,5
0 a 1,5
1,0
5,22
3,64
12,74
56,11
10,17
17,21
12,48
5,18
4,55
17,41
5,16
10,33
28,81
9,51
21,83
55,67
4,90
16,13
27,28
22,81
9,78
3,41
17,15
4,89
47,90
5,14
10,35
5,53
3,42
25,89
24,91
5,65
17,41
22,15
4,34
15,52
991,18
732,67
709,00
457,33
735,63
944,97
470,67
1.015,9
872,08
1.451,4
742
785,91
598,67
826,61
685,74
402,84
1.142,4
1.551,9
615,31
2.270,9
864,44
1.043,0
1.097,5
1.180,2
949,74
634,00
740,10
1.075,0
929,48
1.112,9
888,15
706,50
525,29
703,96
2.138,2
2.095,5
A – Barragem
B – Furnas
C – Posses
D – Ponte de Furnas
65
Eletrobrás
Tabela 27 –UHE Três Marias- Valores Médios de Liberação de Gases por Bolhas (kg km-2 d-1)
Profundidade
Metros
4
4
5
5
7
7
9
9
20
29
29
sítio
[N2]
[CH4]
[CO2]
A
B
C
D
E
A
E
B
A
E
B
125,2
>79,7
81,3
0,72
0,95
0,28
1,35
3,2
26,7
1,09
5,4
112,9
>402,5
331,8
0
0
0
0
0,65
24,1
0
0,04
0,63
>23,3
9,4
na
na
na
na
0,01
0,14
na
0,01
na – não analisado
A - sítio Córrego dos Borrachudos no primeiro braço esquerdo, Cabana. Temperatura do ar 240C e
da água 250C, término da chuva e aparecimento do sol. Início dia 2-3-99, 14:25 horas; final dia 3-399 as 9:30.
B - sítio Córrego do Boi. Temperatura do ar 240C e da água 250C. Choveu durante a noite, dia
ensolarado. Início dia 3-3 às 11:00 horas até dia 4-3 às 08:45.
C – sítio Córrego do Boi. Início 4-3 as 08:30 até as 14:40.
D - sítio Rio São Francisco. Temperatura do ar 280C e da água 280C. Início 4-3 às 10:20 horas até
5-3 às 08:57 horas.
E – sítio próximo à Barragem, em frente ao hotel
66
Eletrobrás
Tabela 28 - Resumo das Medidas com Câmaras de Difusão no Reservatório de Três Marias
horas
prof. /
metros
sitio
14:23
09:25
11:14
08:24
10:26
14:52
15:40
08:25
18:00
08:48
14:45
08:56
15:28
10:04
15:57
18:33
09:08
11:46
08:50
15:52
15:15
09:34
09:28
12:15
09:15
4
4
4
4
5
5
5
5
7
7
7
7
7
8
8
9
9
9
9
16
20
20
29
29
29
A
A
B
B
C
B
C
C
D
D
A
A
C
C
C
D
D
B
B
C
A
A
D
B
B
difusão
CH4/
kg km-2
d-1
6,03
8.037,0
49,13
6,82
3,28
70,75
5,66
0,0
2,34
0,66
1,85
3,93
4,25
2,14
5,31
1,72
1,56
5,91
11,40
5,63
3,04
2,34
2,10
4,26
2,10
difusão
CO2/ kg
km-2 d-1
temp.
ar/
0
C
temp.
agua/ 0C
pH
vento
m/s
conc.
CH4/
ppm
conc.
CO2/
ppm
3.442
3.204
1.239
3.027
625
-241
-401
1.613
1.518
7.346
1.011
7.067
2.034
580
-168
1.582
3.990
856
4.176
4.719
2.649
3.266
2.512
2.018
1.559
24,0
25,0
26,0
25,0
28,0
32,0
32,0
24,0
24,0
24,0
24,0
25,0
29,0
28,0
32,0
24,0
24,0
26,0
25,0
29,0
24,0
25,0
24,0
26,0
25,0
25,0
28,0
28,0
28,0
28,0
30,0
30,0
27,5
26,0
26,0
25,0
28,0
28,0
28,0
30,0
26,0
26,0
28,0
28,0
28,0
25,0
28,0
26,0
28,0
28,0
7,00
7,00
5,70
6,30
5,20
7,30
6,30
7,00
6,90
6,90
7,00
7,00
5,90
5,20
6,30
6,90
6,90
5,70
6,30
5,90
7,00
7,0
6,90
5,70
6,30
0,0
1,5
2,0
<1,0
2,5
?
3,0
2,0
2,5
3,0
0,0
2,5
3,0
2,5
3,0
2,5
1,0
1,0
1,0
1,5
0,0
3,0
1,5
2,5
1,0
6,12
787,72
35,89
3,43
4,58
78,35
6,29
3,98
4,11
2,68
3,55
4,87
5,69
4,09
5,75
3,46
2,94
7,80
3,56
7,22
2,93
3,76
2,54
5,82
3,86
685,05
1.011,6
773,65
767,68
607,73
473,89
445,33
547,94
777,45
714,27
630,11
923,10
654,73
688,72
388,41
832,90
791,18
770,62
527,78
613,09
946,34
1.371,9
871,98
497,49
644,04
A – córrego dos Borrachudos
B – córrego do Boi
C – rio São Francisco
D – região próxima à Barragem, em frente ao hotel
67
Eletrobrás
Tabela 29-UHE Barra Bonita–Valores Médios de Liberação de Gases por Bolhas (kg km-2 d-1)
Profundidade
sítio
[N2]
[CH4]
[CO2]
5
A
5,76
<0,05
0,14
5
B
3,59
10,94
0,002
5
C
2,88
<0,03
0,002
5
D
34,55
10,39
0,19
10
E
23,76
1,91
0,02
10
B
4,61
0,0004
0,01
10
F
21,30
2,06
0,15
12
G
56,88
15,48
0,04
18
H
6,78
3,60
0,01
21
B
16,34
0,45
0,01
metros
A - Sítio Ancoradouro P1. Localizado a 220 31’ 18,9” S e 480 31’ 47” W. Temperatura do ar 220C
e da água 23,50C. Dia 3/11/98. Hora 19:14 Comentário: algas nos funis.
B - Sítio Brejão. Temperatura do ar 250C e da água 260C. Dia 4/11/98. Hora 18:00. Comentário:
muitas algas nos gasômetros.
C - Sítio rio Piracicaba P8. Temperatura do ar 290C, da água 280C. Velocidade do vento 2 m / s.
pH=9,05. Dia 5/11/98. Hora 16:10
4 m / s.
D - Sítio rio Tietê P10. Temperatura do ar 290C e da água 280C. Velocidade do vento
pH=8,6. Dia 5/11/98. Hora 16:10
E - Sítio Ancoradouro P2 localizado a 220 31’ 16” S e 480 31’ 50” W. Dia 3/11/98. Hora 19:14.
Temperatura do ar 220C, da água 23,50C. Comentário: algas nos funis
4 m / s.
F - Sítio rio Tietê P9. Temperatura do ar 290C, da água 280C. Velocidade do vento
pH=8,6. Data 5/11/98. Hora 16:10
G - Sítio rio Piracicaba P7. Temperatura do ar 290C, da água 280C. Velocidade do vento 2 m / s.
pH=9,05. Dia 5/11/98. Hora 16:10
H - Sítio Ancoradouro P3 localizado a 220 31’ 20,5” S e 480 31’ 53,9” W. Temperatura do ar 220C e
da água 23,50C. Dia 3/11/98. Hora 19:14 Comentário: algas nos funis.
68
Eletrobrás
Tabela 30 - Resumo das Medidas com Câmaras de Difusão no Reservatório de Barra Bonita
horas
Prof. /
metros
sitio
10:07
15:08
15:23
23:50
10:10
16:54
18:24
11:15
13:27
10:27
15:54
00:06
9:52
18:00
12:50
16:32
11:50
10:49
16:17
00:26
09:31
5
5
5
5
5
5
5
5
5
10
10
10
10
10
10
12
12
18
18
18
21
A
B
B
C
D
E
F
G
G
H
B
I
D
J
G
K
G
L
B
M
D
difusão
CH4/
kg km-2
d-1
28,7
15,2
18,0
20,3
17,2
22,2
9,8
14,0
5,1
31,4
20,3
8,67
19,4
20,5
9,1
19,0
23,6
59,3
falhou
13,14
15,9
difusão
CO2/
kg km-2
d-1
8.324
551
4.512
2.297
83
-1.922
1.151
-8.400
7.319
6.200
856
523
20.391
-1.670
2.562
falhou
2.097
18.831
temp. ar/
0
C
temp.
agua/ 0C
20,0
30,5
30,5
19,5
22,0
29,0
25,0
27,5
27,5
20,0
30,5
19,5
22,0
28,5
27,5
29,0
27,5
20,0
30,5
19,5
22,0
23,0
25,5
25,5
23,5
24,0
28,0
26,0
26,5
26,5
23,0
25,5
23,5
24,0
28,0
26,5
28,0
26,5
23,0
25,5
23,5
24,0
A – ancoradouro CESP P1
B – ancoradouro CESP (próximo à represa)
C – sítio P1
D – Brejão
E – rio Piracicaba P8
F – rio Tietê P10
G – rio Piracicaba
H – ancoradouro CESP P2
I – sitio P2
J – rio Tietê P9
K – rio Piracicaba P7
L – ancoradouro CESP P3
M – sitio P3
69
pH
7,40
9,05
8,60
9,05
6,67
vento
m/s
conc.
CH4/
ppm
conc.
CO2/
ppm
3,0
0,0
18,84
11,44
10,44
26,64
12,57
14,84
10,93
10,07
5,36
21,23
18,92
7,54
12,08
6,16
7,41
19,77
6,74
43,51
falhou
11,43
13,97
962,18
672,52
643,75
1113,8
472,33
262,03
556,22
346,37
2129,9
970,18
666,76
657,10
289
-219,7
1617,6
falhou
761,87
591
0,0
0,5
2,0
4,0
0,5
0,5
4,0
0,0
?
0,5
4,0
1,0
2,0
0,3
4,0
1,0
Eletrobrás
Tabela 31 - UHE Segredo – Valores Médios de Liberação de Gases por Bolhas em kg km-2 d-1
Profundidade
sítio
[N2]
[CH4]
[CO2] metros
5
A
10,3
0,8
0,02
5
B
27,6
15,4
0,10
5
C
20,5
1,7
0,07
10
A
17,1
2,6
0,03
10
C
0,57
0
não analisado
11
B
0,82
0
0
20
B
0,84
0
0
20
C
138,5
14,8
0,25
35
A
0,96
0
0
42
C
161,8
5,5
0,16
48
B
0,84
0
0
58
A
0,9
<0,01
0
A - Sítio Barragem / Paliteiro. Localizado a 270 47´42” S e 520 0,7’ 58,4” W. pH 7,15. Temperatura
do ar 270C e da água 240C. Velocidade do vento 5,0 m/s nordeste. Dia 23/11/98. Hora 11:00
B - Sítio Rio Covó. Temperatura do ar 240C e da água 23,50C. Data 24/11/98. Hora 11:00
C - Sítio Bragança. Temperatura do ar 240C e da água 260C. pH=7,1. Data 25-11-98. Hora 11:00
70
Eletrobrás
Tabela 32 - Resumo das Medidas com Câmaras de Difusão no Reservatório de Segredo
horas
prof. /
metros
sitio
11:41
18:11
05:34
11:15
17:51
06:15
10:54
17:45
05:28
12:05
18:29
05:51
18:14
06:32
11:10
18:04
05:44
11:36
11:52
18:27
06:49
11:25
18:21
06:01
12:27
18:49
06:08
11:41
06:18
12:10
18:48
07:06
12:53
19:07
06:25
5
5
5
5
5
5
5
5
5
10
10
10
10
10
10
10
10
11
20
20
20
20
20
20
35
35
35
42
43
48
48
48
58
58
58
A
A
A
B
B
B
C
C
C
A
A
A
B
B
C
C
C
B
B
B
B
C
C
C
A
A
A
C
C
B
B
B
A
A
A
difusão
CH4/ kg
km-2 d-1
7,08
2,22
3,30
8,87
3,73
-212,9
325,40
8,39
7,24
5,96
3,04
2,14
4,24
3,27
5,82
9,24
9,96
5,79
2,51
4,89
3,24
6,26
12,64
4,53
3,58
14,59
3,32
4,59
10,57
2,50
7,51
6,33
5,08
3,14
2,96
difusão
CO2/ kg
km-2 d-1
6.934
-315
2.103
4.884
11.336
-4.688
-597
-959
-16.218
1.707
5.447
3.377
453
-165
378
-2.825
401
5.913
2.608
-7.069
-2.101
-4.697
-3.921
-1.699
1.471
305
10.809
-355
696
2.717
520
-759
-9.627
7.367
7.593
temp.
ar/
0
C
27,0
30,0
20,0
24,0
29,0
21,0
24,0
27,0
20,0
27,0
30,0
20,0
29,0
21,0
24,0
27,0
20,0
24,0
24,0
29,0
21,0
24,0
27,0
20,0
27,0
30,0
20,0
24,0
20,0
24,0
29,0
21,0
27,0
30,0
20,0
temp.
agua/
0
C
24,0
28,0
25,0
23,5
26,0
23,0
26,0
26,5
25,0
24,0
28,0
25,0
26,0
23,0
26,0
26,5
25,0
23,5
23,5
26,0
23,0
26,0
26,5
25,0
24,0
28,0
25,0
26,0
25,0
23,5
26,0
23,0
24,0
28,0
25,0
A – Barragem
B – rio Covó
C – Bragança
71
pH
vento
m/s
7,15
7,39
7,20
7,10
7,10
7,20
7,10
8,00
7,10
7,15
7,39
7,20
7,10
7,20
7,10
8,00
7,10
7,10
7,10
7,10
7,20
7,10
8,00
7,10
7,15
7,39
7,20
7,10
7,10
7,10
7,10
7,20
7,15
7,39
7,20
5,0
0,0
5,0
3,0
<1,0
<1,0
1,0
2,5
0,0
3,0
0,0
5,0
<1,0
0,0
<1,0
3,0
0,0
2,0
2,0
<1,0
?
<1,0
1,0
<1,0
2,0
0,0
1,0
<1,0
<1,0
1,0
<1,0
?
1,0
0,0
2,0
conc.
CH4/
ppm
5,34
2,84
4,54
4,85
5,12
2,26
347,77
10,44
3,43
5,93
2,36
3,77
5,22
3,39
2,67
9,62
3,77
6,50
4,42
3,72
3,46
2,87
3,65
5,30
4,89
1,91
4,64
3,63
4,71
2,92
3,00
2,53
3,08
4,01
4,18
conc.
CO2/
ppm
666,67
412,04
508,05
820,27
473,00
530,89
289,19
271,66
508,33
1071,1
414,33
426,76
547,30
480,94
445,12
219,92
532,87
808,47
998,44
434,67
470,48
415,33
319,05
444,52
667,93
418
453,67
305,41
567,08
766,95
524,34
335,77
553,67
409
445
Eletrobrás
Tabela 33 - UHE Xingó - Valores Médios de Liberação de Gases por Bolhas em kg km-2 d-1
Profundidade
sítio
[N2]
[CH4]
[CO2]
metros
4
A
2,8
1,26
0
5
B
46,4
2,08
0,07
5
C
29,9
32,2
0,13
5
D
193,0
407,3
1,9
6
C
11,1
0,78
0,01
11
B
38,8
2,04
0,06
12
A
12,0
16,0
0,04
21
B
8,6
0
0,01
22
A
3,2
1,93
0
A - sítio riacho Cabeça de Nego, penúltimo braço direito antes da barragem. Paliteiro entre as
margens, distantes entre si por 100m. Temperatura do ar 310C, água 300C; pH 7,66. Início 25-3-99
as 11:00 horas; fim 25-3-99 às 14:55 horas.
B - sítio Carranca, próximo à barragem, com uma faixa de paliteiro nessa profundidade.
Temperatura do ar 320C, água 280C; pH 7,8. Início 24-3-99 às 10:02; fim 25-3-99 às 09:05.
C - sítio entrada do Talhado. Início 25-3-99 às 16:00 horas, fim 26-3-99 às 14:11.
D - sítio riacho Uruçu, braço direito do reservatório. Inicio 26-3-99 às 09:20; fim 26-3-99 às 14:36.
72
Eletrobrás
Tabela 34 - Resumo das Medidas com Câmaras de Difusão no Reservatório de Xingó
horas
prof. /
metros
sitio
09:50
14:48
10:57
11:05
10:45
16:09
16:33
17:01
09:29
14:58
15:18
15:36
17:22
10:21
09:07
15:10
09:45
16:31
10:43
10:31
15:34
10:13
16:52
10:04
2
4
4
4
5
5
5
5
5
5
5
5
6
6
7
10
11
11
11
12
17
21
21
22
A
B
B
C
D
D
E
E
A
A
A
A
E
C
A
B
D
D
C
B
B
D
D
B
difusão
CH4/ mg
m-2 d-1
92,90
33,68
32,95
9,60
4,46
5,37
-163,7
9,73
49,93
62,76
82,85
48,16
-142,4
11,19
1776,4
42,45
9,99
3,54
12,28
48,23
25,04
6,86
4,81
46,60
difusão
CO2/ mg
m-2 d-1
15.510
16.438
13.671
-5.543
11.201
-1.320
-3.135
-1.337
3.149
-1.724
2.091
838
-1.253
-1.463
17.239
-1.359
-3.069
-5.614
-2.235
612
-1.057
912
-341
-81.966
temp.
ar/
0
C
29,0
32,0
31,0
31,0
32,0
34,0
33,0
33,0
29,0
34,0
34,0
34,0
33,0
31,0
29,0
32,0
32,0
34,0
31,0
31,0
32,0
32,0
34,0
31,0
temp.
agua/
0
C
29,0
30,5
30,0
29,0
28,0
29,0
30,0
30,0
29,0
30,0
30,0
30,0
30,0
29,0
29,0
30,5
28,0
29,0
29,0
30,0
30,5
28,0
29,0
30,0
A – riacho Uruçu, um braço do reservatório
B – riacho Cabeça de Nego, penúltimo braço antes da barragem
C – Cacamonhê, um braço direito do reservatório
D – “Carranca”, próximo da barragem
E – boca do Talhado
73
pH
Vento
m/s
7,28
7,40
7,66
7,90
7,80
8,10
7,25
7,25
7,28
7,90
7,90
7,90
7,25
8,00
7,28
7,40
7,80
8,10
8,00
7,66
7,40
7,80
8,10
7,66
0,0
1,0
1,0
0,0
0,0
1,5
2,5
3,0
2,0
0,0
1,0
1,0
3,0
3,5
1,0
1,0
2,5
0,0
1,0
2,0
2,5
1,5
0,0
2,0
conc.
CH4/
ppm
27,18
26,55
28,14
7,98
2,75
3,37
6,80
10,41
50,48
46,79
7,45
15,10
6,51
11,28
21,88
20,98
5,65
4,16
3,60
42,62
18,00
7,72
3,64
41,46
conc.
CO2/
ppm
528,33
531,00
412
317,61
373,67
295,65
105,18
235,27
679,67
411,50
399
423
11,19
-66,21
717
398,13
412,55
353,67
332,94
532,53
105,33
400,33
310,65
552,33
Eletrobrás
Tabela 35 – UHE Samuel - Valores Médios de Liberação de Gases por Bolhas em kg km-2 d-1
Profundidade
sitio
[N2]
[CH4]
[CO2]
4
A
47,7
24,0
0,79
5
B
77,6
37,6
1,20
9
A
29,8
12,7
0,30
10
B
4,00
0,19
0,02
16
A
2,00
0,04
0,01
21
B
1,42
0,07
0,01
metros
A - Sítio Dique Direito, dentro do inicio do paliteiro. Coordenadas S 80 44’ 38,5’’ e W 630 25’
43’’.
B - Sítio no meio do paliteiro em frente da Ilha da Castanheira. Situado a S 80 46’ 43,4” e W 630
23’ 43,1”.
74
Eletrobrás
Tabela 36 - Resumo das Medidas com Câmaras de Difusão no Reservatório de Samuel
horas
11:12
15:08
11:29
14:54
11:29
11:07
17:11
13:57
11:47
16:03
10:22
16:52
09:35
09:53
prof. /
metros
difusão
CH4/
kg
km-2dia-1
14,61
10,89
10,75
11,97
6,99
9,18
9,27
15,86
123,52
9,73
6,13
6,53
17,16
11,76
sitio
A
A
B
C
A
B
B
B
A
A
B
B
B
B
4
4
5
6
9
10
10
10
16
16
21
21
21
21
difusão
CO2/ kg
km-2 d-1
11.814
9.184
4.145
24.283
7.150
4.672
3.420
2.209
23.078
4.813
4.416
3.302
4.331
4.753
temp.
ar/
0
C
28,5
31,0
30,0
32,0
28,5
30,0
29,5
30,0
28,5
31,0
30,0
29,5
30,5
30,5
temp.
agua/
0
C
29,5
31,0
29,5
31,5
29,5
29,5
32,0
33,0
29,5
31,0
29,5
32,0
30,5
30,5
pH
6,90
6,90
7,00
6,40
6,90
7,00
6,99
7,00
6,90
6,90
7,00
6,99
6,92
6,92
vento
m/s
1
1
0
1
2
0
<1
2
0
0
0
0
conc.
CH4/
ppm
9,15
9,54
10,81
14,12
6,46
8,47
6,51
8,27
3,74
8,72
7,95
9,04
6,52
5,99
conc.
CO2/
ppm
2.570,3
2.336
1.520,7
3.213,1
2.399,1
1.403,2
1.365,4
801,1
1.056
1.833
1.398,96
1.325,95
932,33
1.049,27
Tabela 37 - Resumo das medidas com a camara grande (17,05 l)
prof. /
horas
difusão CH4/ difusão CO2 / temp.
sitio
kg km-2 d-1
kg km-2 d-1
temp.
ar / 0C agua /
0
metros
Vento
C
PH
m/s
15:10
4
A
52,29 (NT)
3786 (NT)
31,0
31,0
7,06
1,5
10:24
21
B
2,10
1551
31,0
29,5
7,00
0
9:19*
21
B
11,52
911
30,5
30,5
6,92
0
9:19*
21
B
1,61
413
30,5
30,5
6,92
0
13:40
10
B
8,11
1606
30,0
33,0
7,00
<1,0
13:40
10
B
7,85
1284
30,0
33,0
7,00
<1,0
NT – não termostatizado
* - condições de luz com filme 100 ASA: F16 e 1/1000 segundo
A – Dique direito
B – Ilha da Castanheira
C – Lago Espanha, um lago natural
75
Eletrobrás
Tabela 38 - UHE Tucurui - Valores Médios de Liberação de Gases por Bolhas em kg km-2 d-1
Profundidade
sitio
[N2]
[CH4]
[CO2]
5,5
A
6,64
1,15
0,03
6
B
170,7
0,92
0,50
9
A
34,8
21,2
0,07
12
21
B
B
23,9
0,55
0,12
0
0,04
n.a.
23
A
2,75
0
0
metros
A - Sitio Repartimento, região de macrófitas. Temperatura do ar 330C e da água 320C; pH 7,6.
Funis colocados dia 9-6-99 e retirados dia 10-6-99.
B - Sitio km 19, aproximadamente 7 km à montante da barragem, margem esquerda. Temperatura
do ar e da água 310C; pH 7,5. Funis colocados dia 10-6-99 e retirados dia 11-6-99.
76
Eletrobrás
Tabela 39 - Resumo das Medidas com Câmaras de Difusão no Reservatório de Tucuruí
(medidas com câmaras de difusão de 50 ml a 25 (C) e 50 (P) cm da superficie)
Horas
amostra
18:06
18:19
11:45
12:00
10:57
11:11
09:32
09:49
15:47
16:01
17:30
17:46
5C
6P
1C
2P
8C
8P
13C
14P
16C
17P
11C
12P
prof. /
metro
s
6
6
9
9
9
9
9
9
10
10
14
14
sitio
difusão
CH4/
kgkm-2 d-1
difusão
CO2/
kg km-2 d-1
temp.
ar/
0
C
temp.
agua/
0
C
pH
vento
m s-1
conc.
CH4/
ppm
conc.
CO2/
ppm
A
A
B
B
B
B
C
C
D
D
C
C
4,44
6,84
8,95
6,37
13,04
7,86
9,63
8,69
13,41
8,29
28,53
14,71
32.961
2.118
-457
-1.451
4.251
481
3.443
2.912
1.750
25.846
1.926
4.417
31,0
31,0
33,0
33,0
30,0
30,0
28,5
28,5
31,5
31,5
31,0
31,0
31,0
31,0
32,0
32,0
31,0
31,0
30,0
30,0
32,0
32,0
31,0
31,0
7,5
7,5
7,6
7,6
7,5
7,5
7,3
7,3
7,5
7,5
7,5
7,5
<1
<1
<1
<1
1
1
3
3
0
0
3
3
6,03
5,50
7,28
7,30
13,40
7,14
10,77
7,00
10,76
7,69
13,48
11,58
487,33
260,35
323,78
658,80
762,33
1619
1.209,98
706,20
625,33
1.033,39
784,42
Tabela 40 - Resumo das Medidas com a Câmara Grande (17,05 litros) termostatizada
Horas
18:00
11:25
11:35
10:42
09:22
15:44
15:44
17:17
prof. /
amostra metro
s
7G
6
3G
9
4G
9
10G
9
18G
9
15G
10
15G(2) 10
12G
14
difusão
sitio CH4/
kg km-2 d-1
A
7,45
B
4,72
B
4,08
B
3,55
C
10,5
D
0,68
D
0,64
C
18,2
difusão
CO2/
kg km-2 d-1
941
1.077
679
1.057
3.070
-1.263
654
3.478
A – próximo a barragem
B – Repartimento
C – km 19
D - Caraipé
77
temp.
ar/
0
C
31,0
33,0
33,0
30,0
28,5
31,5
31,5
31,0
Temp
Agua/
0
C
31,0
32,0
32,0
31,0
30,0
32,0
31,5
31,0
pH
7,5
7,6
7,6
7,5
7,3
7,5
32,0
7,5
vento
m s-1
<1,0
<1,0
<1,0
1,0
3,5
0,0
0,0
3,0
Eletrobrás
5.3 – Comparação das Emissões de Hidrelétricas e Termelétricas Equivalentes
Neste trabalho propôs-se calcular as emissões equivalentes das hidrelétricas pesquisadas
com as diferentes tecnologias de geração termelétrica de potência equivalente no período de 1 ano,
tomando a média das medições realizadas nas duas campanhas de amostragem extrapoladas para os
reservatórios como um todo.
Desta forma, procedeu-se a soma das partes advindas do transporte por bolhas e por difusão
molecular e obteve-se a emissão total do lago para o período de tempo considerado. A taxa de
emissão foi calculada tomando por base os dados obtidos nas medições experimentais (mg gás m-2
d-1), indicando o valor médio para as duas campanhas de cada reservatório. Este valor será
empregado para a extrapolação pelo período de 1 ano.
Os resultados são o produto de duas campanhas de coletas de dados e a extrapolação dos
valores adotada é uma hipótese conservadora para o caso das emissões da hidrelétrica, pois as
emissões são projetadas como constantes ao longo do período de tempo avaliado.
Os resultados, expressos em massa, de cada gás, e por dois tipos de processo de transporte,
encontram-se dispostos nas tabelas 41 e 42. Os valores expressos em massa de gás (kg) por unidade
de área (km2) na unidade de tempo (dia) foram em uma primeira operação, transformados em massa
de carbono, equivalente por unidade de área e multiplicados pelo número de dias do ano.
Posteriormente, procedeu-se a transformação dos resultados de fluxo de carbono por
unidade de área do reservatório. Finalmente, estes valores, expressos em kg de carbono equivalente
foram transformados em toneladas de carbono equivalente de cada gás.
