carsalade, ana monteiro. interações entre mudanças climáticas
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INTERAÇÕES ENTRE MUDANÇAS CLIMÁTICAS GLOBAIS E POLUIÇÃO
ATMOSFÉRICA LOCAL: IMPLICAÇÕES PARA A EXPANSÃO DO SETOR
ELÉTRICO BRASILEIRO
Ana Monteiro Carsalade
Dissertação de Mestrado apresentada ao
Programa de Pós-Graduação em Planejamento
Energético, COPPE, da Universidade Federal
do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos
necessários à obtenção do título de Mestre em
Planejamento Energético.
Orientador: André Frossard Pereira de Lucena
Roberto Schaeffer
Rio de Janeiro
Março de 2013
INTERAÇÕES ENTRE MUDANÇAS CLIMÁTICAS GLOBAIS E POLUIÇÃO
ATMOSFÉRICA LOCAL: IMPLICAÇÕES PARA A EXPANSÃO DO SETOR
ELÉTRICO BRASILEIRO
Ana Monteiro Carsalade
DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO INSTITUTO ALBERTO
LUIZ COIMBRA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA DE ENGENHARIA (COPPE)
DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS
REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM
CIÊNCIAS EM PLANEJAMENTO ENERGÉTICO.
Examinada por:
André Frossard Pereira de Lucena, D.Sc.
Roberto Schaeffer, PhD.
Lilian Bechara Elabras Veiga, D.Sc.
Ricardo Gorini de Oliveira, D.Sc.
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
MARÇO DE 2013
iii
Carsalade, Ana Monteiro
Interações entre Mudanças Climáticas Globais e
Poluição Atmosférica Local: Implicações para a Expansão
do Setor Elétrico Brasileiro / Ana Monteiro Carsalade –
Rio de Janeiro: UFRJ/COPPE, 2013.
XII, 118 p.: il.; 29,7 cm.
Orientadores: André Frossard Pereira de Lucena
Roberto Schaeffer
Dissertação (mestrado) – UFRJ/ COPPE/ Programa de
Planejamento Energético, 2013.
Referencias Bibliográficas: p. 96-112.
1. Mudanças Climáticas Globais. 2.Poluição
Atmosférica. 3. Custos Externos. 4. Valoração. I. Lucena,
André Frossard Pereira et al. II. Universidade Federal do
Rio de Janeiro, COPPE, Programa de Planejamento
Energético. III. Título.
iv
Aos meus pais, Pedro e Tereza
v
AGRADECIMENTOS
Aos meus orientadores Roberto Schaeffer e André Lucena pelos ensinamentos e
orientação dedicada durante todo o processo. Também pelo apoio e os conselhos nos
momentos mais difíceis e por me fazer acreditar que no final ia dar tudo certo. Um
agradecimento especial ao André, pelas muitas e muitas discussões sobre o modelo.
Aos meus pais, Pedro e Tereza, por tudo e principalmente pelo apoio
incondicional.
À Maria Inês e Eduardo, pelo exemplo e os incentivos antes e durante o
mestrado.
À Carmen Maria por seu exemplo de vida, carinho e dedicação à família.
Ao Raul, pelo apoio, as conversas, a força, e por tornar essa jornada mais fácil
ao estar sempre ao meu lado.
Aos amigos da turma de mestrado, pelos estudos, conversas e risadas que
compartilhamos. Agradeço em especial à Carolina, que dividiu essa experiência comigo
desde o primeiro momento.
Aos “battelles” Esperanza, Aline e Luis por encarar comigo esse desafio. Sem
vocês tudo teria sido bem mais difícil. Agradeço também ao Pedro, Larissa, Rafa, Paulo
e todos aqueles que me ajudaram com o modelo.
Aos funcionários do PPE, especialmente à Sandrinha, Paulo, Fernando e Queila,
pela ajuda com as questões burocráticas durante todo o mestrado.
vi
Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos
necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)
INTERAÇÕES ENTRE MUDANÇAS CLIMÁTICAS GLOBAIS E POLUIÇÃO
ATMOSFÉRICA LOCAL: IMPLICAÇÕES PARA A EXPANSÃO DO SETOR
ELÉTRICO BRASILEIRO
Ana Monteiro Carsalade
Março/2013
Orientadores: André Frossard Pereira de Lucena
Roberto Schaeffer
Programa: Planejamento Energético
As mudanças climáticas globais e a poluição atmosférica local são duas questões
ambientais de grande relevância. Esses fenômenos estão interligados, uma vez que
possuem fontes comuns e interagem na atmosfera de diversas formas. Estudos
internacionais demonstram potenciais benefícios anciliares de medidas de controle de
emissões de gases do efeito estufa, em termos de melhora da qualidade do ar. Assim,
este estudo analisa essa hipótese para o Brasil examinando a interação entre poluentes
locais e gases de efeito estufa provenientes do setor elétrico brasileiro diante de
diferentes cenários de preços de carbono. Utilizando um modelo de otimização que
define a evolução da oferta de energia elétrica nos próximos 40 anos, são avaliados os
potenciais custos e benefícios ambientais locais de uma política climática, em termos de
emissão de poluentes atmosféricos. Os resultados obtidos indicam redução das emissões
dos poluentes locais observados (MP, SO2, NOx) em todos os cenários com taxação de
carbono, corroborando a hipótese de sinergias potenciais entre políticas de controle de
poluição local e global.
vii
Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)
INTERACTIONS BETWEEN GLOBAL CLIMATE CHANGE AND LOCAL AIR
POLLUTION: IMPLICATIONS FOR THE EXPANSION OF BRAZILIAN
ELECTRICITY SECTOR
Ana Monteiro Carsalade
March/2013
Advisors: André Frossard Pereira de Lucena
Roberto Schaeffer
Department: Energy Planning
Global climate change and local air pollution are two environmental issues of great
relevance. These phenomena are interconnected, as they have common sources and
interact in many ways in the atmosphere. International studies show potential ancillary
benefits of greenhouse gases mitigation efforts in terms of improved air quality. Thus,
this study evaluates that assumption for Brazil by examining the interaction between
local air pollutants and greenhouse gases from the Brazilian electricity sector in
different carbon price scenarios. Using an optimization model which defines the
evolution of the electric power supply in the next 40 years, the potential local
environmental costs and benefits of a climate policy are assessed, in terms of local air
pollutant emissions. The results indicate emissions reductions of observed pollutants
(PM, SO2, NOx) in all scenarios with carbon tax, corroborating the hypotheses of
pontential synergies between global and local pollution control efforts.
viii
ÍNDICE
Capítulo 1 - Introdução .................................................................................................. 1
Capítulo 2 - Impactos Socioambientais de Projetos Energéticos ................................ 6
2.1 Impactos da Geração de Energia Elétrica .................................................... 7
2.2 Perspectiva Econômica dos Impactos sobre o Meio Ambiente ................ 11
2.2.1 Conceitos Básicos de Economia do Meio Ambiente ......................... 11
2.2.2 Valor da Natureza ............................................................................... 14
2.2.3 Importância da Valoração .................................................................. 15
2.2.4 Valoração econômica dos recursos ambientais .................................. 17
2.2.4.1 Métodos de Valoração ................................................................. 18
2.2.4.1.1 Métodos de Função de Produção ......................................... 20
2.2.4.1.2 Métodos de Função de Demanda ......................................... 24
2.2.4.2 Limitações da Valoração Econômica .......................................... 30
2.3 Considerações Ecológicas e Alternativas à Valoração ............................. 33
2.4 Custos Externos de Geração de Energia Elétrica ...................................... 34
2.5 Sumário dos Efeitos dos Poluentes Atmosféricos Locais e Globais ......... 39
Capítulo 3 – Análise Integrada da Poluição Local e Global ...................................... 43
3.1 Interações entre Mudanças Climáticas e Poluição do Ar .......................... 43
3.2 Revisão Bibliográfica de Estudos sobre Interações entre Poluição Local e
Global .............................................................................................................. 49
3.3 Discussão ................................................................................................... 59
Capítulo 4 - Estudo de Caso: Setor Elétrico Brasileiro 2011- 2051 .......................... 62
4.1 Metodologia ............................................................................................... 62
4.2 Dados e Premissas ..................................................................................... 67
4.2.1 Capacidade Instalada e Expansão Planejada ...................................... 68
4.2.2 Demanda de Energia Elétrica ............................................................. 70
4.2.3 Preços ................................................................................................. 71
4.2.4 Dados de Transmissão ........................................................................ 72
4.2.5 Taxa de Desconto ............................................................................... 73
4.2.6 Definição do Potencial Máximo de Expansão ................................... 74
4.2.7 Dados de Emissão .............................................................................. 74
ix
4.3 Cenários ..................................................................................................... 74
4.4 Resultados ................................................................................................. 76
4.5 Discussão ................................................................................................... 86
4.6 Limitações ................................................................................................. 89
Capítulo 5 - Considerações Finais ............................................................................... 92
Referências Bibliográficas ............................................................................................ 96
ANEXO A – Dados de custo de geração .................................................................... 113
ANEXO B – Potencial das fontes e disponibilidade de combustíveis ..................... 117
ANEXO C – Emissões específicas por tecnologia ..................................................... 118
x
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Estrutura do Modelo .......................................................................... 64!
Figura 2 - Estrutura Regional do Modelo ............................................................ 65!
Figura 3 - Capacidade Instalada por Fonte em 2011 ........................................... 69!
Figura 4 - Novos Empreendimentos Planejados por Fonte até 2021 .................. 69!
Figura 5 - Evolução do Consumo de Energia Elétrica por Região ..................... 71!
Figura 6 - Centros de carga por região ................................................................ 73!
Figura 7 - Evolução da Capacidade Instalada no cenário BASE ........................ 77!
Figura 8 - Evolução da Geração Elétrica no Cenário BASE ............................... 77!
Figura 9 - Evolução das emissões totais de CO2 no cenário BASE .................... 78!
Figura 10 - Intensidade de carbono do setor elétrico no cenário BASE ............. 79!
Figura 11 - Evolução das emissões de SO2 no cenário BASE ............................ 79!
Figura 12 - Evolução das emissões de NOx no cenário BASE ........................... 80!
Figura 13 - Evolução das emissões de MP no cenário BASE ............................. 80!
Figura 14 - Intensidade de poluentes do setor elétrico no cenário BASE ........... 81!
Figura 15 - Evolução da geração no cenário TAXA 1 ........................................ 82!
Figura 16 - Evolução da geração no cenário TAXA 2 ........................................ 83!
Figura 17 - Evolução da geração no cenário TAXA 3 ........................................ 83!
Figura 18 - Comparação das emissões totais de CO2 nos cenários analisados ... 84!
Figura 19 - Comparação das emissões totais de SO2 nos cenários analisados .... 85!
Figura 20 - Comparação das emissões totais de NOx nos cenários analisados .. 85!
Figura 21 - Comparação das emissões totais de MP nos cenários analisados .... 86!
xi
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Principais Impactos da Geração Hídrica ............................................. 7!
Tabela 2 - Principais Impactos Diretos da Geração Térmica ................................ 9!
Tabela 3 - Principais Impactos da Geração Eólica .............................................. 10!
Tabela 4 - Taxonomia do Valor Econômico do Meio Ambiente ........................ 15!
Tabela 5 - Externalidade média por tecnologia de geração de eletricidade em
países da União Europeia (em !/MWh) .............................................................. 36!
Tabela 6 – Externalidades Ambientais por Empreendimento de Geração Elétrica
............................................................................................................................. 37!
Tabela 7 - Custo do dano por empreendimento analisado .................................. 38!
Tabela 8 – Resumo dos efeitos dos poluentes atmosféricos e de alguns estudos
que acessaram seus impactos ............................................................................. 42!
Tabela 9 – Estudos que estimam os co-benefícios da mitigação de GEE em
países desenvolvidos ........................................................................................... 53!
Tabela 10 - Estudos que estimam os co-benefícios da mitigação de GEE em
países em desenvolvimento ................................................................................. 53!
Tabela 11 - Descrição das Regiões ...................................................................... 66!
Tabela 12 - Descrição das Tecnologias Utilizadas .............................................. 67!
Tabela 13 - Trajetória de Preços de Carbono ...................................................... 75!
xii
SIGLAS
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica COP – Conferência das Partes
CQNUMC – Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas DAA– Disposição a Aceitar
DAP – Disposição a Pagar EEPPS – Economic and Environmental Power Planning Software
EPE – Empresa de Pesquisa Energética GEE – Gases de Efeito Estufa
IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change ONS – Operador Nacional do Sistema Elétrico
SIN – Sisstema Interligado Nacional VE – Valor de Existência
VERA – Valor Economico de Recursos Ambientais VO – Valor de Opção
VUD – Valor de Uso Direto VUI – Valor de Uso Indireto
1
Capítulo 1 - Introdução
Nos últimos anos, principalmente a partir da década de 1970, a discussão sobre o
desenvolvimento sustentável, abordagem fundamentada na harmonização de objetivos
sociais, ambientais e econômicos, ganhou muita força (SACHS, 2002). Incialmente,
havia uma grande preocupação com um possível esgotamento dos recursos não
renováveis como um limite ao desenvolvimento econômico, como evidenciou o
Relatório Meadows, produzido pelo Clube de Roma1 (MEADOWS et al., 1972). A
partir dos anos 80, no entanto, esta questão perdeu relevância, pelo menos no caso da
energia, uma vez que as reservas provadas de óleo e gás natural aumentaram num ritmo
médio anual de 2,5% e 2,8%, respectivamente (BP, 2011). Atualmente, a capacidade do
planeta de suportar os impactos ambientais associados às atividades produtivas é que
passa a ser percebida como um grande entrave ao desenvolvimento sustentável
(LUCENA & SCHAEFFER, 2012).
A energia é um insumo essencial à vida na sociedade moderna. O uso de energia
em geral, e da eletricidade em particular, trouxe mudanças qualitativas na vida humana,
aumentando tanto o bem-estar da população quanto a sua produtividade. Esse aumento
de bem-estar diz respeito aos serviços energéticos disponíveis à população e que hoje
são essenciais também para o desenvolvimento das sociedades (GOLDEMBERG &
MOREIRA, 2005).
1 O Clube de Roma era um grupo composto por cientistas, industriais e políticos, que tinha como
objetivo discutir e analisar os limites do crescimento econômico levando em conta o uso
crescente dos recursos naturais.
2
Porém, a geração de energia, como toda atividade produtiva, gera impactos
ambientais. Esses impactos podem ser locais, regionais ou globais (GOLDEMBERG,
2003). Dentre os mais relevantes estão as mudanças climáticas globais e a poluição
atmosférica local, associadas à queima de combustíveis fósseis. Ambos os problemas
estão relacionados ao desenvolvimento econômico e são consequência dos padrões de
consumo e de geração de energia atuais, que são insustentáveis tanto no aspecto
quantitativo quanto em termos de impactos ambientais associados (BOLLEN et al.,
2009).
