Alterações climáticas e o Protocolo de Quioto Análise ao sistema electroprodutor português Lisboa 8 Janeiro 2008Economics of Natural Resources and the

Alterações climáticas e o Protocolo de Quioto

Análise ao sistema electroprodutor português

Lisboa 8 Janeiro 2008Economics of Natural Resources and the Environment

Realizado por:João LagartoJoão Lagarto Jorge BorgesJorge Borges Miguel CovasMiguel Covas

2MIT Portugal Economics of Natural Resources and the Environment

AGENDA

Alterações Climáticas

Protocolo de Quioto

CO2 - Uma Externalidade !

Análise ao sistema electroprodutor português Período I 2005 a 2007

Período II 2008 a 2012

Conclusões


Alterações ClimáticasFenómenos climáticos

Fenómenos Climáticos mais observados:

• Aquecimento global;• Aumento na frequência de dias com temperaturas extremamente elevadas;• Decréscimo no número de dias com temperaturas extremamente frias;• Aumento do nível global dos oceanos;• Redução da espessura das camadas de gelo sobre a água; • Aumento da precipitação no hemisfério norte.

O clima terrestre é naturalmente variável e tem sofrido enormes alterações desde que o planeta foi criado. Nos últimos dois milhões de anos, o clima tem alternado entre idades de gelo, calor e períodos interglaciares.

O que é constante é a sua contínua alteração


Variações na temperatura da superfície terrestre

Fonte: IPCC, “Climate Change 2001: The Scientific Basis”

Subida no nível dos oceanos



Existem diversos factores que induzem variações no clima:

• Variações na órbita terrestre;• Alterações na actividade da superfície do sol;• Erupções vulcânicas,• Flutuações na concentração atmosférica de gases com efeito de estufa e aerossóis.

As causas naturais por si só, no entanto, não permitem explicar o aumento de temperatura e as alterações climáticas que acompanham este fenómeno, observadas durante o século XX.


Agravamento do Efeito de Estufa devido ás emissões antropogénicas de Gases de Efeito de Estufa.


Alterações ClimáticasEfeito de Estufa


Gases de Efeito de Estufa (GEE)

• Vapor de Água (H2O) • Dióxido de Carbono (CO2) • Metano (CH4)• Óxido Nitroso (N2O) • Ozono (O3) • Hidrofluorocarbonos (HFC’s)• Perfluorocarbonos (PFC’s) • Hexafluoreto de Enxofre (SF6)

Metano (CH4)13%

Dióxido de Carbono (CO2)

76%

Óxido Nitroso (N20)6%

Fluorocarbonos (HFC's, PFC's,

SF6, etc)5%

Distribuição Gases Efeito Estufa na Atmosfera

Alterações ClimáticasEfeito de Estufa


Protocolo de QuiotoPressupostos

Fonte: Protocolo de Quioto

Identifica os GEE:

• Dióxido de carbono (CO2); • Metano (CH4); • Óxido Nitroso (N2O); • Hidrofluorocarbonetos (HFC); • Perfluorocarbonetos (PFC); • Hexafluoreto de enxofre (SF6).

Estabelece metas prazos para reduções nas emissões de GEE:

• Redução de 5% das emissões em 1990 para período 2008-2012• Europa – Compromisso de redução de 8%

Incentiva a cooperação internacional mas sublinha a importância das medidas domésticas para reduzir emissões

Cria mecanismos específicos, capazes de possibilitar as reduções de emissões onde forem menos gravosas economicamente:

• IC - Implementação conjunta• MDL - Mecanismos de Desenvolvimento Limpo• CE - Comércio de emissões