78
Eletrobrás
Tabela 41 - Resultados da 1a. Campanha de Medições de Gases de Efeito Estufa de Sete
Reservatórios Hidrelétricos
Miranda
Três Marias
Barra Bonita
Segredo
Xingó
Samuel
Tucuruí
Bolhas
kg km-2 d-1
CH4
29,2
273
4,81
2,01
1,85
19,3
13,1
Miranda
Três Marias
Barra Bonita
Segredo
Xingó
Samuel
Tucuruí
Total/Ano
Total/Reservatório/Ano
Total/Reservatório/Ano
kg km-2 ano-1
C - CH4
C - CO2
kg C - CH4/ano
kg C-CO2/ano t C - CH4/ano
t C-CO2/ano
71.859,38
495.686,79
3.636.084,38
25.081.751,57
3.636,08
25.081,75
89.790,00
-13.646,32
93.381.600,00
-14.192.169,73
93.381,60
-14.192,17
5.228,63
640.411,41
1.631.331,00
199.808.358,98
1.631,33
199.808,36
2.819,63
476.675,51
231.209,25
39.087.391,78
231,21
39.087,39
8.171,44
979.130,71
490.286,25
58.747.842,81
490,29
58.747,84
50.260,50
805.043,12
28.095.619,50
450.019.106,32
28.095,62
450.019,11
57.268,50 1.038.453,87 139.162.455,00 2.523.442.907,75 139.162,46
2.523.442,91
CO2
0,38
5,16
0,32
0,032
0,024
0,65
0,15
Difusão
kg km-2 d-1
CH4
233,3
55,37
14,37
8,27
28
164,3
192,2
CO2
4.980
-142,3
6.434
4.789
9.837
8.087
10.433
79
Total
kg km-2 d-1
CH4
262,5
328
19,1
10,3
29,85
183,60
209,20
CO2
4.980
-137,1
6.434
4.789
9.837
8.088
10.433
Total/ano
kg km-2
CH4
95.812,5
119.720
6.971,5
3.759,5
10.895,25
67.014
76.358
CO2
1.817.700
-50.041,5
2.348.410
1.747.985
3.590.505
2.952.120
3.808.045
Eletrobrás
Tabela 42 - Resultados da 2a. Campanha de Medições de Gases de Efeito Estufa de Sete
Reservatórios Hidrelétricos
Miranda
Três Marias
Barra Bonita
Segredo
Xingó
Samuel
Tucuruí
Miranda
Três Marias
Barra Bonita
Segredo
Xingó
Samuel
Tucuruí
Bolhas
kg km-2 d-1
CH4
18
55,8
3,1
2,1
19,5
13,6
2,4
CO2
0,16
2,03
0,04
0,07
0,04
0,39
0,16
Difusão
kg km-2 d-1
CH4
27,4
9,1
21,7
5,7
27
10,8
12,2
Total
kg km-2 ano-1
C - CH4/ano
C - CO2/ano
12.428,25
17.766,38
6.789,00
2.135,25
12.729,38
6.679,50
3.996,75
377.737,22
240.079,63
134.173,85
59.820,84
224.850,69
532.514,93
648.573,32
Total
kg km-2 d-1
CH4
45,4
64,9
24,8
7,8
46,5
24,40
14,60
CO2
3.795
2.410
1.348
601
2.259
5.350
6.516
Total/Reservatório/Ano
kg C CH4/ano
628.869,45
898.978,58
343.523,40
108.043,65
644.106,38
337.982,70
202.235,55
kg C-CO2/ano
19.113.503,46
12.148.029,08
6.789.197,01
3.026.934,28
11.377.445,14
26.945.255,21
32.817.809,89
CO2
3.795
2.412
1.348
601
2.259
5.350
6.516
Total
kg km-2
CH4/ano
16.571
23.688,5
9.052
2.847
16.972,5
8.906
5.329
CO2/ano
1.385.175
880.380
492.020
219.365
824.535
1.952.750
2.378.340
Total/Reservatório/Ano
tCCH4/ano
628,87
898,98
343,52
108,04
644,11
337,98
202,24
t C-CO2/ano
19.113,50
12.148,03
6.789,20
3.026,93
11.377,45
26.945,26
3.2817,81
Dos resultados médios finais de cada reservatório tirou-se a média das duas campanhas
expressos em tonelada de carbono equivalente por ano e extrapolou-se este valor para 1 ano (Tabela
43)
Tabela 43 - Média dos Resultados das Campanhas de Medições de Gases de Efeito Estufa de
Sete Reservatórios Hidrelétricos
Miranda
Três Marias
Barra Bonita
Segredo
Xingó
Samuel
Tucuruí
Total/Reservatório/Ano
(Média das 2 Campanhas)
t C - CH4/ano
t C-CO2/ano
2.132,48
22.097,63
47.140,29
-1.022,07
987,43
103.298,78
169,63
21.057,16
567,20
35.062,64
14.216,80
238.482,18
69.682,35
1.278.130,36
80
Eletrobrás
De acordo com a metodologia descrita anteriormente, foi calculada a emissão evitada de
carbono de cada uma das hidrelétricas medidas com a tecnologia de geração termelétrica,
empregando-se diferentes combustíveis e eficiência da tecnologia. Foi feita a comparação com
termelétricas virtuais de mesma potência, gerando a mesma quantidade anual de energia, levando
em conta a eficiência de cada uma.
Calculou-se a energia média gerada em um ano de funcionamento de cada hidrelétrica,
tomando a sua capacidade instalada, expressa em MW, multiplicada por um fator de capacidade
médio das hidrelétricas brasileiras, que gira em torno de 50% e o número de horas do ano (8.760),
resultando na quantidade de energia gerada, expressa em MWh ano-1.
Para o cálculo do carbono emitido pela tecnologia termelétrica optou-se por empregar a
mesma energia anual gerada pela hidrelétrica, multiplicada por um fator de emissão de carbono,
expresso em tC/MWh, dividido pela eficiência média de cada tecnologia, conjugada a um
determinado combustível. A eficiência variou de 30% a 35% no caso do ciclo simples, movido a
óleo diesel, carvão mineral e óleo combustível e 45 % no caso do ciclo combinado a gás natural.
Para o cálculo do carbono evitado levou-se em consideração a emissão de carbono da
termelétrica ao longo de 1 ano de operação, subtraindo a emissão de carbono equivalente do metano
pela hidrelétrica multiplicada pelo potencial de aquecimento global para 1 ano, subtraindo também
a emissão de dióxido de carbono da hidrelétrica em 1 ano. As tabelas de número 44 a 50 mostram o
cálculo da emissão de carbono comparada entre as tecnologias termelétrica e hidrelétrica.
81
Eletrobrás
Tabela 44 - Cálculo de Emissão de Carbono por Termelétrica Equivalente para Gerar mesma
Energia em 1 ano - Hidrelétrica de Miranda
Potência da Usina (MW)
390
D = E c T/ef
E (MWh/ano)
1.708.200
Fator de Capacidade
Médio
0,5
Óleo Combustível
c (tC/MWh)
0,24
Carvão vapor
c
0,30
Gás Natural
c
0,12
Óleo Diesel
c
0,24
No. de Horas/ano Energia Média
Gerada/ano
8.760
1.708.200
T (n. de anos)
1
ef
0,35
D (tC)
1.171.337,14
T
1
ef
0,35
1.464.171,43
T
1
ef
0,45
455.520,00
T
1
ef
0,3
1.366.560,00
G
Emissão de CH4
(termoelétrica)
tC
1.171.337,14
(GWP 100 anos)
8,90
(Hidrelétrica)
tC
2.132,50
Emissão de
CO2
(Hidrelétrica)
tC
22.097,60
1.130.260,29
1.464.171,43
8,90
2.132,50
22.097,60
1.423.094,58
455.520,00
8,90
2.132,50
22.097,60
414.443,15
1.366.560,00
8,90
2.132,50
22.097,60
1.325.483,15
Emissões da Hidr.
41.076,85
41.076,85
RI
28,52
35,64
455.520,00
41.076,85
11,09
1.366.560,00
41.076,85
33,27
E
1.708.200
E
1.708.200
E
1.708.200
Cálculo da Emissão
Evitada de Carbono
e = D- G K - J
Emissão de CO2
Cálculo do Mérito (RI)
Emissões da Term.
1.171.337,14
1.464.171,43
82
e
óleo combustível (ciclo simples)
carvão mineral (ciclo simples)
gás natural
(ciclo
combinado)
óleo diesel
(ciclo simples)
óleo (ciclo
simples)
carvão (ciclo
simples)
gás (ciclo
combinado)
diesel (ciclo
simples)
Eletrobrás
Tabela 45 - Cálculo de Emissão de Carbono pela Termelétrica Equivalente para Gerar
mesma Energia por 1 ano - Hidrelétrica de Barra Bonita
Potência da Usina (MW)
Fator de Capacidade
Médio
140,8
0,5
Óleo Combustível
D = E c T/ef
E (MWh/ano)
c (tC/MWh)
616.704
0,24
Carvão vapor
E
c
616.704
0,30
Gás Natural
E
c
616.704
0,12
Óleo Diesel
E
c
616.704
0,24
Cálculo da Emissão Evitada de Carbono
e = D- G K - J
Emissão de CO2
G
No. de Horas/ano Energia Média Gerada/ano
8.760
616.704
T (n. de anos)
1
ef
0,35
D (tC)
422.882,74
T
1
ef
0,35
528.603,42
T
1
ef
0,45
164.454,40
T
1
ef
0,3
493.363,20
Emissão de CH4
Emissão de
CO2
(Hidrelétrica)
tC
103.298,77
310.795,86
e
(termoelétrica)
tC
422.882,74
(GWP 100 anos)
8,9
(Hidrelétrica)
tC
987,42
528.603,43
8,9
987,42
103.298,77
416.516,55
164.454,40
8,9
987,42
103.298,77
52.367,52
493.363,20
8,9
987,42
103.298,77
381.276,32
Emissões da Hidr.
112.086,56
112.086,56
112.086,56
112.086,56
RI
3,77
4,72
1,47
4,40
Cálculo do Mérito (RI)
Emissões da Term.
422.882,74
528.603,43
164.454,40
493.363,20
83
óleo combustível (ciclo simples)
carvão mineral (ciclo simples)
gás natural (ciclo combinado)
óleo diesel (ciclo simples)
Óleo (ciclo
simples)
Carvão
(ciclo
simples)
gás (ciclo
combinado)
diesel (ciclo
simples)
Eletrobrás
Tabela 46 - Cálculo de Emissão de Carbono pela Termelétrica Equivalente para Gerar
mesma Energia por 1 ano - Hidrelétrica de Segredo
Potência da Usina
(MW)
1.260
D = E c T/ef
E (MWh/ano)
5.518.800
Fator de Capacidade
Médio
0,5
Óleo Combustível
c (tC/MWh)
0,24
Carvão vapor
E
c
5.518.800
0,30
Gás Natural
E
c
5.518.800
0,12
Óleo Diesel
E
c
5.518.800
0,24
Cálculo da Emissão Evitada de Carbono
e = D- G K - J
Emissão de CO2
G
No. de Horas/ano Energia Média Gerada/ano
8.760
5.518.800
T (n. de anos)
1
ef
0,35
D (tC)
3.784.320
T
1
ef
0,35
4.730.400
T
1
ef
0,45
1.471.680
T
1
ef
0,30
4.415.040
Emissão de CH4
Emissão de
CO2
(Hidrelétrica)
tC
21.057,16
3.761.753,16
e
(termoelétrica)
tC
3.784.320
(GWP 100 anos)
8,9
(Hidrelétrica)
tC
169,63
4.730.400
8,9
169,63
21.057,16
4.707.833,16
1.471.680
8,9
169,63
21.057,16
1.449.113,16
4.415.040
8,9
169,63
21.057,16
4.392.473,16
Emissões da Hidr.
22.566,64
22.566,64
22.566,64
22.566,64
RI
167,70
209,62
65,21
195,64
Cálculo do Mérito (RI)
Emissões da Term.
3.784.320
4.730.400
1.471.680
4.415.040
84
óleo combustível (ciclo simples)
carvão mineral (ciclo simples)
gás natural (ciclo combinado)
óleo diesel (ciclo simples)
óleo (ciclo
simples)
Carvão
(ciclo
simples)
gás (ciclo
combinado)
diesel (ciclo
simples)
Eletrobrás
Tabela 47 - Cálculo de Emissão de Carbono pela Termelétrica Equivalente para Gerar
mesma Energia por 1 ano - Hidrelétrica de Xingó
Potência da Usina
(MW)
3.000
D = E c T/ef
E (MWh/ano)
13.140.000
Fator de Capacidade
Médio
0,5
Óleo Combustível
c (tC/MWh)
0,24
Carvão vapor
E
c
13.140.000
0,30
Gás Natural
E
c
13.140.000
0,12
Óleo Diesel
E
c
13.140.000
0,24
Cálculo da Emissão Evitada de Carbono
e = D- G K - J
Emissão de CO2
G
No. de Horas/ano Energia Média
Gerada/ano
8.760
13.140.000
T (n. de anos)
1
ef
0,35
D (tC)
9.010.285,71
T
1
ef
0,35
11.262.857,14
T
1
ef
0,45
3.504.000
T
1
ef
0,30
10.512.000
Emissão de CH4
Emissão de
CO2
(Hidrelétrica)
tC
35.062,64
8.970.175,02
e
(termoelétrica)
tC
9.010.285,71
(GWP 100 anos)
8,9
(Hidrelétrica)
tC
567,20
11.262.857,14
8,9
567,20
35.062,64
11.222.746,45
3.504.000
8,9
567,20
35.062,64
3.463.889,30
10.512.000
8,9
567,20
35.062,64
10.471.889,30
Emissões da Hidr.
40.110,72
40.110,72
40.110,72
40.110,72
RI
224,64
280,79
87,36
262,07
Cálculo do Mérito (RI)
Emissões da Term.
9.010.285,71
11.262.857,14
3.504.000,00
10.512.000,00
85
óleo combustível (ciclo simples)
carvão mineral (ciclo simples)
gás natural (ciclo combinado)
óleo diesel (ciclo simples)
óleo (ciclo
simples)
Carvão
(ciclo
simples)
gás (ciclo
combinado)
diesel (ciclo
simples)
Eletrobrás
Tabela 48 - Cálculo de Emissão de Carbono pela Termelétrica Equivalente para Gerar
mesma Energia por 1 ano - Hidrelétrica de Samuel
Potência da Usina
(MW)
216
D = E c T/ef
E (MWh/ano)
959.220
Fator de Capacidade
Médio
0,5
Óleo Combustível
c (tC/MWh)
0,24
Carvão vapor
E
c
959.220
0,30
Gás Natural
E
c
959.220
0,12
Óleo Diesel
E
c
959.220
0,24
Cálculo da Emissão Evitada de Carbono
e = D- G K - J
Emissão de CO2
G
No. de Horas/ano Energia Média
Gerada/ano
8.760
959.220
T (n. de anos)
1
ef
0,35
D(tC)
657.750,86
T
1
ef
0,35
822.188,57
T
1
ef
0,45
255.792,00
T
1
ef
0,3
767.376,00
Emissão de CH4
Emissão de
CO2
(Hidrelétrica)
tC
238.482,18
292.739,16
e
(termoelétrica)
tC
657.750,86
(GWP 100 anos)
8,90
(Hidrelétrica)
tC
14.216,80
822.188,57
8,90
14.216,80
238.482,18
457.176,87
255.792,00
8,90
14.216,80
238.482,18
-109.219,70
767.376,00
8,90
14.216,80
238.482,18
402.364,30
Emissões da Hidr.
365.011,70
365.011,70
365.011,70
365.011,70
RI
1,80
2,25
0,70
2,10
Cálculo do Mérito (RI)
Emissões da Term.
657.750,86
822.188,57
255.792,00
767.376,00
86
óleo combustível (ciclo simples)
carvão mineral (ciclo simples)
gás natural (ciclo combinado)
óleo diesel (ciclo simples)
óleo (ciclo
simples)
carvão (ciclo
simples)
gás (ciclo
combinado)
diesel (ciclo
simples)
Eletrobrás
Tabela 49 - Cálculo de Emissão de Carbono pela Termelétrica Equivalente para Gerar
mesma Energia por 1 ano - Hidrelétrica de Tucuruí
Potência da Usina
(MW)
4.000
D = E c T/ef
E (MWh/ano)
17.520.000,00
Fator de Capacidade
Médio
0,5
Óleo Combustível
c (tC/MWh)
0,24
Carvão vapor
E
c
17.520.000,00
0,30
Gás Natural
E
c
17.520.000,00
0,12
Óleo Diesel
E
c
17.520.000,00
0,24
Cálculo da Emissão Evitada de Carbono
e = D- G K - J
Emissão de CO2
G
No. de
Horas/ano
8.760
Energia Média Gerada/ano
17.520.000,00
T (n. de anos)
1
ef
0,35
alfa (tC)
12.013.714,29
T
1
ef
0,35
15.017.142,86
T
1
ef
0,45
4.672.000,00
T
1
ef
0,3
14.016.000,00
Emissão de
CO2
(Hidrelétrica)
tC
1.278.130,36
10.115.411,10
(termoelétrica)
tC
12.013.714,29
(GWP 100 anos)
8,90
Emissão de
CH4
(Hidrelétrica)
tC
69.682,34
15.017.142,86
8,90
69.682,34
1.278.130,36
13.118.839,67
4.672.000
8,90
69.682,34
1.278.130,36
2.773.696,81
14.016.000
8,90
69.682,34
1.278.130,36
12.117.696,81
Emissões da Hidr.
1.898.303,19
1.898.303,19
1.898.303,19
1.898.303,19
RI
6,33
7,91
2,46
7,38
Cálculo do Mérito (RI)
Emissões da Term.
12.013.714,29
15.017.142,86
4.672.000,00
14.016.000,00
87
e
óleo combustível (ciclo simples)
carvão mineral (ciclo simples)
gás natural (ciclo combinado)
óleo diesel (ciclo simples)
óleo (ciclo
simples)
carvão (ciclo
simples)
gás (ciclo
combinado)
diesel (ciclo
simples)
Eletrobrás
Tabela 50 - Cálculo de Emissão de Carbono pela Termelétrica Equivalente para Gerar
mesma Energia por 1 ano - Hidrelétrica de Três Marias
Potência da Usina
(MW)
387,6
D = E c T/ef
E (MWh/ano)
1.697.688
Fator de Capacidade
Médio
0,5
Óleo Combustível
c (tC/MWh)
0,24
Carvão vapor
E
c
1.697.688
0,30
Gás Natural
E
c
1.697.688
0,12
Óleo Diesel
E
c
1.697.688
0,24
Cálculo da Emissão Evitada de Carbono
e = D- G K - J
Emissão de CO2
G
No. de Horas/ano Energia Média Gerada/ano
8760
1.697.688
T (n. de anos)
1
ef
0,35
D (tC)
1.164.128,91
T
1
ef
0,35
1.455.161,14
T
1
ef
0,45
452.716,80
T
1
ef
0,3
1.358.150,40
Emissão de CH4
Emissão de
CO2
(Hidrelétrica)
tC
-1.022,07
745.602,41
e
(termoelétrica)
tC
1.164.128,91
(GWP 100 anos)
8,9
(Hidrelétrica)
tC
47.140,29
1.455.161,14
8,9
47.140,29
-1.022,07
1.036.634,64
452.716,80
8,9
47.140,29
-1.022,07
34.190,29
1.358.150,40
8,9
47.140,29
-1.022,07
939.623,89
Emissões da Hidr.
418.526,51
418.526,51
418.526,51
418.526,51
RI
2,78
3,48
1,08
3,25
Cálculo do Mérito (RI)
Emissões da Term.
1.164.128,91
1.455.161,14
452.716,80
1.358.150,40
88
óleo combustível (ciclo simples)
carvão mineral (ciclo simples)
gás natural (ciclo combinado)
óleo diesel (ciclo simples)
óleo (ciclo
simples)
carvão (ciclo
simples)
gás (ciclo
combinado)
diesel (ciclo
simples)
Eletrobrás
A partir dos resultados obtidos neste cálculos, foi montada uma hierarquia das hidrelétricas
estudadas, levando-se em conta a economia de emissão de gases em relação às termelétricas
equivalentes. Na tabela 51 estão dispostos os resultados finais, que mostram as combinações entre
as tecnologias de geração de energia elétrica (eficiência) e combustíveis utilizados.
Como pode-se notar, há uma faixa de variação de resultados comparados entre hidrelétricas
e termelétricas. Há hidrelétricas extremamente limpas (Xingó, Segredo) quanto à emissão de
carbono em comparação com as térmicas, hidrelétricas intermediárias como o exemplo de
Miranda,Tucuruí e Barra Bonita e, hidrelétricas que emitem muito carbono, como por exemplo Três
Marias e Samuel. Estes resultados comparados focalizam, com maior evidência, que este problema
deve ser investigado caso a caso, pois grandes variações podem ocorrer de uma hidrelétrica para
outra.
89
Eletrobrás
Tabela 51 – Economia de Emissão de Carbono das Hidrelétricas em Comparação com
Termelétricas Virtuais de Potência Equivalente (4 tipo de combustíveis e três tipos de
eficiência)
Nome
Xingó
Xingó
Xingó
Segredo
Segredo
Segredo
Xingó
Segredo
Miranda
Miranda
Miranda
Miranda
Tucuruí
Tucuruí
Tucuruí
Barra Bonita
Barra Bonita
Barra Bonita
Samuel
Samuel
Samuel
Tucuruí
Três Marias
Três Marias
Três Marias
Barra Bonita
Samuel
Três Marias
N*
280,79
262,07
224,64
209,62
195,64
167,7
87,36
65,21
35,64
33,27
28,52
11,09
7,91
7,38
6,33
4,72
4,4
3,77
3,21
2,99
2,57
2,46
2,22
2,07
1,78
1,47
0,99
0,69
Combustível e Tecnologia
carvão mineral (ciclo simples 35% eficiência)
óleo diesel (ciclo simples 30% eficiência)
óleo combustível (ciclo simples 35% eficiência)
carvão mineral (ciclo simples 35% eficiência)
óleo diesel (ciclo simples 30% eficiência)
óleo combustível (ciclo simples 35% eficiência)
gás natural (ciclo combinado 45% de eficiência)
gás natural (ciclo combinado 45% de eficiência)
carvão mineral (ciclo simples 35% eficiência)
óleo diesel (ciclo simples 30% eficiência)
óleo combustível (ciclo simples 35% eficiência)
gás natural (ciclo combinado 45% de eficiência)
carvão mineral (ciclo simples 35% eficiência)
óleo diesel (ciclo simples 30% eficiência)
óleo combustível (ciclo simples 35% eficiência)
carvão mineral (ciclo simples 35% eficiência)
óleo diesel (ciclo simples 30% eficiência)
óleo combustível (ciclo simples 35% eficiência)
carvão mineral (ciclo simples 35% eficiência)
óleo diesel (ciclo simples 30% eficiência)
óleo combustível (ciclo simples 35% eficiência)
gás natural (ciclo combinado 45% de eficiência)
carvão mineral (ciclo simples 35% eficiência)
óleo diesel (ciclo simples 30% eficiência)
óleo combustível (ciclo simples 35% eficiência)
gás natural (ciclo combinado 45% de eficiência)
gás natural (ciclo combinado 45% de eficiência)
gás natural (ciclo combinado 45% de eficiência)
*N= Emissão de Carbono de uma Termelétrica Equivalente
Emissão de uma Hidrelétrica Específica
90
Eletrobrás
Os gráficos de 1 a 4, a seguir, retratam os resultados médios encontrados nos reservatórios
pesquisados e em outros reservatórios estudados anteriormente. Além dos sete reservatórios,
acrescentamos os dados referentes aos reservatórios de Curuá-Una (medidas de bolhas), na qual
realizamos uma experiência conjunta com cientistas canadenses, Itaipú e Serra da Mesa, objetos de
estudos específicos encomendados pelas respectivas empresas.
Em termos gerais, para o caso do metano emitido por bolhas, pode-se notar que há uma
tendência de apresentação de um decaimento entre os resultados apresentados na primeira
campanha de amostragens em relação à segunda. Reservatórios mais jovens tendem a apresentar
mais emissões por bolhas que os mais antigos.
Excetuando-se o caso de Três Marias, todos os casos mostraram uma forte correlação entre
o aumento da idade do reservatório e a diminuição do fluxo de gases. Este efeito pode ser verificado
facilmente no caso do CH4 por ebulição, mostrado no gráfico 1.
O gráfico a seguir mostra no eixo x o tempo decorrido em anos, quando da realização da
amostragem, após o enchimento da barragem e no eixo y, o fluxo médio de carbono equivalente de
metano emitido por bolhas, expresso em kg C equivalente de metano km-2 dia-1.
Para o caso do dióxido de carbono emitido por bolhas a situação mostra-se diferente. Além
de apresentar níveis de emissão bastante inferiores em relação aos do metano (cerca de 100 vezes
menor), não foi possível notar nenhum tipo de dependência com profundidade da amostragem e
decaimento das emissões com o tempo. A baixa presença do CO2 nas bolhas pode ser explicada
pela sua grande solubilidade na água, implicando desta forma, em baixa segregação do gás por
bolhas. O gráfico 2 ilustra este comportamento da emissão independente da idade do lago.
91
Eletrobrás
Gráfico 1 - Emissão Média de Carbono no CH4 Derivada de Bolhas em Reservatórios Hidrelétricos Brasileiros
273
Três Marias
(03/1998
)
kg C km-2 d-1
100
Serra da Mesa
90
(11/1997)
80
70
60
50
Serra da Mesa
(03/1998))
40
Miranda
Samuel
30
(03/1998)
(06/1998)
Samuel
Samuel
(
) Xingó
Miranda
(05/1999)
20
( /Balbina
)
)
(12/1998
Tucuruí
1993
10) Xingó
(06/1998)
Tucuruí
Tucuruí
(05/1998)
(1993)
0
(06/1999)
0
5
10
15
20
Segredo campanha
Segredo
(11/1998)
Três Marias
(03/1999
)
Curuá-Una
1997
25
Barra
i
(04/1998
)
Itaipú
(12/1998
)
30
Tempo da Amostragem após o Enchimento da Barragem
(Anos)
92
35
Barra
i
(11/1998
)
40
Eletrobrás
Gráfico 2 -Emissão Média de Carbono no CO2 Derivada de Bolhas em Sete Reservatórios Hidrelétricos Brasileiros
kg C km
-2
d
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
-1
Três Marias
( 03/1998)
Segredo
(11/1998)
Segredo
Samuel
Três Marias
(06/1998)
(03/1999)
Xingó
(05/1998)
Samuel
(05/1999)
Miranda
03/1998
Barra Bonita
(04/1998)
Tucuruí
(06/1999)
Barra Bonita
0
Miranda
12/1998
Xingó
(03/1999)
10
Tucuruí
(06/1998)
20
30
Data da Am ostragem após Enchim ento do Reservatório (Anos)
93
(11/1998)
40
Eletrobrás
O outro processo de transporte de gás medido foi a difusão molecular. Neste caso, não foi
encontrado um tipo de padrão de representação dos dados médios que explicassem um decaimento
das emissões de metano e de dióxido de carbono.
Os dados médios das duas campanhas de medição, representados nos gráficos a seguir, tem
um comportamento diferente do encontrado para o metano por ebulição. Para a difusão,
reservatórios com um tempo de fechamento da barragem maiores apresentam fluxos de ambos os
gases, maiores que reservatórios recentemente fechados, ou seja, não apresentam dependência dos
fluxos medidos com a idade do reservatório.