A poluição atmosférica ocorre quando há substâncias presentes no ar que, pela
sua concentração, podem torná-lo impróprio à saúde, causando danos ao bem estar das
pessoas e ao meio ambiente (CETESB, 2013). No entanto, este não é um problema
novo. No século XVII, episódios de poluição do ar eram frequentes no Reino Unido
(LONGHURST et al., 2002). Porém, atualmente continua sendo uma questão ambiental
de grande relevância, principalmente nas grandes metrópoles (GOUVEIA et al., 2003)
As mudanças climáticas são induzidas pelo aumento da concentração de gases
de efeito (GEE) estufa na atmosfera. Os GEE, além de presentes naturalmente na
atmosfera terrestre, também podem ser originados pela ação antrópica, como por
exemplo a partir da queima de combustíveis fósseis e da mudança do uso do solo2. No
último relatório de avaliação do IPCC, os cientistas admitiram a mudança climática
como um problema incontestável e reconheceram que as alterações no clima são
intensificadas pela ação humana (IPCC, 2007a).
2 Além de Energia, Mudança no Uso do Solo e Florestas as outras fontes de emissão de GEE por
setor são: Processos Industriais, Uso de Solventes e outros produtos, Tratamento de Resíduos e
Agropecuária (MCT, 2004)
3
Apesar de serem normalmente tratados separadamente, grande parte dos
poluentes atmosféricos locais e os gases de efeito estufa têm fontes comuns e interagem
na atmosfera causando uma série de efeitos interligados no meio ambiente em escala
local, regional e global (SWART et al., 2004). O mais importante GEE, o CO2, é
produzido em grande parte pela queima de combustíveis fósseis, que também é uma
importante fonte de emissão de vários outros poluentes do ar, como o monóxido de
carbono (CO), os óxidos de enxofre (SOx), material particulado (MP), entre outros
(BYTNEROWICZ et al. 2007).
Nos últimos anos, especialmente após a Conferência das Nações Unidas sobre o
Meio Ambiente e Desenvolvimento (Rio 92), a questão das mudanças climáticas vem
ganhando muita atenção e gerando uma mobilização política sem precedentes em torno
de um problema ambiental. Desde 1995 é realizada anualmente, dentro do âmbito da
Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas (CQNUMC)3, a
Conferência das Partes (COP) para discutir avanços em relação à questão climática
global. Neste sentido, se pensarmos nos problemas socioambientais de maneira mais
ampla, há uma oportunidade para o aproveitamento desse esforço em benefício de outras
questões ambientais relacionadas (LUCENA & SCHAEFFER, 2012).
Diante das interconexões entre mudanças climáticas e poluição local e da grande
mobilização em torno das primeiras, a partir da década de 1990 foi feita uma série de
estudos sobre os custos e benefícios adicionais das políticas de mitigação de gases de
efeito estufa, principalmente em países desenvolvidos (GLOMSROD, 1990; AYRES &
WALTER, 1991; PEARCE, 1992; SCHERAGA & LEARY, 1993; ALFSEN et al.,
1995). Na década seguinte, uma série de outros estudos foi conduzida tanto para os
3 A CQNUMC é um tratado que tem como objetivo estabilizar a concentração de GEE em um
nível que não apresente perigo para o sistema climático.
4
países desenvolvidos quanto para os em desenvolvimento, sobretudo para a China
(AUNAN et al., 2004; BURTRAW et al., 2003; O’CONNOR et al., 2003; SYRI et al.,
2001; VAN HARMELEN et al., 2002; VENNEMO et al., 2006).
Contudo, poucos estudos olham para o caso específico de países da América
Latina em geral, e do Brasil em particular. Desse modo, há uma forte motivação para
testar a hipótese de potenciais sinergias entre estratégias de mitigação das mudanças
climáticas e da poluição atmosférica local para o Brasil. Isso acontece uma vez que há
um consenso, para as regiões do mundo previamente analisadas, de que os co-benefícios
a curto prazo de redução das emissões de GEE sobre a saúde humana, a agricultura e os
ecossistemas naturais podem ser substanciais (IPCC, 2007b).
Assim, o objetivo do presente trabalho é analisar a interação entre poluentes
locais e de GEE provenientes do setor elétrico brasileiro diante de diferentes cenários de
preços de carbono. Utilizando-se um modelo de otimização para o setor elétrico
brasileiro, pretende-se avaliar, a partir da evolução da oferta de energia, os potenciais
custos e benefícios ambientais locais de uma política climática, em termos de emissão
de poluentes atmosféricos.
Para alcançar tal objetivo esta dissertação foi dividida em quatro capítulos, além
desta introdução. O capítulo 2 aponta os impactos da geração de energia elétrica e
discute conceitos de Economia do Meio Ambiente, contextualizando a questão
ambiental diante da teoria microeconômica do bem-estar. Mostra também a necessidade
de valoração dos bens e serviços ambientais, descreve detalhadamente os métodos de
valoração econômica, aponta suas limitações e as alternativas à ela. Além disso, faz uma
revisão de trabalhos anteriores sobre a internalização de custos externos de geração de
energia elétrica mostrando a evolução deste campo de estudo. São apresentados ainda os
efeitos dos poluentes locais e globais sobre à saúde pública e o meio ambiente.
5
O capítulo 3 discorre sobre as interações entre mudanças climáticas e poluição
atmosférica local, além de apresentar uma revisão bibliográfica sobre custos e benefícios
adicionais de medidas de mitigação de gases de efeito estufa. É apresentado ainda o
marco teórico deste estudo, assim como uma breve discussão sobre a necessidade de
abordagens integradas das duas questões.
No capítulo 4 é apresentado um estudo de caso que testa a hipótese que norteia o
estudo para a expansão do setor elétrico brasileiro até o horizonte de 2051. A partir da
matriz elétrica atual, das expansões previstas e dos cenários futuros de demanda e preço,
é projetada uma expansão do setor elétrico até o ano de 2051, a fim de testar o efeito de
uma taxa de carbono nas emissões de poluentes locais.
Por fim, no capítulo 5 são feitas considerações finais e sugestões para estudos
futuros acerca do tema.
6
Capítulo 2 - Impactos Socioambientais de Projetos
Energéticos
A produção de energia elétrica causa alterações no meio ambiente. Ao longo de
toda a cadeia, desde a sua produção até o uso final, são gerados impactos ambientais.
Mesmo as tecnologias consideradas mais limpas, que utilizam fontes de energia
renováveis, causam algum tipo de alteração. Esses impactos diferem de acordo com a
tecnologia empregada e afetam negativamente o meio ambiente e o bem-estar das
pessoas.
Porém, muitas vezes os preços de mercado das diferentes fontes de energia não
levam em consideração esses impactos, não refletindo seus verdadeiros custos para a
sociedade (MAY, 2010). Neste sentido, há uma necessidade de incorporá-los no
planejamento do setor elétrico a fim de corrigir desequilíbrios de mercado e melhorar a
alocação de recursos. Para que isso aconteça, é necessário identificar, quantificar e
monetizar esses impactos (FOUQUET et al., 2001).
Este capítulo está dividido em cinco partes. Primeiramente, são descritos os
principais impactos socioambientais da geração de energia elétrica. Depois, é
apresentada a perspectiva econômica desses impactos sobre o meio ambiente.
Posteriormente, são feitas algumas considerações ecológicas sobre a valoração
econômica dos recursos ambientais e sugeridas alternativas à ela. Na seção seguinte, são
apresentados estudos prévios sobre custos externos de geração de energia elétrica. Ao
final, é feito um sumário dos efeitos e fontes de emissão dos principais poluentes locais
e globais sobre à saúde humana e ao meio ambiente, expondo alguns estudos que
quantificaram esses impactos.
7
2.1 Impactos da Geração de Energia Elétrica
A geração de energia elétrica, como toda atividade produtiva, provoca diversos
efeitos ao meio ambiente. A seguir serão descritos os principais impactos por tipo de
geração, incluindo as tecnologias mais relevantes para o caso brasileiro. Para uma
descrição completa de impactos socioambientais por fonte de geração ver EPE (2007),
REIS (2001), COELHO (1999), SANTOS (2008), IAEA (2006), EC (1995) e
ELETROBRAS (2000) .
Geração Hídrica
A construção de usinas hidroelétricas provocam inúmeras transformações para o
meio em seu entorno e para as regiões a montante e a jusante do rio (ROSA et al., 2004).
Os impactos variam bastante em relação ao local do empreendimento, uma vez que são
consequência das características do rio, da extensão da área alagada e da região do
entorno do rio. A Tabela 1 resume os principais impactos de aproveitamentos
hidroelétricos.
Atualmente, sabe-se que os reservatórios das usinas hidroelétricas emitem GEE.
Porém, devido a especificidade de cada local onde são construídos os empreendimentos,
esses impactos são de difícil mensuração. Muitos estudos vem sendo feitos na tentativa
de quantificação desses impactos (ROSA & SCHAEFFER, 1995; ROSA et al., 2004;
MÄKINEN & KHAN, 2010), porém, esta ainda é bastante incerta e controversa (ROSA
et al, 2006).
Tabela 1 – Principais Impactos da Geração Hídrica
8
Fonte: Elaboração própria baseado em REIS(2001), SANTOS (2008) e (JUNK & MELLO, 1990)
Geração Térmica
Os impactos mais significativos da geração térmica são causados durante a fase
de operação e são consequências das emissões atmosféricas, dos efluentes líquidos,
sólidos (significativo somente nas usinas que utilizam carvão) e do consumo de água
(MEDEIROS, 2003). No caso do carvão, a extração do minério causa graves impactos
relativos à poluição do solo (COELHO, 1999).
Os principais impactos da etapa de exploração e produção de óleo e gás incluem:
destruição de ecossistemas; desmatamento e erosão; contaminação química do solo e de
corpos hídricos; danos à fauna – especialmente aves migratórias e animais marinhos;
riscos à saúde para as comunidades vizinhas e para os trabalhadores da indústria;
emissões atmosféricas; riscos de vazamento; efluentes líquidos e resíduos sólidos
Plantas Medicinais Perda de patrimônio genético que poderia permitir a descoberta de possíveis principios ativos no futuro
IMPACTO DESCRIÇÃO
Recreação Mudanças nas áreas do entorno para fins recreativos
Recursos Culturais Perda de patrimônio cultural e histórico das cidades que são alagadas
Recursos Minerais Área alagada pode impedir o acesso futuro a reservas minerais
Fauna e Flora Desmatamento e alagamento de áreas geram uma diminuição de espécies da fauna e da flora local (terrestre e aquática)
Gases do Efeito Estufa
Decomposição anaeróbica da biomassa submersa por ocasião da formação da represa
Distúrbio Social Consequências sócio-econômicas para a região no entorno da barragem (ex: grande fluxo migratório)
Assoreamento Impactos da alteração do fluxo pela sedimentação e assoreamento do reservatório sobre os múltiplos usos do recurso hídrico
Agricultura e outras atividades
Impactos da alteração do fluxo, do reservatório e de locais de empréstimos e despejos de resíduos de rochas e materiais de construção
Doenças (local) Formação do lago oferece condições propícias para a proliferação de vetores de doenças de veiculação hídrica
9
(O’ROURKE & O’CONNOLY, 2003; DOYLE, 1994; EPSTEIN & SELBER, 2002; US
EPA, 2000; NRC, 2002; CASWELL, 1993).
A Tabela 2 resume os principais impactos ambientais diretos da geração térmica.
No caso da biomassa, a questão da emissão de gases de efeito estufa não se aplica por
ser um combustível de origem renovável, cujo carbono emitido na queima é o mesmo
absorvido no processo de fotossíntese da planta, de modo que as emissões líquidas são
iguais a zero. Por outro lado, há possíveis impactos devido ao uso do solo (ABBASI &
ABBASI, 2010).
Tabela 2 - Principais Impactos Diretos da Geração Térmica
Fonte: Elaboração própria baseado em REIS(2001) e SANTOS (2008)
A grande questão socioambiental da geração termonuclear diz respeito à
possibilidade de grandes impactos devido à radioatividade do urânio, que está presente
em toda a cadeia produtiva desse combustível (ANEEL, 2008) e principalmente na etapa
de descomissionamento da planta.
A etapa de mineração do urânio causa danos ambientais irreversíveis, uma vez
que a área minerada dificilmente voltará a suas funções anteriores, devido ao
IMPACTO DESCRIÇÃO
Uso da Água
Chuva ÁcidaCausada pela emissão de NOx e SO2 causa danos ao meio como
acidificação das florestas e de corpos d`água com efeitos para a fauna e a flora e a destruição do patrimômio cultural e histórico
Grande consumo de água para a o sistema de resfriamento das turbinas (dependendo da tecnologia) pode levar a conflitos devido a
disputas associadas aos usos múltiplos da água
Gases do Efeito Estufa
Poluição Atmosférica
Emissão de CO2, proveniente da oxidação de praticamente todo o carbono presente no combustível, e de outros gases de efeito estufa
como N20 e CH4, porém em menor ordem de grandeza
Emissão de poluentes tais como MP, NOx, SO2, CO, dependendo da tecnologia, que causam danos ao meio ambiente e à saúde humana
10
comprometimento do solo. Ademais, nessa fase, os trabalhadores e comunidades
próximas à mina permanecem em contato direto com elementos radioativos, causando
impactos na saúde (ANEEL, 2008; RASHAD & HAMMAD, 2000). Durante a
operação, a maior parte dos impactos é local, afetando principalmente fauna e flora
aquáticas e os corpos hídricos (EPE, 2007). Na etapa de descomissionamento, com o
tempo de decaimento radioativo dos elementos e da quantidade de rejeitos nucleares
gerados e estocados, ao longo dos anos, é necessário gerir corretamente os resíduos
radioativos além de descartar os equipamentos e matérias contaminados fora de utilidade
a fim de minimizar o risco de contaminação radioativa (EPE, 2007).
Geração Eólica
Os impactos da geração eólica variam de acordo com a tecnologia empregada, e
com o local onde será instalado o empreendimento. Os principais impactos da geração
eólica estão resumidos na Tabela 3.
Tabela 3 - Principais Impactos da Geração Eólica
Fonte: Elaboração própria baseado em IAEA (2006), NRC (2007) e SAIDUR et al. (2011)
Geração Solar
IMPACTO DESCRIÇÃO
Uso do Solo Alteração do uso do solo podendo restringir outras atividades
Ruído Poluição sonora gerada pelo funcionamento das turbinas eólicas
Visual Alteração da paisagem devido à instalação do parque eólico
Fauna Impacto na fauna quando os parques eólicos estão localizados em rotas de migração de pássaros
Interferência Eletromagnética
Pode causar perturbações nas transmissões de dados em sistemas de comunicação
11
Durante a operação os impactos associados à geração solar dizem respeito ao uso
do solo e à poluição visual. Assim, os impactos mais significativos, estão relacionados à
manufatura, instalação e posterior disposição dos equipamentos. Os principais impactos
ambientais resultantes das tecnologias de energia solar são as emissões causadas pelo
uso de energia durante os processos a montante, como a fabricação de componentes, o
transporte e a depleção de matéria-prima (IAEA, 2006; KRAUTER & RUTHER, 2004;
ANSELMA, 2000).
2.2 Perspectiva Econômica dos Impactos sobre o Meio Ambiente
2.2.1 Conceitos Básicos de Economia do Meio Ambiente
A economia é uma disciplina dividida em diversas correntes de pensamento,
dentre elas os clássicos, os marxistas, os neoclássicos e os humanistas, entre outras, que
possuem ideias divergentes sobre a teoria econômica. A Economia do Meio Ambiente
no momento de sua formação, por volta da década de 1970, foi influenciada por
ideologias ambientais emergentes dessas diversas correntes, porém sua base teórica é
fundamentada nos princípios da análise neoclássica que é a corrente dominante no
pensamento econômico atual (PEARCE & TURNER, 1990).
