A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA

DESCARBONIZAÇÃO DA ECONOMIA

Júlia Seixas

Sofia Simões, João Cleto

Trabalho de investigação financiado pela FCT/MCES e POCI2010

alterações climáticas + carbono

2007

FEV. O 4º Relatório do Painel Intergovernamental sobre Alterações Climáticas (IPCC) reafirma as evidências científicas das alterações do clima e identifica explicitamente as emissões antropogénicas de gases com efeito de estufa (GEE) como o factor determinante do aquecimento do planeta, desde 1750.

evidência científica

alterações climáticas + carbono

2007agenda políticaFórum de Davos (JAN): clima + carbono como top issue da agenda, desde a abertura do Fórum (Ângela Merkel) ao seu encerramento (Tony Blair), e no debate entre os CEOs das maiores empresas americanas, europeias e asiáticas

Conselho Europeu (MAR): Nas suas Conclusões de 8/9 Março, estabelece a meta de redução de 20% das emissões em 2020 (face a 1990), e a possibilidade da mesma poder situar-se em 30%, caso outros países desenvolvidos assumam um compromisso de controlo/redução de emissões

Cimeira G8 (JUN): Assumido o objectivo comum de redução de 50% das emissões até 2050. Primeiro compromisso quantificado assumido pelo Governo Federal EUA, após decisão de não ratificação do Protocolo de Quioto

Governo Francês (OUT): Afirma o tema das alterações climáticas como uma das três prioridades da Presidência Francesa da União Europeia (2º semestre 2008)

ICAP (OUT): Assinatura, em Lisboa, de acordo para criação de mercado global de carbono. Como signatários: 3 estados americanos + 9 países europeus + Nova Zelândia + Colômbia Britânica.

alterações climáticas + carbono

2007agenda socialÓscares Hollywood (FEV): Óscar de Melhor Documentário atribuído a “Uma Verdade Inconveniente”

SOS | Live Earth (JUL): Festival de Música subordinado ao tema Alterações Climáticas + Protecção do Clima

Prémios Nobel (JUL): Prémio Nobel da Paz 2007 atribuído conjuntamente a Al Gore e ao IPCC pelo papel na divulgação de informação sobre as causas antropogénicas das alterações climáticas e os esforços desenvolvidos na procura de soluções para o problema.

eficiência energética + carbono

mercados regulados

mercados voluntários

mercados baixo carbono

eficiência + conservação de energia

descarbonização KWh + combustíveis

Modelo TIMES (ETSAP - IEA)

Oferta E primária: refinação,

importações e renováveis

Geração de electricidade

Transportes: rodoviário passageiros – carros, autocarros e

motos, rodoviário mercadorias, ferroviário, aviação, navigação

Indústria: Fe&Aço; não Fe;Cl&NH4+; Outra Química.;

Cimento; Cal; Vidro; Cerâmica; Pasta de Papel e papel; Outras

Residencial: Novos & Exist. - Rural/ Urbano /Apartmentos

Comercial: Grande e Pequeno

Agricultura

Pre

ços

imp

ort

açã

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e

cru

de

, ca

rvã

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gá

s

Projecções da procuraserviços de energia e materiais

Tecnologias existentes (no ano base) e novascapacidade, disponibilid., eficiência, tempo vida, custos, factores emissão

Po

ten

cia

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ais

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prim

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Híd

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a

Restrições de políticaimpostos, subsídios, …

Minimizar custos totais sistema

Combinação óptima de tecnologias de

oferta e procura de energia

Emissões

Custos

Capacidade instalada

Preços energia final

Fluxos de energia e materiais

TIMES_PT: Fontes de Informação

Estrutura Geral • Sectores económicos• Tecnologias/Processos existentes (nível de agregação) • Fluxos entre processos

Tecnologias• Informação standard para caracterização de tecnologias(Ex: balanços de massa) • Stocks (Ex: capacidade instalada)• Eficiência• Factor de disponibilidade• Rácio Input/Output• Parâmetros específicos (Ex: CHPR)

Balanço energético • Divisão da procura por uso final• Diagrama de cargas (timeslices)

Balanços Energéticos DGGE & EurostatADENE (Projecto EURECO)

DGGE Inventário Nacional de Emissões INE EDP, PEGOP, Turbogás, Valorsul, Cogen, EDM, EDA (…) PTEN PNAC Estudos e publicações diversos (...)

