aplicações da dinâmica de sistemas (system dynamics) no contexto da energia

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Capitulo de Livro editado pela ABEPRO sobre emprego da Dinâmica de Sistemas (System Dynamics) na área de Energia do Brasil.

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  • 1.
  • 2. CAPTULO 2 - APLICAES DA DINMICA DE SISTEMA (DS) NA MODELAGEM E ANLISE DE CADEIAS DE PRODUO E DISTRIBUIO DE ENERGIA Captulo 2 APLICAES DA DINMICA DE SISTEMA (DS) NA MODELAGEM E ANLISE DE CADEIAS DE PRODUO E DISTRIBUIO DE ENERGIA 57 SUMRIO Aplicaes da dinmica de sistema (DS) na modelagem e anlise de cadeias de produo e distribuio de energia Roberto Max Protil & Amarildo da Cruz Fernandes Anlise da viabilidade da produo de Biodisel a partir da soja no Brasil Luciano Ferreira; Denis Borenstein & Roberto Max Protil Aplicao de dinmica de sistemas no estudo do comportamento das taxas dirias de aluguel de sondas de perfurao offshore Amarildo da Cruz Fernandes, Virglio Martins Ferreira Filho & Lcia Rosemblatt; Sistema integrado de planejamento e comercializao de energia gerao trmica Rafael de Souza Favoreto & Marcelo Rodrigues Bessa Planejamento de demanda de energia eltrica considerando o comportamento dos consumidores nos ambientes regulado e livre Malcon Fernandes ngelo da Silva & Gladis Bordin Schuch Anlise econmico-financeiro da utilizao do gs natural em sistemas de co-gerao aplicados a instalaes prediais comerciais e residenciais Mrcia Ferreira Cristaldo & Jferson Maneguim Ortega Referncias Bibliogrficas do Captulo 02 Relato da Sesso Dirigida 02 Amarildo da Cruz Fernandes 58 82 89 97 103 110 117 121
  • 3. TPICOS EMERGENTES E DESAFIOS METODOLGICOS EM ENGENHARIA DE PRODUO: CASOS, EXPERINCIAS E PROPOSIES 58 02 APLICAES DA DINMICA DE SISTEMA (DS) NA MODELAGEM E ANLISE DE CADEIAS DE PRODUO E DISTRIBUIO DE ENERGIA Roberto Max Protil Programa de Ps-Graduao em Administrao Pontifcia Universidade Catlica do Paran Amarildo da Cruz Fernandes Coordenao dos Programas de Ps-Graduao em Engenharia Universidade Federal do Rio de Janeiro Resumo: A reestruturao do setor energtico para criar um ambiente de negcios competitivo tem sido a tnica mundial nas ultimas duas dcadas. Uma conseqncia importante desta mudana foi necessidade de adaptar a regulamentao tcnica e econmica dos diversos setores de produo e distribuio de energia aos mercados competitivos. Neste contexto, a busca de instrumentos que acelerassem o processo de aprendizado, reduzindo os riscos corporativos e regulatrios, levou adaptao de modelos desenvolvidos para o planejamento energtico tradicional para representar os novos mecanismos de expanso do sistema e de comercializao de energia. Dentre as alternativas metodolgicas aplicadas modelagem destes ambientes complexos caracterizados pela interao das dimenses tcnica, econmica e financeira com as dimenses sociais, poltica e ambiental, destaca-se a aplicao da Dinmica de Sistemas (DS). As aplicaes, tais como o estudo da expanso de sistemas eltricos, anlise dos impactos de longo prazo de mudanas de regras e polticas, uso de recursos finitos, crditos de carbono, usos mltiplos da gua e fontes alternativas de gerao, mostram que a DS pode ser aplicada a diferentes contextos, cumprindo com seu objetivo de permitir o estudo e gesto de sistemas complexos. Em DS duas formas de modelagem so empregadas para caracterizar um sistema: a abordagem soft (qualitativa) e hard (quantitativa). A abordagem soft utilizada na fase inicial de conceituao e definio de um problema, enquanto a abordagem hard empregada nos estgios posteriores de simulao e anlise de cenrios. O papel dos modelos em DS o de capturar conhecimentos e apoiar a aprendizagem, auxiliando na tomada de deciso. Modelos, ao invs de serem utilizados para fazer previses sobre o futuro, devem servir como instrumentos de apoio para que os prprios administradores aprendam as conseqncias do seu modo de enxergar a realidade. Nesta nova viso, muda tambm o lugar do especialista. Este passa a ter o papel de facilitador da aprendizagem em equipes, ao invs de projetista de modelos, que desconsidera o ponto de vista dos atores que influenciam a dinmica da organizao. Neste capitulo so apresentados cinco modelos de aplicao de DS, cada qual abordando uma problemtica diferente dentro do contexto energtico brasileiro, a saber: i) Anlise da viabilidade da produo de biodiesel a partir da soja no Brasil, ii) Aplicao de dinmica de sistemas no estudo do comportamento das taxas dirias de aluguel de sondas de perfurao offshore, iii) Sistema integrado de planejamento e comercializao
  • 4. CAPTULO 2 - APLICAES DA DINMICA DE SISTEMA (DS) NA MODELAGEM E ANLISE DE CADEIAS DE PRODUO E DISTRIBUIO DE ENERGIA de energia gerao trmica, iv) Planejamento de demanda de energia eltrica considerando o comportamento dos consumidores nos ambientes regulado e livre e v) Anlise econmico-financeiro da utilizao do gs natural em sistemas de co-gerao aplicados a instalaes prediais comerciais e residenciais. Palavras-Chaves: Dinmica de sistemas, biodiesel, sondas de perfurao, gerao trmica, 59 comportamento de consumidores, sistemas de co-gerao.