Os fluxos de gases no processo de difusão são bem maiores que por ebulição, especialmente
no caso do dióxido de carbono, que apresenta maior solubilidade em água. Cerca de 99% do CO2
que sai para a atmosfera, sai por difusão molecular do gás na água. No caso do CH4, há uma faixa
de variação que vai de 14% a 90% de emissão do gás pelo processo de difusão molecular. Nos
gráficos a seguir pode-se observar as taxas médias de emissão por difusão molecular confrontadas
com a idade do reservatório.
Nota-se, entretanto, que quando os resultados são comparados para um mesmo reservatório
há uma tendência de resultados médios menores na segunda campanha. Porém, precisaria-se de
mais medidas para uma afirmação mais precisa.
94
Eletrobrás
Gráfico 3 - Emissão Média de Carbono no CO2 Derivada de Difusão em Sete Reservatórios Hidrelétricos Brasileiros
kg C km -2 d -1
3000,00
(06/1998)
(05/1998)
2500,00
(06/1998)
2000,00
1500,00 (03/1998)
(05/1999)
1000,00
(12/1998)
(03/1999)
500,00
0,00
500,00 0
10
20
Tucuruí
Xingó
Samuel
Tucuruí
(06/1999)
Miranda
Samuel
Barra Bonita
(04/1998)
Segredo
1a.Campanha
Miranda
Três Marias
(03/1999)
Xingó
Segredo
(11/1998)
Barra Bonita
2a.Campanha
Três Marias
30
(03/1998)
Data da Amostragem após o Enchimento do Reservatório
(Anos)
95
40
Eletrobrás
Gráfico 4 - Emissão Média de Carbono no CH4 Derivada de Difusão em Sete Reservatórios Hidrelétricos Brasileiros
k g C k m -2 d -1
2 0 0 ,0 0
M irand a
(03/1998)
T ucuruí
1 5 0 ,0 0
S a m uel
(06/1998)
(06/1998)
1 0 0 ,0 0
M irand a
(12/1998)
X in gó
5 0 ,0 0
T rês M arias
( 0 5ó/ 1 9 9 8 )
B arra
X in gó
T ucuruí
(03/1999)
S a m uel
0 ,0 0
S egred o
Segredo
0
1a.Campanha
(03/1998)
i
(04/1998)
B arra
(06/1999)
(11/1998)
T rês M arias
(0 5/199 9 )
(03/1999)
(1 1/199 8 )
10
20
30
D a ta d a A m o s tra g e m a p ó s o E n c h im e n to d o R e s e rva tó rio ( A n o s )
96
40
6 – As Emissões de Gases de Efeito Estufa do Parque Hidrelétrico Brasileiro
6.1 – Extrapolação dos Dados Ponderados por Faixa de Profundidade para o Parque Hidrelétrico
Brasileiro Utilizando a Latitute como Parâmetro
Os valores médios de fluxo de gases de efeito estufa foram empregados, a partir da
ponderação de sua extrapolação por faixas de profundidade, de acordo com a metodologia exposta
anteriormente, para este cálculo.
A partir dos dados de fluxo e dos dados do parque hidrelétrico brasileiro em operação
calculamos os valores de fluxo para outros projetos. Desta forma, os dados de Barra Bonita, por
exemplo, só foram empregados no cálculo para aquele conjunto de hidrelétricas com latitudes
próximas à do resevatório na qual o dado original foi retirado.
De acordo com a Eletrobrás, o parque hidrelétrico brasileiro é composto por 512
hidrelétricas, divididas em grandes, médias e pequenas centrais.
Empregou-se aqui o Banco de Dados Hidrelétricos da ANEEL, onde só foi possível obter
dados de potência juntamente com a área do reservatório para um total de 217 hidrelétricas.
Segundo consultas à Eletrobrás e à ANEEL (antigo DNAEE), esse conjunto de hidrelétricas
é bastante significativo, pois representa cerca de 57 GW de potência instalada de um total instalado
de 65 GW de potência. Esta relação de hidrelétricas inclui todas as barragens de médio e grande
porte. O restante dos dados representam o conjunto de pequenas e mini centrais disseminadas ao
longo do território brasileiro.
Foram criados 9 grupos de hidrelétricas, considerando-se os sete reservatórios medidos no
ano de 1999 e mais dois reservatórios medidos em 1997 , a saber: Itaipu, Serra da Mesa, Xingó,
Três Marias, Tucurui, Samuel, Miranda, Segredo e Barra Bonita.
As hidrelétricas com latitudes próximas às hidrelétricas de referência foram então agrupadas
e os valores médios de emissão de metano e de dióxido de carbono desses reservatórios aplicados.
Os valores de fluxo de emissão foram então multiplicados pela área dos reservatórios pertinentes e
feita uma totalização em massa de carbono equivalente.
Ao adotar este critério, as 217 hidrelétricas mais representaivas do território brasileiro
estariam emitindo cerca de 43.988,24 t C dia-1. Os cálculos aplicados a esta metodologia
encontram-se na tabela a seguir.
Eletrobrás
Tabela 52 - Cálculo da Emissão de Gases de Efeito Estufa para o Parque Hidrelétrico –
Latitudes
Nome
POT.
UF
da Usina
[MW]
Latitude
COARACY NUNES
BALBINA
40,00
250,00
5500
15500
CURUÁ-UNA
TUCURUI
Araras
30,00
4.240,00
4,00
24722
34500
41209
Área
Emissão de CO2
Emissão Total
(kg/dia)
Emissão de
CH4
(kg/dia)
Inundada
[Km2]
AP
AM
23,10
2.360,00
195.760,95
19.999.820,00
2.584,89
264.084,00
55,32
5.652,01
PA
PA
CE
78,00
2.635,00
96,95
661.011,00
22.330.307,50
821.602,78
8.728,20
294.856,50
10.848,71
186,80
6.310,62
232,19
de Carbono
(t/dia)
GRUPO I
SUB-TOTAL
12.436,95
GRUPO II
BOA ESPERANÇA
235,30
64080
PI
352,20
2.366.431,80
36.628,80
672,80
Curemas
3,76
70100
PB
97,94
658.058,86
10.185,76
187,09
216,00
84500
RO
730,00
4.904.870,00
75.920,00
1.394,50
2.254,39
1.500,00
440,00
2,00
2.460,00
1.524,00
1.050,00
3.000,00
90600
92127
92200
92200
92200
93500
93705
PE
AL
BA
BA
BA
BA
SE
835,00
93,00
0,75
16,00
4,80
4.214,00
60,00
5.050.080,00
562.464,00
4.536,00
96.768,00
29.030,40
25.486.272,00
362.880,00
31.871,95
3.549,81
28,63
610,72
183,22
160.848,38
2.290,20
1.401,06
156,05
1,26
26,85
8,05
7.070,74
100,68
SAMUEL
SUB-TOTAL
GRUPO III
ITAPARICA
MOXOTÓ
Piloto
PAULO AFONSO IV
PAULO AFONSO III, II e I
SOBRADINHO
XINGÓ
SUB-TOTAL
8.767,37
GRUPO IV
Braço Norte
Juína
Alto Fêmeas
Mosquito
São Domingos
Presidente Goulart
(Correntina)
SERRA DA MESA
PEDRA
FUNIL
Mambaí
Culuene
Casca III
Primavera
Pandeiros
Machado Mineiro
PARANOÁ
5,29
2,65
10,00
0,34
14,34
8,00
94956
111812
122700
125713
132426
133000
MT
MT
BA
GO
GO
BA
0,20
3,08
0,01
0,57
2,25
0,07
794,60
12.236,84
39,73
2.264,61
8.939,25
278,11
10,23
157,51
0,51
29,15
115,07
3,58
0,22
3,46
0,01
0,64
2,52
0,08
1.275,00
23,00
30,00
0,35
1,79
12,42
5,80
4,20
3,05
26,00
135006
135300
141100
144116
144700
152131
152255
153011
153121
154714
GO
BA
BA
GO
MT
MT
MT
MG
MG
DF
1.784,00
101,00
4,10
0,03
0,39
0,35
2,90
0,40
21,30
39,48
7.087.832,00
401.273,00
16.289,30
119,19
1.549,47
1.390,55
11.521,70
1.589,20
84.624,90
156.854,04
91.233,76
5.165,14
209,67
1,53
19,94
17,90
148,31
20,46
1.089,28
2.019,01
2.001,28
113,30
4,60
0,03
0,44
0,39
3,25
0,45
23,89
44,29
98
Eletrobrás
José Fragelli
Torixoréu
Santa Marta
Alto Garças
Rochedo
CORUMBÁ I
SUB-TOTAL
1,20
2,40
1,68
desativada
4,00
375,00
155008
161715
163738
164318
172316
175932
MT
MT
MG
MT
GO
GO
0,18
0,53
0,94
0,02
6,83
65,83
715,14
2.105,69
3.734,62
79,46
27.135,59
261.542,59
9,21
27,10
48,07
1,02
349,29
3.366,55
0,20
0,59
1,05
0,02
7,66
73,85
2.282,24
396,00
127,00
2.082,00
1.192,00
658,00
181254
182100
182525
182707
183009
MG
ES
MG
MG
GO
1.142,00
3,90
814,00
455,32
74,00
1.298.967,90
4.436,06
925.884,30
517.903,73
84.171,30
224.345,90
766,16
159.910,30
89.447,61
14.537,30
522,49
1,78
372,42
208,32
33,86
1.325,69
16,00
4,08
8,40
7,70
390,00
1.710,00
102,00
510,00
2,41
2,12
0,36
6,47
1.396,20
9,40
210,00
424,00
380,00
183331
183817
184303
184838
185444
190105
190656
190759
192524
194751
194917
195000
195104
195253
195900
200123
200144
MS
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
MG
SP
MG
MG
MG
MG
0,31
1,50
0,80
0,20
50,60
772,25
5,80
446,58
0,36
0,60
0,01
0,15
647,00
6,00
38,96
36,00
221,70
1.360,13
6.581,25
3.510,00
877,50
222.007,50
3.388.246,88
25.447,50
1.959.369,75
1.579,50
2.632,50
43,88
658,13
2.838.712,50
26.325,00
170.937,00
157.950,00
972.708,75
47,72
230,93
123,16
30,79
7.789,87
118.887,89
892,91
68.750,99
55,42
92,37
1,54
23,09
99.605,65
923,70
5.997,89
5.542,20
34.130,72
0,41
1,97
1,05
0,26
66,38
1.013,14
7,61
585,88
0,47
0,79
0,01
0,20
848,82
7,87
51,11
47,23
290,86
13,80
30,60
12,88
21,40
320,00
1.050,00
200330
200505
200601
200643
200727
200902
ES
ES
MG
MG
MG
SP
2,21
0,60
1,52
2,95
143,90
49,96
9.696,38
2.632,50
6.669,00
12.943,13
631.361,25
219.199,50
340,23
92,37
234,00
454,15
22.153,41
7.691,34
2,90
0,79
1,99
3,87
188,79
65,54
9,28
0,80
7,20
476,00
201250
201300
201422
201716
MG
SP
MG
MG
4,00
0,01
27,00
272,50
17.550,00
43,88
118.462,50
1.195.593,75
615,80
1,54
4.156,65
41.951,38
5,25
0,01
35,42
357,50
1.440,00
201804
MG
459,00
2.013.862,50
70.663,05
602,18
4.188,31
3.444,00
4,65
5,52
6,40
202256
202347
203500
203900
SP
ES
SP
SP
1.230,00
0,01
0,84
0,54
4.785.930,00
27,24
3.268,44
2.101,14
26.998,50
0,15
18,44
11,85
1.325,37
0,01
0,91
0,58
GRUPO V
TRÊS MARIAS
MASCARENHAS
ITUMBIARA
EMBORCAÇÃO
Cachoeira Dourada
SUB-TOTAL
GRUPO VI
COSTA RICA
Paraúna
Tronqueiras
Martins
MIRANDA
SÃO SIMÃO
SALTO GRANDE
NOVA PONTE
Dona Rita
Sumidouro
Bom Jesus do Galho
Neblina
AGUA VERMELHA
Peti
IGARAPAVA
JAGUARA
VOLTA GRANDE
RIO BONITO
SUIÇA
GAFANHOTO*
Emboque
PORTO COLÔMBIA
L.C.B. DE
CARVALHO(Estreito)
Rio de Pedras
Buritis
Cajuru
MASCARENHAS
MORAES(Peixoto)
MARIMBONDO
SUB-TOTAL
GRUPO VII
ILHA SOLTEIRA
Jucu
São Joaquim
Dourados
99
Eletrobrás
FURNAS
MIMOSO (Assis
Chateaubriand)
JUPIA
Anil
Esmeril
Sinceridade
Coronel Domiciano
Lobo
Pinheirinho
ITUTINGA
PROMISSAO
CAMARGOS
São Sebastião
ANNA MARIA
PIAU
Reinaldo Gonçalves
CACONDE
EUCLIDES DA CUNHA
Rio do Peixe (Casa de Força
I e II)
LIMOEIRO (Armando
S.Oliveira)
Antas II (Walther Rossi )
Antas I (Engº Pedro A.
Junqueira)
IBITINGA
Engº Ubirajara Machado
Moraes
Bortolan (José Togni)
Marmelos
Poço Fundo
Gavião Peixoto
ILHA DOS POMBOS
Capão Preto
Chibarro
Ervália
Xicão
Monjolinho
Santana
BARIRI (Alvaro de Souza
Lima)
Laranja Doce
Pinhal
Salto Pinhal
MOGI GUAÇU
Três Saltos
PORTO PRIMAVERA
(1814MW)
SANTA CECÍLIA
Lençóis
BARRA BONITA
FUNIL
BARRAGEM DE
SANTANA
1.216,00
29,50
203953
204034
MG
MS
1.522,60
15,40
5.924.436,60
59.921,40
33.421,07
338,03
1.640,66
16,59
1.551,20
2,08
1,76
1.42
5,04
2,5
0,64
52,00
264,00
48,00
0,68
1,56
18,01
1,00
80,40
108,80
204633
204906
205000
201321
210045
220943
210734
211730
211752
211932
212529
212909
213017
213400
213436
213611
SP
MG
SP
MG
MG
SP
MG
MG
SP
MG
MG
MG
MG
SP
SP
SP
344,00
1,50
0,28
0,05
0,03
8,00
0,08
1,64
550,00
76,00
0,03
3,00
0,50
2,03
34,00
1,28
1.338.504,00
5.836,50
1.089,48
194,55
116,73
31.128,00
320,62
6.381,24
2.140.050,00
295.716,00
127,62
11.673,00
1.945,50
7.909,62
132.294,00
4.980,48
7.550,80
32,93
6,15
1,10
0,66
175,60
1,81
36,00
12.072,50
1.668,20
0,72
65,85
10,98
44,62
746,30
28,10
370,67
1,62
0,30
0,05
0,03
8,62
0,09
1,77
592,65
81,89
0,04
3,23
0,54
2,19
36,64
1,38
18,06
213720
SP
1.080,00
4.202.280,00
23.706,00
1.163,74
32,00
213731
SP
3,60
14.007,60
79,02
3,88
16,50
4,78
214450
214500
MG
MG
0,020
0,01
77,82
42,80
0,44
0,24
0,02
0,01
131,49
0,80
214533
214633
SP
MG
126,50
0,01
492.211,50
23,35
2.776,68
0,13
136,31
0,01
0,72
4,00
9,16
4,17
164,00
5,52
2,29
6,00
1,81
0,60
4,32
143,10
214654
214713
214727
215100
215100
215300
215300
215403
215508
220200
220400
220912
MG
MG
MG
SP
RJ
SP
SP
MG
MG
SP
SP
SP
0,004
0,03
3,20
0,18
3,15
2,80
0,02
0,31
1,20
0,01
0,60
72,50
15,56
116,73
12.451,20
700,38
12.256,65
10.894,80
77,82
1.206,21
4.669,20
38,91
2.334,60
282.097,50
0,09
0,66
70,24
3,95
69,14
61,46
0,44
6,80
26,34
0,22
13,17
1.591,38
0,00
0,03
3,45
0,19
3,39
3,02
0,02
0,33
1,29
0,01
0,65
78,12
0,72
221449
SP
3,12
12.147,70
68,53
3,36
6,80
0,58
7,20
0,64
302,40
221700
221700
222247
222300
222828
SP
SP
SP
SP
SP
0,07
0,07
10,95
0,01
2.312,00
272,37
272,37
42.606,45
38,91
8.995.992,00
1,54
1,54
240,35
0,22
50.748,40
0,08
0,08
11,80
0,01
2.491,27
32,00
1,68
140,76
216,00
222858
223100
223110
223149
223155
RJ
SP
SP
RJ
RJ
2,50
0,12
334,00
40,16
6,36
9.727,50
466,92
1.299.594,00
156.262,56
24.746,76
54,88
2,63
7.331,30
881,51
139,60
2,69
0,13
359,90
43,27
6,85
100
Eletrobrás
TAQUARUÇU
554,00
223240
SP
80,01
311.318,91
1.756,22
86,21
São Bernardo
ROSANA
6,82
372,00
223340
223600
MG
SP
0,57
220,00
2.217,87
856.020,00
12,51
4.829,00
0,61
237,06
Socorro
VIGÁRIO
1,00
88,00
223600
223748
SP
RJ
0,00
6,36
3,89
24.746,76
0,02
139,60
0,00
6,85
CAPIVARA
640,00
223940
SP
550,00
2.140.050,00
12.072,50
592,65
Sodré
NILO PEÇANHA
0,60
380,00
223949
224100
SP
RJ
0,00
3,24
5,84
12.606,84
0,03
71,12
0,00
3,49
PEREIRA PASSOS
100,00
224111
RJ
1,10
4.280,10
24,15
1,19
Eloy Chaves
Americana
Cariobinha
FONTES NOVA
19,00
30,00
1,30
132,00
224200
224200
224200
224211
SP
SP
SP
RJ
0,41
11,57
0,10
31,30
1.595,31
45.018,87
389,10
121.788,30
9,00
253,96
2,20
687,04
0,44
12,47
0,11
33,73
Bocaina
BARRAGEM DE TÓCOS
Isabel
Jaguari
SALTO GRANDE
0,64
2,64
11,80
73,79
224344
224458
224512
224900
225413
SP
RJ
SP
SP
SP
0,01
0,48
0,30
0,33
13,53
55,64
1.867,68
1.159,52
1.284,03
52.645,23
0,31
10,54
6,54
7,24
296,98
0,02
0,52
0,32
0,36
14,58
Salto Grande
CANOAS 2
3,35
72,00
225600
225610
SP
SP
0,04
23,61
155,64
91.866,51
0,88
518,24
0,04
25,44
CANOAS 1
82,50
225629
SP
31,00
120.621,00
680,45
33,40
Quatiara
CHAVANTES
2,60
414,00
225706
230743
SP
SP
0,93
416,00
3.614,74
1.618.656,00
20,39
9.131,20
1,00
448,26
PIRAJÚ
JAGUARI
71,40
27,60
230913
231142
SP
SP
17,20
60,50
66.925,20
235.405,50
377,54
1.327,98
18,53
65,19
JURUMIRIM
97,75
231232
SP
458,00
1.782.078,00
10.053,10
493,51
Porto Góes
SANTA BRANCA
TRÊS IRMÃOS
Rasgão
PARAIBUNA
UHE VOTORANTIM
Salesópolis
UHE SANTA HELENA
ITUPARARANGA
Apucaraninha (Reserv. de
Fiú)
Apucaraninha
(Res.Apucaraninha)
Henry Borden
FRANÇA
Lavrinha
10,50
57,20
807,50
22,00
85,00
3,00
2,00
2,24
55,00
0,00
231233
232232
232235
232248
232436
233251
233349
233435
233645
234200
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
SP
PR
0,25
28,00
785,00
0,81
186,00
0,18
0,50
0,46
24,10
2,00
972,75
108.948,00
3.054.435,00
3.151,71
723.726,00
700,38
1.945,50
1.789,86
93.773,10
7.782,00
5,49
614,60
17.230,75
17,78
4.082,70
3,95
10,98
10,10
529,00
43,90
0,27
30,17
845,87
0,87
200,42
0,19
0,54
0,50
25,97
2,16
9,50
234200
PR
0,50
1.945,50
10,98
0,54
889,00
29,50
0,48
235231
235626
235850
SP
SP
SP
138,66
12,70
0,04
539.526,06
49.415,70
155,64
3.043,59
278,77
0,88
149,41
13,68
0,04
1,00
235940
SP
0,07
272,37
1,54
0,08
Turvinho (Nova do Baixo
Turvinho)
101
Eletrobrás
São José
FUMACA
BARRA
PORTO RASO
Mourão
ALECRIM
SALTO IPORANGA
SERRARIA
SUB-TOTAL
0,88
240020
SP
0,97
3.774,27
21,29
1,05
36,40
40,40
28,40
7,50
72,00
36,80
24,00
240027
240127
240345
240400
240453
240559
240907
SP
SP
SP
PR
SP
SP
SP
6,92
1,93
1,48
12,25
1,54
2,69
2,13
26.925,72
7.509,63
5.758,68
47.664,75
5.992,14
10.466,79
8.287,83
151,89
42,36
32,49
268,89
33,80
59,05
46,75
7,46
2,08
1,59
13,20
1,66
2,90
2,30
11.778,67
0,80
7,20
0,79
2,34
252,00
243600
245744
250100
250200
250812
PR
SP
PR
PR
PR
2,90
4,30
2,90
7,20
14,00
494,65
733,45
494,65
1.228,10
2.387,98
60,26
89,35
60,26
149,62
290,92
0,18
0,27
0,18
0,45
0,87
1,50
6.300,00
251033
252537
PR
PR
2,90
1.549,00
494,65
264.212,93
60,26
32.188,22
0,18
96,19
9,60
1,26
252600
252938
PR
PR
2,90
2,90
494,65
494,65
60,26
60,26
0,18
0,18
98,68
1.078
1.240,00
1.420
36,00
6,54
1.260,00
0,00
18,00
253200
253300
253900
254334
254515
254718
254900
254919
PR
PR
PR
PR
PR
PR
PR
PR
57,00
144,00
220,00
1,07
3,70
84,00
5,10
0,12
153.615,00
388.080,00
592.900,00
2.883,65
9.971,50
226.380,00
13.744,50
323,40
515,85
1.303,20
1.991,00
9,68
33,49
760,20
46,16
1,09
42,28
106,81
163,18
0,79
2,74
62,30
3,78
0,09
1,80
1.676,00
255900
260034
PR
PR
2,90
163,00
7.815,50
439.285,00
26,25
1.475,15
2,15
120,90
0,96
0,5
1,35
17,7
17,6
7,6
5,7
6,7
4,4
1,76
2,6
9,6
226
1,10
1,40
4,29
1,00
260300
261700
261742
262100
263939
264000
264526
265300
272800
273000
273000
273300
273300
274000
275000
275200
283000
PR
SC
SC
SC
SC
SC
SC
SC
SC
RS
SC
SC
RS
RS
RS
SC
RS
2,90
0,06
0,12
1,34
3,10
2,94
0,08
0,00
0,05
1,90
0,06
0,74
155,00
0,03
0,02
10,40
0,03
7.815,50
161,70
323,40
3.611,30
8.354,50
7.923,30
215,60
0,81
134,75
5.120,50
161,70
1.994,30
417.725,00
86,24
53,90
28.028,00
80,85
26,25
0,54
1,09
12,13
28,06
26,61
0,72
0,00
0,45
17,20
0,54
6,70
1.402,75
0,29
0,18
94,12
0,27
2,15
0,04
0,09
0,99
2,30
2,18
0,06
0,00
0,04
1,41
0,04
0,55
114,97
0,02
0,01
7,71
0,02
GRUPO VIII
Melissa
JURUPARÁ
Pitangui
São Jorge (Res.Alagados)
Governador Parigot de
Souza
Rio dos Patos
ITAIPU
Marumbi
Cavernoso
SUB-TOTAL
GRUPO IX
SALTO OSÓRIO
SALTO CAXIAS
SALTO SANTIAGO
GUARICANA
Derivação do Jordão
SEGREDO
Chaminé ( Res. Vosssoroca )
Chaminé (Res.Salto do
Meio)
Chopim I
Gov. Bento Munhoz da
Rocha Netto
Salto do Vau
São Lourenço
Piraí
Bracinho (*)
Palmeiras (*)
Cedros (*)
Celso Ramos
Salto
Pery
Guarita
Ivo Silveira
Garcia (*)
PASSO FUNDO
Forquilha
SANTA ROSA
Caveiras (*)(**)
Ijuizinho
102
Eletrobrás
Capigui
Ernestina
PASSO REAL
JACUI
Ivaí
ITAÚBA
Toca
Passo do Inferno
BUGRES
CANASTRA
HERVAL
SUB-TOTAL
3,76
4,80
158,00
180,00
0,77
500,00
1,10
1,10
11,50
44,00
1,44
TOTAL
57.864,37
283000
283332
290100
290300
290700
291535
291600
291700
292100
292300
293000
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
RS
7,60
40,00
225,00
5,30
0,04
13,80
0,01
0,04
2,50
0,05
0,02
32.975,48
103
20.482,00
107.800,00
606.375,00
14.283,50
97,02
37.191,00
16,17
107,80
6.737,50
134,75
53,90
68,78
362,00
2.036,25
47,97
0,33
124,89
0,05
0,36
22,63
0,45
0,18
5,64
29,67
166,89
3,93
0,03
10,24
0,00
0,03
1,85
0,04
0,01
855,95
43.988,24
Eletrobrás
6.2 – Extrapolação dos Dados para o Parque Hidrelétrico Brasileiro Utilizando o Valor Médio da
Teoria da Criticalidade Auto-Organizada como Parâmetro
A lei de potência que usamos é típica de fenômenos chamados de criticalidade auto
organizada, geralmente com um perfil fractal da intensidade do fenômeno no tempo. A lei de
potência dá o número de eventos N por intensidade I (expressa no nosso caso em massa de carbono
ou do gás emitida por unidade de área e de tempo) [Equação 1]
N(I)= AI-O
(1)
As bases gerais desta teoria podem ser encontradas de forma compreensível no livro “How
Nature Works – The Science of Self Organized Criticality” de Per Bak, do Niels Bohr Institute
da Dinamarca, publicado em 1995, pela Universidade de Oxford.
A idéia inicialmente exposta por este autor e colaboradores em publicação de 1987 está
baseada em um modelo computacional do tipo autômato celular para simular o comportamento de
uma pilha de areia sobre uma mesa, sobre a qual se deixa cair continuamente areia. A uma certa
altura a pilha estabiliza-se rejeitando o excesso de areia através de avalanchas, em geral pequenas,
algumas maiores ou grandes e muito poucas catastróficas, quando a pilha desaba total ou
parcialmente. A distribuição do número N de desabamentos varia com a intensidade I elevada a
uma potência negativa fixa, O, como na expressão acima.
Uma análise crítica deste modelo pode ser encontrada no capítulo escrito por Marcelo
Gomes da UFPe no livro “Complexidade e Caos” organizado por Moysés Nussenzveig da UFRJ,
publicado em 1999.
A lei de potência é bem conhecida na física nos fenômenos de invariância de escala, em que
há transições de fase controladas por um parâmetro como a temperatura que pode ser sintonizada.
Quando o valor crítico é atingido ocorre a mudança de fase. Por outro lado, data de 1896 a
observação de Pareto de que a fração N de famílias com renda igual ou menor que I segue a lei
acima escrita. A lei de Richter, cujo nome batiza uma das escalas de medidas de terremotos,
mostra que o número de abalos sísmicos em função da intensidade segue esta mesma lei.
Embora algumas extrapolações conjecturadas por Back sejam criticadas, há muitos casos em
que ocorre a lei de potência como uma distribuição estatística, quando perturbações muito pequenas
ou fatores não controlados levam a efeitos pequenos ou grandes indiferentemente. Em geral este
comportamento é associado à influência de áreas vizinhas no que ocorre em um sítio, como se
verifica no autômato celular nas simulações em computador. Tais casos são verificados em
deslizamentos de terra e na dinâmica de bacias hidrográficas.