NEEDS com ajustes e correcções diversos

NEEDS

TIMES_PT: Função objectivo

Soma actualizada dos custos anuais menos ganhos:+ custos investimento+ custos relativos a material retido na estrutura durante tempo de vida da mesma+ custos variáveis+ custos fixos operação e manutenção+ custos supervisão + custos desmantelamento+ impostos

- subsídios- recuperação de material

NPV: valor actualizado líquido do custos totais

ANNCOST: custos anuais totais

d: taxa de actualização

r: região

REFYR: ano de referência para actualização

YEARS: conjunto de anos para os quais existem custos (todos os do horizonte de modelação) + anos passados caso tenham sido definidos custos para investimentos passados + anos após horizonte temporal, caso sejam considerados custos de desmantelamento e recuperação material

TIMES_PT: Inputs exógenos

– Procura (DEM)• Cimento (Mt)• Papel (Mt)• Ferro e Aço (Mt)• Vidro (Mt)• Pkm• Tkm • Outras Indústrias (PJ)• Agricultura (PJ)• Aquecimento Espaço Resid. (PJ)• Arrefecimento Espaço Resid. (PJ)• Aquecimento de Águas (PJ) •Etc.

– Elasticidades das procuras finais aos drivers macroeconómicos, rendimento (ELASI) e preço (ELASP)

– Aumento Autónomo de Eficiência na Indústria (AEEI)

– Procura Ano Base (DEM2000)

– Dados Sector Residencial

– Evolução População

– Preços de Energia

– Progresso tecnológico, intensidade energética e evolução trabalho/produtividade

– UE-22 Meta Crescimento PIB (2 a 2.5%)

– Preços de Energia

– Potencial de Energia Primária e Custos

– Tecnologias Novas e Existentes

– Restrições de Política (e.g. restrições de emissões de CO2)

GEM-E3Função

Optimização

– Cenários de Energia

– Perfil de tecnologias

– Custos do sistema

– Emissões

)1()1(

)1(1

tt

ttt

AEEiELASPPRGR

ELASIDRGRDEMDEM

TIMES_PT

– Drivers Macroeconómicos Nacionais (DRGR)

• crescimento do PIB

• Consumo Privado

• Crescimento Sectorial: Indústria, Serviços, transportes e agricultura.

– PRGR: Evolução de Preços (PRGR)

GEM-E3: Modelo de Equilíbrio Geral Energia-Economia-Ambiente

Inputs Inputs

Outputs Outputs

Geração de Procura no Residencial

*

DEMt* = Procura Indústria, Comercial,

Transportes e Agricultura

TIMES_PT: Evolução da procura 2005-2030

90

100

110

120

130

140

150

160

2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Inde

x (2

000=

100)

% anual (2005-2010 / 2010-2030)

Vidro (2,7% / 1,3%)

tkm (3.4% / 1,5%)

Cimento (2,5% / 1,2%)

Pasta papel (1,8% / 0,4%)

Ferro & Aço (1,2% / 0,0%)

Aquec. H2O (1,5% / 0,6%)

pkm (1,1% / 0,7%)

Aquec. (0,8% / 0,3%)

Outra ind. (0,6% / 1,9%)

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Clin

ker

(Mto

n)

INE TIMES_PT

2,0%

TIMES_PT: Calibração

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Pul

p (M

ton)

Celpa TIMES_PT

Clínquer Pasta de papel

1,6%

1,5%1,0%

TIMES_PT: Potenciais de Energia Primária

2000 2030 FonteCustos extracção não

energéticos (€/GJ) (projecto VIEWLS)

