Análise de um Projecto de Investimento na Energia Nuclear em Portugal

127 Pages·2011·4.55 MB·Portuguese

UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR
Engenharia

Análise de um Projecto de Investimento na
Energia Nuclear em Portugal

Pedro Tiago Marques Flores

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia e Gestão Industrial
(2º ciclo de estudos)

Orientador: Prof. Doutor João Paulo da Silva Catalão
Co-orientador: Prof. Doutor João Carlos de Oliveira Matias

Covilhã, Outubro de 2011

Agradecimentos

Tenho muito que agradecer a várias pessoas pela ajuda e disponibilidade que demonstraram
ao longo deste ano.
Assim, começo por agradecer aos meus orientadores, Prof. Doutor João Catalão e Prof. Doutor
João Matias, por todo o auxílio e disponibilidade que demonstraram ao longo deste período,
pelas críticas e sugestões relevantes feitas durante a orientação, bem como todo o
conhecimento que partilharam comigo relativamente ao tema, factores fundamentais para o
sucesso do trabalho realizado.
Aproveito também para agradecer ao Prof. Doutor Pedro Silva da Faculdade de Ciências
Sociais e Humanas, por toda a paciência e tempo despendido para me explicar os
procedimentos de análise económica de investimentos.
Gostaria de estender os meus agradecimentos a todos aqueles de uma forma ou de outra,
foram ajudando anonimamente ao longo destes meses.
Por último uma palavra de apreço e admiração á minha família pela confiança que me
incutiram ao longo dos meus anos de vida. Sei que é a vós que devo o facto de ser aquilo que

sou hoje.
iii
Resumo

Face ao aumento do consumo anual de electricidade verificado em Portugal e ao aumento dos
preços dos combustíveis fósseis, é imperativo diversificar as fontes de energia disponíveis.
A energia nuclear, no que concerne ao efeito de estufa, é menos nociva para o ambiente e
constitui uma solução alternativa à dependência dos combustíveis fósseis.
A energia nuclear continua a ser uma interessante área de pesquisa e estudo, não só para
melhorar ainda mais a segurança, mas também para minorar a questão dos resíduos
nucleares. Os reactores que actualmente estão a ser construídos possuem significativas
melhorias relativamente a modelos anteriores, permitindo uma maior segurança para as
populações vizinhas às centrais nucleares.
A construção de uma central nuclear apresenta uma série de riscos associados (custos de
capital, custos de operação e manutenção, custos de combustível e desmantelamento), sendo
necessário reduzi-los de modo a que se consiga gerir a central de modo mais eficiente, ao
longo do seu ciclo de vida, visando um investimento rentável.
No sentido de informar sobre a potencial solução que esta tecnologia apresenta, esta
dissertação explica em detalhe a tecnologia usada actualmente e apresenta uma inovadora
avaliação económica da construção de um reactor nuclear em Portugal, considerando vários
cenários plausíveis e propondo ainda duas localizações possíveis para a central.

Palavras-chave

Energia Nuclear, Investimento, Urânio, Ciclo de Combustível, Portugal.

iv
Abstract

Due to the increase in annual electricity consumption occurring in Portugal and the rising
price of fossil fuels, it is imperative to diversificate the energy sources available. Nuclear
energy, regarding the greenhouse effect, is less harmful for the environment and represents
an alternative solution to the fossil fuels dependency.
Nuclear energy remains an interesting field of research and study, not only to improve safety
even further, but also to address the issue of nuclear waste. Reactors that are currently being
built have substantial improvements over previous models, enabling greater security for
people living near nuclear power plants.
The construction of a nuclear power plant has a number of risks associated (capital costs,
operation and maintenance costs, fuel and decommissioning costs), that need to be reduced
so that a more efficient management of the power plant can be achieved, throughout its life
cycle, envisaging a profitable investment.
To inform about the potential solution this technology provides, this dissertation explains in
detail the technology currently used and presents an innovative economic evaluation of
building a nuclear reactor in Portugal, considering several plausible scenarios and proposing
also two possible locations for the power plant.

Keywords

Nuclear Energy, Investment, Uranium, Fuel Cycle, Portugal.

v
Índice

Lista de Figuras ............................................................................................ ix
Lista de Tabelas ............................................................................................ xi
Lista de Acrónimos ........................................................................................ xii

Capítulo 1 .................................................................................................... 1
1. Introdução ................................................................................................ 1
1.1 Objectivos ............................................................................................... 2
1.2 Organização da dissertação .......................................................................... 2

Capítulo 2 .................................................................................................... 4
2. Física Nuclear ............................................................................................ 4
2.1 Átomo .................................................................................................... 4
2.2 Radioactividade ........................................................................................ 6
2.3 Reacções nucleares ................................................................................... 11
2.3.1 Cisão nuclear ........................................................................................ 12
2.3.2 Fusão nuclear ........................................................................................ 13