  • 5. TPICOS EMERGENTES E DESAFIOS METODOLGICOS EM ENGENHARIA DE PRODUO: CASOS, EXPERINCIAS E PROPOSIES APLICAES DA DINMICA DE SISTEMA (DS) NA MODELAGEM E ANLISE DE CADEIAS DE PRODUO E DISTRIBUIO DE ENERGIA 60 Roberto Max Protil (PUCPR) Amarildo da Cruz Fernandes (COPPE/UFRJ) INTRODUO As aplicaes de Dinmica de Sistemas (DS) a sistemas eltricos tiveram incio na segunda metade de 1970. Desde ento, a DS tem sido intensamente aplicada como ferramenta de anlise, planejamento e alocao de recursos em sistemas de energia eltrica. Dada a impossibilidade prtica de analisar a totalidade dos trabalhos publicados nesta rea, optou-se por descrever algumas publicaes, ilustrando a amplitude dessas aplicaes. Uma das primeiras aplicaes de DS em sistemas energticos foi o modelo desenvolvido por Naill em 1973 para representar a explorao e produo de gs natural nos Estados Unidos. O modelo associava um estoque s reservas provadas de gs natural e outro s no provadas, simulava as descobertas e explorao de gs natural no perodo de 1900 a 2020, considerando diversas hipteses de recursos e diferentes polticas de preos. O modelo mostrou que as reservas de gs natural poderiam se esgotar em prazo surpreendentemente curto se a demanda crescesse exponencialmente. A reestruturao do setor eltrico para criar um ambiente de negcios competitivo foi a tnica mundial nos anos 90, em todos os continentes. Uma conseqncia importante desta mudana foi a necessidade de adaptar a regulamentao tcnica e econmica dos setores eltricos aos mercados competitivos. Alm disso, os mtodos tradicionais de planejamento tiveram que ser adequados s novas regras de investimento e de comercializao. Assim, a dcada de 90 foi marcada por um significativo volume de publicaes sobre desregulamentao e privatizao. Neste contexto, a busca de instrumentos que acelerassem o processo de aprendizado, reduzindo os riscos corporativos e regulatrios, levou adaptao de modelos desenvolvidos para o planejamento energtico tradicional para representar os novos mecanismos de expanso do sistema e de comercializao de energia. Dentre as alternativas metodolgicas aplicadas modelagem dos processos de privatizao, na Inglaterra, e de desregulamentao, nos Estados Unidos, destaca-se a aplicao de DS, a partir de 1992. Destas aplicaes, emergiu o modelo CIGMOD (Competitive Industry Gaming Model), um modelo de simulao de mercados de energia desenvolvido a partir do ENERGY 2020. No Brasil, optou-se tambm por Dinmica de Sistemas como base para desenvolver uma plataforma computacional para planejamento em ambientes competitivos. Este desenvolvimento foi realizado atravs de diversas teses de doutorado na Universidade Federal de Santa Catarina, entre os anos 2000 e 2001, mencionadas a seguir. Carlos Manuel Cardozo Florentin, Operao de sistemas hidroeltricos em ambientes competitivo: uma abordagem da gesto empresarial via simulao estocstica e dinmica de sistemas, Jferson Menegun Ortega; Gesto de centras termoeltricas a gs natural em ambiente competitivo: uma abordagem via dinmica de sistemas; Gladis Bordin Schuch,
  • 6. CAPTULO 2 - APLICAES DA DINMICA DE SISTEMA (DS) NA MODELAGEM E ANLISE DE CADEIAS DE PRODUO E DISTRIBUIO DE ENERGIA Um modelo para estudos de mercado de energia eltrica em ambientes competitivo e Fabioloa Sena Vieira; Modelo integrado para avaliao de projetos de investimento no setor eltrico. Em todos esses trabalhos, a DS mostrou ser uma base conceitual adequada para o tratamento balanceado de aspectos comportamentais, dinmicos e de desenvolvimento de prottipos. Estas aplicaes representaram o marco inicial de uma nova forma de desenvolver e aplicar modelos de simulao. As aplicaes no setor eltrico demonstram a versatilidade das ferramentas e mtodos desta disciplina. A Dinmica de Sistemas tem sido amplamente utilizada, tanto por instituies governamentais quanto privadas, para o estudo, projeto e gerenciamento de diferentes questes e problemas relacionados ao setor eltrico. As aplicaes, tais como o estudo da expanso de sistemas eltricos, ou a anlise dos impactos de longo prazo de mudanas de regras e polticas, ou ainda a simulao do uso de recursos finitos e de questes especificas como, por exemplo, crditos