A análise neoclássica é baseada na alocação ótima de recursos escassos como
uma maneira de satisfazer vontades humanas (TISDELL, 1991; TIETENBERG, 1992;
FREEMAN, 1993). A estrutura ética da economia neoclássica convencional é
utilitarista, uma vez que as coisas contam à medida em que as pessoas as querem;
antropocêntrica já que os valores são aqueles que os seres atribuem e instrumentistas
12
dado que os vários componentes do mundo natural são consideradas como instrumentos
para satisfação humana (RANDALL, 1988).
Segundo essa teoria, dados indivíduos racionais4 e arranjos institucionais ideais
(como concorrência perfeita, informação perfeita, direitos de propriedade bem definidos,
etc.), o mercado é capaz de garantir um equilíbrio único e estável que é eficiente. O
conceito de eficiência alocativa é fundamentado na ideia de eficiência de Pareto, onde
uma alocação é considerada eficiente quando não há como melhorar o bem-estar de um
agente sem piorar o de outro. Assim, em concorrência perfeita o sistema de preços
assegura um equilíbrio eficiente que compatibiliza o comportamento dos agentes
econômicos individuais e resulta na maximização do bem-estar da sociedade como um
todo (VARIAN, 1994).
A seguir são introduzidos alguns conceitos importantes para uma boa
compreensão da temática ambiental, uma vez que os bens e serviços providos pela
natureza possuem características particulares.
Os bens públicos são bens não-rivais, dado que a utilização por um agente não
exclui a possibilidade de uso de outros agentes, e não-excludentes, já que uma vez
provido o bem ou serviço não há como excluir outros usuários, como é o caso, por
exemplo, da iluminação pública (PERMAN et al., 2006). A falta de restrição ao acesso a
esse tipo de bem, como no caso de bens e serviços ambientais, faz com que os
indivíduos normalmente não revelem suas reais preferências em relação a estes,
tendendo a agir como caronas, de modo que o preço do bem não reflete o seu verdadeiro
valor.
4 A teoria econômica considera os seres humanos como indivíduos autônomos que procuram
satisfazer suas preferências particulares. Estas preferências são completas, eticamente
inquestionáveis (ou seja, subjetivas) e determinadas exogenamente (PERMAN et al., 1999).
13
As externalidades acontecem quando a produção ou consumo de um bem afetam
o bem-estar de terceiros, positiva ou negativamente, sem que haja nenhum tipo de
compensação (UN, 1997). A poluição do ar devido às atividades de uma indústria, por
exemplo, gera custos externos a terceiros, uma vez que causa problemas respiratórios
nas pessoas que vivem nessa região que irão incorrer em gastos relativos ao tratamento.
Isto acontece porque não existem direitos de propriedade sobre o ar puro, que é um bem
público; ou seja, as externalidades são uma consequência da indefinição de direitos de
propriedade (TOLMASQUIM, 1998).
O conceito de poluição econômica diz respeito à reação humana à ocorrência de
poluição, no sentido científico do termo. Em outras palavras, é a alteração de bem estar
derivada dos efeitos físicos dos rejeitos sobre o meio ambiente. Nesse sentido, para ser
externalidade a poluição deve causar alguma alteração de bem-estar (PEARCE &
TURNER, 1990).
As economias de mercado não possuem arranjos institucionais ideais tais quais
os descritos como condições para que o mercado determine uma alocação ótima de
recursos. No caso de bens e serviços ambientais, que são bens públicos e estão
dissociados de direitos de propriedade, o mercado não é capaz de atribuir valor
adequado a estes recursos, de modo que são utilizados de forma ineficiente. Neste
sentido, o ponto central da Economia do Meio Ambiente concerne na identificação e na
correção das falhas de mercado em relação aos serviços providos pela natureza
(PERMAN et al., 2006)
14
2.2.2 Valor da Natureza
O termo “valor” pode ter diversos significados. O conceito de valor da natureza é
complexo e multidimensional (TURNER et al. 2003). Em alguns casos esse termo é
utilizado no sentido de valor intrínseco quando o valor do ativo é definido em si mesmo,
independentemente de qualquer uso ou função que ele possa ter. De outra maneira, os
ativos podem ser valorados em função do bem-estar que eles proporcionam aos
indivíduos, utilizando assim uma ideia de valor instrumental. A definição econômica de
valor segue a ideia de valor instrumental, onde o valor do ativo pode ser visto como a
quantidade equivalente em termos monetários ou de bens e serviços que gera um efeito
semelhante sobre o bem-estar dos indivíduos (FREEMAN, 1993).
Neste contexto, é necessário distinguir as funções ecossistêmicas dos bens e
serviços ecossistêmicos. As funções dizem respeito aos processos e as propriedades
ecológicas, como por exemplo, a estocagem e a retenção de água. Já os bens e serviços
ecossistêmicos são os benefícios que os indivíduos obtêm, direta ou indiretamente, das
funções ecossistêmicas, tal como a oferta de água (CONSTANZA, 1997). Assim, o
valor econômico de um recurso natural pode ser considerado como a soma dos fluxos de
todos os serviços que este provê, trazidos a valor presente (FREEMAN, 1993).
O valor econômico total de um recurso ambiental pode ser desagregado em valor
de uso e valor de não-uso. O primeiro pode ser subdividido ainda em valor de uso direto
(VUD), valor de uso indireto (VUI) e valor de opção (VO), como mostra a Tabela 4. O
valor de não-uso corresponde à ideia de valor intrínseco e é denominado valor de
existência (VE). A definição dos tipos de valor dos recursos ambientais segundo
SERÔA DA MOTTA (1997) está resumida na Equação 1.
15
VERA = VUD + VUI + VO + VE
Equação 1
Tabela 4 - Taxonomia do Valor Econômico do Meio Ambiente
Fonte: SERÔA DA MOTTA (1997)
Assim, o valor econômico dos recursos ambientais deriva de seus atributos,
mesmo que este não esteja associado a um uso, já que há atributos que estão associados
à própria existência do recurso ambiental sem que haja nenhum tipo de uso
(FREEMAN, 1993).
2.2.3 Importância da Valoração
Segundo a visão microeconômica neoclássica o valor econômico dos bens e
serviços privados é dado pelo sistema de preços do mercado e é resultado da interação
de duas forças antagônicas, a oferta e a demanda (VARIAN, 1994). As situações onde o
mercado não é capaz de atribuir um valor adequado aos bens e serviços, seja por não
conseguir atribuir valor algum, como acontece na presença de bens públicos, ou pela
atribuição de um valor que não leva a eficiência alocativa, como é o caso das
Valor de Não-UsoValor de Uso Direto Valor de Uso Indireto Valor de Opção Valor de Existência
Valor Econômico do Recurso AmbientalValor de Uso
bens e serviços ambientais apropriados
diretamente da exploração do
recurso e consumidos hoje
bens e serviços ambientais que são gerados de funções
ecossistêmicas e apropriados
indiretamente hoje
bens e serviços ambientais de usos diretos e
indiretos a serem apropriados no
futuro
valor não associado ao uso atual ou
futuro e que reflete questões morais,
culturais, éticas ou altruísticas
16
externalidades; são denominadas “falhas de mercado”5(MAY & MOTTA, 1994). Essas
falhas fazem com que o mercado não seja eficiente na alocação e precificação de
serviços ambientais, de modo que estes sejam “invisíveis” para as análises econômicas
(CHEE, 2004).
Isso acontece porque os recursos ambientais tendem a ter características de bens
de livre acesso ou de bens públicos, de modo que seus direitos de propriedade não são
bem definidos (STERNBERG, 1996). Como não é possível excluir ninguém de usufruir
desses bens ou serviços, há pouco ou nenhum incentivo para que esses recursos sejam
manejados de forma sustentável (DASGUPTA et al., 2000).
Uma forma de corrigir esses desequilíbrios de mercado e melhorar a alocação
de recursos é a internalização dos custos ou benefícios que não são percebidos pelo
mercado. Isso pode ser feito através da valoração dos recursos ambientais, que ao
atribuir “preços adequados” a esses recursos permite a comparação desses custos e
benefícios, levando em conta os riscos associados aos diversos usos dos serviços
ecossistêmicos (TEEB, 2008). Desse modo, permite que estes recursos naturais sejam
levados em consideração no momento de tomada de decisão, uma vez que o preço passa
a refletir sua escassez relativa (HERENDEEN,1998). Essa internalização pode ser feita
através de diversos instrumentos, sejam eles de mercado, como as taxas, os subsídios e
os certificados negociáveis, ou de comando e controle, como os padrões6 (PERMAN et
al.,2006).
Neste sentido, a valoração dos bens e serviços dos ecossistemas é importante
para: (i) auxiliar na tomada de decisão; (ii) ilustrar a distribuição de benefícios e dessa 5 Além de bens públicos e externalidades, outras falhas de mercado são a informação
assimétrica, a ausência de concorrência perfeita, a ineficácia distributiva e o desemprego. 6 Para maiores informações sobre os instrumentos de internalização, ver PEARCE e TURNER
(1990), PERMAN et. al. (2006) e MARGULIS (1996)
17
maneira facilitar a distribuição dos custos de iniciativas de manejo (iii) incentivar a
criação de inovações institucionais e de instrumentos de mercado que promovam o
manejo sustentável dos ecossistemas (ALYWARD & BARBIER, 1992; SINDEN, 1994;
DAILY, 1997; DASGUPTA et al., 2000; ARMSWORTH & ROUGHGARDEN, 2001;
SALZMAN et al., 2001). Dessa forma, a valoração vem sendo desenvolvida como uma
maneira de introduzir o capital natural na ótica do desenvolvimento econômico e na
agenda de formulação de políticas (MUNDA, 2000).
2.2.4 Valoração econômica dos recursos ambientais
A valoração ambiental, segundo SERÔA DA MOTTA (1997), consiste em
estimar o valor monetário dos recursos ambientais em relação a outros bens e serviços
disponíveis na economia. Em outras palavras, a valoração ambiental se preocupa em
estimar o valor econômico desses recursos em termos do bem-estar (valor instrumental)
que se obteria através do consumo de outros bens e serviços. Neste sentido, ao atribuir
um preço ao recurso ambiental, não se trata de transformá-lo em um produto de
mercado, mas sim de mensurar as preferências dos indivíduos sobre alterações em seu
ambiente (PEARCE, 1993).
A atribuição de um valor econômico aos bens e serviços ambientais
proporcionados pela natureza (ou perdido devido a degradação desta base de recursos)
não contabilizados permite remediar as deficiências do mercado ao punir ou
recompensar os custos ou benefícios externos das atividades (DIXON et al, 1994). Além
disso, há uma necessidade de medir o valor econômico dos recursos ambientais de
forma a guiar as decisões de política. Segundo TOLMASQUIM (1998), as técnicas de
18
valoração são necessárias para a determinação dos custos e benefícios sociais quando as
decisões de investimento afetam o bem-estar social. Assim, no caso de investimentos
públicos que visam maximizar o bem-estar da população como um todo, é importante
que os custos externos sejam incorporados ainda na fase de planejamento para evitar que
estes venham a se tornar no futuro um passivo ambiental para a sociedade. Por outro
lado, é importante também que os benefícios externos sejam incorporados uma vez que
estes ganhos podem viabilizar empreendimentos que de outra forma não aconteceriam
(REIS, 2001).
Apesar das limitações da valoração, ela é muito útil no processo de tomada de
decisão. Muitos planejadores, tanto públicos como privados, utilizam a Análise Custo-
Benefício7 no momento da tomada de decisão para definir as estratégias cujas
prioridades utilizam, da melhor maneira, os recursos. A valoração, por sua vez, é um
elemento necessário para essa análise, dado que a comparação dos custos e benefícios
deve ser feita em uma unidade comum, ou seja, em termos monetários (PERMAN et al.,
2006).
2.2.4.1 Métodos de Valoração
Existem diversas técnicas para atribuir valores econômicos aos recursos
ambientais. Cada um desses métodos tem uma cobertura distinta dos tipos de valor e
também suas próprias limitações (MAIA et al., 2004). A escolha da técnica deve ser
feita de acordo com o contexto e com o objetivo da valoração, levando em consideração 7 A Análise Custo-Benefício é uma avaliação social de projetos de investimento, que compara
seus custos e benefícios e indica a sua viabilidade econômica, permitindo assim identificar
decisões que maximizem o benefício líquido dos investimentos. Uma ampla descrição de
Análise Custo Benefício pode ser encontrada em Perman et al. (2006).
19
tanto a disponibilidade de dados, quanto as hipóteses assumidas, e o conhecimento da
dinâmica ecológica do recurso que está sendo valorado (SERÔA DA MOTTA, 1997).
Como a valoração econômica supõe que as pessoas procuram maximizar sua
utilidade, é possível medir a variação do nível de bem-estar individual em função de
uma alteração no meio ambiente. Geralmente, esta é medida através da quantidade de
renda necessária para manter constante o nível de utilidade inicial (SODERHOLM &
SUNDQVIST, 2003). Assim, o objetivo dos métodos de valoração é perceber a
mudança de bem-estar dos indivíduos, a partir da disposição a pagar ou a receber dos
indivíduos pelos recursos ambientais.
Os métodos captam a disposição a pagar e a receber de formas distintas, que
podem ser divididas em: preferência revelada e preferência declarada. A primeira estima
a disposição a pagar pelo bem ou serviço ambiental através do quanto foi gasto com
bens relacionados, captando apenas o valor de uso. Já a preferência declarada, utiliza
questionários em que os indivíduos fazem escolhas entre diferentes níveis de bens ou
serviços ambientais e dessa forma demonstram sua disposição a pagar por eles, captando
valor de uso e de não-uso (BATEMAN et al., 2011).
Não há uma regra para a classificação dos métodos de valoração econômica e
por isso os autores utilizam disposições distintas. Aqui são divididos entre métodos de
função de produção e métodos de função de demanda, como em SERÔA DA MOTTA
(1997), no qual foi baseado também a descrição dos métodos:
• Métodos de Função de Produção: Método da Produtividade Marginal e Métodos
de Mercados de Bens Substitutos
• Métodos de Função de Demanda: Métodos de Mercado de Bens
Complementares e Método da Valoração Contingente
20
Os métodos de função de produção são aqueles que consideram o recurso
ambiental como insumo ou substituto de um bem privado que tem valor de mercado
definido, e assim, através do efeito de uma variação no recurso ambiental sobre o preço
do bem privado são capazes de estimar indiretamente o valor do recurso ambiental.
Os métodos de função demanda utilizam mercados hipotéticos ou de bens
complementares para estimar o valor do recurso ambiental através da alteração da
disposição a pagar ou receber dos indivíduos por este recurso ou por algum bem privado
complementar a ele.
2.2.4.1.1 Métodos de Função de Produção
Estes métodos são aplicados quando a variação na quantidade e/ou qualidade dos
bens e serviços ambientais afeta a produção ou consumo de um bem ou serviço privado
por ser um insumo ou um bem substituto deste.
Neste sentido, dada uma função de produção:
Z = f (X, E)
Equação 2
onde X são os insumos referentes a bens e serviços privados e E representa o
recurso ambiental, estima-se a variação do produto Z decorrente da variação da
qualidade ou quantidade de E, e observa-se assim o valor do recurso ambiental (E)
através de sua contribuição como insumo ou fator de produção de Z.
