Matriz Energética 1970/2000

O Balanço Energético Nacional editado pelo Ministério das Minas e Energia BEN/MME é o documento de referência para acompanhamento da produção, transformação e consumo de energia no Brasil [1]. A associação dos dados nele contidos com variáveis econômicas e populacionais fornecidas pelo IBGE permite acompanhar a evolução dos parâmetros energéticos em função desses últimos.

Energia Primária, Secundária, Final, Útil e Equivalente

A energia é encontrada na natureza sobre uma forma bruta ou primária que resulta de sua extração do solo (como o petróleo, gás natural e carvão mineral) ou captação diretamente na natureza (como a lenha, solar e hidráulica). Essa energia primária é consumida diretamente ou passa por centros de transformação resultando em energia secundária. As refinarias , por exemplo, são centros de transformação que convertem o petróleo em gasolina, diesel, óleo combustível e outras formas de energia, ditas secundárias. Muitas vezes uma dessas energias secundárias é ainda transformada em outra forma de energia como no caso de uma central termelétrica que produz eletricidade a partir do óleo combustível. A energia, primária ou secundária, é transportada para os setores consumidores numa forma que é denominada energia final.

Os balanços energéticos se estruturam de tal forma que se discrimina a energia como:

sendo que a energia final inclui a fração da energia primária de uso direto e a secundária. A Figura 5 ilustra o processo. Também é mostrado na Figura 5 que a energia final tem diferentes usos que envolvem um tipo de transformação mas que não é computada como tal. Assim, a energia química da gasolina é usada para gerar energia motriz, a energia elétrica transforma-se em energia luminosa nas lâmpadas ou é usada para aquecimento de água numa caldeira (calor de processo). Esses usos passam também por uma eficiência que é diferente para cada tipo de uso e energético.

A energia na forma que é usada é denominada energia útil. O MME editou alguns Balanços de Energia Útil onde são listadas as eficiências de cada energético utilizado no setor. Como é muito difícil trabalhar com todos usos em todos os setores, foi adotado por nós o conceito de energia equivalente que já havia sido aplicado na Matriz Energética em 1990 em cuja elaboração participaram alguns dos membros da atual equipe da e&e.

No caso da Matriz de 1990, trabalhamos, para cada setor e alguns tipos de uso, com um energético de equivalência. No Setor Industrial, o calor era expresso em óleo combustível equivalente considerando-se para cada outro combustível a quantidade (em tEP) necessária para substituir 1 TEP de óleo combustível. Para os outros usos (motriz, iluminação, eletroquímico e outros) o energético de referência era eletricidade. No caso do transporte, o diesel foi usado como combustível de referência.

No presente trabalho, utilizamos como combustível de referência o gás natural para todos os setores. Aproveitamos a circunstância dele poder ser amplamente utilizado para geração de calor em praticamente todos os setores. No caso do Setor Transporte, o combustível de referência poderia ser a gasolina. Entretanto, o Balanço de Energia Útil (BEU/MME1992) considera esse energético com a mesma eficiência da gasolina no uso em transporte rodoviário. O gás natural também foi usado como referência tendo sido a equivalência estabelecida, na maioria dos setores, em relação à gasolina ou mesmo passando pela eficiência relativa dessa com o diesel. No caso da eletricidade, a equivalência foi estabelecida com quantidade de gás natural necessária para gerar a eletricidade correspondente. Os valores de base para estabelecer as equivalências vieram das eficiências relativas esperadas para os próximos anos, indicadas no BEU de 1992.

A unidade do Sistema Internacional de Medidas usada para expressar energia nas suas diversas formas é o Joule (J). Também se usa a caloria (1J=4,18 cal) ou mega-caloria (Mcal) ou, mais freqüentemente, a tonelada equivalente de petróleo (tEP). Para fins de equivalência, o BEN/MME adota 1 tEP=10800 Mcal. No estabelecimento de nossas equivalências, optamos por manter a unidade tEP significando a quantidade de energia equivalente, na média de usos daquele setor, a 10800 Mcal de gás natural.