104
Eletrobrás
Conjecturou-se ser cabível a aplicação da lei de potência no estudo estatístico das emissões
de gases em hidrelétricas pelas seguintes razões:
- As emissões medidas têm predominantemente baixa intensidade, algumas têm intensidade maior e
poucas têm grande intensidade, em termos de massa de carbono por área na unidade de tempo
(tC/m2 ano);
- Foram observadas grandes variações da intensidade das emissões de um local para outro no
mesmo tempo e em cada local da barragem ao longo do tempo, delineando um perfil fractal;
- Há coexistência de vários fatores que influenciam a emissão no reservatório, desde o tempo de
fechamento da barragem ou idade da represa, a vida e os processos no lago, o carbono trazido
da bacia hidrográfica pela água, bombeado da atmosfera ou retirado do solo, a profundidade, a
presença de oxigênio, a formação de camada anaeróbica no fundo, o regime hidrológico
sazonal, a temperatura, o vento e a vazão. Portanto, torna–se difícil o controle para estabelecer
uma relação causal e ao elegermos algum fator entre tantos estamos sujeitos a uma grande
incerteza.
- A dificuldade de se realizar as medições experimentais “in locu”, para acumular dados e obter
uma boa estatística para cada barragem e para o conjunto delas, motivando a continuidade da
pesquisa usando alguma técnica automática de medição.
Portanto, buscou-se dar um tratamento estatístico usando uma hipótese teórica, a da lei de
potência, além da média ponderada, empiricamente, por profundidade, bem como da extrapolação
por latitude para o conjunto das hidrelétricas. Testamos duas distribuições do número de eventos
por intensidade:
- a distribuição da lei de potência acima definida;
- a distribuição com decaimento exponencial .
Nos resultados obteve-se coeficiente de correlação aceitável (cerca de 0,8) na primeira das
hipóteses, melhor do que na segunda, a qual se revelou sofrível e foi abandonada em favor da
distribuição da lei de potência. A distribuição com decaimento exponencial do número de emissões
com o crescimento da intensidade significaria que cada emissão seria um evento independente,
enquanto a lei de potência admite a influência da vizinhança e, através dela, de regiões distantes
dentro do reservatório. Esta última, além de ter permitido melhor ajuste entre curva teórica e os
dados é mais adequada a nossa interpretação do processo de emissão.
105
Eletrobrás
Os dados foram agrupados em quatro classes combinando dois gases (CO2 e CH4) e dois
processos de emissão (ebulição e difusão), cujas médias deram como valores:
CO2
CH4
Ebulição
Intermediários
Menores
Difusão
Maiores
Muito pequenos
Os valores são apresentados no texto deste relatório. No cálculo da média de todos os
reservatórios usando a lei de potência, fazemos uma integral entre limites dados pelo valor máximo
e pelo mínimo, obtendo um resultado que é proporcional a uma subtração de potências negativas
destes valores. Como um deles é muito maior que o outro, podemos desprezar o termo contendo o
valor máximo, ficando o valor médio dependente apenas do mínimo.
Se esta hipótese for
verdadeira a emissão média teórica calculada pela lei de potência é menor do que pela média
ponderada sobre o conjunto de dados acumulados, como é mostrado no texto. Deixamos claro que
não podemos dar preferência a esta hipótese, colocando-a ao lado das outras formas de cálculo da
média para comparações e discussão.
Para se calcular a média da equação N(I)= AI-O temos que:
Im ax
I
³
³
Im in
Im ax
Im in
NIdN
NdN
dN OAI O 1dI
(2)
(3)
Numerador =
O
O 1
AI
I
(
O
)
AI
dI
³
(4)
OA 2 ³ I 2 O dI
(5)
ª I 2 O 1 º Im ax
OA 2 «
»
¬ 2O 1¼ Im in
Im ax
O
A 2 >I 2 O 1 @Im in
2O 1
(6)
(7)
106
Eletrobrás
Denominador=
³ AI
O
( O ) AI O 1dI
OA 2 ³ I 2 O 1 dI
2 O
>
I
I
@
2O
Im in
2O 1
(10)
Im ax
Im in
O
2 O 1
A 2 I min
2O 1
1 2 2O
A I min
2
(9)
Im ax
ªI
º
OA 2 «
»
2
O
¬
¼ Im in
1 2 2O
A I
2
(8)
(11)
(12)
(13)
Para o cálculo da extrapolação, empregando-se o seguinte critério, foram agregados os dados
de todos os reservatórios em tipo de gás (CH4 e CO2) por dois tipos de processos de transporte
(ebulição e emanação). Procedeu-se de tal forma devido a acumulação de dados por cada tipo de
reservatório mostrar-se insuficiente para uma análise significativa do ponto de vista estatístico.
Em seguida, criamos intervalos de classe para cada tipo de gás combinado com tipo de
processo e procedemos a construção de gráficos de histogramas de forma a representar a relação
entre a intensidade (emissão) e a freqüência (número de vezes que o dado se enquadrou no intervalo
selecionado).
107
Eletrobrás
Desta forma, para construir os histogramas utilizou-se o valor médio de cada intervalo de
classe como sendo o valor representativo. Após esta etapa, procedemos a um ajuste estatístico dos
valores, como forma de obter-se um padrão compatível com os pressupostos da teoria da lei da
potência, ou seja, que os valores de freqüência dos dados obtidos deveriam decair na medida em
que se aumentava a intensidade do fenômeno.
Os ajustes realizados apresentam boa correlação, conforme mostraremos a seguir.
1) CO2 por Ebulição
(I) aproximado (N)Numero de Ocorrências Faixa de Emissão
0,50
71
0-1
1,01-2
1,50
14
2,50
2
2,01-3
3,50
4
3,01-4
4,50
2
4,01-5
5,50
1
5,01-6
6,50
6,01-7
7,50
1
7,01-8
8,50
8,01-9
9,50
9,0110
10,50
10,01-11
11,50
2
11,01-12
12,50
12,01-13
13,50
1
13,01-14
14,50
14,01-15
15,50
1
15,01-16
16,50
16,01-17
17,50
17,01-18
18,50
1
18,01-19
19,50
1
19,01-20
108
Eletrobrás
Gráfico 5 - Distribuição de Frequência das
Emissões CO2 por Funis em 7 Hidrelétricas
Brasileiras
(N) número de
eventos
80
60
y = 14,885x -1,0605
40
R = 0,7994
2
20
0
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
(I) mg (CO2/m2/dia)
Para se obter o valor médio neste caso aplicamos a fórmula:
I
2(1,0005)
0,5 0,33 kg CO2 km-2 dia-1
2(1,0005) 1
2) CO2 por Emanação
(I) Aproximado
500
1500
2500
3500
4500
5500
6500
7500
8500
9500
10500
11500
12500
13500
14500
15500
16500
17500
18500
(N)Numero de Ocorrências
44
30
35
26
18
9
4
15
3
2
3
5
1
1
2
2
2
1
1
109
Faixa de Emissão
0-1000
1000-2000
2000-3000
3000-4000
4000-5000
5000-6000
6000-7000
7000-8000
8000-9000
9000-10000
10000-11000
11000-12000
12000-13000
13000-14000
14000-15000
15000-16000
16000-17000
17000-18000
18000-19000
25,00
Eletrobrás
No caso da emissão de CO2 por difusão os valores estão melhor distribuídos, sendo que 20%
das medidas situam-se na faixa de 0 a 1000 kg CO2 km-2 dia-1, enquanto outros 15% na faixa de
1000 a 2000 e outros 15% na faixa de 2000 a 3000. O gráfico com o fiting dos valores de CO2 por
difusão também apresentou uma correlação em torno de 80%
Gráfico 6 - Distribuição de Frequência das Emissoes de CO2 por
Difusão em Sete Hidrelétricas Brasileiras
(N) número de
eventos
140
120
100
80
60
40
20
0
y = 293841x-1,2428
R2 = 0,7811
0
5000
10000
2
(I) mg (CO2/m /dia)
A média foi calculada da seguinte forma :
I
2(1,2428)
500 356,55 kg CO2 km-2 dia-1
2(1,2428) 1
110
15000
20000
Eletrobrás
3) CH4 por Ebulição
I Aproximado Numero de Ocorrências
12,50
75
37,50
9
62,50
6
87,50
2
112,50
1
137,50
162,50
1
187,50
2
212,50
237,50
2
262,50
287,50
312,50
1
337,50
362,50
387,50
412,50
1
437,50
462,50
1
487,50
1
512,50
1
537,50
1
Faixa de Emissão
0-25
25,01-50
50,01-75
75,01-100
100,01-125
125,01-150
150,01-175
175,01-200
200,01-225
225,01-250
250,01-275
275,01-300
300,01-325
325,01-350
350,01-375
375,01-400
400,01-425
425,01-450
450,01-475
475,01-500
500,01-525
525,01-550
Para o metano que sai por ebulição (bolhas) o número de ocorrências dos valores
encontrados está bastante concentrado. Dos valores totais 70% estão situados na faixa de 0 a 25 mg
CH4 m-2 dia-1. Conforme o gráfico a seguir pode demonstrar, o ajuste estatístico mostrou uma
correlação de 80% entre os parâmetros analisados.
111
Eletrobrás
Gráfico 7 - Distribuição de Frequência das Emissões
de CH4 por Funis em 7 Hidrelétricas Brasileiras
(N) número de eventos
80
y = 345,27x-0,9936
R2 = 0,8049
60
40
20
0
0
200
400
(I) mg (CH4/m2/dia)
A média encontrada foi:
I
2(0,9936)
12,5 8,36 kg CH4 km-2 dia-1
2(0,9936) 1
4)CH4 por Difusão
I. Aproximado Numero de Ocorrências
12,50
177
37,50
35
62,50
19
87,50
7
112,50
137,50
1
162,50
1
187,50
1
212,50
1
237,50
2
262,50
287,50
312,50
337,50
1
362,50
387,50
412,50
437,50
1
462,50
487,50
512,50
537,50
1
Faixa de Emissão
0-25
25,01-50
50,01-75
75,01-100
100,01-125
125,01-150
150,01-175
175,01-200
200,01-225
225,01-250
250,01-275
275,01-300
300,01-325
325,01-350
350,01-375
400,01-425
425,01-450
450,01-475
475,01-500
500,01-525
525,01-550
550,01-575
112
600
Eletrobrás
Gráfico 8 - Distribuição de Frequência das Emissões
CH4 por Difusão em 7 Hidrelétricas
(N) número de eventos
200
150
y = 20306x-1,9368
R2 = 0,7002
100
50
0
0
100
200
300
400
500
600
2
(I) mg (CH4/m /dia)
De acordo com o padrão anterior, as emissões de metano por difusão concetram-se em 70%
dos valores medidos na faixa de 0 a 25 mg CH4 m-2 d-1, sendo a correlação resultante do ajuste da
ordem de 70%. O gráfico a seguir ilustra o comportamento da frequência das emissões medidas de
metano por difusão.
I
2(1,9368)
12,5 9,93 kg CH4 km-2 dia-1
2(1,9368) 1
Restaria então somar as médias para cada tipo de gás para se obter o total da de cada gás:
CO2 = 0,33+356,55 = 356,88 kg CO2 km-2 d-1
CH4 = 8,36 + 9,93 = 18,29 kg CH4 km-2 d-1
A partir de então pode-se extrapolar os valores médios encontrados para cada gás para as
217 hidrelétricas do parque hidrelétrico brasileiro, aplicando estes dados a tabela fornecida pela
ANEEL. Adotou-se o mesmo critério para aplicação dos valores médios de fluxo para cada gás,
multiplicando-se a área dos reservatórios pela média encontrada neste caso. O valor total é de 3.662
t C dia-1 . Os cálculos estão na tabela a seguir.
113
Eletrobrás
Tabela 53 – Extrapolação das Emissões de Gases de Efeito Estufa para o Parque Hidrelétrico
– Teoria da Criticalidade
Nome
POT.
UF
da Usina
[MW]
Latitude
COARACY NUNES
40,00
5500
AP
BALBINA
250,00
15500
CURUÁ-UNA
TUCURUI
Araras
30,00
4.240,00
4,00
BOA ESPERANÇA
Área
Emissão de
CO2
(kg/dia)
Emissão de
CH4
(kg/dia)
Emissão Total
23,10
8.243,93
422,50
2,565
AM
2.360,00
842.236,80
43.164,40
262,051
24722
34500
41209
PA
PA
CE
78,00
2.635,00
96,95
27.836,64
940.378,80
34.599,52
1.426,62
48.194,15
1.773,22
8,661
292,587
10,765
235,30
64080
PI
352,20
125.693,14
6.441,74
39,108
Curemas
3,76
70100
PB
97,94
34.952,83
1.791,32
10,875
SAMUEL
216,00
84500
RO
730,00
260.522,40
13.351,70
81,058
ITAPARICA
1.500,00
90600
PE
835,00
297.994,80
15.272,15
92,717
MOXOTÓ
440,00
92127
AL
93,00
33.189,84
1.700,97
10,327
Piloto
2,00
92200
BA
0,75
267,66
13,72
0,083
PAULO AFONSO IV
2.460,00
92200
BA
16,00
5.710,08
292,64
1,777
PAULO AFONSO III, II e
I
1.524,00
92200
BA
4,80
1.713,02
87,79
0,533
SOBRADINHO
1.050,00
93500
BA
4.214,00
1.503.892,32
77.074,06
467,917
XINGÓ
3.000,00
93705
SE
60,00
21.412,80
1.097,40
6,662
Braço Norte
Aripuanã
Juína
Alto Fêmeas
5,29
0,80
2,65
10,00
94956
101145
111812
122700
MT
MT
MT
BA
0,20
3,08
0,01
71,38
0,00
1.099,19
3,57
3,66
0,00
56,33
0,18
0,022
0,000
0,342
0,001
Mosquito
São Domingos
Presidente Goulart
(Correntina)
0,34
14,34
8,00
125713
132426
133000
GO
GO
BA
0,57
2,25
0,07
203,42
802,98
24,98
10,43
41,15
1,28
0,063
0,250
0,008
SERRA DA MESA
PEDRA
1.275,00
23,00
135006
135300
GO
BA
1.784,00
101,00
636.673,92
36.044,88
32.629,36
1.847,29
198,093
11,215
FUNIL
30,00
141100
BA
4,10
1.463,21
74,99
0,455
Pedro Pedrossian
1,68
143025
MT
0,00
0,00
0,000
Inundada
[Km2]
114
de Carbono
(t/dia)
Eletrobrás
Mambaí
Culuene
Casca III
Casca II
Primavera
Pandeiros
0,35
1,79
12,42
3,52
5,80
4,20
144116
144700
152131
152131
152255
153011
GO
MT
MT
MT
MT
MG
0,03
0,39
0,35
2,90
0,40
10,71
139,18
124,91
0,00
1.034,95
142,75
0,55
7,13
6,40
0,00
53,04
7,32
0,003
0,043
0,039
0,000
0,322
0,044
Machado Mineiro
PARANOÁ
José Fragelli
Torixoréu
Santa Marta
3,05
26,00
1,20
2,40
1,68
153121
154714
155008
161715
163738
MG
DF
MT
MT
MG
21,30
39,48
0,18
0,53
0,94
7.601,54
14.089,62
64,24
189,15
335,47
389,58
722,09
3,29
9,69
17,19
2,365
4,384
0,020
0,059
0,104
Alto Garças
Alto Araguaia I
Alto Araguaia II
Rochedo
CORUMBÁ I
TRÊS MARIAS
desativada
0,40
0,80
4,00
375,00
396,00
164318
171756
171756
172316
175932
181254
MT
MT
MT
GO
GO
MG
0,02
6,83
65,83
1.142,00
7,14
0,00
0,00
2.437,49
23.493,41
407.556,96
0,37
0,00
0,00
124,92
1.204,03
20.887,18
0,002
0,000
0,000
0,758
7,310
126,806
MASCARENHAS
127,00
182100
ES
3,90
1.391,83
71,33
0,433
ITUMBIARA
EMBORCAÇÃO
Cachoeira Dourada
COSTA RICA
Paraúna
2.082,00
1.192,00
658,00
16,00
4,08
182525
182707
183009
183331
183817
MG
MG
GO
MS
MG
814,00
455,32
74,00
0,31
1,50
290.500,32
162.494,60
26.409,12
110,63
535,32
14.888,06
8.327,80
1.353,46
5,67
27,44
90,385
50,558
8,217
0,034
0,167
Tronqueiras
8,40
184303
MG
0,80
285,50
14,63
0,089
Martins
MIRANDA
7,70
390,00
184838
185444
MG
MG
0,20
50,60
71,38
18.058,13
3,66
925,47
0,022
5,619
SÃO SIMÃO
1.710,00
190105
MG
772,25
275.600,58
14.124,45
85,750
SALTO GRANDE
102,00
190656
MG
5,80
2.069,90
106,08
0,644
NOVA PONTE
510,00
190759
MG
446,58
159.375,47
8.167,95
49,588
Dona Rita
2,41
192524
MG
0,36
128,48
6,58
0,040
Sumidouro
2,12
194751
MG
0,60
214,13
10,97
0,067
Bom Jesus do Galho
0,36
194917
MG
0,01
3,57
0,18
0,001
Neblina
6,47
195000
MG
0,15
53,53
2,74
0,017
AGUA VERMELHA
1.396,20
195104
SP
647,00
230.901,36
11.833,63
71,842
Peti
9,40
195253
MG
6,00
2.141,28
109,74
0,666
IGARAPAVA
JAGUARA
210,00
424,00
195900
200123
MG
MG
38,96
36,00
13.904,04
12.847,68
712,58
658,44
4,326
3,997
115
Eletrobrás
VOLTA GRANDE
380,00
200144
MG
221,70
79.120,30
4.054,89
24,617
RIO BONITO
13,80
200330
ES
2,21
788,70
40,42
0,245
SUIÇA
30,60
200505
ES
0,60
214,13
10,97
0,067
GAFANHOTO*
12,88
200601
MG
1,52
542,46
27,80
0,169
Emboque
21,40
200643
MG
2,95
1.052,80
53,96
0,328
PORTO COLÔMBIA
L.C.B. DE
CARVALHO(Estreito)
Rio de Pedras
320,00
1.050,00
200727
200902
MG
SP
143,90
49,96
51.355,03
17.829,72
2.631,93
913,77
15,978
5,547
9,28
201250
MG
4,00
1.427,52
73,16
0,444
Buritis
Cajuru
0,80
7,20
201300
201422
SP
MG
0,01
27,00
3,57
9.635,76
0,18
493,83
0,001
2,998
MASCARENHAS
MORAES(Peixoto)
MARIMBONDO
ILHA SOLTEIRA
476,00
201716
MG
272,50
97.249,80
4.984,03
30,258
1.440,00
3.444,00
201804
202256
MG
SP
459,00
1.230,00
163.807,92
438.962,40
8.395,11
22.496,70
50,967
136,578
Jucu
4,65
202347
ES
0,01
2,50
0,13
0,001
São Joaquim
Dourados
FURNAS
MIMOSO (Assis
Chateaubriand)
JUPIA
Anil
Esmeril
5,52
6,40
1.216,00
29,50
203500
203900
203953
204034
SP
SP
MG
MS
0,84
0,54
1.522,60
15,40
299,78
192,72
543.385,49
5.495,95
15,36
9,88
27.848,35
281,67
0,093
0,060
169,067
1,710
1.551,20
2,08
1,76
204633
204906
205000
SP
MG
SP
344,00
1,50
0,28
Sinceridade
Coronel Domiciano
Lobo
1.42
5,04
2,5
201321
210045
220943
MG
MG
SP
0,05
0,03
8,00
122.766,72
535,32
99,93
17,84
10,71
2.855,04
6.291,76
27,44
5,12
0,91
0,55
146,32
38,197
0,167
0,031
0,006
0,003
0,888
Pinheirinho
ITUTINGA
PROMISSAO
0,64
52,00
264,00
210734
211730
211752
MG
MG
SP
0,08
1,64
550,00
29,41
585,28
196.284,00
1,51
30,00
10.059,50
0,009
0,182
61,071
CAMARGOS
São Sebastião
ANNA MARIA
PIAU
48,00
0,68
1,56
18,01
211932
212529
212909
213017
MG
MG
MG
MG
76,00
0,03
3,00
0,50
27.122,88
11,71
1.070,64
178,44
1.390,04
0,60
54,87
9,15
8,439
0,004
0,333
0,056
Reinaldo Gonçalves
CACONDE
EUCLIDES DA CUNHA
1,00
80,40
108,80
213400
213436
213611
SP
SP
SP
2,03
34,00
1,28
725,47
12.133,92
456,81
37,18
621,86
23,41
0,226
3,775
0,142
Rio do Peixe (Casa de
Força I e II)
LIMOEIRO (Armando
S.Oliveira)
18,06
213720
SP
1.080,00
385.430,40
19.753,20
119,922
32,00
213731
SP
3,60
1.284,77
65,84
0,400
116
Eletrobrás
Antas II (Walther Rossi )
Antas I (Engº Pedro A.
Junqueira)
IBITINGA
Engº Ubirajara Machado
Moraes
Bortolan (José Togni)
Marmelos
16,50
4,78
214450
214500
MG
MG
0,020
0,01
7,14
3,93
0,37
0,20
0,002
0,001
131,49
0,80
214533
214633
SP
MG
126,50
0,01
45.145,32
2,14
2.313,69
0,11
14,046
0,001
0,72
4,00
214654
214713
MG
MG
0,004
0,03
1,43
10,71
0,07
0,55
0,000
0,003
Poço Fundo
Gavião Peixoto
ILHA DOS POMBOS
9,16
4,17
164,00
214727
215100
215100
MG
SP
RJ
3,20
0,18
3,15
1.142,02
64,24
1.124,17
58,53
3,29
57,61
0,355
0,020
0,350
Capão Preto
Chibarro
5,52
2,29
215300
215300
SP
SP
2,80
0,02
Ervália
6,00
215403
MG
0,31
999,26
7,14
110,63
51,21
0,37
5,67
0,311
0,002
0,034
Xicão
Monjolinho
Santana
BARIRI (Alvaro de Souza
Lima)
1,81
0,60
4,32
143,10
215508
220200
220400
220912
MG
SP
SP
SP
1,20
0,01
0,60
72,50
428,26
3,57
214,13
25.873,80
21,95
0,18
10,97
1.326,03
0,133
0,001
0,067
8,050
Laranja Doce
0,72
221449
SP
3,12
1.114,18
57,10
0,347
Pinhal
Salto Pinhal
MOGI GUAÇU
Três Saltos
PORTO PRIMAVERA
(1814MW)
6,80
0,58
7,20
0,64
302,40
221700
221700
222247
222300
222828
SP
SP
SP
SP
SP
0,07
0,07
10,95
0,01
2.312,00
24,98
24,98
3.907,84
3,57
825.106,56
1,28
1,28
200,28
0,18
42.286,48
0,008
0,008
1,216
0,001
256,721
SANTA CECÍLIA
32,00
222858
RJ
2,50
892,20
45,73
0,278
Lençóis
BARRA BONITA
1,68
140,76
223100
223110
SP
SP
0,12
334,00
42,83
119.197,92
2,19
6.108,86
0,013
37,087
FUNIL
216,00
223149
RJ
40,16
14.332,30
734,53
4,459
223155
RJ
6,36
2.269,76
116,32
0,706
BARRAGEM DE
SANTANA
TAQUARUÇU
554,00
223240
SP
80,01
28.553,97
1.463,38
8,884
São Bernardo
6,82
223340
MG
0,57
203,42
10,43
0,063
ROSANA
372,00
223600
SP
220,00
78.513,60
4.023,80
24,429
Socorro
VIGÁRIO
1,00
88,00
223600
223748
SP
RJ
0,00
6,36
0,36
2.269,76
0,02
116,32
0,000
0,706
CAPIVARA
640,00
223940
SP
550,00
196.284,00
10.059,50
61,071
Sodré
0,60
223949
SP
0,00
0,54
0,03
0,000
NILO PEÇANHA
380,00
224100
RJ
3,24
1.156,29
59,26
0,360
PEREIRA PASSOS
100,00
224111
RJ
1,10
392,57
20,12
0,122
117
Eletrobrás
Eloy Chaves
Americana
Cariobinha
FONTES NOVA
19,00
30,00
1,30
132,00
224200
224200
224200
224211
SP
SP
SP
RJ
0,41
11,57
0,10
31,30
146,32
4.129,10
35,69
11.170,34
7,50
211,62
1,83
572,48
0,046
1,285
0,011
3,476
Bocaina
0,64
224344
SP
0,01
5,10
0,26
0,002
224458
RJ
0,48
171,30
8,78
0,053
BARRAGEM DE TÓCOS
Isabel
2,64
224512
SP
0,30
106,35
5,45
0,033
Jaguari
SALTO GRANDE
11,80
73,79
224900
225413
SP
SP
0,33
13,53
117,77
4.828,59
6,04
247,46
0,037
1,502
Salto Grande
CANOAS 2
3,35
72,00
225600
225610
SP
SP
0,04
23,61
14,28
8.425,94
0,73
431,83
0,004
2,622
CANOAS 1
82,50
225629
SP
31,00
11.063,28
566,99
3,442
Quatiara
CHAVANTES
2,60
414,00
225706
230743
SP
SP
0,93
416,00
331,54
148.462,08
16,99
7.608,64
0,103
46,192
PIRAJÚ
JAGUARI
71,40
27,60
230913
231142
SP
SP
17,20
60,50
6.138,34
21.591,24
314,59
1.106,55
1,910
6,718
JURUMIRIM
97,75
231232
SP
458,00
163.451,04
8.376,82
50,856
Porto Góes
SANTA BRANCA
10,50
57,20
231233
232232
SP
SP
0,25
28,00
89,22
9.992,64
4,57
512,12
0,028
3,109
TRÊS IRMÃOS
807,50
232235
SP
785,00
280.150,80
14.357,65
87,165
Rasgão
PARAIBUNA
22,00
85,00
232248
232436
SP
SP
0,81
186,00
289,07
66.379,68
14,81
3.401,94
0,090
20,653
UHE VOTORANTIM
3,00
233251
SP
0,18
Salesópolis
2,00
233349
SP
0,50
UHE SANTA HELENA
2,24
233435
SP
0,46
ITUPARARANGA
55,00
233645
SP
24,10
64,24
178,44
164,16
8.600,81
3,29
9,15
8,41
440,79
0,020
0,056
0,051
2,676
Apucaraninha (Reserv. de
Fiú)
0,00
234200
PR
2,00
713,76
36,58
0,222
Apucaraninha
(Res.Apucaraninha)
9,50
234200
PR
0,50
178,44
9,15
0,056
Henry Borden
889,00
235231
SP
138,66
49.484,98
2.536,09
15,397
FRANÇA
29,50
235626
SP
12,70
4.532,38
232,28
1,410
Lavrinha
0,48
235850
SP
0,04
14,28
0,73
0,004
Turvinho (Nova do Baixo
Turvinho)
São José
1,00
235940
SP
0,07
24,98
1,28
0,008
0,88
240020
SP
0,97
346,17
17,74
0,108
FUMACA
36,40
240027
SP
6,92
2.469,61
126,57
0,768
118
Eletrobrás
BARRA
40,40
240127
SP
1,93
688,78
35,30
0,214
PORTO RASO
28,40
240345
SP
1,48
528,18
27,07
0,164
Mourão
ALECRIM
7,50
72,00
240400
240453
PR
SP
12,25
1,54
4.371,78
549,60
224,05
28,17
1,360
0,171
SALTO IPORANGA
36,80
240559
SP
2,69
960,01
49,20
0,299
SERRARIA
24,00
240907
SP
2,13
760,15
38,96
0,237
Melissa
Iúna
0,80
0,14
243600
244330
PR
ES
2,90
1.034,95
0,00
53,04
0,00
0,322
0,000
JURUPARÁ
Pitangui
São Jorge (Res.Alagados)
Governador Parigot de
Souza
7,20
0,79
2,34
252,00
245744
250100
250200
250812
SP
PR
PR
PR
4,30
2,90
7,20
14,00
1.534,58
1.034,95
2.569,54
4.996,32
78,65
53,04
131,69
256,06
0,477
0,322
0,799
1,555
Rio dos Patos
ITAIPU
1,50
6.300,00
251033
252537
PR
PR
2,90
1.549,00
1.034,95
552.807,12
53,04
28.331,21
0,322
171,999
Marumbi
Cavernoso
SALTO OSÓRIO
9,60
1,26
1.078
252600
252938
253200
PR
PR
PR
2,90
2,90
57,00
1.034,95
1.034,95
20.342,16
53,04
53,04
1.042,53
0,322
0,322
6,329
SALTO CAXIAS
SALTO SANTIAGO
1.240,00
1.420
253300
253900
PR
PR
144,00
220,00
51.390,72
78.513,60
2.633,76
4.023,80
15,990
24,429
GUARICANA
36,00
254334
PR
1,07
381,86
19,57
0,119
Derivação do Jordão
SEGREDO
Chaminé ( Res. Vosssoroca
)
Chaminé (Res.Salto do
Meio)
6,54
1.260,00
0,00
254515
254718
254900
PR
PR
PR
3,70
84,00
5,10
1.320,46
29.977,92
1.820,09
67,67
1.536,36
93,28
0,411
9,327
0,566
18,00
254919
PR
0,12
42,83
2,19
0,013
Chopim I
Gov. Bento Munhoz da
Rocha Netto
1,80
1.676,00
255900
260034
PR
PR
2,90
163,00
1.034,95
58.171,44
53,04
2.981,27
0,322
18,099
Salto do Vau
São Lourenço
Piraí
0,96
0,5
1,35
260300
261700
261742
PR
SC
SC
2,90
0,06
0,12
1.034,95
21,41
42,83
53,04
1,10
2,19
0,322
0,007
0,013
Bracinho (*)
17,7
262100
SC
1,34
478,22
24,51
0,149
Palmeiras (*)
17,6
263939
SC
3,10
1.106,33
56,70
0,344
Cedros (*)
7,6
264000
SC
2,94
1.049,23
53,77
0,326
Celso Ramos
Salto
5,7
6,7
264526
265300
SC
SC
0,08
0,00
28,55
0,11
1,46
0,01
0,009
0,000
Rio do Peixe
Pery
Guarita
0,6
4,4
1,76
270000
272800
273000
SC
SC
RS
0,00
0,05
1,90
0,00
17,84
678,07
0,00
0,91
34,75
0,000
0,006
0,211
119
Eletrobrás
Ivo Silveira
Garcia (*)
2,6
9,6
273000
273300
SC
SC
0,06
0,74
21,41
264,09
1,10
13,53
0,007
0,082
PASSO FUNDO
226
273300
RS
155,00
55.316,40
2.834,95
17,211
Forquilha
SANTA ROSA
Caveiras (*)(**)
Ijuizinho
Capigui
1,10
1,40
4,29
1,00
3,76
274000
275000
275200
283000
283000
RS
RS
SC
RS
RS
0,03
0,02
10,40
0,03
7,60
11,42
7,14
3.711,55
10,71
2.712,29
0,59
0,37
190,22
0,55
139,00
0,004
0,002
1,155
0,003
0,844
Ernestina
4,80
283332
RS
40,00
14.275,20
731,60
4,442
PASSO REAL
158,00
290100
RS
225,00
80.298,00
4.115,25
24,984
JACUI
180,00
290300
RS
5,30
1.891,46
96,94
0,589
Ivaí
0,77
290700
RS
0,04
12,85
0,66
0,004
ITAÚBA
500,00
291535
RS
13,80
4.924,94
252,40
1,532
Toca
1,10
291600
RS
0,01
2,14
0,11
0,001
Passo do Inferno
1,10
291700
RS
0,04
14,28
0,73
0,004
BUGRES
CANASTRA
11,50
44,00
292100
292300
RS
RS
2,50
0,05
892,20
17,84
45,73
0,91
0,278
0,006
1,44
57.861,58
293000
RS
7,14
0,37
0,002
3.662,83
HERVAL
TOTAL
120
0,02
32.975,48
Eletrobrás
7 – Discussão das Técnicas de Medições Utilizadas
A primeira pesquisa sobre emissões de gases do efeito estufa em hidrelétricas, realizada há
alguns anos, através de projeto com a Eletrobrás, enfatizava, teoricamente, a decomposição do
estoque de biomassa pré-existente na área do reservatório.