Biomassa florestal (PJ) 71.7 100 (+28%) Estimativa 4.89

Biogás (PJ) 0.1 29 (+100%)GPPAA & Extrapolação

PNAC32.85

Culturas p/ Biocombustíveis (PJ) 0.0 15 (+100%)Extrapolação Fórum Energias Renováveis

1.30

Produção biocombustíveis (PJ) 0.0 50 (+100%)Estimativa - capacidade

instalada esperada em 200828.50

RSU (PJ) 7.3 10 (+27%) Extrapolação do PNAC 5.81

Lamas industriais (PJ) 0.0 2 (+100%) Estimativa 5.81

Hídrica (PJ) 40.2 95 (+58%)Comunicação Ministro

Economia 20070.00

Eólica onshore (GW) 0.7 5 (+98%)Estimativa conservadora

com base em REN0.00

Eólica offshore (GW) 0.0 2 (+100%) Estimativa 0.00

Solar- AQS (PJ) 0.8 38 (+98%)Extrapolação do Fórum Energias Renováveis

0.00

Solar-geração electricidade (GW) 0.0 2 (+100%) Estimativa 0.00

Geotérmico (PJ) 0.6 8 (+93%)Extrapolação do Fórum Energias Renováveis

0.00

Ondas (GW) 0.0 5 (+100%)Cruz, J., Sarmento, A.

(2004). Energia das Ondas0.00

TIMES_PT: cenários

Cenário Base (+27%/1990)

Kyoto Scenario

Nuclear não é uma opção

Utilização das centrais existentes a Gás Natural + instalação de pelo menos 200 MW novos entre 2010-2030

Novas centrais a carvão apenas após 2015 & carvão não aumenta em sectores da procura; novas centrais a carvão têm CCS

Utilização min. de centrais RSU e biomassa

Min. 1.1 MW eólicas onshore em 2005 (tarifa)

5.75% biocombustíveis do gasóleo e gasolina em 2010

Min. 39% electricidade renovável em 2010

IVA sobre combustíveis e electricidade

Sem sumidouros

Tectos de emissões de CO2

+27% no período 2010-2030 sobre níveis de1990

Cenários de restrição de

emissões de CO2:

+10%

0%

-10%

-30%

TIMES_PT: Curva de custos marginais de redução do CO2

0102030405060708090

100110120130140150160170180190200

-60% -50% -40% -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40%

% Redução / 1990

€200

0/tC

O2

Menor utilização centrais a carvão e substituição CHP e caldeiras a fuel por gás

CHP dedicadas fuel substituídas por CHP a carvão com CCS; caldeiras da indústria completamente substituídas por novas; novos fornos; electricidade gerada por centrais novas incluindo IGCC gás com CCS; geração de H2 a partir solar c/ backup de gás

TIMES_PT: Curva de custos marginais de redução do CO2, em função da procura

Eficiência tecnológica

• no comercial substituição de caldeiras a diesel (eff. 0.75) por bombas de calor que produzem aquecimento ambiente e de águas (eff 2.0 e 1.04);

• na geração de electricidade substituição de turbinas a vapor de carvão com eff. de 0.36 por CHP de gás com eff de 0.46

TIMES_PT: Curva de custos marginais de redução do CO2, em função da procura

Eficiência tecnológica

• no comercial substituição de caldeiras a diesel (eff. 0.75) por bombas de calor que produzem aquecimento ambiente e de águas (eff 2.0 e 1.04);

• na geração de electricidade substituição de turbinas a vapor de carvão com eff. de 0.36 por CHP de gás com eff de 0.46

Elasticidade procura preço

Redução da procura comparativa/ ao cenário BASE :

•1 a 12% - aquecimento

• 1a11% - pkm

TIMES_PT: Indicadores de eficiência energética

TIMES_PT: Indicadores de descarbonização

Indicadores CO2 20000%

tCO2/capita 6,47 4,45 -31%

gCO2/pkm (excepto aviação e navegação) 145,31 82,69 -43%

GgCO2/Mm2 serviços 45,29 11,89 -74%

g CO2/kWh 575,03 186,22 -68%

2020