GEE1990

2008a

2012- 5 %

GEE1990

2008a

2012- 8 %

Fonte: Decisão de Concelho 2002/358/EC

4.0%

-8.0%

-12.5%

-6.0%

0.0%

-28.0%

-8.0%

-8.0%

-6.5%

13.0%

-6.0%

-6.0%

25.0%

0.0%

0.0%

-8.0%

15.0%

-8.0%

-8.0%

-21.0%

0.0%

-7.5%

-13.0%

-21.0%

27.0%

Suécia

República ChecaReino Unido

Portugal

Polónia

Malta

LuxemburgoLituânia

Letónia

ItáliaIrlanda

Hungria

Holanda

Grécia

FrançaFinlândia

Estónia

Espanha

EslovéniaEslováquia

DinamarcaChipre

Bélgica

Áustria

Alemanha

Protocolo de QuiotoMetas de redução UE - 25


Economia Neoclássica

- Conceito “Efeito Externo”

- Representação da Falência do Mercado

- Descrição dos fenómenos nocividade e poluição com a sua definição do económico

- Fornece instrumentos de correcção de forma a reconduzir a economia para o estado “optimum”

CO2 - Uma Externalidade !Teoria económica

Pigou – o pai da teoria da Externalidade

A pessoa X ao mesmo tempo que fornece a outra pessoa Y um determinado serviço, pelo qual recebe um pagamento, ocasiona ao mesmo tempo vantagens ou inconvenientes de uma natureza tal que não possa ser imposto um pagamento àqueles que beneficiam ou uma compensação antecipada daqueles que sofrem.

Externalidade


INST

RUM

ENTO

S Não Económicos

Económicos

Incidem directamente sobre a actividade económica, a qual tenta modificar favoravelmente o ambiente através de Taxas, Subvenções, Mercados de Direitos ou Permissões, etc.

São de ordem Administrativa ou Júridica, tais como interdições, autorizações, normas, regulamentação.

Instrumentos de Políticas Ambientais

• Instrumento Económico de Internalização da Externalidade

• Assenta em direitos de propriedade exclusivos e transferiveis » Trocáveis num Mercado

Mercados de Direito de Poluir




FUN

CIO

NAM

ENTO

O estado/organismo que tutela o mercado define a quantidade de poluição

Coloca á venda no mercado de títulos os direitos de emissão de poluição

Cada detentor de títulos/certificados terá o direito de poluir uma quantidade correspondente ao montante detido. Tudo o resto deverá despoluir.

Princípio “não há poluição sem título”.Mercado de poluição, em que os títulos representam quantidades de poluição

Os títulos são trocados a uma cotação resultante da oferta e da procura (depende essencialmente da procura, quantidade oferecida fixada).

Conforme as condições de despoluição dos industriais poluidores, estes comprarão ou não no mercado títulos suplementares

Cotação do titulo no mercado fixar-se-á ao nível do custo marginal de redução da poluição (da despoluição) para o conjunto de poluidores.



Custos

Poluição

Preço Título

Q1 Q0 Q1 Q0 Q0Q1

Empresa A Empresa B Empresa C

Custo Marginal

Despoluição

Custo Marginal

DespoluiçãoCusto

Marginal Despoluição

Custos Marginais Despoluição

Funções Decrescentes (custos de redução de poluição)




Custos

Poluição

Preço Título

0

A

Q1

Custo Marginal Despoluição Para o

Conjunto de Poluidores

Quantidade Poluição Total Aceitável

Recta AQ1 » Oferta Constante e Inelástica de Poluição

A externalidade é internalizada pois a poluição tem um preço »» Materializada pela Cotação do Certificado



Análise ao sistema electroprodutor portuguêsPeríodo I

Período I

2005 a 2007

Objectivos:

Estimar as emissões de CO2 do sector eléctrico e a sua evolução no período de 2005 – 2007 para um cenário de não investimento em nova capacidade instalada a partir de 2004 (ano base) e comparar com as emissões observadas no primeiro período do Protocolo de Quioto.


Cenário 1 – Sem investimento 2005 - 2007Pressupostos

1. Consumo

Como a produção de electricidade por centrais hídricas não causa emissões de CO2 e está fortemente dependente das condições atmosféricas, foi retirada ao consumo em cada ano do período de análise.

Produção por tecnologia no período de análise

2. Produção Hídrica


Saldo Importador

20,1%

Emissão térmica (Gás)30,4%

Emissão térmica (Fuel+Gasóleo)

6,2%

Emissão térmica (Carvão)43,3%

De forma a simular um cenário sem investimento em nova capacidade instalada a partir de 2004, foram calculadas as percentagens de produção por tecnologia que satisfazem o consumo sem hídrica e PRE de 2004.