Capítulo 3 ................................................................................................... 14
3. Tecnologia nuclear ..................................................................................... 14
3.1 Central nuclear ........................................................................................ 14
3.2 Reactor nuclear ....................................................................................... 15
3.2.1 Evolução dos reactores nucleares ................................................................ 17
3.2.2 EPR .................................................................................................... 20
3.3 Combustível Nuclear .................................................................................. 22
3.3.1 Urânio ................................................................................................ 22
3.3.2 Ciclo combustível nuclear ......................................................................... 23
3.3.2.1 Extracção .......................................................................................... 24
3.3.2.2 Purificação e conversão ......................................................................... 25
3.3.2.3 Enriquecimento ................................................................................... 25
3.3.2.4 Fabrico .............................................................................................. 25
3.3.2.5 Utilização .......................................................................................... 26
3.3.3 Tipo de ciclo de combustível ..................................................................... 26
3.3.3.1 Ciclo aberto de combustível Nuclear .......................................................... 26
3.3.3.2 Ciclo fechado de combustível Nuclear ........................................................ 27
3.4 Segurança .............................................................................................. 28
3.4.1 Escala INES ........................................................................................... 30
vi
3.4.1.1 Definição dos níveis da escala .................................................................. 32
3.4.2 Resíduos Radioactivos .............................................................................. 33
3.4.3 Acidentes Nucleares ................................................................................ 36
3.4.3.1 Chernobyl .......................................................................................... 37
3.4.3.2 Fukushima ......................................................................................... 39

Capítulo 4 ................................................................................................... 41
4. Implantação da Energia nuclear no Mundo ......................................................... 41
4.1 Evolução histórica ..................................................................................... 41
4.2 Ressurgimento ......................................................................................... 43
4.2.1 Causas do ressurgimento .......................................................................... 44
4.2.2 A aceitação pelo público ......................................................................... 45
4.3 Implantação mundial da energia nuclear .......................................................... 46
4.4 Caso finlandês ......................................................................................... 51
4.5. Portugal e a energia nuclear ....................................................................... 54
4.5.1 História do nuclear em Portugal .................................................................. 54
4.6 Sistema eléctrico português ......................................................................... 57
4.6.1 Produção de electricidade ........................................................................ 57
4.6.2 Transmissão de Electricidade ..................................................................... 58
4.6.3 Distribuição de Electricidade ..................................................................... 58
4.6.4 Comercialização de Electricidade ................................................................ 58
4.6.5 Operação dos Mercados de Electricidade ....................................................... 59
4.6.6 Logística na Mudança de Comercializador ...................................................... 59
4.7 Caracterização da rede nacional de transporte .................................................. 59
4.7.1 Consumo .............................................................................................. 59
4.7.2 Produção ............................................................................................. 63
4.7.3 Interligação internacional ......................................................................... 68

Capitulo 5 ................................................................................................... 70
5. Estudo económico e energético ...................................................................... 70
5.1 Parâmetros de análise ............................................................................... 71
5.1.1 Custos de capital ................................................................................... 72
5.1.2 Custos de operação e manutenção ............................................................... 73
5.1.3 Custo com o combustível .......................................................................... 73
5.1.4 Custos de desmantelamento ...................................................................... 74
5.2 Oferta e procura de Urânio .......................................................................... 74
5.3 Externalidades ......................................................................................... 77
5.4 A realidade portuguesa ............................................................................... 79
5.4.1 Reservas de urânio ................................................................................. 79
5.4.2 Localização .......................................................................................... 80
vii
5.5 Análise Económica .................................................................................... 83
5.5.1 Cenário base ......................................................................................... 83
5.5.2 Cenário I – Duplicação do preço do combustível ............................................... 86
5.5.3 Cenário II – Duplicação da potência instalada .................................................. 88
5.5.4 Cenário III – Duplicação do investimento inicial ................................................ 89
5.5.5 Cenário IV – Aumento de 50 % nos pressupostos económicos ................................. 90

Capítulo 6 .................................................................................................. 92
6. Análise SWOT ............................................................................................. 92
6.1 Forças .................................................................................................... 93
6.2 Fraquezas ............................................................................................... 95
6.3 Oportunidades ......................................................................................... 97
6.4 Ameaças ................................................................................................ 98

Capítulo 7 ................................................................................................. 102
7. Considerações Finais ................................................................................. 102

Referências Bibliográficas ............................................................................. 104