Deu–se atenção às emissões de metano (CH4), objeto das medições, embora a metodologia
de análise adotada, explicitava que nem toda a emissão se dava por esta via, admitindo a presença
do dióxido de cabono (CO2), incluído nos cálculos. Admitia-se por hipótese que as emissões, pelos
processos biológicos e físico–químicos na água do reservatório, formado pela barragem,
permaneciam, com menor intensidade, após decair a decomposição do estoque inicial de biomassa.
A medição era feita por funis que detetavam mais o metano emitido por ebulição (bolhas).
Nesta concepção, foi desenvolvido um modelo matemático para descrever a emissão no
lago ao longo do tempo, em função do decaimento da decomposição da biomassa. Admitiu-se por
observações empíricas, que nem toda a biomassa se decompõe no prazo de muitos anos após o
fechamento, resistindo por muitas décadas ou secularmente. Assim, a biomassa vegetal foi
decomposta em duas partes: raízes, troncos e galhos grossos, que resistem no tempo; folhas e
galhos finos, que se decompõem em alguns anos.
O modelo impunha a conservação da massa do carbono, cuja taxa de variação era dada por
uma equação diferencial ordinária com um termo de fonte caracterizado por um decaimento
exponencial. Os parâmetros eram a constante de tempo deste decaimento, a densidade de biomassa
no local e o seu conteúdo em carbono, a fração da biomassa que se decompõe no horizonte de cem
anos, a fração de carbono emitido sob forma de CH4 e a emitida como CO2, a vazão de água
carregando o gás horizontalmente. O carbono emitido para atmosfera era resultante da diferença
entre o produzido no lago e o carregado pela água. Deste modelo deduz–se a constante de tempo da
emissão do gás para a atmosfera, ajustada depois aos dados das medições feitas na primeira
pesquisa de medições, em diferentes tempos após o fechamento das barragens, com ênfase nas
grandes barragens na Amazônia.
A comparação com as emissões de termelétricas foi feita, levando em conta a energia
gerada no horizonte de tempo de 50 ou 100 anos, os coeficientes de emissão dos combustíveis
fósseis (tC/tep) e a eficiência das tecnologias de geração elétrica, desde a turbina a vapor a carvão e
óleo combustível até a turbina a gás natural e o ciclo combinado.
121
Eletrobrás
No caso da hidrelétrica variam de um caso a outro a potência por área inundada (W/m2), a
densidade de biomassa (tC/m2) e o fator de capacidade.
Um problema teórico que colocamos e tem até hoje repercussão na literatura especializada
internacional é o do potencial de aquecimento global (GWP), definido (IPCC, 1990, 1992, 1994)
para comparar os efeitos no aquecimento global de emissões de CH4 e de CO2 simultâneas, na
comparação de emissões de hidrelétricas, variando sensívelmente no tempo com as de termelétricas
constantes ao longo dos anos, desde que funcione continuamente. Generalizou-se o GWP para
comparar não só emissões de CH4 com as de CO2, como também emissões de CO2 não simultâneas,
como ocorre na comparação de emissões de hidrelétricas com as de termelétricas. Estas
considerações aumentaram o peso das emissões das hidrelétricas no cálculo, o que foi pouco
compreendido pelos críticos nas publicações internacionais. Em relatório anterior, entretanto,
sempre foi usado alternativamente o GWP publicado pelo IPCC para facilitar comparações com
outros trabalhos publicados no exterior.
Neste segundo projeto de pesquisa com a Eletrobrás, cujo relatório é agora apresentado,
abriu-se uma nova perspectiva ampliando o trabalho anterior. Logo de início, no seminário
organizado na Eletrobrás foi feito um cotejo de metodologias com convidados do Canadá, com os
quais manteve-se contato em uma Conferência da Agência Internacional de Energia em Londres e
em um Workshop na Hydro Quebec, para o qual foram apresentados os resultados anteriores.
Em conseqüência foi realizado um experimento conjunto da COPPE/UFRJ e da USP – São
Carlos com o grupo da Universidade de Quebec na barragem de Curuá–Una, com ajuda também da
UFPa e o apoio do CNPq/MCT. Como resultado deste experimento o grupo da COPPE/UFRJ
passou a usar câmaras de difusão além de funis e o grupo canadense passou a usar funis além de
câmaras de difusão, onde foi possível observar então que as emissões de CO2 se revelavam muito
maiores.
Nesta segunda pesquisa com a Eletrobrás, foi verificado emissões altas pontualmente em
barragens antigas, fechadas há muitos anos. Ademais, houveram grandes variações nos valores
medidos. Estas questões foram discutidas no Workshop Internacional realizado na COPPE/UFRJ
no fim do ano de 1998, com apoio do MCT e da ANEEL além da Eletrobrás, publicado pelo
Instituto Virtual de Mudanças Globais / Faperj (1999).
Na pesquisa aqui relatada foram consideradas na comparação com as termelétricas as
emissões medidas em experimentos nos reservatórios, independentemente do cálculo teórico do
estoque de biomassa pré-existente e feita a extrapolação para o parque hidrelétrico como um todo.
122
Eletrobrás
Neste caso, há o problema do cálculo da média e da extrapolação dos resultados das
observações experimentais feitas em algumas hidrelétricas, em alguns pontos e em alguns dias do
ano. O problema é obter um valor de emissões para cada reservatório e para o conjunto dos
reservatórios existentes no país. Usamos duas aproximações diferentes, a primeira empírica e a
segunda teórica:
- média ponderada de acordo com a distribuição da profundidade em cada reservatório,
agrupados por latitude;
- média integrada para todos reservatórios assumindo a distribuição de emissões dada por uma
lei de potência.
De forma a tornar claro o problema do método da amostragem empregado, segue aqui uma
discussão a respeito das técnicas de medição empregadas especificamente neste novo estudo.
A tabela 54 mostra os parâmetros empregados na extrapolação por faixas de profundidade
(média ponderada). Nesta tabela, A1 é a área total do reservatório; xo é a profundidade máxima até
a qual ocorre ebulição, começando da margem.
Na coluna “emissão CH4 por bolhas QCH4 mg m-2 d-1” são dados dois valores. O primeiro é a
intensidade de emissão na faixa onde ocorre emissão. O valor entre parenteses é a taxa média
calculada sobre a área total da represa e não em relação somente a faixa que emite.
Tabela 54 - Ebulição CH4(Funis)
A1
area / 106 m2
Miranda
Tres Marias
Barra Bonita
Segredo
Xingó
Samuel
Tucuruí
50,63
1.009,32
310,5
81
60
560
2.430
x0
Area que emite/
106 m2
36,9
24,1
38,3
71,3
19,3
17,3
25,2
39,5
736
310,5
71,0
21,7
460
1469
emissão CH4
por bolhas
QCH4 kg km-2 d-1
23,1 (18,02)
76,6 (55,8)
3,1 (3,1)
2,4 (2,1)
53,9 (19,5)
16,5 (13,6)
4,0 (2,42)
Nas tabela 55 e 56 são apresentadas as médias de emanação de gases. São dados valores
para várias faixas de amostragem, representando médias sobre cada reservatório. Constam também
as variabilidades expressas como porcentagens. As latitudes geográficas dos reservatórios são
também mostradas.
Tabela 55 - Difusão - Metano
123
Eletrobrás
0
19 S
Reservatório
Miranda
180 S
Tres Marias
230 S
Barra Bonita
260 S
Segredo
100 S
Xingó
90 S
Samuel
40 S
Tucuruí
90 S
Lago Espanha
(kg CH4 km-2 d-1)
10 m
17 – 23 m
37 – 40 m
22,7 r 7,5% 26,9 r 101%
13,7 r 68%
7–9m
16 – 29 m
3,73 r 81%
3,25 r 44%
10 – 12 m
18 – 21 m
19,0 r 39%
29,4 r 88%
10 – 11 m
20 – 35 m
42 – 58 m
5,5 r 49%
6,17 r 71%
5,34 r 51%
10 – 12 m
17 – 22 m
23,3 r 88%
20,8 r 93%
9 – 10 m
16 – 21 m
10,3 r 37%
10,2 r 44%
9 – 10 m
14 m
9,5 r 26%
21,6 r 45%
-
CH4
5m
46,2 r 110%
4–5m
20,2 r 140%
5m
16,7 r 41%
5m
5,83 r 46%
2–6m
37,0 r 83%
4–5m
12,05 r 15%
6m
5,64 r 30%
6m
11,97
Tabela 56 – Difusão de Dióxido de Carbono
latitude
Reservatório
190 S
180 S
230 S
260 S
100 S
90 S
40 S
90 S
Miranda
Tres Marias
Barra Bonita
Segredo
Xingó
Samuel
Tucuruí
Lago Espanha
CO2
kg CO2 km-2 d-1
media
t9m
3.795 r 210%
2.410 r 82%
1.348 r 590%
601 r 902%
2.259 r 281%
5.350 r 51%
6.516 r 167%
24.283
2.725 r 190%
2.733 r 47%
1.126 r 957%
713 r 632%
-1.519 r 140%
3.990 r 23%
4.310 r 181%
-
Proporção das
experiências em que
houve absorção de CO2
5,5%
12%
43%
43%
55%
0
17%
-
Na emanação de metano nota-se que não há prevalência de emissão para profundidades
menores de sítios de amostragem. Por exemplo no reservatório de Samuel, onde a variabilidade não
passou de 44%, há essencialmente independência de emissão em relação à profundidade do sítio.
Conclui-se que é justificável fazer para cada reservatório uma média única da emanação de metano;
isto foi feito para inclusão da média na tabela de resumo.
Durante a segunda campanha constatou-se a absorção do CO2 atmosférico pelos reservatórios
em parte das experiências, com excessão a represa de Samuel. Na represa de Xingó 55% das
experiências mostraram absorção. Porém as médias tomadas sobre a área toda foram de emissão.
124
Eletrobrás
Considerando na tabela 57 os resultados de liberação dos gases para cada reservatório
verifica-se a dependência da emissão em função da latitude. Se os resultados forem ordenados pela
intensidade de emissão, obtem-se a seguinte sequência para a segunda campanha:
Tabela 57 - Taxas medias de gases emitidos pelas represas*
Ebulição
kg km-2 d-1
CH4
CO2
Miranda
18,0
0,16
Tres Marias
55,8
2,03
Barra Bonita
3,1
0,04
Segredo
2,1
0,07
Xingó
19,5
0,04
Samuel
13,6
0,39
Tucuruí
2,4
0,16
Lago Espanha
* Incluída a emanação medida no
Samuel.
“ponderação” por
total (soma)
media aritmetica
kg km2 d-1
emanação
kg km2 d-1
CH4
CO2
CH4
CO2
27,4
3.795
45,4
3.795
9,1
2.410
64,9
2.412
21,7
1.348
24,8
1.348
5,7
601
7,8
601
27,0
2.259
46,5
2.259
10,8
5.350
24,4
5.350
12,2
6.516
14,6
6.516
12,0
24.283
12,0
24.282
Lago Espanha, lago natural nas proximidades da represa de
Reservatório
emissão
latitude
-2 -1
kg CO2 km d
Tucuruí
6.516
4o
Samuel
5.350
9o
Miranda
3.795
19o
Tres Marias
2.412
18o
Xingó
2.259
10o
Barra Bonita
1.348
23o
Segredo
601
26o
Com excessão da represa de Xingó o conjunto ficou ordenado em função da latitude
geográfica. Porém os resultados da primeira campanha se ordenam da seguinte maneira:
Reservatório
Tucuruí
Xingó
emissão
latitude
kg CO2 km-2 d-1
10.433
4o
9.837
10o
125
Eletrobrás
Samuel
Barra Bonita
Miranda
Segredo
Tres Marias
8.088
6.434
4.980
4.789
-137
9o
23o
19o
26o
18o
Pode-se observar que as intensidades de emissão obtidas na primeira campanha não seguem
a ordem das latitudes, mas há pequena tendência à ordenação. Há ordenação melhor quando são
feitas médias usando valores da primeira e segunda campanhas, para cada reservatório
separadamente. Neste caso a ordenação para o dióxido de carbono é quase perfeita, com apenas
Três Marias destoando.
Reservatório
Tucuruí
Samuel
Xingó
Três Marias
Miranda
Barra Bonita
Segredo
latitude
média, 1a e 2acamp.
kgCO2km-2d-1 kgCH4km-2d-1
8.475
112
4o
6.719
104
9o
6.048
38
10o
1.138
196
18o
4.388
154
19o
3.891
22
23o
2.695
9,1
26o
Existem evidências que, possivelmente, o valor baixo da média encontrada para a represa de
Três Marias esteja relacionado à situação atípica que existia quando da primeira campanha, cuja
absorção foi de 137 kg CO2 km-2 d-1 ao invés de um valor de emissão possivelmente mais
característico da situação.
Considerando as médias de emissão obtidas na primeira e na segunda campanha e dando
atenção para as respectivas variabilidades verifica-se que é justificável observar os dois conjuntos
de dados como variações estatísticas de um só conjunto de dados, assim sendo, tirar a média faz
algum sentido.
126
Eletrobrás
Gráfico 9 – Emissão de Gás Carbônico pelas Represas em Função de sua Latitude. Médias de
duas campanhas.
De acodo com o gráfico 9, pode-se desprezar o valor para Três Marias como sendo um
“outlyer” com pouco probabilidade de ocorrência, os demais valores estão sobre uma curva
polinomial. Se apenas a insolação contasse seria uma cossenóide.
Gráfico 10 – Taxas de Emissão de Metano em Função da Latitude e Ajuste por Curva
Exponencial.
127
Eletrobrás
Na tabela 58 são confrontadas concentrações de metano e dióxido de carbono dissolvidos na
água. Ao observar a primeira linha da tabela listando dados do reservatório de Miranda: pela dupla
dessorção medimos na água para o metano uma pressão parcial de 109 ppm, enquanto por difusão
foi obtida uma pressão parcial de 16,1 ppm. Para o gás carbônico a diferença foi menos drástica,
mas existe também.
A explicação para esta diferença consiste no fato de que nem todo metano e gás carbônico
residentes em um volume de água estão dissolvidos. Parte destes gases encontram-se dentro de
partículas que constituem sólidos em suspensão, por exemplo detritos ou plâncton morto. No
método da difusão mensura-se, principalmente, o gás molecularmente dissolvido. Já no método de
extração dupla ocorre forte agitação que libera, senão todo, pelo menos grande parte do gás das
partículas.
Este é um dos resultados deste relatório, os gases não estão homogeneamente distribuídos em
solução na água, evidencia-se que parte dos gases está associada a partículas heterogêneas em
suspensão. Esta distribuição heterogênea
pode contribuir à variabilidade da amostragem nos
experimentos de difusão.
Tabela 58 - Gases Dissolvidos na Água Superficial (quantificados por dupla dessorção)
Reservatório
Miranda
Tres Marias
Barra Bonita
Segredo
Xingó (Urucu)
Samuel
Tucuruí
Metano
mg CH4 L-1
6,2
0,84
3,0
2,6
0,92
9,9
5,2
128
gás carbônico mg CO2 L-1
2,60
0,85
1,7
0,18
19,5
4,2
0,98
Eletrobrás
Tabela 59 - Concentração de Gases na Água Superficial (determinada por dupla dessorção
ou a partir da constante C obtida dos dados de difusão das câmaras pequenas)
Reservatório
Miranda
Tres Marias
Barra Bonita
Segredo
Xingó
Samuel
Tucuruí
dessorção
ppm CH4
109 r 65%
21,2 r 31%
116 r 41%
85,7 r 5%
760
108 r 13%
153 r 50%
“difusão”
ppm CH4
16,1 r 86%
8,9 r 182%
14,5 r 61%
4,26 r 43%
18,5 r 83%
8,6 r 25%
8,99 r 32%
Dessorção
ppm CO2
1580 r 18%
835 r 34%
236 r 60%
356
1076 r 17%
1564 r 18%
2344 r 95%
Cx 1142
“difusão”
ppm CO2
963 r 46%
718 r 29%
795 r 62%
1262 r 346%
394 r39%
1657 r 43%
770 r 51%
Cx 928
Para fins de caracterização das medidas fornecemos um resumo dos ventos dominantes na
ocasião das coletas de amostras.
Tabela 60 - Velocidades de Vento Máximas, Mínimas e Médias Medidas Durante a Segunda
Campanha, em m s-1
Represa
Barra Bonita
Segredo
Miranda
Tres Marias
Xingó
Samuel
Tucuruí
Máxima
4
5
6
3
3,5
2
3
Mínima
0
0
0
0
0
0
0
Média
2,3
3,2
2
1,8
1,4
0,3
1,5
Pode-se atribuir à ação do vento a uniformidade de concentração prevalecente na camada
superficial da água de pelo menos 0,5 m de espessura.
O método de medir troca gasosa, com o uso de câmaras pequenas, produz essencialmente os
mesmos resultados que o o método tradicional que usa a câmara estática. A medição da taxa de
troca gasosa feita a 25 cm de profundidade produz resultados similares à medição feita a 50 cm de
profundidade, levando a valores também similares aos que se obteriam se a medição fosse feita na
interface água-atmosfera. Explicamos esta coincidência pela ação do vento. Este, embora
intermitente, sempre esteve presente. Ele promove uma convecção da camada superficial da água,
homogeneizando os solutos, inclusive gases dissolvidos.
129
Eletrobrás
A intensidade de emissão de gases em um reservatório não é invariante no tempo. Há
flutuações com períodos de duração irregular. No entanto a variação é modulada por um conjunto
de influências, as principais sendo: temperatura, regime de vento, insolação características da água,
composição da biosfera. Estas influências podem combinar-se de maneira a se perceber uma
tendência das taxas de emissão serem tenue função da latitude, onde latitudes mais altas tendendo a
apresentar menores taxas de emissão. Porem a ordenação não está sempre presente.
130
Eletrobrás
8 – Comentários Finais
Pelas comparações realizadas entre os reservatórios estudados, pode-se concluir que há uma
grande variação entre os dados de emissão de gases de efeito estufa, o que indicaria mais cuidado na
escolha de futuros projetos por parte do setor elétrico brasileiro.
Segundo esta medidas, a intensidade de emissão de gases em um reservatório varia com o
tempo, porém com comportamento de flutuações com períodos de duração irregular. No entanto, a
variação é modulada por um conjunto de influências, as principais sendo: temperatura, intensidade
dos ventos, insolação, parâmetros físico-químicos da água, composição da biomassa, etc.
Devido ao somatório de incertezas encontradas ao longo do estudo, obteve-se uma diferença
significativa entre os resultados da extrapolação para o parque hidrelétrico brasileiro. Optou-se
desta forma, por oferecer duas opções de extrapolação, considerando variações inerentes a esta
incerteza. A utilização dos resultados das medições foi privilegiada, em detrimento dos cálculos
teóricos, com base no estoque inicial de biomassa.
A emissão de CH4 pelas hidrelétricas é sempre desfavorável, pois mesmo que o carbono
tenha se originado de fontes naturais, ele se torna um gás de maior GWP no computo final. A
emissão de CO2, em parte pode ser originada da atmosfera e ser incorporada ao sistema do
reservatório, porém é uma parcela do gás que está presente naturalmente no ciclo do carbono. Uma
outra parte pode ser atribuída à decomposição da matéria orgânica, causada pela hidrelétrica.
Os dados das duas campanhas não permitiram uma análise temporal de longo termo do
comportamento das emissões, tendo em vista as restrições logísticas e financeiras impostas.
A extrapolação para o parque hidrelétrico brasileiro, foi feita com critérios arbitrários e
outros métodos poderiam resultar em valores globais bastante diferenciados, como por exemplo o
emprego da média aritmética para todos os reservatórios ou o emprego de algum outro coeficiente.
Há que se considerar as variações de emissão dos gases inter e intra reservatórios, visto que
os reservatórios apresentam diferentes regimes de circulação de águas, que proporcionam condições
diferenciadas de qualidade de água e geração de matéria orgânica. A diferença marcante entre as
emissões de bolhas de metano, que são praticamente inexistentes nas áreas da antiga calha fluvial
dos rios inundados e as altas taxas encontradas nas regiões abrigadas dos reservatórios, mostram
claramente este padrão diferenciado das emissões nos reservatórios.
Em todos os reservatórios estudados o dióxido de carbono é mais emitido por difusão,
porém como este gás faz parte do ciclo natural do carbono, em algumas medições foram verificadas
131
Eletrobrás
absorção de CO2 pelo corpo d’água do reservatório, via fotossíntese da produção primária do lago.
No caso do metano este gás sempre é emitido, seja por bolhas ou por difusão molecular.
Em alguns reservatórios foi possível notar que o regime de operação também pode influir na
emissão dos gases. Dependendo da operação da usina o reservatório pode deplecionar-se de forma
rápida, possibilitando que os braços dendríticos rasos sejam expostos periodicamente à colonização
por vegetação terrestre. Estas regiões mostraram intensa metanogênese devido à decomposição
desta vegetação. Este efeito ocorreu nos reservatórios de Três Marias e Samuel.
Uma aferição dos métodos de análise cromatográfica, durante a segunda série de
companhas, confirmou que a variabilidade das taxas de emissão é menor que 5%. Desta forma,
deve-se concluir que as grandes variações das taxas de emissão constatadas entre os resultados da
primeira e segunda séries de campanhas representam a realidade e não são imperfeições do
procedimento analítico.
A principal controvérsia científica encontra-se na extrapolação das emissões medidas por
2
m , em partes selecionadas do reservatório, para a área total do reservatório.
As emissões podem variar de acordo com a profundidade e com a distribuição da biomassa
submergida. As emissões também variam no tempo, provavelmente com um pico rápido, que
acontece logo após submersão, depois da qual seguem a uma taxa desconhecida. Estudos de
monitoramento por períodos de tempo longos devem ser estimulados, para caracterizar a curva do
comportamento das emissões.
Também há a evidência que os fluxos de carbono dentro do sistema reservatório são
complexos, e o carbono pode fluir para o reservatório a partir da bacia de drenagem.
Este é um
tópico a ser desenvolvido em trabalhos ulteriores.
Em termos gerais pode-se dizer que o risco de emissões de gases de efeito estufa podem ser
reduzidos:
- evitando a baixa densidade de potência na escolha dos reservatórios (W/m2 );
- desmatando o reservatório antes da inundação (deve-se observar que esta medida tem que ser
analisada sob o ponto de vista econômico).
132
Eletrobrás
Deste estudo também pode-se concluir que a energia hidrelétrica não é uma fonte isenta de
emissões atmosféricas, tal qual se afirmava em estudos ambientais da década de 70 e 80. O
reservatório de uma hidrelétrica emite gases de origem biogênica, tais como o CO2, CH4, N2O e
H2S. Porém, os estudos comparados de emissão de gases da superfície do reservatório com as
emissões de tecnologias de geração termelétrica mostram que na maioria dos casos analisados as
hidrelétricas apresentaram resultados melhores, demonstrando que em termos comparativos são
uma solução viável de abatimento das emissões na geração de energia elétrica.