4. Percentagens base de produção

3. Produção em regime especial

PRE anual para o período de análise (2005 a 2007) é constante e igual ao valor do ano base 2004.



• A produção sem hídrica e PRE para os anos de 2005 a 2007 foi calculada através das percentagens base de produção.

• Caso na distribuição da produção pelas centrais térmicas, a produção ultrapasse o seu valor máximo produzível afectado de um coeficiente de disponibilidade de 95%, o excedente foi transferido para a tecnologia seguinte tendo em conta a ordem de mérito económica.

5. Produção simulada

Forçar produção de centrais a carvão ao seu valor máximo

Excedente

Produção de centrais a carvão ultrapassa valor máximo



6. Emissões Específicas

As emissões específicas de CO2 por tecnologia consideradas foram as seguintes:

• Para as emissões do fuel + gasóleo, considerou-se apenas a emissão específica do fuel.

• As emissões de CO2 da cogeração não foram consideradas.

Emissão específica[g CO2/ kWh]

Carvão 900Fuel+Gasóleo 750Gás Natural 370

Tecnologia

Fonte: EDP

No PNALE I (Plano Nacional de Atribuição de Licenças de Emissão) está definido o valor anual das licenças de CO2 atribuídas às centrais termoeléctricas portuguesas para o primeiro período de Quioto

7. Licenças atribuídas



• A diferença das emissões entre o cenário simulado e as emissões reais é crescente ao longo do período de análise, devido principalmente às emissões das centrais a carvão e fuel.

• As emissões reais são inferiores às licenças atribuídas ao sector eléctrico, assim como as emissões simuladas. Esta excessiva atribuição de licenças causou um afundamento do preço de CO2 no final do 1º período de Quioto.

Emissões de CO2

Legenda:Cores claras – emissões reaisCores escuras – emissões simuladas

Comparação das emissão de CO2 por tecnologia no 1º período

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

2005

2006

2007

2005

2006

2007

2005

2006

2007

2005

2006

2007

2005

2006

2007

2005

2006

2007

Carvão Fuel CCGT

GWh.

Cenário 1 – Sem investimento 2005 - 2007Resultados

Total de emissões de CO2 do sector eléctrico

12000

14000

16000

18000

20000

22000

2005 2006 2007

[kt]

Emissões simuladas Emissões reais Licenças atribuidas

Preço CO2 Período I (2005 a 2007)


Período II

2008 a 2012Objectivos:

Estimar as emissões de CO2 do sector eléctrico e a sua evolução no período de 2008 – 2012 para quatro cenários:

1. Sem investimento em nova capacidade instalada2. Com investimento apenas em Produção em Regime Especial (PRE)3. Com investimento apenas em centrais de ciclo combinado a gás natural (CCGT)4. Com investimento em Produção em Regime Especial (PRE) e centrais de ciclo

combinado a gás natural (CCGT)

Análise ao sistema electroprodutor portuguêsPeríodo II


1. Consumo

Evolução do consumo 1999 - 2006

0

15000

30000

45000

60000

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

[GWh]

Consumo (GWh) Linear (Consumo (GWh))


Evolução linear do consumo baseado em dados históricos desde 1999.Consumo de 2007 é a soma do consumo de Janeiro a Novembro de 2007 com consumo de Dezembro de 2006

2. Produção Hídrica

Cenário húmido – 14000 GWh Cenário médio – 10500 GWhCenário seco – 7000 GWh

Cenarização da hídrica baseada em dados históricos desde 1999.


3. Produção em Regime Especial

PRE anual para o período 2008-2012 é constante e igual à de 2007.

4. Percentagens base de produçãoA produção a partir de centrais térmicas (carvão, fuel+gasóleo e gás natural) e a energia elécrica das importações são calculadas com base nas percentagens de 2007 (ano base) da satisfação do remanescente do consumo que não é satisfeito pela energia hídrica e pela energia de Produção em Regime Especial (PRE).

