adaptação à mudança do clima - sistema energético brasileiro - coppetec
Upload: sae-secretaria-de-assuntos-estrategicos-da-presidencia-da-republica
Post on 16-Jul-2015
397 views
TRANSCRIPT
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
2
• Sistema Energético Brasileiro
• MESSAGE-Brasil
• SDDP
• Procedimento Metodológico
• Resultados Preliminares
Sumário
3
• 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
39