Adaptação às mudanças climáticas no Brasil: cenários e alternativas

Coordenação Geral: Roberto Schaeffer

Alexandre Szklo

André F P Lucena

1

Equipe Técnica

• Programa de Planejamento Energético (PPE/COPPE/UFRJ)

• Professores

– Roberto Schaeffer

– Alexandre Szklo

– André F P Lucena

• Pesquisadores

– M.Sc., D.Sc. e Pós-Doutorado

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• Sistema Energético Brasileiro

• MESSAGE-Brasil

• SDDP

• Procedimento Metodológico

• Resultados Preliminares

Sumário

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• O sistema energético brasileiro é fortemente dependente de

energia renovável

• Energia renovável constitui cerca de ~40% da energia primária

em 2012 (EPE, 2013):

– Hidroelétrica fornecem 70% da oferta de eletricidade;

– Etanol de cana representa cerca de 14% do consumo de combustível

no setor de transportes;

– O potencial eólico on-shore nacional é estimado em mais de 350

GW

4

Sistema Energético Brasileiro

Energia Primária (2013)

Fonte: EPE (2013)

Renováveis (41%)

Não-Renováveis (59%)

Cana de açúcar16.1%

Hidroelétrica12.5%

Lenha e Carvão Vegetal8.3%

Outros4.2%

Óleo39.3%

Gás Natural12.8%

Carvão5.6%

Urânio1.3%

5

Geração Elétrica (2011)

Total: 610 TWh

Fonte: EPE (2012)

Capacidade de Geração Eólica em 2011 = 3.8 GW

Capacidade Instalada em 2011 ~ 136 GW

6

http://www.ons.org.br/7

Dilema de operação do SIN

Usando Hidroelétrica

Combustão

(GN)

ou

úmido

secoEscassez / custo alto

Redução / Desperdício

OK

Atender demanda elétrica atual

Situação climática futura

Consequências

úmido

seco OK

8

Sazonalidade Hídrica no Brasil

ONS (2008)

9

MESSAGE-Brasil

10

MESSAGE-Brasil – visão geral

Cenários de

demanda

energética:

combinação de

modelos bottom-up.

MESSAGE

Model for Energy

Supply Systems and

their General

Environmental

Impacts11

● Modelo de otimização intertemporal (perfect foresight)

● 5 níveis energéticos (+2 intermediários):

i. Recursos: 4 (não renováveis)

ii. Energia Primária: 8

iii. Energia Secundária: 18

iv. Energia Final: 20

v. Energia Útil/Serviço Energético: 22 demandas

● Cerca de 300 tecnologias de conversão

● Ano base: 2010

● Horizonte: 2010-2050 em períodos de 5 anos

MESSAGE-Brasil

12

Estrutura Simplificada do MESSAGE-Brasil

13

Sub-sistemas no MESSAGE-Brasil

14

SDDP: Visão Geral

15

SDDP Model

• SDDP é um modelo de despacho hidrotérmico estocástico;

• Representação da rede de transmissão para estudos de

operação de longo, médio e curto prazo;

• Calcula a política operativa de mínimo custo de um sistema

hidrotérmico;

• Utilizado em estudos de planejamento operativo em mais de

30 países, incluindo:

– Todos os países das Américas Central e do Sul; EUA e Canadá; Áustria, Espanha, Noruega

Balcãs (10 países) e Turquia; Nova Zelândia e China16

SDDP - Parâmetros

• Detalhes operativos das usinas hidrelétricas

– Balanço hídrico, limites de armazenamento e limites nas vazões turbinadas,

vertidas, filtradas, etc;

• Modelo detalhado das usinas térmicas

– Unit commitment, contratos take or pay, contratos de combustível, curvas de

eficiência côncavas ou convexas, restrições de consumo de combustível,

térmicas multi-combustível, etc;

• Representação de mercados spot e de contratos de energia

17

• Incerteza hidrológica

– Modelos estocásticos de vazões que representam as características do sistema

hidrológico (sazonalidade, dependência temporal e espacial, secas severas,

etc.) e o efeito de fenômenos climáticos específicos como El Niño;

• Rede de transmissão detalhada

– Leis de Kirchhoff, limites nos fluxos de potência em cada circuito, perdas,

restrições de segurança, limites de exportação e importação entre áreas

elétricas, etc;

• Variação da demanda de energia por bloco e por barra

– estágios mensais e semanais (para estudos de longo e médio prazo) ou a

estágios horários (para estudos de curto prazo). 18

SDDP - Parâmetros

Procedimento Metodológico

19

20

(1)

Geração de Cenários Base

(MESSAGE-Brasil)

•RCP 4.5

•RCP 8.5

(2)

Geração de Cenários de Impacto sobre

Hidrelétricas

(SDDP)

•RCP 4.5

•RCP 8.5

(3)

Avaliação das Alternativas de

Adaptação

(MESSAGE-Brasil)

•RCP 4.5

•RCP 8.5

(4)

Comparação de Custos Operação VS

Expansão do Sistema

•RCP 4.5

•RCP 8.5

Procedimento Metodológico

Premissas

• Macroecômico: EPE (2014)

21

Premissas

• População: IBGE (2013)

22

Produção de Óleo

23

Gás Natural

24

Cenários Climáticos

• Representative Climate Pathways (RCP)

25

• Representative Climate Pathways (RCP)

– Conjunto de cenários desenvolvidos para ajudar grupos de modelagem a

explorar o espectro potencial de emissões e estabilizações climáticas de

longo prazo

26

Cenários Climáticos

• RCP 8.5: Assume nenhum esforço adicional para reduzir as

emissões de GEE do setor energético nacional

• RCP 4.5: Esforços nacionais para mitigar emissões de GEE

– Emissões brasileiras podem ter pouco peso nas emissões globais

27

Cenário Preço de Carbono 2020 2030 2040

RCP 4.5 (2005)$/tCO2e 50 74 110

Cenários Climáticos

Resultados Preliminares

28

Baseline (RCP 8.5)

• Energia Primária

29

Baseline (RCP 8.5)

• Geração Elétrica (GWa)

30

Baseline (RCP 8.5)

• Emissões de GEE (MtCO2)

31

0

200

400

600

800

1,000

1,200

1,400

2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040

MtC

O2

Outros Indústria Agricultura/Edificações

Transportes Geração de Eletricidade Produção de Energia

Baseline (RCP 4.5)

• Energia Primária

32

0

100

200

300

400

500

600

2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040

Mte

p

Solar Eólica Hidro Urânio Biomassa Carvão Gás Óleo

Baseline (RCP 4.5)

• Geração Elétrica (GWa)

33

Baseline (RCP 4.5)

• Emissões de GEE (MtCO2)

34

Comparação

• Energia Primária

35

Comparação

• Geração Elétrica (GWa)

36

Comparação

• Emissão de GEE (MtCO2)

37

Próximas etapas do estudo

• SDDP: Rodadas do modelo

– Sistema energético projetado (MESSAGE-Brasil)

– Projeções hidrológicas (FUNCENE-UNB)

• Novas modelagens do MESSAGE-Brasil

– Impactos previstos pelo SDDP sobre operação do SIN

38

Obrigado

Programa de Planejamento Energético COPPE/UFRJ

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