Anexos ..................................................................................................... 108

viii
Lista de Figuras

Figura 1 - Teoria do núcleo atómico ..................................................................... 4
Figura 2 – Curva do número de neutrões N em função do número de protões Z .................. 6
Figura 3 – Tipos de radioactividade ...................................................................... 7
Figura 4 – Penetração da radiação ....................................................................... 8
Figura 5 – Decaimento radioactivo ....................................................................... 9
Figura 6 – Medida de radiação de fonte radioactiva .................................................. 10
Figura 7 – Energia libertada numa reacção nuclear em função da massa atómica .............. 11
Figura 8 – Reacção de Cisão ............................................................................. 12
Figura 9 – Reacção de fusão .............................................................................. 13
Figura 10 – Esquematização de uma central nuclear ................................................. 15
Figura 11 – Esquematização de um reactor tipo EPR ................................................. 16
Figura 12 – Evolução tecnológica dos reactores de cisão nuclear .................................. 17
Figura 13 – Sistemas de Segurança do reactor EPR ................................................... 21
Figura 14 – Esquematização do European Pressurired Reactor ..................................... 21
Figura 15 – Esquematização do átomo de Urânio ..................................................... 22
Figura 16 – Processo de cisão do Urânio ............................................................... 23
Figura 17 – Esquematização do ciclo do combustível nuclear ...................................... 24
Figura 18 – Ciclo de combustível nuclear aberto ..................................................... 26
Figura 19 – Ciclo de combustível nuclear fechado ................................................... 27
Figura 20 – Ciclo de combustível nuclear fechado ................................................... 28
Figura 21 – Esquematização das barreiras de segurança de uma central nuclear .............. 30
Figura 22 – Escala INES ................................................................................... 31
Figura 23 – Produção anual de resíduos na EU ........................................................ 33
Figura 24 – Gestão de resíduos radioactivos .......................................................... 35
Figura 25 – Sistema de barreiras múltiplas para armazenagem de resíduos radioactivos a
grande profundidade ...................................................................................... 36
Figura 26 – Central de Chernobyl após a explosão do reactor 4 .................................... 38
Figura 27 – Central de Fukushima após o terramoto de 11 de Março de 2011 ................... 39
Figura 28 – Reactores nucleares comerciais no Mundo .............................................. 47
Figura 29 – Fontes energéticas primárias usadas para a produção de electricidade no
Mundo ........................................................................................................ 47
Figura 30 – Produção de electricidade por via nuclear e cota de mercado respectiva ......... 48
Figura 31 – Geração de electricidade a partir do nuclear em 2007 ................................ 48
Figura 32 – Evolução do consumo semanal de 2009 .................................................. 60
Figura 33 – Evolução do consumo ....................................................................... 60
Figura 34 – Pontas na rede em 2009 .................................................................... 61
ix
Figura 35 – Evolução do consumo de electricidade na última década ............................. 61
Figura 36 – Distribuição dos consumos por sector económico ...................................... 62
Figura 37 – Cenários de evolução dos consumos e respectivas pontas ............................ 62
Figura 38 – Potência instalada e ponta máxima anual (PRO + PRE) ................................ 64
Figura 39 – Energia emitida para a rede por tipo de central no biénio de 2008-2009 .......... 64
Figura 40 – Emissão de produção em regime especial ............................................... 66
Figura 41 – Evolução espectável do sistema electroprodutor nacional ............................ 67
Figura 42 – Estrutura do abastecimento na média dos regimes, em 2020 ........................ 67
Figura 43 – Movimento comercial nas interligações .................................................. 68
Figura 44 – Movimentos nas linhas de interligação internacional em 2009 ....................... 68
Figura 45 – Cenário de referência de evolução dos consumos, evolução 2009-2013 e 2020 ... 69
Figura 46 – Cotação do barril de Brent nos últimos 5 anos .......................................... 70
Figura 47 – Cash-flow de uma central nuclear ao longo da sua vida útil .......................... 71
Figura 48 – Custos de uma central nuclear ............................................................ 72
Figura 49 – Variação da cotação do urânio nos últimos 15 anos .................................... 77
Figura 50 – Custos externos médios de geração de electricidade na EU em 1999 (Milhares
de Euros) .................................................................................................... 78
Figura 51 – Custos externos médios de geração de electricidade na EU em 2005 ............... 78
Figura 52 – Reservas nacionais de Urânio .............................................................. 80
Figura 53 – Risco sísmico em Portugal Continental ................................................... 81
Figura 54 – Indicadores financeiros do projecto para o cenário base.............................. 86
Figura 55 – Indicadores financeiros do projecto para o cenário I .................................. 87
Figura 56 – Indicadores financeiros do projecto para o cenário II .................................. 88
Figura 57 – Indicadores financeiros do projecto para o cenário IV ................................. 90
Figura 58 – Matriz de análise SWOT ..................................................................... 92
Figura 59 – Matriz da análise SWOT para um Investimento na energia nuclear em Portugal. 100

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