Abaixo são divididos entre Método da Produtividade Marginal e Métodos de
Mercado de Bens Substitutos:
Método da Produtividade Marginal
21
Esse método assume que o preço de Z (pz) é conhecido e que as mudanças na
produção de Z não alteram o seu preço. Assim, mantendo os outros insumos constantes,
o valor econômico do recurso ambiental é calculado a partir do valor que Z assume em
função da quantidade de E, como mostra a Equação 3 a seguir:
VEE = pz • !f/ !E
Equação 3
onde !f/ !E é a produtividade marginal do recurso ambiental, que indica quanto
o emprego de uma unidade adicional desse recurso aumenta a produção de Z.
Além disso, para estimar o valor econômico do recurso ambiental é preciso
conhecer a produtividade marginal de E em f, e também a variação do nível de estoque e
de qualidade de E decorrente da produção de Z. Para tal, utilizam-se funções dose-
resposta (DR), que relacionam a variação na qualidade ou quantidade do recurso
ambiental com os danos físicos ambientais e identificam o efeito do dano físico
(diminuição de E) no nível de produção de Z, tais como:
E = DR (x1,x2,x3,…,Q)
Equação 4
onde xi são as outras variáveis afetam o nível de E, e Q é a quantidade ou
qualidade do recurso ambiental. Assim, a variação de E causada por Q é igual a:
!E = !DR/!Q
Equação 5
Um exemplo pode ser o nível de poluição da água(Q), que afeta a qualidade da
água (E) e que, por sua vez, afeta a produção pesqueira (Z).
Métodos de Mercados de Bens Substitutos
22
Estes métodos seguem a mesma ideia do método da produtividade marginal, em
que são consideradas variações na produção de Z em função de variações no recurso
ambiental E, porém, são utilizados quando Z não possui preços observáveis no mercado.
Nestas situações, que ocorrem normalmente quando Z também é um bem ou serviço
ambiental consumido gratuitamente ou quando as funções de produção e/ou de dose-
resposta não estão disponíveis, baseiam-se em preços de bens substitutos de E ou de Z.
Um exemplo seria a diminuição da qualidade (Q) das praias que leva a um
decréscimo de uma amenidade (E), que é um serviço ambiental de recreação pelo qual
não há cobrança, mas cuja perda ou escassez induz ao uso de outros bens a fim de
substituir E.
Considerando ainda uma função de produção como a apresentada na Equação 2,
onde Z ou E possuem um bem substituto, o valor do recurso ambiental E é estimado a
partir do valor que o substituto (de Z ou E) assume em função de variações marginais da
quantidade produzida (Z) devido a variações no recurso ambiental (E).
Destacam-se três métodos baseados em mercados de bens substitutos, são eles:
! Custos de Reposição: representam os gastos incorridos em bens substitutos para
repor alterações nos recursos ambientais, garantindo assim o nível desejado de Z
ou de E. Ex.: reflorestamento de áreas desmatadas para manter a atividade
madeireira constante.
! Gastos Defensivos ou Custos Evitados: representam os gastos incorridos em
bens substitutos para evitar efeitos de alteração nos recursos ambientais e
consequentemente no nível de Z. Ex.: tratamento de água para uso em processo
produtivo
23
! Custos de Controle: representam os gastos incorridos para evitar alterações no
recurso ambiental. Ex.: tratamento de esgoto.
Limitações dos Métodos de Função de Produção
As maiores limitações destes métodos são a falta de dados adequados e a
identificação da função dose-resposta devido à desconhecimento das ligações entre o
recurso que está sendo valorado e o bem ou serviço de mercado (DAILY et al., 2000;
SPASH, 2000). Além disso, este tipo de método capta apenas os valores de uso direto e
indireto do recurso ambiental, de modo que este é subestimado quando os valores de
opção e existência são significativos. Outra limitação diz respeito à determinação da
função de produção, que pode ser uma tarefa difícil, já que normalmente inclui uma
grande quantidade de insumos, que por sua vez são afetados por outros insumos, o que
torna complexa a identificação da função de produção de Z (PEARCE, 1993).
O fato do método depender parcialmente da demanda pelo bem ou serviço
transacionado no mercado significa que as forças de mercado exercem uma influencia
considerável na valoração monetária dos bens e serviços (SAGOFF, 1998).
Além disso, no caso dos métodos de bens substitutos, uma valoração precisa
supõe a substituição perfeita entre os bens, o que é uma hipótese extrema uma vez que
dificilmente os serviços produzidos por um recurso natural, devido a sua complexidade e
suas diversas funções, podem ser perfeitamente supridos por outro (MAIA et al., 2004).
Outra limitação é a utilização dos custos como medida de benefício, já que a utilização
do custo de abatimento para obtenção do custo marginal externo supõe que a poluição
ocorre em nível ótimo.
24
2.2.4.1.2 Métodos de Função de Demanda
Esses métodos medem a demanda pela qualidade ou quantidade de um recurso
ambiental utilizando mercados de bens complementares ou mercados hipotéticos.
Assumem que uma variação no recurso ambiental E altera o bem-estar dos indivíduos e
que estes revelam suas preferências a partir de sua disposição a pagar (DAP) ou
disposição a aceitar (DAA). Uma vez identificada a demanda por E, é possível medir o
valor econômico de uma variação de E que é dado pela variação da disposição a pagar
(aceitar) dos indivíduos pelos serviços ambientais.
Assim, os métodos de função demanda procuram revelar as preferências dos
indivíduos para estimar o valor econômico do recurso ambiental tanto através de
situações reais, como nos métodos de bens complementares, quanto através de situações
hipotéticas, como no método da valoração contingente (CARVALHO, 2011).
Métodos de Mercado de Bens Complementares
Esses métodos utilizam o preço de bens privados complementares a bens e
serviços ambientais para estimar o valor do recurso ambiental. São considerados bens
complementares perfeitos, aqueles consumidos em proporções constantes entre si. Neste
sentido, dada uma função de utilidade
U= f (E, X)
Equação 6
onde E é um recurso ambiental sem valor de mercado e complementar a X, que é
um vetor de quantidade de bens que estão no mercado, de modo que E afeta a demanda
de X, e assim E pode ser calculado através da estimativa da demanda de Q para vários
níveis de X.
25
Destacam-se dois métodos baseados em mercados de bens complementares.
São eles:
! Método dos Preços Hedônicos
Baseia-se na identificação de atributos ou características de um bem composto
privado complementares a bens ou serviços ambientais. Uma vez identificada a
complementariedade, ao isolar os outros atributos é possível mensurar o valor dos
recursos ambientais que estão implícitos nos preços dos bens e serviços
complementares.
A abordagem mais utilizada nesta técnica é a valoração dos recursos ambientais
associada aos preços de propriedades. Como diferentes imóveis terão diferentes
atributos ambientais, como a qualidade do ar ou proximidade de um sítio natural, por
exemplo, e esses atributos são valorados por indivíduos, é possível estimar a variação de
bem-estar dos indivíduos associada a mudanças na quantidade de atributos ambientais
através da variação nos preços das propriedades.
Utilizando uma função hedônica de preço é possível estimar o valor dos atributos
ambientais implícito nos preços dos bens privados, como mostra a Equação 7 a seguir:
Pi = f (xi1, xi2, ..., xin, Ei)
Equação 7
onde Pi é o preço do imóvel, xi corresponde aos atributos da propriedade i e Ei é
o nível do atributo ambiental na propriedade i. Desse modo, o preço implícito do
atributo ambiental (PE)representa a DAP por uma variação em E:
PE = !f (x1, x2, ..., xn, E) / !E
Equação 8
26
Limitações do Método
É capaz de captar apenas valores de uso direto, indireto e opção, já que ao
admitir fraca complementariedade elimina a possibilidade de captar valores de
existência. Além disso, há uma alta demanda por dados referentes a todos os atributos
que influenciam o preço das propriedades.
O atributo ambiental deve ser bem definido para identificar o bem ou serviço a
ser valorado, já que caso isso não aconteça pode-se chegar a resultados distorcidos.
Desse modo, encontrar variáveis capazes de medir os atributos ambientais pode ser
complicado (CHEE, 2004). Além disso, o método capta apenas a disposição a pagar
para variações perceptíveis em características ambientais e suas consequências, e para
características ambientais em pontos urbanos nas áreas residenciais.
Existem dificuldades econométricas na estimação da funções hedônicas
principalmente em relação ao compromisso entre a multicolinearidade de atributos
(inclusive os ambientais) e o viés de variáveis omitidas8.
! Método do Custo de Viagem
Esse método é utilizado para a valoração de sítios naturais de visitação pública.
A demanda por um determinado bem ambiental E é estimada baseada na demanda por
atividades recreacionais complementares ao uso do recurso ambiental. A partir dos
custos incorridos pelos usuários para acessar o sítio natural (custos de viagem), calcula-
se a sua máxima disposição a pagar pelos serviços ambientais. Quanto mais longe um
8 O problema de multicolineariedade acontece quando há correlação entre as variáveis
explicativas, o que afeta a confiabilidade dos resultados da estimação. A solução seria
eliminação de uma das variáveis correlacionadas mas isto pode levar ao viés da variável omitida,
onde algum atributo relevante que afeta o preço das propriedades não é considerado na
estimação.
27
sítio ambiental, menor o número de visitas a este (menor uso) e espera-se um maior
custo de viagem associado.
Através de questionários realizados no próprio sítio natural levantam-se
informações para uma amostra de visitantes sobre o número de visitas, o custo de
viagem, a zona residencial, informações socioeconômicas, entre outros. A partir destes
dados, calcula-se para cada zona residencial a taxa de visitação (Vi), o custo médio de
viagem (CV) e as variáveis socioeconômicas (xin), incluídas para reduzir o efeito de
outros fatores que explicam a visita ao sítio natural, e estima-se econometricamente a
função a seguir:
Vi = f (CV, xi1, xi2, ..., xin)
Equação 9
que permite determinar o impacto do custo de viagem na taxa de visitação para
cada zona residencial. Assim ao multiplicar a taxa de visitação por zona estimada pela
sua população, pode-se conhecer o número esperado de visitantes por zona. Derivando
então f em relação ao CV, obtém-se a curva de demanda pelas atividades recreacionais
do sítio natural (f´), que por sua vez revela a disposição a pagar por visitas ao sítio
natural. Desse modo, obtêm-se o excedente do consumidor, e somá-lo por zona, tem-se
o valor atribuído ao sítio natural.
Limitações do Método
Esse método não contempla os valores de opção e de existência, de modo que
não considera os indivíduos que apesar de atribuir valor ao sítio natural, não o
frequentam. Além disso, o valores de uso estimados estão associados a um local
especifico não podendo ser extrapolados para outras localidades.
O método assume preferências idênticas para todas as zonas residenciais, ou seja,
a mesma função de utilidade independente da classe de renda, o que é uma simplificação
28
distante da realidade. Além disso, as hipóteses para determinação do custo de viagem
têm forte efeito sobre os resultados, como em relação à valoração do tempo, que é muito
complexa. Outro exemplo é a não consideração do consumo de outros serviços
dissociados do local de visitação, como as viagens multi-propósito.
Método da Valoração Contingente
Esse método estima a disposição a pagar ou a disposição a aceitar dos indivíduos
baseados em simulações de mercados hipotéticos para os serviços ambientais. Em
pesquisa de campo são feitas simulações de mercado através de questionários, a fim de
revelar a preferência dos indivíduos e assim quantificar sua mudança de bem-estar em
função de uma alteração no nível do recurso ambiental.
Como não está associado ao consumo de outros bens ou serviços privados,
como as outras técnicas descritas acima, o método da valoração contingente é capaz de
captar tanto o valor de uso quanto o valor de existência dos recursos ambientais.
Segundo DUBEUX (1998), o cálculo e a estimação dos benefícios dependem
de como o valor foi obtido pelo entrevistado.9 Assim, quando são utilizados lances
livres, o valor da DAP ou DAA pode ser estimado diretamente por técnicas
econométricas, porém, no caso da utilização de referendo a DAP ou DAA deve ser
estimada por uma função de distribuição das respostas afirmativas e correlacionada com
uma função de utilidade indireta. Depois, a partir da multiplicação da média ou mediana
dos valores DAP ou DAA obtidos pelo total da população, obtém-se o valor econômico
da variação na disponibilidade do recurso ambiental. 9 A forma de eliciação do valor pode ser através de: i) lances livres, onde o entrevistado revela o
quanto está disposto a pagar, produzindo uma variável contínua de lances; ii) referendo, onde o
entrevistado responde se está disposto a pagar uma quantia X, o que produz um indicador
discreto de lances.
29
Esse método apresenta alguns vieses, que ocorrem quando os entrevistados não
revelam a sua verdadeira DAP ou não compreendem perfeitamente os cenários
apresentados. São eles:
Viés Estratégico: diz respeito à percepção dos entrevistados em relação à
obrigação de pagamento e perspectivas quanto à provisão do bem. Caso este ache que
terá que pagar o valor informado, a tendência é revelar valores abaixo da sua verdadeira
DAP pelo fato de acreditar que os valores apresentados pelos outros consumidores serão
suficientes para garantir o suprimento do bem (problema do carona). Quando o
entrevistado acha que não vai pagar o valor informado mas que este influenciará na
provisão do bem tende a superestimar a sua DAP.
Viés Hipotético: está relacionado ao fato dos indivíduos não revelarem suas
preferências reais por saberem se tratar de simulações de mercado.
Viés da Informação: refere-se ao fato de que a qualidade e a quantidade da
informação dadas nas simulações de mercados hipotéticos afetam a resposta dos
entrevistados
Viés do Entrevistador: está associado ao fato de que tanto o comportamento do
entrevistador quanto a sua aparência podem influenciar as repostas dos entrevistados.
Por exemplo, se o entrevistador descreve o bem ambiental como algo moralmente
desejado ou se ele for atraente, o entrevistado pode se sentir inibido a declarar um valor
baixo.
Viés do Veículo de Pagamento: refere-se aos indivíduos não serem indiferentes
ao veículo de pagamento a ser utilizado, de modo que este pode influenciar na
disposição a pagar dos indivíduos. Por exemplo, alguns podem preferir pagar uma taxa
X para entrar em um parque a um aumento X em impostos.
30
Viés do Ponto Inicial: diz respeito ao fato de que uma sugestão de lance inicial
pelo entrevistador pode influenciar o lance final dos entrevistados, já que estes tendem a
achar que este é o valor justo e acabam não revelando sua verdadeira disposição a pagar.
Assim, quando o lance inicial é baixo (alto) a DAP revelada tende a ser baixa (alta)
também.
Além disso, o método apresenta outras limitações como custos elevados de
pesquisa e a dificuldade em captar valores ambientais que os indivíduos desconhecem.
Outras questões são a dificuldade de separação dos valores captados entre valores de uso
e de existência, e o problema da representatividade da amostra.