133
Eletrobrás
9 - Referências Bibliográficas
x Agostinho, A.A. e Gomes,L.C (1997) – Reservatório de Segredo – Bases Ecológicas para o
Manejo. COPEL/EDUEM/UEM-Nupelia, 1997.
x
Alvald, P.C,; Kirchorff,V.W.J.H.; Pavão, H.G. (1998) – “O Metano na Atmosfera –
Produção de Metano em Regiões de Queimadas e Áreas Alagadas” – Revista Biotecnologia,
Ciência e Desenvolvimento, 1998.
x Aselmann, I. and Crutzen, P. (1989) - Global Distribution of Natural Freshwater Wetlands
and Rice Paddies, Their Primary Productivity, Seasonality and Possible Methane Emissions.
Journal of Atmospheric Chemistry. 8: 307-358.
x Bartlett, K.B.; Harris, R.C. (1993) – “Review and Assessment of Methane Emission from
Wetlands”, Chemosphere, 26, 261-320, 1993.
x Bruce, Lauretta (1990) - A Comparasion of Emissions from Hydropower vs. Coal-Fired Power
Generation in the Amazon- in Tropical Foretry Response Options to Global Climate Change Conference Proceedinds -São Paulo, January 1990. IPCC/EPA/USP.
x Cardenas, J.D.R. ;Kahn, Francis Louis; Guillaumet, J.Louis (1982) - Estimativa da
Fitomassa do Reservatório da UHE de Tucuruí - Vol.2:limnologia, macrofitas, fitomassa,
degradação de fitomassa, doenças endêmicas, solos. INPA, Manaus (SEPLAN/CNPq/INPA)
1982.
x Cardenas,J.D.Revillla(1986)- Estudos de Ecologia e Controle Ambiental na Região do
Reservatório da UHE de Samuel - seguimento estimativa da fitomassa, convênio
ECN.MCT/CNPq/INPA- 01.07.82 -dez.1986
x Devol et al , (1988) - Journal of Geophysical Research, 95, 1583, 1988.
x Duchemin, E.; Lucotte, M.; Canuel, R. (1995) – “Production of the Greenhouse Gases CH4
and CO2 by Hydroelectric Reservoirs of the Boreal Region”, Global Biogeochemical Cycles,
n.9 (4) , 529-540, Dec 1995.
x Duchemin, E.; Canuel, R.; Ferland, P.;Lucotte,M. (1999) – Étude sur la Production et
l’Émission de Gaz à Effect de Serre par les Réservoirs Hydroélectriques de l’Entrepise et de
Lacs Naturales (Volet 2) , Université du Quebec à Montreal, 47p. Décembre 1999.
x ENGERIO – Estudo de Impacto Ambiental da Usina Hidrelétrica de Xingó
x Fearnside, P.M. (1990) - Deforestation in Brazilian Amazonia as Source of Greenhouse Gases,
Regional Conference on Global Warming, USP, S. Paulo, 1990.
134
Eletrobrás
x Fearnside, P. M. (1992) - Carbon Emissions and Sequestration in Forests: Case Studies from
Seven Developing Countries. Volume 2: Brazil. EPA/LBL Publication. Draft. LBL-32758
x Furch, K. (1984) - Water Chemistry of the Amazon, in the Amazon Limnology and Landscape
Ecology (ed. H.Sioli), the Hague, Junk,167,1984
x Galy Lacaux, C.; Delmas, R.; Jambert, C.; Dumestre, J.F.; Labroure, L.; Richard , S. and
Gosse, P. (1997) – “Gaseous Emissions and Oxygen Consumption in Hydroelectric Dams : A
Case Study in French Guyana”, Global Biogeochemical Cycles, n.11:( 4) , 471-483, dec. 1997.
x Gibbs, R.J. (1972) - Water Chemistry of the Amazon River, Geochim. Cosmochim. Acta, 36,
pág. 1061, 1972
x Hamilton, L.D.(1984) - Health and Environmental Risks of Energy Systems- Symposiun on
Risks and Benefits of Energy Systems. IAEA/UNEP/WHO. Jülich 9-13 April 1984. IAEA-SM273/51.
x Hamilton, S.K.; Sippel, S.J.; Melack, J.M. (1995) – “Oxygen Depletion and Carbon Dioxide
and Methane Production in Waters of the Pantanal Wetland of Brazil” , Biochemistry, n. 30(2) ,
115-141, 1995.
x IESA, 1995 – CEMIG Usina Hidrelétrica de Miranda -Projeto Executivo – Monitoramento da
Cobertura do Solo e da Cobertura Vegetal – Relatório Final –Estudos Ambientais –
Internacional Engenharia S A, 1996.
x IESA, 1996 – CEMIG Usina Hidrelétrica de Miranda -Projeto Executivo – Programa de
Enchimento do Reservatório – Relatório Final –Estudos Ambientais – Internacional Engenharia
S A, 1996.
x IPCC, (1990) – Cambio Climático – Evaluacion Cientifica del IPCC – editado por J.T
Houghton ; L.G. Meira Filho; B.A.Callander; N.Harris, K. Kattemberg and K. Maskell ,
Traduzido por Instituto Nacional de Meteorologia, 1992.
x IPCC, (1992) - Climate Change 1992 – The Supplementary Report to the IPCC Scientific
Assessment – edited by J.T Houghton ; B.A.Callander; S.K. Varney, Cambridge University
Press, 1992.
x IPCC, (1995) – Climate Change 1995 – The Science of Climate Change – edited by J.T
Houghton ; L.G. Meira Filho; B.A.Callander; N.Harris, K. Kattemberg and K. Maskell,
Cambridge University Press, 1996.
x Izrael, Yu A (1987) - Energy Development and its Effects on the Environment. Energy Vol 12
no 10/11, 1987.
135
Eletrobrás
x Kling, G.W.; Kippot, G.W; Miller, M.C. (1992) – “The flux of CO2 and CH4 from Lakes and
Rivers in Artic Alaska”. Hidrobiologia, n. 240: 1-3, 26 sep, 1992.
x Jones, J.B.; Mulholland, P.J. (1998) – “Methane Input and Evasion in a Hardwood Forest
Streams: Effects of Subsurface Flow Shallow and Deep Pathways”, Limnology and
Oceanography, n. 43(6) , 1243-1250, Sep 1998.
x OECD, 1991 - Estimation of Greenhouse Gas Emissions and Sinks - OECD Expert Meeting ,
Bacground Report, 1991.
x Pearse, Fred (1987) - Acid Rain. New Scientist. 5 ,November 1987.
x Phelps, A.R ; Peterson, K.M.; Jeffries, M.O (1998) – “Methane Efflux from High-Latitude
Lakes During Ice Melt” – Journal of Geophysical Research –Atmosphere, n. 3:(22) , 2902929036, nov. 1998
x Richey, J.E. (1982) - The Amazon River System: A Biogeochemical Model in "Transport of
Carbon and Mineral in Major World Rivers, ed E.T. Degens, Univ. Hamburg, UNEP,365, 1982
x Rosa , L.P. ; Ribeiro, S.K., (1990) - Implication of the Greenhouse Effect on Energy Planning :
The Brazilian Case , Genebra, Suiça, 1990.
x Sellers, P.; Hesslein, R.H. and Kelly, C.A. (1995) – “Continuos Measurement of CO2 for
Estimation of Air-Water Fluxes in Lakes: An In Situ Technique”, Limnology and
Oceanography, n. 40 (3), 577-581, 1995.
x Shalard,R . (1980) - Doct. Thesis, Woods Hole Oceanogra. Inst., Massachussetts, 1980.
x Sioli,H. (1967) - Studies in Amazonian Waters, Simpósio sobre Biota Amazônica, 3 pág. 9,
1967.
x Striegl , R.G.; Michmerhvizen, C.M. (1998) – Hydrologic Influence on Methane and Carbon
Dioxide Dynamics at Two North-Central Minnesota Lakes, Limnology and Oceanography,
n.43:, 1998.
x UNEP, 1997 - Climate Change - Information Kit , United Nations Environment Programe’s
Information Unit for Conventions, January, 1997.
x United Nations (1986) - Economic Comission for Europe. Air Pollution Studies N. 3 Transboundary Air Pollution. Effects and Control. U.N. - New York. 1986.
x United Nations (1986)a -Economic and Social Council- Effects of Environmental Measures on
the Construction and Operation of Power Plants. 1986.
x Voss et allii (1987)- Cost-Optimal Emission Control Strategies. Presented at UNDP- World
Bank Seminar on Energy Planning. Viena . Austria. June 1987.
136
Eletrobrás
x Watson, R.; Rodhe, H. , 1990 - Greenhouse Gases and Aerossols - PEER Reviwed Assessment
for WG1 - IPCC, April, 1990
137
Eletrobrás
ANEXO
138
Eletrobrás
Anexo A -Trabalhos Anteriores sobre Emissão de Gases de Efeito Estufa na Geração de
Energia Elétrica
As emissões de gases de efeito estufa podem ser divididas em dois grupos, no caso da
geração de energia elétrica:
1) O CO2 na queima de combustíveis fósseis principalmente na operação de usinas termelétricas e o
CH4 por escape na exploração armazenamento e transporte do gás natural;
2) Na alteração do uso do solo, principalmente devido ao enchimento de reservatórios das usinas
hidrelétricas em regiões florestadas, sob a forma de CO2 e CH4.
O primeiro caso não constitui grande problema, pois a documentação sobre estimativas de
emissão de gases derivados do uso de combustíveis fósseis é considerável e o tema foi objeto de
constantes debates em nível nacional e internacional ( CNUMAD-92, IPCC-1991, RIO CIÊNCIA92, OECD EXPERT MEETING - 1991), somados às características dos aproveitamentos
termelétricos, que podem fornecer dados sobre o consumo de combustível utilizado na geração de
energia.
Dados sobre emissões de poluentes atmosféricos ( SOx, NOx, CO2, material particulado)
estão disponíveis na literatura internacional e podem ser utilizados com confiança e confrontados
com as estimativas do caso brasileiro: Hamilton (1984); Pearse (1987); United Nations (1986);
United Nations (1986a); Voss et allii (1987); Izrael (1987).
No segundo caso, estritamente ligado a construção e operação de hidrelétricas em regiões
florestadas, o acervo é bem reduzido, mesmo no panorama internacional.
O relatório OECD/OCDE "Estimation of Greenhouse Gas Emissions and Sinks" (OECD,
1991), dedicou um capítulo especial para as alterações do uso do solo e florestas como fontes de
emissão de gases, onde considera a inundação de áreas como uma da atividades potenciais de
emissão de CH4.
O relatório não apresenta, entretanto, conclusões sobre o método a ser empregado nas
estimativas, mas considera necessário novos estudos, principalmente porque essa fonte de emissão
varia enormemente com o tipo de ecossistema que é alagado. A construção de hidrelétricas é
apontada como uma grande fonte de CH4 neste tipo de atividade, enfatizada significantemente em
nível nacional. A metodologia não apresenta medições em barragens devido à hidrelétricas, mas
estabelece ordens de grandeza de emissões de CH4 em áreas naturalmente alagadas [Tabela A1]
(Aselmann, I. and Crutzen ,1989).
139
Eletrobrás
Tabela A1 - Emissão Média de Metano de Áreas Naturais
Categoria
Taxa da Emissão
Período de
Produção
mg CH4-C/m2/dia
(dias)
11 (11-38)
178
Brejos
60 (21-162)
169
Pântano
63 (43-84)
274
Charco
189 (103-299)
249
Várzea
75(37-150)
122
Lagos
32(13-67)
365
Áreas Úmidas c/ vegetação em
decomposição
Fonte: Aselmann and Crutzen, 1989
No caso brasileiro, além dos trabalhos da COPPE/UFRJ há o conhecimento de dois
trabalhos, entretanto considerados preliminares pelos autores: Bruce (1990) e Fearnside(1992).
O trabalho de Bruce, procura estabelecer uma comparação entre as emissões de gases
derivados das duas tecnologias: hidrelétrica de 112 MW de potência em média (Balbina) e uma
térmica de igual capacidade de geração de energia. Como parâmetros básicos de comparação,
utilizam a vida útil do projeto, a capacidade de geração de energia, a densidade de biomassa
florestal afogada no caso da hidrelétrica e o tipo de combustível empregado no caso da termelétrica.
A estimativa deste trabalho, utiliza dois cenários de emissões possíveis, no caso da hidrelétrica:
1) todo carbono emitido sai sob a forma de CO2;
2) 5% do carbono emitido sai sob forma de CH4;
O método empregado neste caso, foi multiplicar a área inundada do reservatório pela
densidade de carbono existente na floresta alagada (155 tC/ha). Posteriormente é obtido um índice
parametrizado pela potência da usina (tC/MW ), que é comparado com o índice de emissão de uma
usina térmica semelhante.
O resultado pode ser criticado pelo fato de que não foram considerados outros parâmetros de
sensibilidade, que podem influir nos cálculos, tal qual a parcela da biomassa que pode ser
imediatamente decomposta e gaseificada após o enchimento do reservatório ou a eficiência de cada
tecnologia, trazendo como conseqüência uma ponderação maior nas emissões devidas à
hidreletricidade.
140
Eletrobrás
Já o trabalho de Fearnside é um apanhado das fontes de emissão e sumidouros de carbono
nas florestas, publicado em um workshop sobre florestas tropicais e mudanças globais, sob a
responsabilidade do Lawrence Berkeley Laboratory(EUA) e USP, com financiamento da EPAEnvironmental Protection Agency(EUA) e do IPCC.
A participação do desmatamento e das queimadas na região amazônica e a sua contribuição
para o aquecimento global são bem exploradas. A questão da alteração do uso do solo e seus
impactos ecológicos também são abordados (expansão da fronteira agropecuária, produção de
carvão vegetal e utilização de lenha e barragens artificiais). Segundo este trabalho, a construção das
barragens em áreas de florestas tropicais apresentam sérios impactos ecológicos, entre os quais a
contribuição de gases causadores do efeito estufa.
Fearnside considera que na Amazônia, as barragens são na maioria dos casos, piores do que
as térmicas que utilizam combustíveis fósseis, sob o ponto de vista das emissões dos gases. A
emissão de CH4 derivado de barragens pode atingir (caso todas as usinas planejadas para a
Amazônia fossem construídas) a mesma ordem de magnitude das emissões das várzeas naturais
amazônicas (considerada como uma das maiores fontes mundiais de metano).
Entretanto, o trabalho não utiliza dados da região, confiando na média das emissões em
lagos naturais do mundo (43 mg CH4/m2/dia), acreditando inclusive que o dado é conservador para
os lagos artificiais da região amazônica, que apresentam condições favoráveis a decomposição
anaeróbica da matéria orgânica do fundo. As emissões segundo o autor são significativas, e para os
reservatórios com enchimento em 1988 (Samuel) , as emissões totalizaram 20 X 106 M t de C no
CO2 que escapou para a atmosfera.
A crítica que se pode fazer a abordagem de Fearnside é justamente a falta de medições "in
locu" e a extrapolação de dados sem critério científico, que podem com certeza superestimar as
emissões devidas às hidrelétricas.
De acordo com a metodologia OECD/OCDE para o IPCC, é recomendado que verificações
empíricas sejam realizadas a fim de estabelecer critérios e metodologias de cálculo de emissões
próximas a realidade dos ecossistemas afetados.
Nas hidrelétricas brasileiras, a possibilidade de situações diferenciadas, que por sua vez
podem afetar os cálculos são numerosas (desmatamento prévio antes do enchimento, composição e
densidade da biomassa afogada, variações sazonais de cota dos reservatórios, etc...) implicando
necessariamente em estudos de caso, antes da criação de indicadores gerais, ou críticas ao
enchimento dos reservatórios.
141
Eletrobrás
Estudos sobre a presença de carbono na água de rios da Amazônia vêm sendo publicados
por diversos autores ao longo dos últimos anos: Sioli (1967) ; Gibbs (1972); Furch (1984); Shalard
(1980). Os rios transportam materiais sólidos dissolvidos na água, entre eles carbono orgânico.
Segundo Junk(1985), há íntima interação entre as terras inundadas e os rios, sendo difícil
obter medidas diretas do carbono que vai de um sistema para outro. Este problema se relaciona com
a estimativa das taxas de decomposição da biomassa, importante para nosso estudo.
É possível diferenciar entre vegetais lenhosos e não lenhosos, mas é difícil fazer essa
diferenciação entre material lenhoso da floresta nas áreas inundadas e nas não inundadas. Tipos
diferentes de vegetais se decompõem de forma muito diferenciadas sob a água. As taxas de
decomposição variam nas fases terrestre e aquática. As plantas com baixo conteúdo de celulose e
lignina, como herbáceas, se decompõem muito facilmente.
Segundo Richey (1982), 50% do peso das plantas herbáceas são perdidos em duas semanas
após o enchimento, sendo de 70 a 90 % do peso perdidos após 4 meses de exposição à água. Estes
dados variam muito para outros casos, podendo-se tomar em média 40% do peso sendo perdido em
quatro meses, entre as plantas que se decompõem (Richey, 1982). A situação é outra no caso da
madeira de troncos e galhos de árvores, sendo verificado pelos autores que árvores de duas áreas
inundadas têm decomposição reduzida na falta de oxigênio, podendo resistir por longos períodos
(Richey, 1982).
A metodologia da OECD para estimativa de emissão de carbono refere-se à emissão de CH4
por áreas inundadas, entre elas as represas de hidrelétricas. Há uma variedade de situações de áreas
inundadas, como pântanos, planícies, lagos. Os dados de Aselmann, I. and Crutzen (1989) para
-2
-2
emissão média de metano vão desde 11 mg C m dia-1 até 189 mg C m dia-1. O período anual de
produção de CH4 varia de 122 a 365 dias. Convertendo os valores acima para emissão anual, ela vai
-2
-2
de 4 g C m ano-1 a 69 g C m ano-1.
Mais especificamente, Devol et al (1988) mediram o fluxo de CH4 em áreas inundadas pelo
-2
rio Amazonas no início do período de cheias. A emissão média encontrada foi de 75 mg C m dia-1
-2
-2
na floresta inundada, de 90 mg C m dia-1 em lagos e de 590 mg C m dia-1 onde havia plantas
-2
2
flutuantes. Convertendo-os em valores anuais temos respectivamente 27 g C m- ano-1, 33 g C m2
ano e 215 g C m- ano-1.
Outro ponto importante para comparação é a presença do carbono na água, sob forma de
CO2 e CH4. A alta presença de CO2 nas águas das terras inundadas, é maior do que a concentração
de equilíbrio com a atmosfera (Junk ,1985) e (Richey, 1982).
142
Eletrobrás
Junk (1985) concluiu independentemente das represas, que as terras inundadas na Amazônia
são uma importante fonte de carbono, o qual é transportado pelos rios normalmente. Furch (1984)
encontrou valores médios do carbono total nas águas da Amazônia entre 8,7 e 16,2 mg C L-1.
143
Eletrobrás
Anexo B – Resultados de Medições Obtidas em Reservatórios Hidrelétricos e em Lagos
Naturais
Medidas de fluxo de CO2 e de CH4 foram realizadas em 25 lagos e 4 rios na região norte do
Alaska, encontrando importante presença de ambos os gases. O fluxo de gás para a atmosfera
proveniente dos corpos d’água variou de –6,5 (absorção) até 59,8 mmol de CO2 m-2 d-1 e de 0.08 a
1,02 mmol de CH4 m-2 d-1. A emissão média de carbono fixou-se em torno de 24 g C m-2 ano-12.
(Kling et alli, 1992)
Estudos de emissão de metano nas áreas alagadas tropicais tiveram um grande avanço na década
de 80, principalmente na Amazonia e em áreas de florestas equatoriais africanas. (Batlett et al,
1993)
As medições foram realizadas em florestas alagadas, corpos d’água sem vegetação e corpos
d’água com cobertura vegetal. Os fluxos medidos variaram de 7,5 mg CH4 m-2 dia-1 a 967 mg CH4
m-2 dia-1 e nas áreas alagadas com cobertura vegetal fluxo médio de 200 mg CH4 m-2 dia-1.
Fluxos difusivos de CO2 e de CH4 na interface água-ar foram calculados a partir da
concentração dos gases na água em planícies de inundação vegetadas no Pantanal, baseados em
dados coletados ao longo do período de 1 ano. (Hamilton et alli, 1995)
Os resultados revelaram que é cerca de duas vezes maior o fluxo de CO2 que sai da água em
relação ao que entra de O2. Os fluxos médios medidos foram:
O2: 0,18 nmol cm-2 s-1;
CO2: 0,34 nmol cm-2 s-1;
CH4: 0,017 nmol cm-2 s-1.
Segundo trabalhos desenvolvidos pelo U.S.Geological Survey concluiu-se que as emissões
anuais de CH4 e de CO2 em lagos da região central do Minnessota dependem (são proporcionais) à
contribuição hidrológica de carbono pelas águas da bacia de drenagem contribuinte. (Striegl et al,
1998) As emissões médias anuais foram estimados em:
Lago William: 1,6 mol CH4 m-2 ano-1;
Lago Shingobee: 1,9 mol CH4 m-2 ano-1;
Lago Shingobee: 8,0 mol CO2 m-2 ano-1.
Medidas de concentração de metano realizadas em testemunhos de sedimentos em lagos de
tundra e taiga no Alaska indicam que a concentração de metano aumenta na medida em que as
amostras são retiradas de regiões mais profundas do sedimento. (Phelps et alli , 1998)
2
Corresponde a 65,75 mg C m-2 d-1
144
Eletrobrás
Medições de fluxo de metano também foram realizadas empregando-se câmaras de difusão
indicando forte desprendimento do gás logo após o degelo do lago. Os valores medidos com as
câmaras variam de 2,07 g CH4 m-2 ano-1
3
em 1995 a 1,49 g CH4 m-2 ano-1 4 em 1996, sendo esta
medida realizada cerca de dez dias após o degelo do lago. Estimativas de emissão também foram
realizadas empregando-se o modelo de difusão na camada limite e por medidas de concentração de
metano na água, chegando a valores de 1,79 g CH4 m-2 ano-1 5 dez dias após o degelo e de 2,28 g
CH4 m-2 ano-1 6 na estação do verão.
Experimentos para a investigação de taxas de emissão de CH4 em riachos do estado do
Tennessee , Estados Unidos, foram realizados revelando supersaturação deste gás na camada limite
da água. Os valores encontrados variam de 17,6 a 41,4 vezes maior do que a concentração de
equilíbrio na atmosfera adjacente. (Jones et al, 1998) As taxas de emissão situaram-se numa faixa
de 0,4 a 13,2 mg CH4 m-2 d-1. Segundo este trabalho diferenças de resultados de concentração
versus emissão podem ser atribuídos a variações na descarga subsuperficial e na concentração da
água subterrânea. Os resultados sugerem que a principal fonte de metano é o solo orgânico
inundado.
Emissões de CH4 e de CO2 foram determinadas em 11 pontos de amostragem para dois
reservatórios hidrelétricos no Canadá, inundados em 1978 e em 1983. A campanha de coleta de
dados perdurou por dois anos seguidos e os fluxos de CH4 para atmosfera situaram-se entre 5 a 10
mg CH4 m-2 d-1, enquanto que para o CO2 os valores variaram de 500 a 1.000 mg CO2 m-2 d-1.
(Duchemin et allii, 1995)
Foram determinados dois tipos de fluxos:
(a)regulares: 88% do total no caso do CH4 e 87% no caso do CO2;
(b)acima da média: que refletem condições de forte vento e colunas de água menores que 1 m.
Perfis de concentração de CO2 e de CH4 de gás dissolvido na coluna d’água revelaram que a
oxidação e a advecção horizontal são os fatores de controle chave para a emissão de gases para a
atmosfera.
Medições de gases de efeito estufa também foram realizadas no reservatório da Hidrelétrica de
Petit Saut, na Guiana Francesa, fechado em 1994 e com cerca de 300 km2 de área.(Galy Lacaux et
allii, 1997) Os resultados encontrados são da ordem de:
3
4
5
6
Corresponde a 5,6 mg CH4 m-2 d-1
Corresponde a 4,0 mg CH4 m-2 d-1
Corresponde a 4,9 mg CH4 m-2 d-1
Corresponde a 6,2 mg CH4 m-2 d-1
145
Eletrobrás
Fluxos difusivos de metano: medições realizadas entre março de 1994 a fevereiro de 1995
(de 120 a 3.240 mg CH4 m-2 d-1);
Fluxos de metano por bolhas: medição realizada em março de 1994 ( 2-3 metros de
profundidade 1.404 mg CH4 m-2 d-1 e 6 metros de profundidade 936 mg CH4 m-2 d-1) e em Setembro
de 1994 ( 5 a 6 metros de profunidade 600 mg m-2 d-1 e 7 a 9 metros 240 mg CH4 m-2 d-1);
Fluxos difusivos de dióxido de carbono: média das emissões em três diferentes locais do
reservatório em mg CO2 m-2 d-1 ( setembro de 1994 - 1.296; dezembro de 1994 – 4.800; maio de
1995- 5.328; setembro de 1995 – 10.248)
Um trabalho experimental desenvolvido para medir fluxos contínuos de emissão de gases de
efeito estufa de lagos foi desenvolvido por uma equipe de pesquisadores dos Estados Unidos.
Segundo este estudo, três parâmetros são fundamentais para o calculo de emissões de acordo com o
modelo de cálculo de fluxo na camada limite água-ar, a saber (Sellers et alli , 1995):
- Concentração de CO2 na água (dissolvido);
- Concentração de CO2 no ar, imediatamente superior a camada d’água;
- Velocidade do vento.
A freqüência das medidas é fundamental para a precisão dos resultados pois os fatores variam
conforme mudam as condições ambientais. Para se ter medidas de alta freqüência, é preciso de um
medidor contínuo de concentração de CO2 na água, no ar e de velocidade do vento.
A partir destas medidas, chegou-se a conclusão que em lagos eutróficos e rasos, alterações
diárias podem ocorrer devido as altas taxas de respiração e fotossíntese. Em lagos oligotróficos a
concentração de CO2 na água e no ar tendem ao equilíbrio.
Uma pesquisa realizada no ano de 1992, em 1993-1994 (inverno) e 1994-1995 (inverno) no
Lago Nojiri no Japão (4,4 km2) revelou que o fluxo difusivo de metano não é o sumidouro
significante de CH4 naquele lago. (Utsumi et allii, 1998)
A taxa média de emissão foi de 4,5 kg CH4 d-1 para todo o lago, o que corresponde a uma taxa
de 1,02 mg CH4 m-2 dia-1. Os autores chegaram a conclusão que o principal sumidouro de CH4 é a
oxidação na coluna d’água, removendo cerca de 94% do CH4 no período analisado. A taxa de
oxidação situou-se em 67,8 kg d-1 para o lago todo, correspondendo a 15,4 mg m-2 dia-1.
Outra pesquisa realizada pelo U.S.Geological Survey dos Estados Unidos em lagos do estado do
Minessota descobriu que apenas uma pequena proporção do CH4 dissolvido na água é originário de
fontes externas, sendo que uma parcela do metano pode estar dissolvido em águas subterrâneas que
alimentam o lago (Striegl et al, 1998).
146
Eletrobrás
Ainda, segundo este trabalho, a maioria do CH4 dissolvido na água em lagos temperados do
norte é produzida por decomposição anaeróbica no sedimento do lago. O CH4 produzido na medida
que migra para regiões superiores da coluna d’água pode ser transformado em biomassa ou em CO2
pelas bactérias metanotróficas ou então ser emitido para a atmosfera.
Os lagos tendem a emitir CH4 continuamente para a atmosfera durante o período de degelo,
enquanto que no caso do CO2 o fluxo pode ser positivo ou negativo, dependendo das condições de
fotossíntese ou respiração biológica do lago.
Muitos lagos são emissores líquidos de CO2 para a atmosfera, em bases anuais. Porém, as
relações entre inputs de carbono para os lagos, processos dentro do lago e emissões gasosas para a
atmosfera não são bem conhecidos.