Carvão39,5%

Fuel+Gasóleo3,1%

Gás Natural34,7%

Importações22,7%


As licenças de emissão de CO2 para Portugal para o 2º período de Quioto ainda não estão definitivamente atribuídas. No entanto o PNALE II proposto reduziu em 33% as licenças atribuídas ao sector eléctrico face ao PNALE I.

5. Licenças atribuídas


• As emissões de CO2 são sempre superiores de anos secos para anos médios e destes para anos húmidos. Isto deve-se à maior utilização de centrais térmicas para produção de energia eléctrica quando as condições de hidraulicidade são menos favoráveis.

• Neste cenário as emissões de CO2 são crescentes ao longo do período, distanciando-se das licenças anuais atribuidas.

1. Emissões de CO2



10000

12000

14000

16000

18000

20000

22000

2008 2009 2010 2011 2012

[kt]

Ano húmido Ano médio Ano seco Licenças atribuídas


• Em termos de variação percentual de emissões de CO2 em relação ao ano base (2007), verifica-se um maior crescimento em cenários de menor produção hídrica.

• No cenário húmido em 2008, existe uma diminuição das emissões devido à maior produção hídrica do que em 2007.

• No cenário médio a evolução das emissões deixa de ser tão acentuada a partir de 2011 porque, de acordo com a metodologia de estimação da produção térmica, o carvão atinge o máximo de produção havendo a necessidade de transferir alguma da sua produção para o gás natural que é uma tecnologia menos poluente.

• O mesmo se passa no cenário seco logo a partir de 2009.Variação percentual de emissões de CO2 relativa ao ano base

-10%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

2008 2009 2010 2011 2012

Ano húmido Ano médio Ano seco

2. Evolução das emissões de CO2



1. Potência instalada em PRE

Assumiu-se que entre 2007 e 2010 e entre 2010 e 2012 uma evolução linear da potência instalada para as diferentes tecnologias PRE.

Para a potência instalada em PRE, consideraram-se as metas estabelecidas pelo governo

Cenário 2 – Investimento apenas em PRE 2008 - 2012Pressupostos


A produção eléctrica a partir de PRE é estimada através de uma regressão linear da potência instalada em PRE, tendo em conta valores históricos desde 2003.

y = 3,1106x - 928,07R2 = 0,9907

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Potência Instalada PRE [MW]

Prod

ução

PRE

[GW

h]

2. Produção da PRE

Cenário 2 – Investimento apenas em PRE 2008 - 2012Pressupostos


• Em todos os cenários existe uma diminuição das emissões de CO2 entre 2008 e 2010. Esta diminuição deve-se ao forte incremento de potência instalada em PRE, sobretudo na eólica, o que implica também um forte incremento na produção de energia eléctrica a partir de PRE.

• A partir de 2010 assiste-se a um ligeiro incremento de emissões de CO2, porque embora haja um aumento de potência instalada em PRE e consequente aumento de produção, esta não é suficiente para satisfazer o aumento do consumo

• No cenário hídrico seco e nos dois primeiros anos do cenário hídrico médio não se cumpre as metas estabelecidas para as emissões.

Evolução das emissões de CO2

Cenário 2 – Investimento apenas em PRE 2008 - 2012Resultados


1000011000120001300014000150001600017000

2008 2009 2010 2011 2012

[kt]


Variação percentual de emissões de CO2 relativa ao ano base

-30%-25%-20%-15%-10%-5%0%5%

10%15%

2008 2009 2010 2011 2012



1. Potência instalada em centrais CCGT

De acordo com metas estabelecidas pelo governo, ou seja, quatro novas centrais até 2010, cada com dois grupos de 400 MW de potência. Duas destas centrais entram em 2009 e outras duas em 2010

2. Produção de centrais CCGT

Cenarização da produção das centrais CCGT em número de horas de utilização anual da potência instalada para os cenários húmido, médio e seco, considerando valores históricos desde 1999.Cenário húmido – 4000 horasCenário médio – 5000 horasCenário seco – 6000 horas

Cenário 3 – Investimento apenas em CCGT 2008 - 2012Pressupostos


A produção de energia eléctrica a partir de fuel+gasóleo, carvão e importações, calculada com base em percentagens de 2007, da satisfação do remanescente do consumo depois de subtraída a produção hídrica, PRE e centrais CCGT.