2.2.4.2 Limitações da Valoração Econômica
Os métodos de valoração provêm boas estimativas do valor de uso de bens e
serviços com os quais estão mais familiares. Porém, à medida em que se necessita
estimar valores de não-uso, principalmente de bens e serviços sobre os quais o
conhecimento é limitado, é provável que surjam alguns problemas com a utilização
dessas técnicas (BATEMAN et al. 2011). Os métodos de preferências declaradas, como
o de Valoração Contingente, são as melhores opções disponíveis para captar valores de
não-uso. Porém, tais se justificam nos casos em que os entrevistados têm claras
preferências sobre os bens que estão sendo valorados, ou quando podem descobrir
preferências economicamente consistentes no curso do exercício de pesquisa. Quando
isso não ocorre os valores eliciados não são estimativas válidas dos bens e serviços em
questão (BATEMAN et al. 2008a, 2008b, 2010a)
A valoração econômica dos recursos ambientais se baseia na compreensão
biofísica da natureza e tem como objetivo medir as preferências dos indivíduos sobre os
31
benefícios oferecidos pelos serviços ecossistêmicos (TEEB, 2008). Porém, as lacunas na
compreensão atual sobre os complexos processos ecológicos relacionando esses serviços
à produção de bens, além da insuficiência de dados e estudos sobre o valor desses bens,
são questões que afetam a efetividade e a robustez da valoração econômica (BATEMAN
et al. 2011).
Outras limitações dizem respeito a questões éticas. A valoração assume como
premissa que os indivíduos tem um comportamento que maximiza sua utilidade de
acordo com um único ordenamento de preferências. Essa hipótese é questionável.
Primeiro, a postura ambiental dos indivíduos é muitas vezes baseada em uma abordagem
deontológica, que reflete uma preocupação sobre os direitos e deveres em relação ao que
está sendo avaliado, e não sobre sua utilidade associada (EHRENFELD, 1988;
SAGOFF, 1995; SPASH, 1997). SPASH & HANLEY (1995) apresentam suporte
empírico para a existência de uma ética deontológica e concluem que os métodos de
valoração, que eliciam lances para a preservação da biodiversidade, falham como
medidas de mudanças bem-estar devido à existência de preferências lexicográficas10
(SPASH & HANLEY, 1995).
Segundo, existem fortes evidências de que cada pessoa possui mais de um
ordenamento de preferências e que as utilizam em diferentes instâncias. Preferências
relativas à bens públicos são muitas vezes endógenas ao processo político, de modo que
há uma distinção importante entre preferências privadas e públicas. A última diz respeito
não só à maximização de utilidade, mas também à outras posições éticas, como uma
abordagem deontológica para a tomada de decisão (SAGOFF, 1998). Além disso, as
preferências são mutáveis, particularmente ao longo do tempo, o que é um ponto
10 Preferências Lexicográficas são preferências não contínuas e por isso não podem ser
representadas por uma função de utilidade.
32
importante devido a escala temporal da dinâmica dos ecossistemas. Outros fatores que
influenciam mudanças nas preferências são: educação, propaganda, variações em
abundância e escassez, variações nos contextos cultural, social e ambiental (NORTON
et al., 1998; FARBER et al., 2002).
Assim, os bens e serviços ambientais possuem características que apresentam
questões éticas quando as escolhas sociais são baseadas em recomendações derivadas de
técnicas de valoração. Isso acontece porque a valoração ambiental, baseada na
economia do bem-estar social, é uma ferramenta para agregar preferências privadas e
não para discussão pública (SODERHOLM & SUNDQVIST, 2003).
No caso do setor elétrico, por exemplo, muitos dos impactos ambientais
envolvem questões morais e por isso as preferências devem ser formadas em um
discurso público de acordo com escolhas coletivas. Desse modo, a valoração econômica
se apresenta como uma base insuficiente para auxiliar escolhas sociais. Ademais, como
as diferentes fontes de energia provocam diferentes tipos de externalidades, a escolha
entre as tecnologias se torna mais complexa do que é sugerido pela literatura sobre
economia do bem-estar social (SODERHOLM & SUNDQVIST, 2003).
Neste sentido, as escolhas sociais sobre os recursos limitados devem se basear
em outras formas de acordos sociais para auxiliar as políticas ambientais, além das
técnicas de valoração. Abordagens participativas na tomada de decisão sobre recursos
naturais visam alcançar uma compreensão mais ampla da comunidade, equidade social e
maior legitimidade para as políticas (WILSON & HOWARTH, 2002; PROCTOR &
DRESCHLER, 2003).
33
2.3 Considerações Ecológicas e Alternativas à Valoração
Os ecossistemas são complexos, altamente interligados e apresentam interações
não-lineares entre variáveis em escalas temporal e espacial diferentes. Ao considerar
essas características juntamente com a influência de eventos estocásticos torna-se
praticamente impossível prever a dinâmica desses ecossistemas (HARWOOD &
STOKES, 2003). Há uma incerteza inerente aos processos ecológicos que provêm os
serviços da natureza. Além disso, a interligação entre os diferentes tipos de ecossistema
faz com que seja difícil classificar certos serviços em processos independentes para
serem valorados, devido às propriedades emergentes11 (CONSTANZA & FOLKE,
1997; DAILY, 1997).
Segundo WALKER (1992), o conceito de resiliência diz respeito à capacidade
de um sistema de manter seus padrões característicos, estruturas, funções e taxas de
processos (como a produtividade primária, as trocas de energia, a ciclagem de
nutrientes, etc) ainda que este sofra perturbações (WALKER, 1992). Embora haja algum
grau de resiliência incorporada no funcionamento dos ecossistemas, é normalmente
difícil determinar exatamente a base, os limites e a fronteira desta resiliência. Além
disso, a contribuição relativa de um serviço ecossistêmico específico na manutenção da
resiliência do ecossistema é de difícil mensuração. Essa contribuição vai depender do
contexto e pode variar em escala espacial e temporal (CARPENTER &
COTTINGHAM, 1997).
A manutenção da resiliência é vital para a provisão de serviços ecossistêmicos
devido às incertezas acerca dos processos ecológicos e à questão da irreversibilidade.
11 Propriedades emergentes são aquelas que não podem ser explicadas por seus componentes
separadamente, ou seja, propriedades do todo que não podem ser reduzidas a soma das partes.
34
Esta diz respeito a ultrapassagem de um limiar crítico de determinado ecossistema, a
partir do qual as suas respostas à perturbações podem ser dramáticas e muito
dificilmente revertidas (ARROW et al., 2000).
Nesse sentido, uma abordagem complementar à valoração capaz de incorporar
essas questões, é a adoção de padrões ecológicos para garantir a sustentabilidade dos
recursos (FARMER & RANDALL, 1998). BATEMAN et al. (2011) considera três
estratégias para a incorporação das questões de sustentabilidade nas análises
econômicas: (i) avaliação de como a depleção futura de estoques dos ecossistemas pode
aumentar o preço-sombra marginal dos serviços correspondentes; (ii) incorporação do
“valor do seguro” de manter a resiliência do ecossistema; (iii) o uso de padrões mínimos
de segurança como meio de preservação dos estoques de ativos ambientais (BATEMAN
et al., 2011).
2.4 Custos Externos de Geração de Energia Elétrica
Nas décadas de 1980 e 1990 foram realizados diversos estudos sobre a
internalização dos custos externos associados à geração de energia elétrica
(HOHMEYER, 1988; BERNOW & MARRON,1990; OTTINGER et al.,1991;
BERNOW et al.,1991; PEARCE et al., 1992; FRIEDRICH & VOSS, 1993;
CARLSEN,1993; CARNEVALI & SUAREZ, 1993; OTA, 1994; EC,1995; PEARCE,
1995; ROWE et al., 1995; ORNL & RFF, 1995; VAN HOREN,1996; MASUHR &
OTT, 1994; OTT, 1996).
Um dos primeiros trabalhos a apresentar um resumo dos estudos sobre as
externalidades do setor elétrico, que avaliam principalmente os custos do dano por fonte
35
de geração, foi realizado pela Pace University (OTTINGER et al., 1990). Esse estudo,
bem como seus predecessores, apresentam sérias limitações, dentre elas a não
consideração do ciclo do combustível como um todo e dos impactos por localidade
específica (KRUPNICK & BURTRAW, 1996).
Posteriormente, a maioria dos estudos passou a realizar avaliações integradas,
utilizando equipes multidisciplinares e modelos sofisticados, para acessar os impactos de
todo o ciclo de vida do combustível (KRUPNICK & BURTRAW, 1996). Além disso, os
estudos se basearam em funções de dano específicas para a localidade analisada (RER,
1994; EC, 1995; ROWE et al., 1995; ORNL & RFF, 1995; MADDISON, 1999). No
entanto, foram utilizadas metodologias distintas e consequentemente as estimativas de
custos diferem. SUNDQVIST (2004) faz uma revisão de cinco estudos importantes que
representam uma amostra das metodologias mais utilizadas para estimar externalidades
do setor elétrico. A revisão serve de base para uma análise sobre as divergências nas
estimativas das externalidades (SUNDQVIST, 2004).
Ainda na década de 1990, a Comissão Europeia começou a desenvolver o projeto
Extern-E, que é um dos mais extensos estudos sobre as externalidades do setor
energético. Utiliza uma metodologia chamada “Impact Pathaway Approach”, que
primeiramente quantifica os impactos ambientais das emissões ao meio, considerando a
emissão e a dispersão do poluente, e depois expressa esses impactos em termos de
custos e benefícios monetários (EC, 1995). Para o setor elétrico, especificamente, são
calculados os custos externos dos combustíveis utilizados para a geração considerando
todo o seu ciclo de vida. Assim, estima-se um valor do dano, expresso em kWh ou por
tonelada de poluente, como mostra a Tabela 5. São considerados danos à saúde humana,
à agricultura, à infraestrutura, aos ecossistemas e às mudanças climáticas (EC, 2003).
36
Tabela 5 - Externalidade média por tecnologia de geração de eletricidade em países
da União Europeia (em "/MWh)
Fonte: Adaptado de EC (2003)
Essa metodologia é amplamente reconhecida e vem sendo utilizada como
referência para muitos estudos relativos à valoração de impactos socioambientais
associados ao uso de energia ao redor do globo. RAFAJ & KYPREOS (2007) e
KLAASSEN & RIAHI (2007) analisaram o efeito da internalização para o sistema
energético global; NGUYEN (2007) analisou o caso do Vietnã; FOUQUET et al. (2001)
utilizaram essa metodologia para um estudo sobre o Reino Unido; MUNKSGAARD &
RAMSKOV (2002) para a Europa do Norte; GEORGAKELLOS (2010) para a Grécia;
3
2
50 - 80 30 - 50 10 0 - 8
Finlândia 20 - 40
País
Noruega 10 - 20
Itália 30 - 60 20 - 30
Grécia
EólicaCarvão Óleo
Reino Unido 40 - 70 30 - 50 10 - 20 2,5 10 1,5
Suécia 20 - 40
Gás Natural
Nuclear Biomassa Hídrica Solar PV
0 - 7
Portugal 40 - 70 10 - 20 10 - 20 0,3
2 0 - 2,5
Países Baixos 30 - 40 10 - 20 7 5
3
Irlanda 60 - 80
10
10 2,5
França 70 - 100 80 - 110 20 - 40 3 10 10
30 - 50 2
Dinamarca 40 - 70 20 - 30 10 1
Espanha 50 - 80 10 - 20
30 6 0,5
Bélgica 40 - 150 10 - 20 5
Alemanha 30 - 60 50 - 80 10 - 20 2
20 - 30 1Áustria 10 - 30
37
ZHANG et al. (2007) para a China; SCHAEFFER et al. (2000), SCHAEFFER &
SZKLO (2001) e ALVES & UTURBEY (2010) para o Brasil.
Um dos primeiros estudos a analisar as externalidades do setor elétrico brasileiro
foi FURTADO (1996). Ele analisou os custos ambientais de três fontes de geração: uma
usina hidrelétrica na Amazônia (Belo Monte, na época ainda chamada de Kararaô), uma
termelétrica à carvão no sul do país (Candiota III) e uma usina nuclear (Angra II). A
valoração foi feita através do Método de Valoração Contingente a fim de estimar a DAP
dos entrevistados para evitar impactos negativos das usinas. Como os empreendimentos
possuem características distintas (tempo de vida útil e potência média gerada), o valor
foi normalizado em unidades monetárias por MWh de energia elétrica gerada, como
mostra a Tabela 6. O autor sugere que esses valores sejam usados como valores
genéricos dos custos ambientais de cada uma das opções tecnológicas (FURTADO,
1996).
Tabela 6 – Externalidades Ambientais por Empreendimento de Geração Elétrica
Fonte: Adaptado de FURTADO (1996)
Em 2000, a Eletrobrás publicou o estudo “Metodologia de Valoração das
Externalidades Ambientais da Geração Hidrelétrica e Termelétrica com Vistas à sua
Incorporação no Planejamento de Longo Prazo do Setor Elétrico” (ELETROBRÁS,
2000). O trabalho identificou os principais impactos da geração de energia elétrica no
Brasil e propôs metodologias para valorá-las. Assim, utilizando algumas das
4,85 - 10,3417,02 - 35,7537,84 - 75,82
Belo MonteCandiota III
Angra II
Empreendimento Custo do Dano (US$/MWh)
38
metodologias sugeridas pelo estudo da Eletrobrás, REIS (2001) valorou as
externalidades socioambientais de três empreendimentos de geração de energia elétrica:
duas hidrelétricas (Simplício e Serra da Mesa) e um conjunto de duas térmicas à gás
(RioGen e RioGen Merchant). Avaliou os impactos desses empreendimentos e os
comparou qualitativamente. Os resultados estão na Tabela 7. O autor concluiu que a
inserção destes custos redireciona o planejamento do setor elétrico no longo prazo.
Tabela 7 - Custo do dano por empreendimento analisado
Fonte: Adaptado de REIS (2001)
Outro esforço neste sentido foi o de SANTOS (2008), que desenvolveu um
modelo de expansão da geração elétrica a longo prazo que considera os custos
associados às externalidades causadas pelos empreendimentos do parque elétrico
brasileiro. Os resultados mostram que a consideração da variável socioambiental no
modelo causa diversas mudanças no cronograma de implantação de novos
empreendimentos. Além disso mostra que essas alterações reduzem os custos totais
associados à expansão da geração elétrica (SANTOS, 2008). Outro estudo que
considerou os custos externos visando otimizar o planejamento a longo prazo do setor
elétrico brasileiro foi o ALVES & UTURBEY (2010), que enfocou a geração
hidrelétrica e termelétrica no período de 2007 a 2016.
Ainda em nível nacional, SCHAEFFER & SZKLO (2001) analisaram as opções
geração de energia elétrica no país entre 2000 e 2020, considerando os custos externos.
0,988,96
12,69
SimplícioSerra da Mesa
Rio Gen/Rio Gen Merchant
Empreendimento Custo do Dano (R$/MWh)
39
Foram considerados os valores das externalidades do projeto Extern-E e utilizados como
“preços sombra”12 para os danos estimados. Os autores concluíram que quando custos
externos são considerados as opções de mínimo custo das fontes de geração de energia
elétrica se modificam.
Neste contexto, os estudos apresentados evidenciam a importância da
consideração das questões socioambientais no processo de tomada de decisão da geração
elétrica, no sentido da incorporação dos verdadeiros custos das fontes de energia. Ainda,
no caso brasileiro especificamente, a internalização destes custos, baseado em
estimativas para localidade específica, é importante para a orientação do planejamento
de expansão do setor elétrico à longo prazo.