A base de conversão prática é uma tabela de equivalência, por setor, das quantidades (em tEP) do energético que substituem 1 tEP de gás natural. Para cada setor, baseado nos usos específicos de eletricidade e na participação histórica da eletricidade no setor, no Brasil e em outros países, é estabelecido um nível mínimo de eletricidade não sujeita a competição. Em princípio, mantêm-se a possibilidade de substituição entre os energéticos. A evolução da participação histórica dos energéticos no setor, o percentual de uso desses energéticos no mesmo setor em outros países e os usos específicos do setor são fatores considerados na projeção da participação futura dos energéticos em cada setor.

O fato de expressar os energéticos em energia equivalente facilita estudar hipóteses de alocação das diversas fontes em cada setor. Consideram-se sempre os fatores de inércia próprios do setor na substituição de combustíveis. No caso dos transportes e na geração de eletricidade, já se dispõe de um modelo físico dos setores para levar em conta a inércia. Esta é representada, no caso dos transportes, pela frota existente e os modelos e tecnologia disponíveis no mercado; e,no caso da geração de eletricidade, pelo parque de geração existente e pelos projetos em andamento.

Evolução do Consumo em Energia Final e Equivalente

As Figuras 6a e 6b mostram a evolução do consumo de energia por combustível, expresso em energia final e equivalente. Os energéticos foram ordenados por grupos: eletricidade; gás natural; biomassa; derivados de petróleo e GN; e, carvão mineral e derivados. Primeiro, para facilitar o acompanhamento da evolução dos diferentes grupos, e segundo, para colocar as fronteiras entre os grupos e entre e energéticos de tal forma que favoreça a percepção de substituições.

Figura 6 a e 6b: As Figuras mostram a evolução dos energéticos agrupados por origem. A energia equivalente apresenta a mesma ordem de grandeza que a final.

Podemos ver, na Figura 6, que os combustíveis de menor eficiência (biomassa para gerar calor) apresentam menor participação em energia equivalente que na chamada energia final. A eletricidade não muda muito sua participação uma vez que o BEN/MME já a considera com uma equivalência especial que é cerca de 3 vezes o seu valor calórico[2]. Sua valorização em energia equivalente, nos usos específicos da eletricidade e no motriz, é muito próxima da adotada no Balanço. A participação global em energia equivalente, por sua vez, é um pouco menor já que, na geração de calor, ela é valorizada em comparação com o gás natural para o mesmo fim. A tabela 1 resume a participação em energia final e equivalente dos energéticos agrupados.

Tabela 1: Comparação entre as participações em, Energia Final e Equivalente,
para diversos anos e variação da participação entre 1970 a 1999

Energia Final	1970	1980	1990	1999	1970/99
Deriv. Petróleo e GN	31.7%	39.0%	30.3%	33.1%	1.4%
Biomassa	48.6%	27.8%	24.0%	18.5%	-30.1%
Carvão Min. e Derivados	2.4%	3.8%	4.8%	4.3%	1.9%
Gás Natural	0.1%	0.4%	1.3%	2.2%	2.1%
Eletricidade	17.2%	29.0%	39.5%	41.8%	24.7%

Energia Equivalente	1970	1980	1990	1999	1970/99
Deriv. Petróleo e GN	47.9%	51.6%	40.0%	42.3%	-5.6%
Biomassa	31.3%	18.5%	20.5%	16.0%	-15.3%
Carvão Min. e Derivados	3.3%	4.4%	5.3%	4.9%	1.6%
Gás Natural	0.1%	0.4%	1.5%	2.4%	2.3%
Eletricidade	17.3%	25.1%	32.7%	34.4%	17.1%

A razão energia/produto é um parâmetro usual para associar um cenário de crescimento econômico ao de consumo energético. Usando-se os valores energia equivalente/produto, espera-se um comportamento mais regular dessa razão no tempo e com o grau de desenvolvimento. Com efeito, nossos estudos da Matriz Energética mostraram que essa razão é mais estável ao longo do tempo e não varia substancialmente para diferentes graus de desenvolvimento, o que também é uma indicação para usa-la.

É interessante observar que, quando se usa a razão energia final/produto, os países menos desenvolvidos aparecem, por usar energéticos de menor rendimento, com uma intensidade de energia superior a dos mais desenvolvidos. A intensidade de energia final decresce com o desenvolvimento.