3. Percentagens base de produção

Cenário 3 – Investimento apenas em CCGT 2008 - 2012Pressupostos

Carvão60,5%

Fuel+Gasóleo4,7%

Importações34,8%


• Em todos os cenários existe uma diminuição das emissões entre 2008 e 2010, período em que se observa a entrada de novas centrais CCGT. Esta diminuição deve-se ao facto da produção deste tipo de centrais substituir a produção de centrais a carvão e fuel+gasóleo que têm emissões específicas de CO2 superiores.

• A partir de 2010, uma vez que não entram mais centrais CCGT, as emissões de CO2 aumentam, acompanhando o aumento do consumo.

• Neste cenário as emissões são superiores às licenças atribuídas em todos os anos para todos os cenários hídricos.


Cenário 3 – Investimento apenas em CCGT 2008 - 2012Resultados

Total de emissões e CO2 do sector eléctrico

10000

12000

14000

16000

18000

20000

2008 2009 2010 2011 2012

[kt]



-10%

-5%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

2008 2009 2010 2011 2012



1. Consumo – Estimação através de regressão linear2. Produção hídrica – Cenarização em anos húmido, médio e seco.3. PRE – Investimento de acordo com metas estabelecidas pelo governo.4. Potência instalada CCGT – Investimento de acordo com metas estabelecidas pelo

governo.5. Produção CCGT – Cenarização em de número de horas de funcionamento de acordo

com cenários hídricos.6. Produção das outras centrais térmicas (fuel+gasóleo e carvão) e

importações – De acordo com percentagens base de produção.

Cenário 4 – Investimento em PRE e CCGT 2008 - 2012Pressupostos


• Forte diminuição de emissões de CO2 em relação ao ano de 2007, devido ao efeito conjugado do aumento de produção PRE e de aumento de produção de centrais CCGT, que substitui produção de centrais a carvão e centrais fuel.

• De 2009 para 2010 a diminuição não é tão acentuada porque a produção de centrais carvão e fuel que é substituída é menor.

• A partir de 2010 as emissões crescem ligeiramente devido ao aumento do consumo.• Para este cenário à excepção do regime hídrico seco em 2008, o sector eléctrico regista um

superavite de licenças de emissões de CO2.

Cenário 4 – Investimento em PRE e CCGT 2008 - 2012Resultados


Total de emissões e CO2 do sector eléctrico

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

2008 2009 2010 2011 2012

[kt]



-70%

-60%

-50%

-40%

-30%

-20%

-10%

0%2008 2009 2010 2011 2012



• As emissões de CO2 do sector eléctrico estão fortemente dependentes da hidraulicidade.• Com o investimento em PRE e CCGT (C4) é possível reduzir as emissões abaixo das

licenças atribuídas no final do 2º período de Quioto.• O investimento apenas em CCGT (C3) não é suficiente para alcançar as metas de emissão

estabelecidas.

Comparação entre as emissões de CO2 no final do 2º período de Quito dos 4 tipos de cenários e as licenças atribuídas.

ConclusõesEmissões vs Licenças atribuídas

Emissões por cenário vs Licenças atribuídas

0

20

40

60

80

100

120

C1 C2 C3 C4

Mto

nCO

2

Licenças

Húmido Médio Seco

C1 – Sem investimentoC2 – Invest. em PREC3 – Invest. em CCGTC4 – Invest. em PRE e CCGT


Preço EUA DEC08-12

23

24

25

26

27

2008 2009 2010 2011 2012

€/to

nCO2

_

Fonte: Nordpool

ConclusõesQuantificação económica das emissões

De forma a quantificar os ganhos ou custos provenientes da venda ou compra de licenças de emissão de CO2, foram multiplicadas as diferenças entre as licenças atribuídas e as emissões simuladas por ano pelo preço do mercado de futuros de licenças de emissão de CO2 – EUA (European Union Allowances).