Entretanto, a estimação dos custos externos de todas as opções tecnológicas
utilizadas no parque gerador brasileiro é complexa. Isso se deve, principalmente, ao fato
dos impactos de algumas tecnologias, sobretudo renováveis, serem específicas para cada
localidade, conforme descrito na seção 2.1. Neste sentido, para a estimação de custos
necessita-se de funções de dano específicas para o local dos empreendimentos. Isso
limita também a utilização de custos estimados para outros países. Assim, apesar da
importância da inclusão dos impactos da geração de energia no planejamento do setor,
devido a indisponibilidade de dados, não foi possível estimar seus custos no presente
estudo.
2.5 Sumário dos Efeitos dos Poluentes Atmosféricos Locais e Globais
12 Preços sombra são preços implícitos de bens e serviços que não possuem valor de mercado,
como por exemplo, os recursos ambientais. É o valor que o bem irá obter se os recursos forem
alocados de forma ótima ao longo do tempo (PERMAN et al., 2006).
40
As emissões de poluentes atmosféricos são um dos impactos ambientais da
geração de energia mais discutidos na literatura. Desde o início do século passado,
estudos apontam uma significativa associação entre poluição atmosférica decorrente da
emissão de combustíveis fósseis e aumento de morbidade e mortalidade em humanos
nos países desenvolvidos (ARBEX et al., 2004). Além dos danos à saúde humana,
outros efeitos da poluição atmosférica são: acidificaçãoo de ecossistemas terrestres e
aquáticos, perda de biodiversidade, perda de produtividade agrícola, redução da
visibilidade, danos à materiais e estruturas, entre outros (DEFRA, 2010).
Atualmente, há diversos estudos que quantificam os impactos dos poluentes
atmosféricos tanto através de valoração monetária quanto de estudos observacionais. A
Tabela 8 resume os impactos das emissões dos poluentes locais sobre a saúde humana e
o meio ambiente e alguns estudos que avaliaram esses efeitos.
Em relação aos gases de efeito estufa, a observação de seus efeitos é mais
recente. Desde a década de 1980, uma crescente produção de estudos visa identificar as
vulnerabilidades climáticas em diversas áreas, entre elas: recursos hídricos, regiões
costeiras, biomas, agricultura, saúde pública, entre outros (LUCENA & SCHAEFFER,
2012).
O último relatório de avaliação do IPCC apresenta o conhecimento científico
atual sobre a relação entre as mudanças climáticas e as mudanças observadas no meio
ambiente natural e humano. Os impactos observados indicam que (ROSENZWEIG,
2007):
- Alterações no clima estão afetando diversos aspectos de sistemas naturais
relacionados a neve, gelo e solo congelado (inclusive no permafroost 13).
13 Permafroost diz respeito ao solo e ao subsolo que estão permanentemente congelados. Para
maiores informações ver IPCC (2007a)
41
- Evidências de alterações em sistemas hidrológicos, zonas costeiras e oceanos
têm se tornado mais aparentes.
- Evidências a partir de uma ampla gama de espécies e comunidades em
ecossistemas terrestres, aquáticos e marítimos mostram que o aquecimento recente está
afetando os sistemas biológicos naturais.
- Embora os efeitos das alterações climáticas recentes sobre sistemas humanos
sejam difíceis de identificar devido a fatores não climáticos e à presença de adaptação,
impactos sobre florestas e alguns sistemas agrícolas podem ser observados.
- Mudanças em diversos aspectos da saúde humana foram relacionadas ao
aquecimento recente.
Alguns estudos recentes tentaram quantificar esses impactos em termos de
custos e benefícios socioeconômicos, apesar da dificuldade em fazê-lo, uma vez que
esses dizem respeito não somente aos danos diretos causados pelas mudanças climáticas,
mas também aos custos de adaptação aos impactos. Dentre eles está o Relatório Stern,
do Reino Unido, que fez uma análise dos efeitos na economia à nível global das
alterações climáticas nos próximos 50 anos e concluiu que o investimento de 1% do PIB
mundial na redução de emissões de GEE poderia evitar perdas de 20% desse PIB em um
prazo de 50 anos (STERN, 2007).
Outro esforço neste sentido, e inspirado no Relatório Stern, foi o estudo
“Economia da Mudança do Clima no Brasil: Custos e Oportunidades”, que analisa e
quantifica o impacto da mudança do clima na agenda de desenvolvimento do país. Este
estudo concluiu que o impacto das MCG levaria a perdas entre R$ 719 bilhões e R$ 3,6
trilhões para a economia brasileira nos próximos 40 anos (MARGULIS et al. 2010).
42
Tabela 8 – Resumo dos efeitos de poluentes atmosféricos locais e alguns estudos que acessaram seus impactos
Fonte: Elaboração Própria baseado em CAVALCANTI (2003; 2009) e DEFRA (2010)
Avaliação Não-Monetária de Impactos
HURLEY et al. (2005) - ! de 0,3% no risco de mortalidade diária por ! de
10µg/m" na concentração de O!; KARLSSON et al. (2005) - # de 2,2%
no crescimento anual da floresta devido à exposição ao O3
ESKELAND (1997) - 0,33 mortes prematuras por mg/m" a cada 100.000 hab e 0,1 dias de trabalho perdidos a
cada 100.000 hab; CHEN et al. (2012) - !0,75% na mortalidade associado a um !de 10µg/m" na concentração de SO2
VOORHEES et al. (2000) - 4,7 dias/ano de trabalho perdido por
pessoa devido a ocorrência de fleuma causada pela exposição ao NO2; WONG et al. (2008) -! de 0,90 a
1,97% no risco de mortalidade pelo ! de 10µg/m" na concentração de NO"
Material Particulado
(MP)
Pode aumentar a mortalidade, agravar doenças
cardiovasculares e respiratórias e aumentar a incidência da
última
Pode diminuir a troca gasosa em espécies vegetais através do
bloqueio de estomas. Reduz a visibilidade
WANG & MAUZERALL (2006) - US$0,15 milhões por morte prematura MOTTA et al. (1998) - US$ 21 milhões
e US$11 milhões para morbidade cardiovascular e respiratória,
respectivamente
MULLER & MENDELSOHN (2007) - custo de US$1500/ton SO2 por ano;
BURTRAW et al. (1997) - US$3102/ton SO2 e US$197/ton SO2
em benefícios relativos a mortalidade e morbidade, respectivamente
Pode causar irritações nas vias respiratórias causando
problemas respiratórios e afetar as funções pulmonares
Contribui para a acidificação e eutrofização de ecossistemas
terrestres e aquáticos levando a perda de biodiversidade
WELSCH (2006) - benefício de $750 per capita por ano em melhora de
qualidade do ar devido a redução de emissão de NO2;
ESKELAND (1997) - benefício de US$1.374/ton de NOx não emitida
MOTTA et al. (1998) - 47.048 e 88.104 dias/ano de trabalho perdido devido a
morbidade cardiovascular e respiratória, respectivamente;
POPE et al. (2002) - ! de 4% no risco de mortalidade por aumento de
10µg/m" na concentração de PM2.5
HOLLAND et al. (2002) - perda de £4,3 bilhões em produção agrícola na
Europa em 1990; KARLSSON et al. (2005) - perda de $56 milhões/ano em produção florestal
na Suécia
Fontes de Emissão
Queima de combustíveis que contem enxofre em fontes fixas, veículos automotores, refinarias
de petróleo, entre outros
Valoração Econômica
Óxidos de Nitrogênio
(NOx - formados a partir de NO2 e NO)
Poluente Efeitos à Saúde Humana Efeitos ao Meio Ambiente
Dióxido de Enxofre (SO2)
Pode agravar sintomas de doenças cardíacas e pulmonares
e aumentar a incidência de doenças respiratórias agudas
Contribui para a acidificação de ecossistemas terrestres e
aquáticos levando a perda de biodiversidade
Queima de combustíveis em veículos automotores e em
fontes estacionárias
É um poluente secundário, formado na atmosfera através da
reação entre os compostos orgânicos voláteis e óxidos de nitrigênio em presença de luz
solar
Processos industriais, veículos automotores, poeiras naturais, vulcões, incêndios florestais,
queimadas, queima de carvão, entre outros
Combustão incompleta de materiais que contenham
carbono, como derivados de petróleo e carvão
US EPA (1997) - 21.835 casos evitados por ano de insuficiência cardíaca (20
anos de Clean Air Act); MORRIS et al. (1995) - !1,39% do
risco de internações hospitalares por insuficiência cardíaca associado a !
de10 ppm de CO
Monóxido de Carbono
(CO)
Provoca dificuldades respiratórias e asfixia. Prejudica a oxigenação dos tecidos. Afeta
principalmente os sistemas cardiovascular e nervoso
DesconhecidosCOWI (2002) - custo de $3/ton CO ;
BICKEL & FRIEDRICH (2001) - custo de $2/ton CO
Ozônio (O3)
Pode causar irritações nos olhos, prejudicar as vias respiratórias
agravando doenças pré-existentes e reduzir as funções
pulmonares
Pode causar danos às plantas, levando a perda de
produtividade e impactos na biodiversidade. É também um
gás de efeito estufa
43
Capítulo 3 – Análise Integrada da Poluição Local e Global
3.1 Interações entre Mudanças Climáticas e Poluição do Ar
O desenvolvimento econômico mundial que é observado a partir da Revolução
Industrial, e principalmente durante o século XX, está relacionado a duas questões
ambientais atuais de larga escala: a poluição do ar local e as mudanças climáticas
globais, que têm diversos efeitos negativos sobre a qualidade de vida das pessoas. Estas
questões também estão conectadas entre si, uma vez que muitos poluentes do ar e gases
do efeito estufa são provenientes de fontes comuns, principalmente da queima de
combustíveis fósseis (BYTNEROWICZ et al., 2007). Ambos os problemas são
consequências dos padrões de consumo e de geração de energia atuais (BOLLEN et al.
2009), e são prioridades na agenda ambiental internacional (UNFCC, 1992; UNECE-
LRTAP, 1979).
Segundo o IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudança do Clima), a
mudança climática ocorre quando há uma variação estatisticamente significativa em um
parâmetro climático médio e/ou em sua variabilidade que persiste por um período
prolongado, tipicamente décadas ou por mais tempo. Essa mudança, que é induzida pelo
aumento na concentração atmosférica de gases de efeito estufa (GEE), pode ser causada
tanto por processos naturais quanto pela ação antrópica que altera a composição da
atmosfera ou o uso da terra (IPCC, 2001).
Embora tenha sido antecipada há um bom tempo – data de 1896 um artigo do
cientista sueco Arrhenius que discute a influência dos gases que absorvem calor na
atmosfera sobre a temperatura média da terra (ARRHENIUS, 1896) – foi só a partir da
44
década de 1970 que se passou a estudar a influência da concentração de outros GEE na
atmosfera, além do dióxido de carbono (CO2), sobre as mudanças climáticas (US EPA,
2007). A partir daí, houve uma evolução do conhecimento científico, que vem sendo
regularmente compilado e avaliado nos relatórios do IPCC. No último relatório de
avaliação, publicado em 2007, os cientistas admitiram a mudança climática como um
problema quase incontestável e reconheceram que o aumento da concentração de GEE
na atmosfera dos últimos 50 anos está em grande parte associada às emissões
antropogênicas. Além disso, estimaram que a continuação do padrão atual de emissões
de gases de efeito estufa induziria a prováveis mudanças no sistema climático global
durante o século XXI, ainda maiores do que as observadas durante o século XX (IPCC,
2007a).
Nos últimos anos, especialmente após a Conferência das Nações Unidas sobre o
Meio Ambiente e Desenvolvimento (Rio 92), a questão das mudanças climáticas vem
ganhando muita atenção e gerando uma mobilização política sem precedentes em torno
de um problema ambiental. Desde 1995 é realizada anualmente, dentro do âmbito da
Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas (CQNUMC)14, a
Conferência das Partes (COP) para discutir avanços em relação à questão climática
global. A COP17, realizada em Durban em 2011, alcançou um comprometimento
universal sobre a elaboração de um novo instrumento com metas legalmente vinculantes
para todas as partes da CQNUMC a ser implementado a partir de 2020 (LUCENA &
SCHAEFFER, 2012).
A poluição do ar consiste na presença de gases e partículas contaminantes na
atmosfera. Alguns desses poluentes são diretamente lançados na atmosfera, enquanto
14 A CQNUMC é um tratado que tem como objetivo estabilizar a concentração de GEE em um
nível que não apresente perigo para o sistema climático.
45
outros são formados no ar (US EPA, 2012). São diversas as fontes de emissão, dentre
elas fontes de combustão estacionárias ou móveis, processos industriais, entre outros.
Essas fontes emitem diferentes combinações de poluentes (US EPA, 2012).
A poluição atmosférica não é um problema novo. No século XVII, episódios de
poluição do ar eram frequentes no Reino Unido devido à combustão incompleta do
carvão (LONGHURST et al., 2002). Em 1952, o “Grande Smog”15 de Londres, foi um
episódio de uma magnitude sem precedentes (BRIMBLECOMBE, 1987). Com o
aumento drástico da população, da urbanização e do consumo de energia observados no
século passado, a poluição do ar passou a ter características distintas (FENGER, 2009).
Os poluentes tradicionais, derivados da combustão de fósseis, ainda estão presentes na
atmosfera, mas em menores concentrações do que há 50 anos (BRUNEKREEF &
HOLGATE, 2002). No entanto, poluentes como óxidos de nitrogênio (NOx), compostos
orgânicos voláteis (VOCs), ozônio (O3), entre outros, passaram a ganhar destaque. Nesse
sentido, a escala da poluição do ar aumentou tanto em relação ao alcance quanto à
duração dos poluentes na atmosfera (FENGER, 2009).
Apesar de serem normalmente tratadas separadamente, estas duas questões estão
interligadas através de processos químicos, radiativos e dinâmicos na atmosfera (NRC,
2001). Os poluentes atmosféricos locais e os gases de efeito estufa têm fontes comuns e
interagem na atmosfera causando uma série de efeitos interligados no meio ambiente em
escala local, regional e global (SWART et al., 2004). O mais importante GEE, o CO2, é
produzido em grande parte pela queima de combustíveis fósseis, que também são uma
importante fonte de emissão de vários outros poluentes do ar, como o monóxido de
15 O termo Smog vem das palavras em inglês smoke e fog, e significa uma mistura de fumaça e
névoa. Em dezembro de 1952, Londres amanheceu com um nevoeiro que permaneceu por 4 dias
e teve consequências catastróficas. O episódio ficou conhecido como o “Grande Smog”.
46
carbono (CO), óxidos de enxofre (SOx), material particulado (PM), entre outros
(BYTNEROWICZ et al. 2007).
Além disso, os poluentes interagem com o meio ambiente, de modo que, além da
influência direta de algumas substâncias sobre as mudanças climáticas e a poluição
local, tal como a do dióxido de enxofre (SO2) e dos óxidos de nitrogênio, existem
também impactos indiretos. Os efeitos das mudanças climáticas no padrão de
temperatura, que por sua vez afeta o transporte e a deposição de poluentes na atmosfera
(VAN VUUREN et al. 2006; POSCH, 2002), são impactos deste tipo. Um outro
exemplo de influência mútua dos impactos é o aumento da deposição de nitrogênio e o
enfraquecimento do crescimento das plantas devidos à poluição do ar, que pode alterar a
habilidade das plantas de estocar carbono (BAZZAZ & SOMBROEK, 1996). Assim, a
interação entre as duas questões ocorre em duas direções, podendo tanto as mudanças
climáticas influenciarem os efeitos de poluentes locais sobre os ecossistemas, quanto
esses poluentes afetarem a capacidade de resposta dos ecossistemas às alterações do
clima (BYTNEROWICZ et al. 2007).