Na Figura 7, mostramos a evolução da razão energia final/PIB e energia equivalente/PIB. Pode-se ver que nos anos setenta a razão energia final/produto baixou consideravelmente, ao passo que a energia equivalente produto manteve-se relativamente estável. Isso é em parte explicado com a introdução de formas de energia mais concentradas e naturalmente mais eficientes. Com efeito, a participação da biomassa caiu cerca de 21 pontos percentuais na década (em energia final) e 13 em energia equivalente.

É bom lembrar que formas de energia mais elaboradas, como o álcool combustível usado em veículos e o carvão vegetal, apresentam, como energia final, rendimentos até superiores a de outros energéticos. Neste caso, é o processo de transformação prévia que é menos eficiente.

Figura 7: Energia Final/PIB e Energia Equivalente/PIB . Destaca-se nos anos setenta uma queda na razão energia final/PIB atribuível, em princípio, à redução de participação de energéticos usados com menor eficiência.

A regularidade da razão energia equivalente/produto abre, inclusive, a perspectiva de se aplicar este parâmetro de forma global para uma primeira aproximação do consumo energético. Isto é facilitado quando dispomos de comparações com outras economias. Este foi, aliás, a abordagem que adotamos para a avaliação preliminar das emissões em termelétricas, apresentada ao MCT. Na ocasião, definimos uma evolução da intensidade de energia equivalente (energia equivalente/PIB) e da participação da eletricidade, baseando-nos em uma comparação com outros países. Nesta primeira rodada da Matriz Energética, estamos tratando o setor industrial como um todo, mas já está em andamento uma análise de cada atividade industrial. Como as incertezas associadas ao crescimento econômico costumam ser superiores às relativas ao uso da energia, muitas vezes uma abordagem mais global favorece as conclusões e dá maior clareza às premissas adotadas.

A vantagem de nossa abordagem é que ela permite aproximações sucessivas partindo do geral para o particular. Ela possibilita, também, usar os parâmetros mais gerais para uma avaliação crítica à posteriori de uma análise feita por setor ou atividade.

O fato de projeções menos detalhadas apresentarem, muitas vezes, um grau de confiabilidade muito semelhante, em termos de projeção, não tira méritos das análises setoriais. Na prática, nessas análises, costumam emergir importantes informações econômicas como é o caso dos dados sobre a intensidade energética por ramo industrial. Estes dados podem servir de orientação de políticas para a atividade específica e para o setor industrial como um todo. Citamos, como exemplo, o fato de nossa indústria, em particular a metalurgia, ser muito intensiva no uso de energia. O que revela a conveniência de racionalizar ao máximo o consumo de energia no setor, como também de desenvolver, no país, etapas posteriores, dentro ou fora do setor específico, para agregar mais valor aos produtos.

Projeção do Crescimento Setorial

O mecanismo para projetar a participação dos setores na economia é o mesmo utilizado em outras fases do processo: analisam-se os dados históricos para o Brasil (Figura 8 para valores a preços constantes), examina-se a economia de outros países para uma situação estática ou dinâmica (Figura 9) e, preferentemente por um processo de consenso, estima-se o comportamento futuro das variáveis.

Figura 8: Participação dos setores no PIB no Brasil a preços constantes. A extrapolação a preços correntes baseou-se na de preços constantes e em hipóteses sobre o comportamento dos preços relativos.

A comparação com a evolução, a preços constantes e correntes, de outros países nos mostra fenômenos parecidos como a queda nos preços agrícolas e industriais relativos aos de serviços. Deve-se ter presente, inclusive, que a redução de participação, a preços correntes, das atividades agropecuárias e industriais pode afetar significativamente a intensidade energética medida a preços correntes.

[1] Note-se que as expressões “produção” e “consumo” de energia são impróprias no sentido físico mas prevalecem na linguagem dos balanços energéticos, em analogia com outros produtos.

[2] O conceito de energia equivalente é, de certa forma, uma extensão das equivalências adotadas pelo BEN para a eletricidade e energia hidráulica e, em alguns anos, para o álcool considerando seu valor de substituição.