Período II – 2008 a 2012


É necessário comprar licenças de emissão que poderão custar até cerca 170 M€.

Cenário 1 – Sem investimentoSaldo de licenças vs Receita

-7000

-6000

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

02008 2009 2010 2011 2012

kt CO

2_

-180

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

M€

Ano húmido Ano médio Ano SecoLicenças (ktCO2) Receita (M€)



É necessário comprar licenças de emissão para cenário hídrico seco e primeiros dois anos de cenário hídrico médio.Com o cenário hídrico húmido é possível obter receitas até cerca de 52 M€.

Cenário 2 – Investimento apenas em PRESaldo de licenças vs Receita

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

2008 2009 2010 2011 2012

kt C

O2_

-88

-68

-48

-28

-8

12

32

52

M€




Cenário 3 – Investimento apenas em CCGTSaldo de licenças vs Receita

-5000

-4500

-4000

-3500

-3000

-2500

-2000

-1500

-1000

-500

02008 2009 2010 2011 2012

kt CO

2_

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

M€



É necessário comprar licenças de emissão que poderão custar até cerca 120 M€.


Cenário 4 – Investimento em PRE e CCGTSaldo de licenças vs Receita

-2000

0

2000

4000

6000

8000

10000

2008 2009 2010 2011 2012

kt CO

2_

-50

0

50

100

150

200

250

M€



Neste cenário é possível vender licenças em todos os anos do período que poderão gerar receitas na ordem dos 200 M€.


• A partir de 2010, verifica-se que é possível satisfazer o consumo de energia eléctrica sem recorrer à produção de centrais a carvão e a fuel.

• Esta realidade vai de encontro à meta do governo que estabelece a emissão zero de centrais a fuel a partir de 2010.

• A satisfação do consumo a partir de fontes de energia renováveis em 2010, para um ano médio de produção hídrica, poderá ser superior ao valor da meta de 45% estabelecida pelo governo.

Emissões de CO2 por tecnologia - Ano Seco

8782

1168567 75

4809

83617533 7566 7599

0

3000

6000

9000

12000

2008 2009 2010 2011 2012

[kt]

Carvão Fuel+Gasóleo Gás Natural

ConclusõesMetas estabelecidas

Cenário 4 – Investimento em PRE e CCGT


1. Decreto – Lei 7/2002 de 25 de Março2. Decisão do Conselho 2002/358/CE de 25 de Abril de 20023. Directiva Europeia 2003/83/CE de 13 de Outubro de 2003 do Parlamento Europeu4. Directiva Europeia 2004/101/CE de 27 de Outubro de 2004 do Parlamento Europeu5. Faucheux, S., Noël, J.F. (1995), Economia dos Recursos Naturais e do Meio Ambiente,

Instituto Piaget6. Plano Nacional de Atribuição de Licenças de Emissão de CO2 (PNALE) 2005-2007,

Versão para Consulta Pública, 4 de Maio de 2004, Ministério da Economia, Ministério das Cidades, Ordenamento do Território e Ambiente

7. Plano Nacional de Atribuição de Licenças de Emissão de CO2 (PNALE) 2008-2012, Versão para Consulta Pública, 1 de Junho de 2006, Instituto do Ambiente

8. Energia e alterações Climáticas - Mais investimento, melhor ambiente, Ministério da Economia e Inovação

9. Decisão da comissão relativa ao plano nacional de atribuição de licenças de emissão de gases com efeito de estufa notificado por Portugal nos termos da Directiva 2003/87/CE do Parlamento Europeu e do Conselho, Comissão Europeia, 18 de Outubro de 2007

10. Redes Energéticas Nacionais Website: www.ren.pt

Referências


Alterações climáticas e o Protocolo de Quioto

Análise ao sistema electroprodutor português

Lisboa 8 Janeiro 2008Economics of Natural Resources and the Environment

Realizado por:João LagartoJoão Lagarto Jorge BorgesJorge Borges Miguel CovasMiguel Covas

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