A concentração de poluentes na atmosfera pode afetar o clima através da
influência no tempo de vida de alguns gases de efeito estufa e de contribuições diretas e
indiretas para o forçamento radiativo16(NRC, 2001). O ozônio troposférico (O3), por
16 O forçamento radiativo de um gás mede a influência deste na alteração do equilíbrio de
energia que entra e sai do sistema atmosférico terrestre, sendo também um índice da importância
deste fator como possível mecanismo de mudança do clima (ALLEY et al., 2007)
47
exemplo, um poluente secundário17 que afeta a saúde humana, a agricultura e a
vegetação natural (EMBERSON et al. 2000; McKEE, 1994), é uma substância com
grande força radiativa que contribui para as mudanças climáticas, além de afetar o
tempo de vida do metano (CH4), outro gás de efeito estufa (RAMANATHAN & FENG,
2009).
As mudanças climáticas, por sua vez, podem influenciar a poluição do ar através
de mudanças nos parâmetros meteorológicos, como temperatura, umidade e
precipitação, que podem afetar as fontes, as transformações químicas, o transporte e a
deposição de poluentes atmosféricos (NRC, 2001). Mudanças no regime de ventos e na
precipitação, por exemplo, alteram os padrões de distribuição e dispersão de poluentes
atmosféricos locais. Ainda, a intensidade da precipitação determina a deposição e a
concentração atmosférica de compostos ácidos, que podem ter efeitos sobre as
características do solo e dos recursos hídricos, afetando assim a agricultura, as florestas,
a decomposição de matéria orgânica, entre outros (BYTNEROWICZ et al. 2007).
Diante das diversas interconexões entre as mudanças climáticas e a poluição
local, as medidas de controle de poluição para um problema podem ter efeitos colaterais,
dado que tanto uma tecnologia de controle pode afetar mais de um poluente ao mesmo
tempo, quanto um poluente pode causar mais de um problema ambiental ao mesmo
tempo (SYRI et al. 2001). Assim, medidas de controle de emissões de GEE, por
exemplo, podem gerar efeitos anciliares em termos de poluição local, ou seja, podem
implicar em efeitos positivos ou negativos (benefícios ou custos) sobre a poluição local,
17 Poluentes secundários, como o ozônio, são formados na troposfera através de reações
fotoquímicas entre poluentes primários, que são emitidos diretamente na atmosfera. Os gases
precursores do ozônio (O3) são os óxidos de nitrogênio (NOx) que reagem com radicais
formados durante a oxidação do monóxido de carbono (CO) e de compostos voláteis orgânicos
(VOCs) (THAMBIRAN & DIAB, 2010).
48
que ocorrem como consequência não intencional de medidas de mitigação (DAVIS et al.
2000).
Nesse sentido, existem políticas que melhoram a qualidade do ar e reduzem as
emissões de gases do efeito estufa ao mesmo tempo. Porém, também existem políticas
que irão melhorar um problema e piorar um outro. Alguns exemplos do primeiro caso,
como as políticas “win-win”18, estão normalmente associadas a uma redução no
consumo de energia (MONKS et al., 2009). Outros exemplos de sinergias são políticas
de redução de emissão de GEE, que levam a uma redução na queima de combustíveis
fósseis, seja através da conservação de energia ou da substituição por combustíveis
renováveis e/ou com menor conteúdo de carbono, o que, por sua vez, reduz a emissão de
poluentes atmosféricos como SO2 e NOx (PEARCE, 1992; ALCAMO et al., 2002).
Além disso, políticas de controle de poluição local, como uma mudança de carvão, que
pode ter alto teor de enxofre, para gás natural, que tem baixo teor de enxofre, poderão
reduzir também as emissões de gases do efeito estufa, uma vez que o gás natural tem um
conteúdo de carbono por unidade de energia menor do que o do carvão
(MAYERHOFER et al. 2002).
Os comprometimentos (trade-offs) também podem acontecer na outra direção.
Exemplos desses efeitos negativos, como descritos em SWART et al. (2004), resultam
de medidas de mitigação de GEE, como, por exemplo, a utilização maciça de motores a
diesel em veículos, que são normalmente mais eficientes do que os a gasolina, e que
emitem menos GEE. Essas medidas, porém, aumentam a emissão de poluentes
convencionais, como material particulado, e consequentemente os riscos a saúde e aos
ecossistemas. Um outro exemplo de comprometimento entre as duas questões é
encontrado na indústria de refino, onde para atender a especificações de redução de 18 Políticas win-win são medidas que beneficiam mais de uma causa ao mesmo tempo.
49
conteúdo de enxofre do diesel e da gasolina gasta-se uma maior quantidade de energia.
Desse modo, para reduzir a emissão de poluentes locais é necessário um maior consumo
de energia, o que por sua vez aumenta as emissões de CO2 nas refinarias (SZKLO &
SCHAEFFER, 2007).
Outra questão importante que concerne as ligações entre as mudanças
climáticas e a poluição do ar é a diferença nas escalas espacial e temporal dos dois
problemas. Enquanto a poluição do ar é geralmente observada em termos de impactos
locais de curto prazo, as mudanças climáticas são vistas como uma questão de longo
prazo e com impactos globais. Dessa forma, os resultados das políticas de controle da
poluição do ar ocorrem antes e mais perto de onde as medidas foram tomadas, enquanto
que os efeitos do controle de GEE são percebidos globalmente e em um horizonte de
tempo mais longo (IPCC, 2007b). No entanto, o rápido crescimento populacional e a
urbanização em muitas regiões do mundo, juntamente com as mudanças nas condições
climáticas, podem ampliar o escopo do problema da poluição local devido a alterações
na composição atmosférica (NRC, 2001). Estudos utilizando modelagens mostraram que
os poluentes atmosféricos de curta duração podem levar a perturbações climáticas
regionais significativas especialmente afetando especialmente padrões de precipitação
sazonal (MENON et al., 2002), que podem contribuir regionalmente para a ocorrência
de enchentes e secas (SWART et al., 2004).
3.2 Revisão Bibliográfica de Estudos sobre Interações entre Poluição
Local e Global
Diante das interconexões entre os problemas ambientais e da mobilização acerca
da questão das mudanças climáticas, a partir da década de 1990 foi feita uma série de
50
estudos sobre os custos e benefícios adicionais das políticas de mitigação de GEE. Os
trabalhos realizados pretendiam entender as externalidades derivadas das políticas de
mitigação que ocorrem juntamente com a redução de emissões de gases do efeito estufa
na atmosfera (KRUPNICK et al. 2000). A compreensão destes efeitos externos
possibilitaria o desenho de políticas capazes de capitalizar as sinergias entre a proteção
do sistema climático e o controle de outros problemas ambientais, e assim o avanço em
mais de uma questão simultaneamente (BARKER et al., 2007).
Até então, apenas os efeitos primários19 das políticas climáticas eram avaliados,
de modo que estas muitas vezes não eram consideradas como custo-efetivas. Dentre os
primeiros estudos a destacar os efeitos anciliares da política climática estão
GLOMSROD (1990) para a Noruega e AYRES & WALTER (1991) para os Estados
Unidos e Alemanha. Ambos os estudos concluíram, como também PEARCE (1992),
que os benefícios secundários eram parte substancial dos efeitos da política climática,
uma vez que são pelo menos tão extensos quanto os efeitos primários.
Desde então foram feitos vários estudos a fim de estimar efeitos anciliares de
políticas de mitigação, majoritariamente em relação à saúde, em termos de mortes e
doenças evitadas devido a mudanças nas emissões de poluentes do ar (SCHERAGA &
LEARY, 1993; DAVIS et al, 2000; CIFUENTES et al., 2000; BUSSOLO &
O’CONNOR, 2001; PROOST & REGEMORTER, 2003). Segundo MARKANDYA &
RÜBBELKE (2004), geralmente, os efeitos positivos na saúde humana que
acompanham o controle de gases do efeito estufa são considerados os mais importantes
co-benefícios. No entanto, diversos estudos, principalmente para países desenvolvidos,
19 Os efeitos primários das políticas climáticas referem-se aos menores impactos sobre as
mudanças climáticas resultantes do controle de emissão de GEE (MARKANDYA &
RÜBBELKE, 2004).
51
consideram também outros efeitos, tais como benefícios relacionados aos ecossistemas
naturais, à agricultura, à infraestrutura e aos custos de controle de poluição do ar. Além
disso, muitos desses estudos avaliam mais de um efeito ao mesmo tempo (AUNAN et
al. 2000; BARKER & ROSENDAHL, 2000; SYRI et al. 2001; BRINK, 2002; VAN
VUUREN et al. 2006) .
Ao considerar os efeitos sobre a saúde humana, apesar de a literatura apresentar
uma variedade de abordagens metodológicas, existe um consenso entre os estudos
realizados, tanto para países industrializados como para aqueles em desenvolvimento.
Concluiu-se que existem benefícios adicionais derivados da mitigação de gases do efeito
estufa em relação ao controle de poluição local, em termos de doenças e mortes evitadas
devido à melhora da qualidade do ar (BURTRAW & TOMAN, 2000; KVERNDOKK &
ROSENDAHL, 2000; EKINS, 1996). Estratégias de redução de CO2 para as próximas
décadas, de aproximadamente 10 a 20% em relação a uma linha de base, também
reduzem as emissões de SO2 entre 10 a 20%, de NOx e de PM entre 5 a 10%, o que tem
um efeito substancial em termos de benefícios à saúde humana (BARKER et al., 2007).
A magnitude dos benefícios estimados varia bastante de acordo com o estudo,
como mostra a análise dos estudos prévios de co-benefícios de mitigação das mudanças
climáticas em relação a qualidade do ar feita por NEMET et al. (2010). Isso ocorre
devido tanto a diferenças nas metodologias, nos cenários e nos parâmetros, quanto a
diferenças reais entre países, tais como população, tecnologia, regulação, e linha de base
de emissão de poluentes convencionais (DAVIS et al. 2000). No que concerne as
diferenças nas metodologias, há a questão dos diferentes métodos de valoração e
quantificação dos impactos sobre os bens e serviços ambientais, como foi explicitado no
Capítulo 2, que tende ser uma possível explicação para a variação nessas estimativas. A
52
Tabela 9 e a Tabela 10 resumem os estudos que estimaram co-benefícios para países
desenvolvidos e em desenvolvimento, respectivamente.
As estimativas variam também entre países desenvolvidos e em
desenvolvimento. Estudos para países em desenvolvimento, como os de AUNAN et al.
(2004) e VENNEMO et al. (2006), ambos para a China; CIFUENTES et al., (2001),
DESSUS & O’CONNOR (2003) e MCKINLEY et al. (2005), para países da América
Latina, estimaram benefícios maiores do que aqueles encontrados para a Europa (BYE
et al., 2002; VAN VUUREN et al., 2006), América do Norte (CATON &
CONSTABLE, 2000; BURTRAW et al., 2003) e Coréia do Sul (HAN, 2001; JOH et al.,
2003). NEMET et al. (2010), calcularam valores médios de US$44 e US$81 por
tonelada de CO2 evitado para os países desenvolvidos e em desenvolvimento,
respectivamente. Apesar dessas diferenças de estimativas, todos os estudos concordam
que os benefícios à saúde monetizados compensam boa parte dos esforços de controle
climático (BARKER et al., 2007).
53
Tabela 9 – Estudos que estimam os co-benefícios da mitigação de GEE em países
desenvolvidos
Fonte: Adaptado de NEMET et al. (2010)
Tabela 10 - Estudos que estimam os co-benefícios da mitigação de GEE em países
em desenvolvimento
Fonte: Adaptado de NEMET et al. (2010)
Bye et al. (2002)Burtraw et al. (2003)Proost & Regemorter (2003)Joh et al (2003)van Vureen et al. (2006)Bollen et al. (2009)Tollefsen et al. (2010)
17
2Coréia do SulEuropaHolandaEuropa
TodosTodosTodosTodos
Bélgica Todos
13
---
-
-
-80
18
EUA Elétrico
Localidade Setores AnalisadosValor médio de co-
benefícios (U$/tCO2)
68(EUA) 128(A)68 (N) 80 (UK)
5150 (UK) 103(EUA) 98(N)
11631
EUA e AlemanhaNoruega e Reino UnidoNoruega
TodosTodosTodosTodos
EUA ElétricoEUA Elétrico
Reino Unido; EUA; Noruega
6
Estudo
Barker (1993)Viscusi et al (1994)Rowe (1995)Palmer & Burtraw (1997)Caton & Constable (2000)Syri et al. (2001)
Ayres & Walter (1991)Pearce (1992)Alfsen et al. (1992)
Países Nórdicos
Canadá
TodosEUA Elétrico
TodosUE -15 TodosCoréia do Sul TodosFinlândia Todos
Han (2001)Syri et al. (2002)
China Todos -
Li (2006) Tailândia Todos -Vennemo et al. (2006) China Elétrico e Industrial -
-McKinley et al. (2005) México Todos -
Kan et al. (2004) China Todos -Morgenstern et al. (2004) China Elétrico 119
-Aunan et al. (2004) China Elétrico 27; 36; 98; 135
Bussolo & O'Connor (2001)India Todos -O'Connor et al. (2003) China Todos -
-Cifuentes et al. (2001) Brazil e México Todos -
Estudo Localidade Setores Analisados Valor médio de co-benefícios (U$/tCO2)
Wang & Smith (1999) China
Dessus & O'Connor (2003)Chile
West et al. (2004) México
Elétrico
Todos
Todos
Zhang et al. (2010)
54
Um dos primeiros trabalhos a levar em consideração os efeitos adicionais do
controle climático na poluição do ar local em termos de custos evitados de controle foi
ALFSEN et al. (1995). Esse estudo avaliou os efeitos de uma taxa de carbono nos custos
de abatimento de emissões de poluentes locais necessários para atender ao Protocolo
Sofia20 e ao Protocolo de Helsinki21 para nove países da Europa Ocidental. Depois disso,
vários estudos para a Europa considerando as ligações entre poluição do ar e mudanças
climáticas indicaram que uma parte considerável dos investimentos para o controle
climático (pelo menos 20%) pode ser recuperada em termos de menores custos no
controle da poluição. Isso acontece uma vez que as reduções de emissão de CO2 através
de mudanças estruturais no setor energético também reduzem a emissão de poluentes
atmosféricos (VAN VUUREN & BAKKES, 1999; RIVM et al., 2001; BRINK, 2002;
VAN HARMELEN et al., 2002).
Seguindo esta linha, SYRI et al (2001), utilizando cenários de demanda de
energia para a União Europeia até o ano de 2010, estimaram um potencial de custos
evitados de controle de poluição do ar da ordem de 40% se as mudanças no sistema
energético necessárias para atingir os objetivos do Protocolo de Kyoto fossem
implementadas simultaneamente. Esses custos são mais baixos devido ao menor
consumo de combustíveis intensivos em carbono (carvão e óleo), o que torna mais
barato controlar a emissão de SO2 e NOx. Esse resultado é coerente com o de BYE et al.