Medições de CO2 e de CH4 foram realizadas em lagos naturais dos E.U.A., empregando-se
câmaras de difusão, entre o mês de maio e de outubro de 1992. Foram empregadas 12 câmaras para
cada lago (no total de dois lagos), sendo as câmaras de 0,25 m de diâmetro e 0,30 m de altura, com
coletas empregando-se seringas a cada 30-45 minutos. A concentração do gás foi determinada por
cromatografia gasosa (Striegl et all, 1988).
Neste caso, foi detectado que 67% das emissões de CH4 e 46% das emissões de CO2 ocorrem
durante o 1º dia após o degelo da camada superficial do lago. Os valores medidos para câmaras de
difusão variam de 0,12 a 94,1 mmol CH4 m-2 dia-1 no lago Willians e de 0,8 a 46,4 mmol de CH4 m2
dia-1 no lago Shingobee. Os fluxos de CO2 são respectivamente 0,36 a –0,15 mol CO2 m-2 dia-1
(Willians Lake) e de 0,29 a
–0,12 mol CO2 m-2 dia-1 (Shingobee Lake).
Segundo os cálculos realizados, o lago Willians recebe cerca de 2,0 mol C m-2 ano-1, via inputs
hidrológicos e perde cerca de 1,5 mol C m-2 ano-1 para a atmosfera. No lago Shingobee, os inputs
são da ordem de 6,5 a 8,6 mol de C m-2 ano-1 e as perdas pela atmosfera 9,9 mol C m-2 ano-1.
Neste mesmo estudo, estimou-se que cerca de 62% (WL) e 79% (SL) do CH4 produzido nos
lagos é também consumido internamente e a diferença emitida para a atmosfera.
O Laboratório de Ozônio do INPE vem estudando as emissões de metano proveniente de áreas
alagadas e da queima da biomassa (Alvald et allii, 1998).
Desde 1994 o INPE, em conjunto com a UFMS, realiza um programa experimental na região do
Passo da Lontra, no Pantanal mato-grossense. Nesse experimento mede-se a emissão de metano em
uma lagoa perene da região. Foram empregadas câmaras estáticas flutuantes, onde são coletadas
amostras de ar em tempos regulares, em cilindros de aço inoxidável. As amostras são encaminhadas
ao laboratório do INPE para cromatografia gasosa, empregando-se um cromatógrafo com detetor de
ionização de chama.
147
Eletrobrás
Foram realizadas campanhas mensais nos anos de 1997 e 1998, no período de verão (janeiro,
fevereiro e março) onde ocorre a inundação do Pantanal, trazendo maior número de nutrientes para
a lagoa. O fluxo médio neste período foi de 101,2 ± 111,60 mg CH4 m-2 dia-1 em áreas com pouca
ou nenhuma cobertura vegetal e temperatura média da água em torno de 33o C. No período de
inverno (maio, junho e julho) o fluxo médio foi de 1,0 ± 0,6 mg CH4 m-2 dia-1 e temperatura da água
de 23o C. Foi verificada um desnível da água de 1 metro entre o verão e o inverno e observou-se
uma variação sazonal de 1 para 100 nas medições realizadas.
Em um estudo recente desenvolvido pela UQAM para a Hydro Quebec (Duchemin et allii,
1999) , que analisa as amostras coletadas no último verão em alguns reservatórios e lagos naturais
no Canadá, demonstra que os dados provenientes de câmaras de difusão e do método da camada
limite dos reservatórios hidrelétricos são da mesma ordem de magnitude dos lagos naturais
pesquisados. Os valores encontrados são os seguintes:
Tabela B1 – Valores Médios de Fluxo de Dióxido de Carbono e Metano em Reservatórios
Hidrelétricos e Lagos Naturais no Canadá
Reservatório
Fluxo de CO2 N Numero de Fluxo de CH4
mg CO2 m-2 d-1 Amostragens mg CH4 m-2 d-1
1.165 +/- 685
11
4,5 +/-2,8
N = Número de
Amostragens
18
10
9,4 +/- 3,6
9
19
15 +/- 10
24
16
2,2 +/- 2,3
14
9
11,5 +/- 1,4
12
10
36,5 +/- 10
12
10
9,3 +/- 2,9
11
Gouin (idade de 80
anos)
Lagos de Referência 1.700 +/- 950
(Gouin)
Manic 5 (idade de 35 1.170 +/- 470
anos)
Lagos de Referência 1.010 +/- 405
(Manic 5)
Lake Brome
1.360 +/- 400
(poluído)
Lake St-Louis (Rio
2.090 +/- 820
St-Lawerence )
Lake Croche (menos
730 +/- 170
poluído)
Fonte: Duchemin et all, 1999
148
Eletrobrás
Anexo C - Descrição do Método de Trabalho
1 - Método de Amostragem dos Gases
1.1 - Amostragem dos Gases por Funis
As amostras foram coletadas empregando-se um conjunto de 16 funis coletores de bolhas
(cones de napa sintética, com armação de alumínio , diâmetro de 70 cm e acoplados a garrafas
coletoras de gases). (Foto C1)
Foto C1 – Funil Coletor de Bolhas Acoplado a Garrafa Coletora de Gases
foto M.A.Santos
Na maioria dos casos, os funis eram colocados em um “transect”, partindo de regiões mais
rasas até locais mais profundos. Nas regiões mais rasas, eram colocados cerca de 5 funis,
diminuindo este número na medida em que se caminhava para áreas mais profundas.
Os funis eram submersos e ar totalmente retirado para evitar contaminação pelo ar
atmosférico presente. Após este processo, as garrafas coletoras, cheias de água eram acopladas ao
funil.(Foto C2)
149
Eletrobrás
Foto C2 – Grupo de Funis Colocados em Uma Região Rasa do Reservatório de Miranda
foto M.ASantos
A escolha do sítio de amostragem e a seqüência dos funis foram determinadas por
parâmetros como: densidade da vegetação alagada, tempo de enchimento do local (cota do
reservatório), profundidade, presença de vegetação semi-afogada, região geográfica do reservatório.
Consideramos ainda como variável de decisão, o tempo de deslocamento de barco até o
local da amostragem, bem como sua representatividade para o reservatório como um todo.
Na maioria das vezes os funis permaneciam por 24 horas no local, onde durante este período
as bolhas que emanavam do fundo eram capturadas e as garrafas coletoras eram então fechadas
hermeticamente dentro da água e recolhidas para posterior análise em laboratório. Entretanto em
algumas ocasiões empregou-se um tempo menor do que 24 horas e os valores obtidos extrapolados
para o tempo exato da experiência.
Pela experiência acumulada nas amostragens de gases com funis admite-se que há uma
correlação inversa forte entre profundidade e emissão de gases por bolhas. Desta forma, incluíamos
um número maior de funis nas regiões mais rasas, que desprendem mais gás.
150
Eletrobrás
1.2 - Amostragem dos Gases por Câmaras de Difusão
1.2.1 - O Processo de Troca Difusiva de Gás Medido por Meio de Câmaras
Na interface água/atmosfera se processa continuamente troca de gases. Os gases dissolvidos
na água emanam para o ar e os componentes do ar se dissolvem na água. Neste processo um
equilíbrio dinâmico tende a se estabelecer e ele é alcançado para um certo gás quando sua taxa de
emanação fica igual a sua taxa de dissolução.
Processos difusivos relevantes neste trabalho são facilmente representáveis se a
concentração de cada gás for expressa em termos de pressão parcial. Na fase gasosa a pressão
parcial de cada componente é a fração da pressão total que é devida a este componente. Por
exemplo, em um local onde a pressão atmosférica é 100 quilopascal (kPa) a pressão parcial do
oxigênio é de 21 kPa pois este gás está presente na atmosfera em proporção de 21 vol%.
A concentração do oxigênio dissolvido na água pode ser expressa em termos de sua pressão
osmótica. Água com oxigênio dissolvido exibindo pressão osmótica de 21 kPa estará em equilíbrio
com a atmosfera mencionada. Em termos de massa por unidade de volume a pressão osmótica de
oxigênio de 21 KPa corresponde a cerca de 9 mg O2 L-1, a 25oC.
Quanto à nomenclatura pode ser observado na literatura recente, que o termo “pressão
osmótica” como medida de concentração às vezes é substituído pelas denominações “pressão” ou
“pressão parcial” ou “tensão parcial”, grandezas estas representadas em kPa.
A média mundial da concentração de gás carbônico no ar é de 360 ppm em volume que
corresponde a uma pressão parcial de 0,036 kPa; a do metano é de 1,8 ppm. Água com pressões
parciais superiores emanará estes gás para a atmosfera. Por exemplo, se encontram em reservatórios
tipicamente tensões parciais de CO2 dissolvido na água entre 0,05 e 0,15 kPa, valores estes
correspondendo a concentrações atmosféricas de 500 a 1500 ppm de CO2 em volume. Deve-se
mencionar aqui que tais valores de pressões parciais de CO2 e CH4 dissolvidos na água são obtidos,
sem explicitamente serem procurados, no decorrer do trabalho com câmaras na medida de taxas de
emanação devido aos cálculos intermediários que intervêm.
151
Eletrobrás
1.2.2 - Procedimento da Medida de Taxas de Emanação
No presente trabalho foram utilizadas câmaras resultantes de um longo processo de
aperfeiçoamento inspirado no equipamento utilizado por Lucotte et all (1996). (Workshop sobre
gases de efeito estufa, UFPA, Santarém 1996).
O equipamento original era proposto para medir troca gasosa na interface água-ar. Para isto
era utilizada uma câmara de acrílico transparente, melhor descrita como uma caixa sem tampa,
usada em posição “invertida” tocando a superfície da água de modo a aprisionar um certo volume
de ar. Periodicamente eram retiradas amostras do volume e analisadas por cromatografia.
Se houvesse emanação de, digamos, gás carbônico, sua concentração no volume da câmara
cresceria com o tempo, o gráfico concentração versus tempo permitiria o cálculo da taxa de
emanação. Como dificuldades com estas câmaras são: aquecimento do volume gasoso pela radiação
solar, dificuldade de manuseio na presença de ondas, susceptibilidade a ocasional captura de bolha,
duração de cerca de 5 vezes o tempo com a câmara menor, devido ao grande volume em
comparação à área (grande espessura de camada gasosa, a 20 cm).
As modificações introduzidas foram:
-
Miniaturização da câmara, diminuindo o volume de tipicamente 20 L para 40 mL o que
baixou a espessura de camada gasosa para 2 cm, possibilitando a redução do tempo para
10 minutos.
-
Utilização simultânea de duas câmaras idênticas para tempos de troca de 5 min e 10 min,
evitando com isto do possível efeito da diminuição do volume resultante da amostragem
repetida em câmara única.
-
Uso da câmara miniaturizada na posição ligeiramente submersa obtendo-se com isto
uma redução da ação das ondas e termostatização.
152
Eletrobrás
1.2.3 - Princípio de Medição das Taxas de Troca
O uso das câmaras visa obter dados que permitam calcular as taxas de troca de gás
carbônico ou de metano. No experimento o número mínimo de equilibrações, para determinar a
taxa de troca, seria duas, por exemplo com duração de 3 e 6 minutos. Mas como será discutido
adiante, adicionando uma terceira equilibração, por exemplo com 12 minutos de duração, é possível
aumentar a confiabilidade da medição, decorrendo da redundância. O volume de 50 mL do ar
introduzido em cada câmara tem uma superfície de contato com a água de 22 cm2, como se a
câmara fosse um copo “invertido”, mantido sobre 22 cm2 da superfície natural mas com a diferença
da câmara estar submersa. Os mesmos processos de troca gasosa que se passam na superfície
natural se iniciam também na superfície de 22 cm2 da câmara submersa.
A seguir temos uma foto com a câmara de difusão (Foto C3)
Foto C3 – Câmara de Difusão para Medição de Gases
foto M.A Santos
Em uma experiência típica de equilibração dirigíamos ao lugar a ser amostrado e com o
barco ancorado em lugar de profundidade desejada se executava o experimento de equilibração.
Para isto primeiro era tomado um volume de ~500 mL de ar, aspirando-o com a bomba de pistão
provida de tubo de transferência. Este ar era tomado a cerca de 10 cm acima do nível da água. Cerca
de 35 mL eram então transferidos para um tubo de ensaio, para posterior determinação das
concentrações dos gases investigados.
153
Eletrobrás
As câmaras eram abastecidas com os 50 mL de ar da seguinte maneira: o tubo de
transferência da bomba era ligado à válvula da câmara e a câmara submersa e preenchida com água,
pendendo de sua bóia. Eram transferidos os 50 mL de ar da bomba, provocando expulsão de volume
igual de água de seu interior. O tempo do início da equilibração era observado, a válvula da câmara
era fechada e o tubo de transferência desligado. Assim o conjunto câmara-bóia passava a flutuar
quase livremente, agitado pela ondulação. Um cordão amarrado à bóia da câmara mantinha-o ao
alcance.
Terminado o tempo de equilibração, por exemplo 3 minutos, a câmara era fechada ainda de
baixo da água o que era possível devido a um pistão que cada câmara possuía e que além de fechála servia ainda para depois expulsar o ar do seu interior. Isto era feito após ligá-la a um tubo de
ensaio por tubo de transferência e com manipulação apropriada de sua válvula e de seu pistão.
Assim, em três experimentos de equilibração, eram obtidas três amostras de ar que passaram por
equilibrações de 3, 6, e 12 minutos.
No reservatório de Xingó, por exemplo, em um dos experimentos foram obtidas três
amostras. Os respectivos resultados da análise, junto com o da amostra 9C3 inicial, não equilibrada,
são mostrados listando a concentração y de CO2 em função do tempo t de equilibração.
T(min)
Y
0
411,5 ppm CO2
3
603,5 ppm CO2
6
749,5 ppm CO2
12
945,8 ppm CO2
A função y(t) que representa a concentração de CO2 , em ppm, na câmara após t minutos de
equilibração pode ser descrita por um a função exponencial da forma:
y = C + A exp(-k t )
Esta forma é o resultado teórico decorrente de uma suposição simples, qual seja que a taxa
de troca de gás dy / dt, entre a água do reservatório e o ar da câmara, seja proporcional à diferença
das concentrações C na água e y no ar da câmara. Simbolicamente
dy/dt = k (C – y)
onde k é a constante de proporcionalidade. Através de integração se obtém a função dada acima, ou
seja y = C + A exp(-kt), onde A é constante arbitrária de integração.
154
Eletrobrás
Esta função permite calcular a taxa de emanação verdadeira ou seja a taxa que prevalece
entre a superfície da água e a atmosfera. No experimento de equilibração com câmaras, precisa ser
levado em conta o efeito de saturação.
As amostras foram representadas em gráficos em função do tempo de equilibração, nota-se
que existe um efeito de saturação: com o correr do tempo a concentração de gás carbônico dentro da
câmara se aproxima assintoticamente do valor C que é a concentração deste gás dissolvido na água,
neste exemplo 1171,87 ppm; a saturação acontece porque o volume contido na câmara é pequeno
comparado à área da superfície de troca [Gráfico C1].
Gráfico.C1 - Pontos experimentais da concentração y nas câmaras de difusão, em função do tempo
de equilibração. A curva sólida (cor) foi ajustada estatisticamente aos quatro pontos experimentais,
sendo ela y = 1171,87 – 762,54 exp(-0,09972 t).
Duas observações podem ser feitas sobre o efeito da saturação: (a) mesmo em presença da
saturação a taxa de troca no instante inicial, dentro da câmara, é idêntica à que prevalece na
superfície livre da água. Esta igualdade é conseqüência de a taxa ser proporcional à diferença das
concentrações C-y, e no instante inicial a concentração y dentro da câmara ainda não foi atingida
pelo efeito de saturação por isto sendo idêntica à concentração fora da câmara. (b) A saturação é
teoricamente prevista e o grau em que os experimentos seguem a previsão é uma medida da
confiabilidade dos resultados.
155
Eletrobrás
Para se obter o ajuste da função y(t) optou-se pela abordagem algébrica: há uma função y =
C + A exp(-kt) onde o tempo t é a variável independente, a concentração y a dependente e C, A, k
são três constantes com seus valores a determinar. Se y e t forem conhecidos experimentalmente,
como o são após experimentos com câmaras, a função pode ser escrita como uma equação em que
C, A, k são três incógnitas. Usando três pares de dados experimentais se escrevem então três
equações com três incógnitas:
411,5 = C + A exp(-k.0)
603,5 = C + A exp(-k.3)
749,5 = C + A exp(-k.6)
Este conjunto caracteriza um sistema de 3 equações com três incógnitas. Quando resolvido
se obtém para as constantes os seguintes valores numéricos:
C = 1212,9 ppm
A = - 801,4 ppm
k = 0,0913 min-1
Dentro do enfoque algébrico apenas três dos quatro pares experimentais de y-t podem ser
usados. O quarto par experimental, embora carregue informação, não pode ser usado no ajuste das
constantes neste formalismo, pois o procedimento algébrico em sua exatidão não tolera pequenos
desvios experimentais dentro de um conjunto onde há redundância de dados, entrando em colapso
na presença do menor erro experimental.
Tais desvios, porém, são perfeitamente tolerados por outro método, o método estatístico. Ele
permite usar um conjunto redundante de dados, neste caso um número maior de equações (4) do
que número de incógnitas (3). Ajusta a função ao conjunto experimental, mesmo redundante,
definindo uma função de desvio quadrático S, algo semelhante à variança, e impondo a condição
que o conjunto das três constantes C, A, k seja aquele que produz desvio S mínimo[Equação 5]:
S = 6 (yi – (C + Aexp(-tik)))2
onde yi ti são pares experimentais de concentração e tempo. A minimização de S implica que suas
derivadas parciais em relação a C, a A, e a k devem ser nulas simultaneamente.
156
Eletrobrás
wS/wC = 0
wS/wA = 0
wS/wk = 0.
Comparando a trinca de constantes obtidas anteriormente pelo método algébrico com esta
conseguida pela minimização estatística de S se nota uma ligeira diferença porém o método
estatístico tendo usado um universo maior de dados leva a vantagem da amostragem maior e é por
isto melhor, no sentido de estar mais de acordo com a experiência.
Outra vantagem do método estatístico é ele permitir computar uma função de desvio para
medir de quanto é o afastamento dos dados medidos em relação a função ideal. Neste trabalho
definimos um s relativo à constante C assim :
s(%) = 100 . S1/2/ (n C)
onde n é o número de pares experimentais de dados, aqui n = 4. Pode-se dizer que s é uma espécie
de desvio percentual de um ponto experimental típico em relação ao valor ideal da função. A
utilidade do desvio s é no julgamento da confiabilidade de um conjunto de dados de equilibração.
Estimativas de emissão de CO2 com s pequeno são mais confiáveis que os de s grande.
O exemplo dado acima com as amostras de Xingó era um caso de emissão de CO2 da água
para o ar. A taxa verdadeira de emissão prevalece na câmara apenas no primeiro instante da
equilibração, quando a concentração de CO2 dentro da câmara é idêntica à sua concentração no ar
da superfície da represa. Nos instantes seguintes a crescente saturação dentro da câmara reduz a
taxa de emissão. Porém pequena manipulação algébrica permite calcular a taxa verdadeira a partir
da função que ficou disponível pelo ajuste aos dados:
y = C + A exp(-kt)
Tomando sua derivada temporal resulta:
dy/dt = - A k exp(-kt)
Esta derivada representa a variação T da concentração y dentro dos 50 mL do volume da
câmara, com o avanço do tempo, que no caso do exemplo foi um crescimento. Esta derivada pode
ser calculada para qualquer instante t, inclusive para o instante inicial, usando para a variável t o
valor apropriado. No instante inicial t = 0. Substituindo este valor se obtém:
(dy/dt)t=0 = - A k.
157
Eletrobrás
ou seja,
T = - A k.
Usando os valores das constantes A = -762,54 e k = 0,09972 achados pelos ajustes
estatísticos obtém-se:
T = 76,04 (ppm min-1)
que é a taxa segundo a qual a concentração de CO2 crescia dentro da câmara no primeiro instante da
equilibração.
A taxa T que descreve o aumento temporal da concentração dentro da câmara pode ser
transformada na taxa Q que mede quanta massa de CO2 atravessa por minuto ou por dia a interface
de contato de 22 cm2 entre a água e o ar da câmara. Como esta transformação é feita, pode ser
observado na equação seguinte :
Q(mg CO2 m 2 d 1 )
T ( ppm min 1 ).10 6 ( ppm 1 ).50 (mL).1440 (min d 1 ).44(mg CO2 mmol 1 )
22.10 4 (m 2 ). 25,11(mL mmol 1 )
ou
Q = 57,35 T (mg CO2m-2d-1)
158
Eletrobrás
Da fração constam: o volume de ar da câmara, que é de 50 (mL), o fator 1440 (min d-1) que
converte min-1 para d-1, a massa milimolar do CO2 que é 44 (mg CO2mmol-1), a área da câmara de
22.10-4 (m2), e o volume milimolar de um gás ideal que em Xingó na ocasião dos experimentos era
de 22,11 (mL mmol-1). Deve-se observar que as dimensões que constam da fração se simplificam
resultando mg CO2m-2d-1.
Em resumo, para as experiências de equilibração em Xingó a taxa Q (mg CO2m-2d-1) é
obtida a partir da taxa T (ppm min-1), multiplicando T pelo fator 57,35.
Para o exemplo aqui usado resulta:
Q = 4361 mg CO2m-2d-1
valor este derivado das amostras constitui emissão de CO2. O desvio s associado a este valor foi de
s = 0,56%.
A taxa T, que é idêntica a dy/dt, por sua vez é obtida usando os quatro pares de dados
experimentais de equilibração, ajustando a eles a função y(t) e calculando dy/dt no instante de t=0.
Mais rara nos resultados da última campanha foi a absorção de CO2 pela água. Foi, no
entanto, constatada na maioria dos reservatórios. A seguir está exemplificada através do conjunto
das amostras equilibradas, escolhidas para mostrar um caso de conformidade menor entre os valores
experimentais e os teóricos. As concentrações achadas na análise foram:
t(min)
CO2 (ppm)
0
471,6
3
473,4
6
462,5
12
397,2
159
Eletrobrás
Gráfico. C2 Concentração de CO2,, em ppm, nas câmaras, em função do tempo de equilibração,
verificadas no conjunto de amostras, obtidas no reservatório de Segredo e mostrando absorção de
CO2 pela água..
No conjunto houve também desvio maior, com s = 1,0%, do que no exemplo anterior. Em
seguida tem-se mais considerações sobre os resultados obtidos com o uso das câmaras de
equilibração.
A hipótese de que a velocidade de troca gasosa entre a água e o ar contido na câmara seja
proporcional à diferença das respectivas concentrações e que resulta na forma da função que
descreve a equilibração, ficou plenamente justificada no decurso deste trabalho. A concentração de
CO2 (ou metano) no instante inicial dentro da câmara é idêntica à concentração no ar ambiente e
sendo assim é interessante examinar o efeito do vento que afeta a concentração no ar.
Se há constante emanação de gás da água para a atmosfera, na ausência de vento, se
estabeleceria sobre a água uma camada de concentração elevada de, digamos, CO2 e este se
difundiria através do ar para as grandes altitudes onde prevalece a pressão parcial média mundial.
A turbulência estabelecida pelo vento tem dois efeitos. Chegam “pulsos”
de ar com
concentração menor, seja vindo das margens seja das alturas, e ficam sobrepostos à difusão de uma
segunda rota de fuga do CO2 do lago, que é a convecção. Assim, na presença de vento, se estabelece
uma flutuação na concentração do CO2 no ar atmosférico que se constata quando trazido ao
laboratório como amostra do “instante inicial”. Tal flutuação descreve a contínua variabilidade das
condições de troca gasosa entre água e o ar e não conduz a erro, e sim a uma avaliação mais realista
da situação.
160
Eletrobrás
No ambiente aquático existe um sumidouro para o CO2 dissolvido que é a fotossíntese
realizada pelo fitoplâncton. A fotosíntese converte CO2 em compostos orgânicos a uma taxa de,
tipicamente, 100-300 mg C m-2 d-1 tomando taxas encontradas na represa do Broa como exemplo.
Mas concomitantemente com a fotosíntese a respiração libera CO2 ao longo da cadeia alimentar.
Dependendo das atividades relativas entre fotosíntese e cadeia alimentar pode haver emanação ou
absorção de CO2 atmosférico.
Durante a noite a fotosíntese diminui sensivelmente devido à falta de luz, mas a respiração e
metanogênese continuam. Por esta razão devem ser investigadas não apenas as taxas diurnas de
troca difusiva de CO2 mas também as noturnas. Pela mesma razão pode-se esperar variações de
taxas difusivas em função da intensidade de iluminação, as condições podem ser de sol intenso,
nublado, nuvens carregadas etc.
Contracenando com estes fatores citados que tendem a introduzir flutuações aparentando
aleatoriedade, vem o conteúdo de CO2 dissolvido na água a agir em direção da estabilização. A
água é um reservatório de CO2 dissolvido. Em água relativamente rasa de, digamos 30 m de
profundidade, com a concentração de a500 mol CO2 m-3, há a1500 mol CO2 m-2, que compreende
a ordem de grandeza que a produção primária consegue consumir em um dia. Já na coluna da
atmosfera a 360 ppm CO2 existem a1000 mol CO2 m-2. Os dois valores são da mesma ordem de
grandeza: a massa total de CO2 residente na atmosfera e a massa total dissolvida na água rasa que se
contracenam em cada metro quadrado de interface de contato.
Assim, não se deve esperar que um destes dois reservatórios domine sobre o outro, impondo
uma rígida constância de concentrações, mas deve-se esperar flutuações moderadas sem mudanças
drásticas da concentração de CO2 no decurso de um dia.
Possivelmente em períodos mais longos, tanto a fotosíntese como a troca gasosa estão
sempre presentes, mesmo com intensidade pulsante, e a troca gasosa não conseguiria alterar as
concentrações rapidamente, pois seu efeito seria moderado pelos lastros dos dois reservatórios.
Sob o ponto de vista do confronto de dois reservatórios, cabe idealizar um método adicional
para quantificar a taxa de troca gasosa através da interface: se for medida a concentração de um gás
na água e no ar perto da interface e se forem simultaneamente avaliadas as condições de vento é de
se esperar que haja boa correlação do conjunto destes parâmetros com a taxa de troca. Tal
procedimento, por ser mais simples, permitiria aumentar o número de sítios amostrados, dentro dos
recursos disponíveis.
161
Eletrobrás
2 - Método de Análise das Amostras
As baixas concentrações de metano foram analisadas por detetor de ionização de chama na
saída de uma coluna de polímero poroso (hayesep D). Concentrações de O2, N2 e CH4 foram
analisadas por detetor de condutividade térmica com uma coluna de tamiz molecular 5A. O gás
carbônico foi analisado pelo mesmo detetor com a coluna hayesep D. Os gases utilizados foram: ar
sintético SS, hidrogênio UP e nitrogênio AP adquiridos da Aga.
No laboratório cromatográfico, instalado em um dos alojamentos próximos à represa, foram
feitas 800 análises cromatográficas de amostras de gás provenientes da represa.
(Foto C4 )
Foto C4 - Laboratório de cromatografia Gasosa Montado na UHE de Segredo
Foto (M.A.Santos)
O cromatógrafo com detetor de condutividade térmica é o modelo U-13 da Construmaq São
Carlos. O cromatógrafo de ionização de chama usa um eletrômetro Gow-Mac processando sinal
provindo de detetor adaptado ao mesmo cromatógrafo.
Os dois tipos de detetores fornecem áreas dos picos cromatográficos relativos aos gases
analisados. Estes foram CH4, CO2, N2 e O2.
162
Eletrobrás
PADRONIZAÇÃO
A sensibilidade a cada um dos gases foi determinada através de um procedimento de
padronização repetido diariamente. Para o metano primeiro foi produzido um padrão concentrado
através da reação
CH3 – COONa + NaOH Æ CH4 + CO(ONa)2
Esta é efetuada misturando-se massas aproximadamente iguais de acetato de sódio e de
hidróxido de sódio, ambas na forma seca, e introduzindo a mistura (a 10 g) em tubo reator. Este é
fechado com rolha provida de tubo de transferência. Aquecendo-se a mistura acima de 2700C a
reação se inicia havendo vigoroso desprendimento de metano. Despreza-se o gás gerado durante
alguns minutos para que seja purgado o ar inicialmente contido no reator. Em seguida se recolhe o
metano em um tubo de ensaio, ele servirá de padrão. Mas primeiro sua pureza é estabelecida por
análise cromatografica.
As impurezas contidas no padrão são oxigênio e nitrogênio do ar. São obtidas purezas
típicas acima de 98%, levando em conta a pureza, produz-se um padrão com 10 ppm de metano,
diluindo o padrão concentrado usando como diluente hidrogênio cromatográfico.
A finalidade do padrão diluído, contendo 10 ppm de metano, é estabelecer a sensibilidade do
cromatógrafo. Para estabelecê-la 1 ml deste padrão é injetado no cromatógrafo com detetor de
ionização de chama e se obtém a área correspondente, por exemplo 20000 u. a. (unidades de área).
O fator q de sensibilidade se obtém dividindo a concentração (10 ppm) pela área (20000 u. a.).
Resulta neste caso 5.10-4 ppm (u. a.)-1.
Ao analisar amostras provenientes de câmaras de difusão injeta-se também 1 ml e se usa a
área A correspondente ao pico de metano, por exemplo A=3000 u. a., para calcular a concentração
C na amostra que será [Equação 10]:
C=q.A
= 5 . 10-4 . 3000
= 1,5 ppm
Este procedimento é equivalente à comparação da amostra com o padrão de 10 ppm.
163
Eletrobrás
O procedimento de padronização do CO2 é análogo. As reações de produção são:
K2CO3 + 2 HCl Æ 2 KCl + H2CO3
H2CO3 Æ CO2 + H2O
A reação é efetuada em solução aquosa, usando soluções de carbonato de potássio e de ácido
clorídrico: Em um tubo de ensaio inicialmente cheio de solução de acido clorídrico é injetada
mediante seringa solução concentrada de carbonato de potássio. A reação é extremamente rápida,
mesmo em temperatura ambiente, e o tubo de ensaio fica preenchido com gás carbônico. O gás
obtido é analisado cromatograficamente.
Purezas típicas acima de 97% são obtidas, as impurezas sendo N2 e O2 do ar. Considerando
a pureza se prepara um padrão diluído contendo 1000 ppm CO2 para com este obter-se a
sensibilidade do cromatógrafo ao gás carbônico, em analogia com que é feito para o metano.
Quanto à questão de como é possível usar um cromatógrafo para a padronização antes de
sua sensibilidade ter sido estabelecida, tem-se com resposta que: as impurezas são os componentes
do ar devido à sua composição muito constante com 78% N2, 21% O2 e 0,9% Argônio. A resposta,
então é: em corrida preliminar se usa o ar ambiental como padrão e se estabelece a sensibilidade
para o nitrogênio e o oxigênio que permite determinar que quantidade destes gases existem no
padrão concentrado, estabelecendo assim sua pureza.
164
Eletrobrás
3 – Comentários Adicionais sobre a Medição das Taxas de Troca Difusiva
Em resumo, usamos nas medidas, simultaneamente, três câmaras de 50 ml cada. Localizadas
25 cm abaixo do nível da água e, tendo uma interface água – ar, expondo os 50 ml de ar contidos à
troca difusiva com o gás dissolvido na água. Nas três câmaras a troca se processa durante tempos
diferentes, sendo estes 3, 6 e 12 minutos. Decorridos estes tempos o processo de troca é
interrompido e o ar de cada câmara é levado em tubo seco para análise da concentração de metano e
Gás Carbônico; verifica-se que a concentração destes gases não varia linearmente com o tempo em
que foi exposto à troca gasosa mas que existe um efeito de saturação.
Usando este efeito de saturação, se estabelece, mediante cálculo, a taxa de troca gasosa no
instante inicial da experiência, quando o efeito de saturação ainda não se manifestava. Esta é então
tomada como taxa de troca verdadeira, aquela que normalmente existe entre a superfície da represa
e o ar atmosférico.
Figura C1 - Duas câmaras de troca gasosa, com volume de 50 mL, a duas profundidades
diferentes e “câmara estática” com 18 L de volume suportada por bóias na superfície. (Não
estão representados, nas câmaras, os dispositivos de alimentação e retirada do ar para equilibração)
165
Eletrobrás
Concebeu-se então uma maneira de verificar se é mensurável uma eventual diferença entre a
taxa de troca difusiva quando a interface de troca não é a superfície livre da represa. Em vez de 25
cm de profundidade, a posição da câmara for 50 cm abaixo do nível da água, o efeito da
profundidade deverá ser cerca de duas vezes maior. Por outro lado, se o efeito da profundidade não
for mensurável, taxas obtidas a partir de câmaras situadas a 25 cm e a 50 cm de profundidade
deverão ser estatisticamente indistinguíveis. Com o intuito de avaliar um possível efeito foram
conduzidas várias medições de taxas, usando no mesmo local do reservatório três câmaras a 25 cm
de profundidade e simultaneamente outras três a 50 cm, cada trinca de câmaras produzindo uma
taxa de troca gasosa por experimento. A taxa referente a 25 cm poderá ser então comparada com a
de 50 cm.
As câmaras com 50 mL de volume foram por nós desenvolvidas e diferem do equipamento
padrão utilizado por outros grupos de pesquisa, que têm utilizado câmaras estáticas. Fizemos
também comparações entre nossas câmaras, que são usadas em método dinâmico, e a câmara
estática.
Inicialmente serão apresentados a descrição do procedimento e as taxas de troca obtidas com
nossas câmaras dinâmicas a diferentes profundidades. (Figura C1)
As medidas com câmaras dinâmicas foram feitas em dois reservatórios, o de Tucuruí
(reservatório incluído nesta pesquisa) e o de Itaipú (objeto de um outro contrato com Itaipú
Binacional). As taxas resultantes das amostragens a 25 cm de profundidade são marcadas com C
enquanto as referentes à profundidade de 50 cm com P.
Da tabela C1 se vê que as diferenças percentuais variam entre
–61% e +54% numa
distribuição aparentemente aleatória, a simetria da distribuição sugere fortemente que P e C são
estatisticamente indistinguíveis.
166
Eletrobrás
Tabela C1 - Comparação de taxas de emanação de metano, medidas simultaneamente a 25 cm
(C) e 50 cm (P) de profundidade, em vários sítios das represas de Itaipu e de Tucurui. As
diferenças entre P e C são expressas como % em relação a cada taxa C.
9%
17%
4,44
6,84
Tucuruí
8,95
6,37
13,04
7,86
mg CH4 m-2 d-1
57,30
(1,55)
22,13
(19,74)
(excluíd
-61%
o)
(1174%)
mg CH4 m-2 d-1
9,63
13,41
28,53
8,69
8,29
14,71
54%
-29%
-40%
-10%
C
1,99
P
2,78
Diferença,
P-C
40%
C
P
Diferença
P-C
Itaipu
2,13
2,32
1,44
1,69
-38%
-48%
MÉDIA
1,3%
-19%
MÉDIA
Quanto à comparação entre os resultados obtidos com nossas câmaras dinâmicas e a câmara
estática, temos três séries de medidas obtidas nos reservatórios de Tucuruí, Samuel e Itaipú. As
medidas de Tucuruí e Samuel sugeriam que a câmara estática estava subestimando as taxas por um
fator de cerca de 2.
O experimento em Itaipu foi conduzido com o ar da câmara “estática” circulado por bomba
externa a uma taxa de 1,5 L min-1, entre a bomba de cerca de 10 mL de volume e a câmara de 18 L.
O efeito do bombeamento era de apenas circular o ar contido na câmara, pois a bomba era ligada à
câmara por dois dutos. Por um deles a bomba aspirava o ar da câmara e o devolvia pelo outro. Com
isto a diferença das taxas medidas com câmaras dinâmicas e com a câmara estática foram reduzidas
significativamente.
Para diminuir o efeito do aquecimento interno da câmara bloqueou-se a entrada de luz solar
direta na câmara em dois reservatórios pesquisados, ao cobrir a câmara com um tecido branco, de
malha, que bloqueava a luz solar direta mas permitia passar a claridade difusa. Ficou claro que
existe vulnerabilidade da câmara estática perante a luz solar e a temperatura. Alternativamente, o
uso de cobertura da câmara com papel alumínio bloqueia qualquer tipo de entrada de luz, tornando
o ambiente interno da câmara ainda mais artificial, possivelmente alterando atividade fotossintética
no seu interior.
Tabela C2. Comparação das taxas de emanação de metano obtidas mediante uso de câmaras
pequenas, C (50 mL, processo dinâmico) e a câmara grande, G (18 L, processo estático).
167
Eletrobrás
mg CH4 m-2 d-1
Tucuruí
C
4,44
8,95
13,04
9,63
(13,41)
28.5
G
7,45
4,72
4,08
10,05
( 0,68)
18,2
Razão
(excluid
C/G
0,60
1,9
3,2
0,96
a)
-2
Samuel
mg CH4 m d
C
(14,6)
6,13
15,86
G
(52,3)
2,10
8,11
Razão
(excluid
C/G
a)*
média
1,7
1,6
-1
média
2,4
2,9
2,0
*por falta de termostatização
A razão C/G compara as taxas obtidas usando câmaras pequenas e grandes. Razão igual à
unidade indica concordância que de fato houve quando o ar da câmara grande estava circulando.
Com a variabilidade das medidas reportadas, a média 1,0 da razão C/G surpreende.
A comparação do desempenho das câmaras pequenas e grande foi feita usando as taxas de
emanação de metano. Foi escolhido o metano e não o gás carbônico por se tratar, no caso, de um
sistema mais simples. Todos resultados obtidos nas campanhas aqui reportados da troca difusiva de
metano mostraram que havia apenas emanação deste gás para o ar mas nunca absorção. Já no caso
do gás carbônico havia tanto emanação quanto absorção, com esta última acontecendo em quase
metade das coletas; no conjunto de fontes e sumidouros de gás carbônico que existe nas camadas
superficiais da água havia, no caso do gás carbônico, ora dominância de umas ora de outras. Já o
sistema metano-água-ar, com a dominância da emanação apenas, é menos complicado que o do gás
carbônico sendo assim mais apropriado para a comparação do desempenho das câmaras.
168
Eletrobrás
4 - Determinação da variabilidade e dos limites de detecção do método cromatográfico
O método cromatográfico de análise usado nas determinações da concentração de metano e
gás carbônico foi examinado quanto à sua reprodutibilidade e sensibilidade. Repetiu-se vinte vezes
a análise de um padrão com concentrações próximas às das amostras. Dos dois conjuntos
resultantes, de vinte valores de concentração (n=20), foram calculadas as médias x e os desvios
padrão s, e destes foi calculada a variabilidade v, expressa como porcentagem [Euqação 11]:
v = 100 s / x [%]
Em um segundo conjunto de análises, injetando sempre volume de ar igual no cromatógrafo,
diminuí-a-se a concentração de metano ou de gás carbônico, até que a altura do pico cromatográfico
tivesse altura duas vezes maior que a altura dos picos do ruído (flutuações aleatórias da linha base).
A concentração que cumprisse esta condição era tomada como limite de detecção. Variabilidade e
limites de detecção constam da tabela 10.
Tabela C3 - Variabilidade e limite de detecção das análises cromatográficas
Espécie
Variabilidade
limite de detecção
CO2
CH4
3,18 %
4,33 %
27,8 ppm
0,12 ppm
O modo de determinação do limite de detecção aqui empregado é especificar a
concentração que produz pico cujo quadrado é duas vezes o quadrado dos picos de ruído. Em tal
critério os limites de detecção seriam, aproximadamente , 8,3 ppm CO2 e 0,04 ppm CH4 .
169
Eletrobrás
5 - Concentração de Metano e Gás Carbônico na Água
No ítem “discussão das técnicas de medições utilizadas” constam duas tabelas que visam
caracterizar os reservatórios pela concentração dos gases metano e dióxido de carbono dissolvidos
na água. Há nelas uma justaposição de concentrações obtidas de duas maneiras. Uma delas,
provém da equação de ajuste das concentrações obtidas com as câmaras pequenas, as equações têm
a forma [Equação 12]:
y = C + A exp(-Kt)
e descrevem a concentração y do Gas, no ar contido na câmara, em função do tempo t. As
grandezas C, A e K são constantes. A constante C representa a concentração do gás dissolvido na
água em unidades de pressão parcial dada em ppm. Por exemplo, se a constante C em uma das
medições for 900 ppm CO2, o significado é: na água existia CO2 em tal concentração que estaria em
equilíbrio com ar contendo 900 ppm de CO2.
A pressão parcial do gás dissolvido na água medida como pressão parcial em ppm e a
correspondente massa de gás contido na água medida em mg L-1 se relacionam por meio do
coeficiente de solubilidade que pode ser encontrado em tabelas. Neste relatório foram listados a
concentração dos gases na água em mg L-1 mas os valores não foram obtidos das respectivas
pressões parciais e coeficientes de solubilidade tabelados. Como consegui-se estas concentrações,
está descrito a seguir:
Em um pequeno número de amostras de água superficial, tipicamente 2 a 4 amostras por
reservatório, eram coletados 250 ml de água da superfície, em frascos de 250 ml, e levados ao
laboratório. Vinte e cinco ml da água eram substituídos por gás hidrogênio, o frasco era agitado
intensamente durante 60 segundos para estabelecer partição de equilíbrio do CO2 (ou CH4) entre a
água e o hidrogênio, e em seguida determinava-se, por cromatografia, a massa de CO2 (ou CH4) que
tinha passado da água para o hidrogênio. Por meio de duas extrações seqüenciais deste tipo era
possível calcular a massa total de gás contido na amostra de água, determinando assim a
concentração do gás na água em mg L-1. A partir do resultado da análise cromatográfica calculavase também a pressão parcial de equilíbrio do gás contido na água expresso em ppm. Este último
valor é comparado com o valor medido pela constante C, mencionada acima.
170
Eletrobrás
6 - Método do Cálculo da Emissão de Carbono das Hidrelétricas Comparadas às Termelétricas
O método baseia-se no princípio da emissão de carbono evitada por uma determinada planta
hidrelétrica em comparação com um outro tipo de tecnologia de geração de energia elétrica. (Rosa
et allii, 1996)
Para tanto, foram definidos alguns parâmetros necessários ao cálculo proposto, ou sejam:
- densidade de biomassa da vegetação afogada em (t/ha);
- percentual de carbono estocado na biomassa em (%);
- percentual da biomassa que sofre decomposição e que se transforma em CH4 (%);
- a área inundada pelo reservatório em (km2);
- coeficiente de potência elétrica por m2 inundado.
Para o cálculo da emissão de CH4 e CO2 no período de tempo considerado pode-se fazê-lo
por uma simples extrapolação das emissões medidas nos reservatórios hidrelétricos estudados. Esta
é uma forma conservadora de fazer a extrapolação, mas os resultados até agora encontrados revelam
a presença de outras fontes de matéria orgânica, além da biomassa pré-existente e que foi afogada.
Caso tivéssemos apenas a emissão da decomposição da biomassa afogada, pois o valor da emissão
da biomassa afogada decresce com o tempo, tería-se um valor projetado de emissão ao longo do
tempo decrescente.
Pode-se admitir que este período de tempo considerado está dentro de uma vida útil média
de 50 anos para a usina, admitindo-se uma renovação de mais 50 anos. A Emissão Evitada de
Carbono (EEC) representa a diferença entre a quantidade de carbono emitido por uma termelétrica
de potência equivalente à de uma hidrelétrica e a quantidade de carbono emitida pela hidrelétrica.
Deve-se ponderar a emissão do CH4 com um fator-peso, definido pelo Intergovernamental Panel on
Climate Change - IPCC, que representa o poder de aquecimento da superfície terrestre pelo eficácia
do gás em relação ao CO2 ( GWP - Global Warming Power).
Para obter-se a Emissão de Carbono Evitada é preciso antes calcular a energia gerada
anualmente pela hidrelétrica estipulada, por unidade de área inundada caso não se tenha este dado a
mão :
E=fPH
(1)
onde,
171
Eletrobrás
E = energia gerada no ano/unidade de área;
f = fator de capacidade da hidrelétrica;
P = potência da hidrelétrica por unidade de área;
H = número de horas anuais (8.760 horas);
A emissão de CO2 pela termelétrica equivalente que substituiria a hidrelétrica, para gerar a
mesma quantidade de energia elétrica E por ano, ao longo de T anos, é [Equação 14]:
D
EcT
e
(2)
onde,
E = energia gerada;
c = coeficiente de emissão de CO2 do combustível.
T = número de anos;
e = eficiência da termelétrica;
O fator de capacidade expressa a relação prevista entre a potência média efetivamente
utilizada, ao longo de um período grande de tempo, e a potência instalada nominalmente. Este fator
é tipicamente f = 0,5 nas hidrelétricas brasileiras, supermotorizadas para atenderem a ponta (
máximo de potência diário) além de fornecerem a energia firme. Esta é garantida pelos
reservatórios grandes, dimensionados para armazenar a água prevendo períodos de seca. É possível
mudar esta configuração visando reduzir a área inundada. Isto implicaria em perda da energia firme,
obrigando o uso da complementação térmica da geração elétrica em períodos secos.
A eficiência da termelétrica varia com a tecnologia, sendo otimizada com o uso do ciclo
combinado com turbinas a gás e a vapor em seqüência. Esta limitação termodinâmica dá às
termelétricas uma eficiência típica de 30 a 35%, atingindo 45% a 50% no caso mais favorável,
enquanto que as hidrelétricas ultrapassam 90% de eficiência na conversão da energia hidráulica em
eletricidade.
O coeficiente de emissão de CO2 varia com o combustível sendo máximo para o carvão e
mínimo para o gás natural, ficando os derivados de petróleo em posição intermediária. Na hipótese
de uso da biomassa, esta pode ser renovável, no caso do bagaço de cana ou da lenha de floresta
plantada ou manejada e emissões líquidas nulas.
É preciso definir de maneira mais geral possível, a Emissão de Carbono Evitada (ECE) num
tempo T :
e=E-F
(3)
172
Eletrobrás
onde E e F são as emissões totais ponderadas de carbono pela termelétrica e pela hidrelétrica,
respectivamente. Usando a aproximação usual tomar um valor G, dado pelo potencial de
aquecimento global definido pelo IPCC, para ponderar o efeito do metano no aquecimento global,
podemos escrever:
E = D+ G I
(4)
F=J+GK
(5)
onde
D= emissão de CO2 pela termelétrica;
G = fator de ponderação do metano em relação ao CO2 (GWP);
I = emissão de CH4 pela termelétrica;
J = emissão de CO2 pela hidrelétrica;
K = emissão de CH4 pela hidrelétrica.
Pode-se considerar nas emissões das hidrelétricas além da decorrente da biomassa
preexistente que foi submersa, outra permanentemente produzida após o enchimento. Vamos
designar as emissões devidas a esta por O e P , referindo-se respectivamente ao (CH4) metano pela
hidrelétrica e ao (CO2 ) dióxido de carbono pela hidrelétrica.
Em contrapartida há as emissões de metano e de dióxido de carbono devido às inundações
sazonais na área, sem a barragem. Vamos designá-las por S (para o caso do metano) e V (para o
caso do dióxido de carbono), que devem ser subtraídos das emissões das hidrelétricas. Podemos
incluir nos termos S e V a absorção dos dois gases da atmosfera pelo espelho d'água da represa.
Como uma primeira hipótese de trabalho, na subtração E - F cancelamos os termos como se
as contribuições, positivas e negativas, com valores inferiores aos dos termos dominantes, se
anulassem.
GI-GO-P+GS+V=D#0
(6)
onde:
173
Eletrobrás
I = emissão de CH4 pela termelétrica;
O = emissão de CO2 pela hidrelétrica;
P = emissão de CO2 permanentemente produzida pelo reservatório;
S = emissão de metano por inundações sazonais;
V = emissão de CO2 por inundações sazonais;
G= fator de ponderação do metano em relação ao CO2 (GWP);
Com esta aproximação, restaria calcular :
e = D- G K - J
(7)
D= emissão de CO2 pela termelétrica;
G = fator de ponderação do metano em relação ao CO2 (GWP);
J = emissão de CO2 pela hidrelétrica;
K = emissão de CH4 pela hidrelétrica.
admitindo que o erro cometido fica dentro da ordem de magnitude das incertezas dos parâmetros
usados. J pode ser da ordem de grandeza de K , conforme nossas considerações sobre o biogás. Por
outro lado o fator G é grande de modo que G K pode ser maior que J.
Haverá uma economia de emissão de carbono, do ponto de vista do aquecimento global se
E>F
(8)
implicando
e>0
o que indica o mérito da hidrelétrica em relação à termelétrica. Se e < 0 não há o mérito.
Para avaliar o quanto cada opção contribui para o aquecimento global, pode-se definir um
coeficiente relativo análogo ao inverso do R :
RI
E
F
ou RI
E
na hipótese de cancelamento da emissão de CH4 pela termelétrica
J
sendo obviamente a condição de mérito da hidrelétrica em relação à termelétrica expressa pela
desigualdade
174
Eletrobrás
RI > 1
Na abordagem acima fez-se um balanço das emissões contabilizando o metano emitido
multiplicando-o por um fator G, dado pelo GWP conforme o IPCC. É mais correto definir R a partir
dos efeitos integrados das emissões, considerando-se essas contínuas ao longo do tempo,
generalizando o conceito de GWP.
175
Eletrobrás
Anexo D – Descrição dos Processos de Emissão de Gases
A represa contém no fundo biomassa inundada que se decompõe emitindo principalmente
CH4, N2 e secundariamente CO2 devido à decomposição anaeróbica. Na decomposição aeróbica
apenas CO2 e N2 são emitidos.
Além dos gases emitidos há durante a decomposição a formação de resíduo biologicamente
inerte que é a humina e os ácidos húmicos e fúlvicos, podendo estes últimos serem lixiviados e
levados pela água. Estes compostos inertes são polímeros fenólicos e se originam principalmente da
lignina, presente no material lenhoso.
Desta forma parte do carbono originalmente presente é emitido como gases, outra parte dele
é levada pela água como ácidos húmicos e fúlvicos e há o resíduo fenólico insolúvel e inerte, a
humina, que pode ser incorporado ao fundo da represa como sedimento e, junto com sílica e argila
sedimentadas, se encaminhar para a fossilização.
No fundo da represa há a biomassa terrestre inundada e algum sedimento fresco formado por
detritos do plâncton. A decomposição do sedimento, efetuada principalmente por bactérias,
demanda oxigênio a taxas superiores que a difusão pode suprir e se estabelece o regime anóxico.
Neste ocorre o re-arranjo das ligações químicas dentro do material orgânico gerando energia que as
bactérias necessitam. Em um primeiro estágio resultam ácidos orgânicos que em seguida são
decompostos sob formação de CH4 e CO2 como pode ser exemplificado com o ácido acético sujeito
à metanogênese:
CH3 – CO OH Æ CH4 + CO2
Naquele ambiente é gerado também nitrogênio gasoso pela desnitrificação e pela
decomposição de aminoácidos. Estes gases são gerados molecularmente e ficam inicialmente
dissolvidos na água intersticial dentro do sedimento. Mas no caso do metano e do nitrogênio gasoso
que são pouco solúveis há segregação dos mesmos em bolhas. Estas crescem em tamanho até não
poderem mais ser retidas no interior do sedimento, quando irrompem e sobem à superfície. O gás
carbônico tende a permanecer em solução por ser mais solúvel mas pequena fração entra nas bolhas
formadas.
Nem todo metano gerado no sedimento é transportado no gradiente vertical da água por
bolhas. Parte dele difunde pela água em direção à superfície. Mas em seu caminho pelas camadas
superiores há concentração crescente de oxigênio.
Bactérias presentes em suspensão têm a capacidade de utilizar o metano para fins
energéticos combinando-o com oxigênio produzindo gás carbônico e possivelmente outros
compostos orgânicos.
176
Eletrobrás
Desta forma a camada oxigenada do reservatório atua como uma fonte de absorção para o
metano, podendo chegar mesmo a absorver metano contido no ar atmosférico, caso em que se
estabelece um fluxo de metano na direção ar-água. De modo semelhante a fotossíntese forma uma
fonte de absorção para o gás carbônico, podendo haver um fluxo deste gás da atmosfera para a
água.
O gás emitido devido à decomposição da biomassa inundada constitui apenas uma fração do
total de gás emitido pela represa pois há outra fonte de emissão de gases: na água da represa
existem organismos.
O fitoplâncton constituído principalmente por algas, efetua fotossíntese usando o gás carbônico
presente sob forma dissolvida na água. A biomassa fitoplanctônica cresce a uma taxa típica de 100
mg a 300 mg de carbono por m2 por dia, valor constatado nas grandes represas Amazônicas.
A biomassa gerada por fotosíntese dá início à cadeia alimentar, na qual existem seqüências
como esta: algas alimentam protozoários que alimentam microcrustáceos que alimentam peixes.
Nestas seqüências há geração de CO2 e possivelmente CH4 que junto com os corpos dos indivíduos
mortos servem de alimento a bactérias que por sua vez geram gases etc, seja em suspensão
planctônica, seja incorporadas ao sedimento.
O gás emitido pela represa provém, pois, da decomposição de matéria de duas origens. Uma
da biomassa original inundada e a outra da biomassa formada durante a fotosíntese sempre em
curso na água da represa. A primeira parte, ao longo de sua decomposição, vai reduzindo o estoque
de carbono proveniente da biomassa inundada e caminha para a inércia biológica devendo diminuir
sua parcela de emissão de gases ao longo do tempo. Já o gás emitido em conseqüência do plâncton
tem taxa essencialmente constante ao longo do tempo pois é constantemente renovada sua fonte.
Biomassa gerada por fotosíntese, em águas com temperaturas acima dos 300 C, se decompõe
sem deixar resíduo insolúvel. Se pode estabelecer um limite superior de emissão de gases para o
estado contínuo da represa, atingido quando a biomassa original inundada deixar de emitir gás. Este
é 80 mg C m-2 d-1 e seria atingido se não houvessem compostos solúveis gerados na decomposição
pois estes seriam removidos por lixiviação sem que houvesse emissão de gás.
Há incerteza sobre quê fração do material fotossintético planctônico é liberado sob forma de
gás. É certo no entanto que, na ausência de importação de substâncias orgânicas, se os gases
emitidos excederem esta taxa de 80 mg C m-2 d-1, a diferença certamente seria devida à
decomposição de biomassa inundada originalmente. Este critério poderá ser útil no julgamento
sobre a existência do regime contínuo (steady state) em uma represa. Em resumo, as taxas de gases
emitidos podem decompor-se em duas parcelas: uma que decresce a partir do enchimento da represa
177
Eletrobrás
e outra constante.
Uma das interrogações que surgirão na utilização dos resultados deste trabalho é acerca do
conhecimento se na taxa de emissão de gases apenas a idade de inundação conta ou se a
profundidade também tem influência. Em outras palavras, se a profundidade influencia a
decomposição de maneira a variar a proporção de partição do carbono entre gás emitido e ácidos
húmicos lixiviados.
178
Eletrobrás
_________________________________________________
Prof. Luiz Pinguelli Rosa
Coordenador do Projeto ET-250 162
_____________________________________________________
Prof. Maurício T. Tolmasquim
Coordenador do Programa de Planejamento Energético – COPPE/UFRJ
_____________________________________________________
Beatriz Telles
Diretora Executiva da Fundação COPPETEC
179