20 O Protocolo de Sofia de 1988 foi estabelecido pela Comissão Econômica das Nações Unidas
para a Europa (UNECE) com o objetivo de controlar as emissões de óxidos de nitrogênio. Todos
os países signatários se comprometeram a estabilizar suas emissões em relação aos níveis de
1987. 21 O Protocolo de Helsinki foi estabelecido em 1985 pela UNECE, cujos países membros se
comprometeram com a redução das emissões de enxofre em pelo menos 30% relativos aos
níveis de emissão de 1980.
55
(2002), que fizeram uma análise para os países nórdicos europeus, e com o de VAN
VUUREN et al. (2006), que consideraram a Europa inteira. Outros estudos também
encontraram redução significativa de custos, como os de BURTRAW & TOMAN
(2000) e EIA (1998) para os Estados Unidos.
Os estudos que analisam os efeitos adicionais de políticas climáticas na
poluição do ar em relação à agricultura mostram que o efeito potencial positivo de longo
prazo de maiores concentrações de CO2 para as plantas pode ser compensado por danos
de curto prazo devido a uma maior poluição do ar (BARKER et al., 2007). Os efeitos da
exposição ao ozônio troposférico (O3) na agricultura já foram bem estabelecidos pela
literatura científica, que indica uma redução na produtividade agrícola (EPA,1996;
EC,1999). O'CONNOR et al. (2003) analisaram uma estratégia de mitigação de CO2 na
China, utilizando um modelo de formação de ozônio e um modelo econômico de
equilíbrio geral e encontraram que os benefícios monetários da maior produtividade
agrícola devido à redução de ozônio troposférico são comparáveis aos benefícios
relativos à saúde.
Embora haja dificuldade na inclusão dos efeitos de políticas climáticas sobre os
ecossistemas naturais em termos monetários para um cálculo abrangente de custo-
benefício, devido à dificuldade de estimar valores de não-uso – como discutido no
capítulo 2 – alguns estudos estimaram os efeitos de esforços de mitigação de gases do
efeito estufa na poluição local do ar em relação a esses ecossistemas. VAN VUUREN et
al. (2006) analisaram os efeitos da implementação do Protocolo de Quioto na Europa em
termos de impactos aos ecossistemas naturais, e concluíram que o cumprimento das
metas do Protocolo levaria a uma deposição ácida abaixo dos limiares críticos em 0,6 a
1,4 milhões de hectares de ecossistemas florestais, e que um adicional de 2,2 a 4,1
milhões de hectares seriam protegidos da deposição excessiva de nitrogênio. Em
56
consonância estão os resultados de SYRI et al. (2001), cuja análise dos cenários com
restrição de carbono demostra que as mudanças estruturais no sistema energético,
necessárias para atender essa restrição, facilitam o controle da emissão de precursores de
chuva ácida e ozônio troposférico, beneficiando, assim, os ecossistemas naturais.
Apesar de as mudanças climáticas globais e da poluição do ar local estarem
interligadas de diversas formas, esses assuntos continuam sendo tratados separadamente.
Isso acontece mesmo estando consolidado na literatura científica de que há espaço para
sinergias entre as políticas direcionadas às duas questões e fazendo sentido do ponto de
vista financeiro abordá-las de forma conjunta (ALCAMO et al., 2002). Alguns autores
consideram certas razões para que isto aconteça. BARKER et al. (2010) apontam o fato
de estudos de controle climático que utilizam modelos de equilíbrio econômico
assumirem muitas vezes que a questão da poluição local já está resolvida, apesar das
evidências de que os dois problemas coexistem. Além disso, assinalam a dificuldade de
integrar modelos de diferentes escalas espaciais e temporais. Outra razão apontada é a
falta de informações quantitativas necessárias para desenvolver políticas integradas
(MAYERHOFER et al., 2002). BYTNEROWICZ (2007) considera ainda que o
conhecimento sobre as complexas interações atmosféricas entre as mudanças climáticas
e a poluição do ar não são compreendidas em sua totalidade, o que dificulta a
incorporação destas em um modelo de abordagem integrada das duas questões.
Embora ainda não haja uma metodologia consolidada para essa abordagem
integrada, alguns estudos começaram a desenvolver formas de avaliar o efeito das
políticas de controle climático e de poluição do ar conjuntamente. Nesse sentido,
MAYERHOFER et al. (2002) desenvolveram cenários consistentes de emissões de
gases do efeito estufa e de poluentes atmosféricos a fim de fazer uma análise integrada
das conexões entre os dois problemas na Europa. Eles concluíram que a interação mais
57
relevante é o efeito das políticas relativas às mudanças climáticas no mix de energia e
nas emissões de poluentes atmosféricos, uma vez que o efeito de políticas locais de
controle de poluição do ar sobre o clima global não parece ser tão significativo assim.
Outro estudo que utiliza a abordagem conjunta é o de BOLLEN et al. (2009)
que, por meio de uma análise custo-benefício integrada, observam em que medida pode-
se criar sinergias entre as soluções para os dois problemas ambientais. Através da
utilização de tecnologias que beneficiem ambos, buscam o equilíbrio entre os custos de
redução das emissões e os benefícios de danos evitados das políticas de controle. O
estudo considera o mundo todo dividido em regiões, e utiliza como parâmetros para
poluição local e global apenas PM e CO2, respectivamente. O estudo concluiu que
políticas direcionadas ao controle climático reduzem significativamente as emissões de
GEE, e, em certa medida, as de poluentes atmosféricos. Por outro lado, políticas
direcionadas a controle de poluição local reduzem drasticamente as emissões de PM,
mas não têm efeito significativo sobre as emissões de CO2. Ainda, BOLLEN et al.
(2009) demonstrou que combinar políticas direcionadas às duas questões gera reduções
adicionais de emissões de poluentes locais e de GEE, de modo que as reduções totais de
emissão são maiores do que a soma das reduções geradas por cada política
individualmente. Assim, confirmam que é possível uma sinergia entre as políticas,
gerando uma redução adicional de emissão de CO2 da ordem de 15% na Europa
Ocidental e 20% na China, e que políticas ambientais integradas geram ganhos líquidos
de bem-estar em termos globais.
Um outro esforço nesse sentido foi o de BARKER et al. (2010), que propuseram
um método de acoplamento unidirecional de dois modelos globais: um que liga energia,
meio ambiente e economia (E3MG), e outro de química atmosférica (pTOMCAT). A
análise utiliza cenários de descarbonização da economia mexicana assumindo o
58
cumprimento dos acordos internacionais de mitigação de gases do efeito estufa, a fim de
avaliar os efeitos sobre a concentração de poluentes atmosféricos no México em um
cenário de baixa emissão de GEE em comparação com um cenário de referência com
maior uso de combustíveis fósseis. O estudo concluiu que o controle do clima através da
descarbonização rápida da economia mexicana terá efeitos significativos no controle da
poluição local do ar, sem custos adicionais.
RAFAJ et al. (2012) analisaram de forma integrada os impactos para poluição do
ar de políticas climáticas futuras consistentes com o objetivo de limitar o aumento da
temperatura em 2°C. Os co-benefícios foram estimados em termos de custos de controle
e impactos da poluição do ar na saúde humana e nos ecossistemas. Foi feita uma análise
global e também específica para a Europa (EU-27), China, Índia e Estados Unidos, nos
anos de 2020, 2030 e 2050. Os resultados foram coerentes com os estudos citados
acima, mostrando uma redução significativa das emissões de poluentes locais e dos
impactos à saúde em todos os países analisados. Além disso, estimou uma redução dos
custos de controle de poluição do ar em 2050 da ordem de 250 bilhões !/ano, onde a
contribuição relativa do setor elétrico foi de 30%.
Dessa forma, os trabalhos que utilizam a abordagem integrada corroboram com
os resultados de estudos anteriores de que políticas climáticas geram co-benefícios em
termos de qualidade do ar, principalmente devido à diminuição da utilização de
combustíveis fósseis. Assim, percebe-se que a transformação do sistema energético está
no centro das soluções para o aquecimento global, mas também que as questões de
poluição do ar e de segurança energética são de extrema relevância e definirão como
ocorrerá essa transição (BOLLEN et al., 2010).
59
3.3 Discussão
Atualmente, há um consenso em ambas as comunidades científica e política de
que estratégias de controle de emissões, que abordam simultaneamente poluentes
atmosféricos e gases de efeito estufa, levam a um uso mais eficiente dos recursos
(CRIQUI et al., 2003). Além disso, a consideração dos co-benefícios no desenho das
políticas climáticas tendem a: aumentar a sua robustez uma vez que atua como uma
proteção contra a incerteza sobre danos climáticos e custos de mitigação; que os ganhos
em termos de qualidade do ar aconteçam antes dos benefícios climáticos, fazendo com
que o cálculo dos benefícios da política sejam menos sensíveis a taxa de desconto
utilizadas; ter um efeito distributivo, uma vez que os benefícios da política climática são
transferidos para o local onde está sendo implementada (NEMET et al., 2010).
Nos países desenvolvidos, e principalmente na Europa, foi realizado uma série
de estudos a fim analisar os efeitos de políticas relativas à questão das mudanças
climáticas na poluição atmosférica local (SYRI et al., 2001; VAN VUREEN et al., 2006;
VAN HARMELEN et al. 2002). O campo de pesquisa vem se expandindo e, mais
recentemente, alguns estudos passaram a abordar essas políticas de forma integrada
(RIVE, 2010; BOLLEN, 2009, 2010; BARKER et al., 2010).
Nos países em desenvolvimento, por outro lado, menos esforços foram feitos
nesse sentido. A maioria dos estudos realizados analisou os efeitos de uma política
climática à saúde humana e há um número limitado de trabalhos que observam outros
efeitos, como aos ecossistemas e à agricultura (BARKER et al. 2007). A emissão de
poluentes, tanto locais quanto globais, tende a aumentar à medida em que o países se
desenvolvem. Assim, DAVIS et al. (2000) aponta a importância de mais pesquisa nessa
60
área a fim de entender os custos e benefícios anciliares e, consequentemente, adotar
medidas mais eficientes de controle desses problemas (DAVIS et al., 2000).
Enquanto alguns estudos focam na economia como um todo, outros utilizam uma
perspectiva setorial (BARKER et al. 2007). No entanto, são poucos os estudos que
tratam exclusivamente do setor elétrico. BURTRAW et al. (2003), por exemplo, fazem
uma análise dos co-benefícios em relação à poluição atmosférica de uma taxa de
carbono aplicado ao setor elétrico nos Estados Unidos para o ano de 2010. Considerando
uma taxa de carbono de U$25, eles encontraram benefícios anciliares, relativos tanto à
saúde humana, derivado de reduções nas emissões de NOx e de SO2, quanto à custos
evitados para o cumprimento de tetos de emissão já existentes.
SCHAEFFER & SZKLO (2001) analisaram o setor elétrico brasileiro. Eles
examinaram em que medida possíveis restrições nas emissões de CO2 poderão afetar o
padrão de emissão de poluentes de relevância local devido a mudanças nas fontes de
geração de energia elétrica. Consideraram a expansão da matriz elétrica até 2020. Os
resultados indicam que poderão surgir alguns conflitos entre poluição local e global
dependendo de como as prioridades locais e globais forem estabelecidas. Assim, os
autores sugerem novos estudos acerca do tema.
Neste contexto, e diante da demanda crescente por energia, o setor elétrico
brasileiro torna-se um objeto interessante de análise. Apesar de a hidroeletricidade ser
responsável por aproximadamente 85% da energia elétrica gerada no país (EPE, 2012), a
impossibilidade de construir novas hidrelétricas com reservatórios – devido à restrições
ambientais – faz com que o sistema perca capacidade de armazenamento para suportar
períodos com poucas chuvas. Porém, quando a capacidade de estoque do sistema é
reduzida são necessárias fontes complementares para diminuir o risco de déficit de
energia. Assim, as térmicas vem sendo acionadas cada vez mais frequentemente para
61
manter o nível dos reservatórios, o que vem aumentando as emissões de gases do efeito
estufa do setor. Só entre outubro e dezembro de 2012 essas térmicas emitiram 15,3
milhões de toneladas de CO2 (WAYCARBON, 2013).
Desse modo, a tendência é que a geração térmica continue se expandindo, para
garantir a segurança do sistema, e consequentemente o nível de emissões de GEE da
matriz elétrica brasileira também (EPE, 2007). Portanto, mostra-se interessante analisar
as implicações ambientais tanto locais quanto globais do atendimento dessa demanda
crescente de energia elétrica.
62
Capítulo 4 - Estudo de Caso: Setor Elétrico Brasileiro 2011- 2051
A fim de testar a hipótese apresentada acima, de que políticas de mitigação de
gases de efeito estufa tendem a diminuir também as emissões de poluentes de
abrangência local, será feita uma análise do setor elétrico brasileiro. O objetivo é
analisar o efeito de uma política climática, como uma taxa de carbono, no planejamento
futuro do setor elétrico brasileiro e assim avaliar os potenciais custos e benefícios
ambientais locais dessa política.
Devido à complexidade do Sistema Interligado Nacional (SIN), o planejamento
de expansão do setor elétrico brasileiro é feito com o auxílio de modelos matemáticos
que orientam a definição de projetos futuros a serem implementados. O critério de
escolha é a minimização dos custos econômicos para o atendimento da demanda
projetada. Assim, para analisar a evolução da oferta de energia elétrica brasileira no
horizonte 2011-2051 será utilizado o modelo de planejamento energético Economic and
Environmental Power Planning Software (EEPPS).
4.1 Metodologia
O EEPPS é um modelo de programação linear, que foi originalmente
desenvolvido por pesquisadores do Battelle Memorial Institute, Pacific Northwest
National Laboratory (EUA), para o setor elétrico da China (CHANDLER et al., 1998).
Posteriormente, este foi adaptado para analisar as opções de geração de energia elétrica
a mínimo custo no Brasil (SCHAEFFER et al., 2000).
É um modelo de otimização intertemporal de informação perfeita que opera
utilizando o software Excel da Microsoft. Ele determina os tipos de planta necessários
63
para atender uma demanda de energia exógena a mínimo custo ao longo de todo o
período estudado.
As características do sistema, como as tecnologias de geração elétrica que serão
utilizadas, as especificações dos combustíveis, a estrutura de geração no ano base, as
expansões previstas, as reservas de combustíveis e também a demanda projetada devem
ser inseridas pelo analista.
Primeiramente, o modelo calcula os custos nivelados de cada fonte de energia
baseado nos custos de capital, combustível, operação e manutenção, e quando aplicável
custos ambientais (SCHAEFFER & SZKLO, 2001). O cálculo dos custos nivelados é
baseado na equivalência do valor presente do somatório das receitas auferidas ao longo
do período de operação de uma planta e o valor presente do somatório dos custos (IEA,
2010).
Posteriormente, o modelo determina a combinação ótima de novas plantas a
serem construídas, a fim de atender a demanda projetada – que é determinada de forma
exógena – sujeito às restrições impostas no modelo. A estrutura do modelo pode ser
observada na Figura 1.
64
Figura 1 – Estrutura do Modelo
Fonte: (SCHAEFFER & SZKLO, 2001)
Para uma melhor compreensão do modelo, a seguir apresenta-se sua descrição
em notação matemática.
Função Objetivo:
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onde:
65
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capital, combustível, operação e ambientais
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O horizonte de análise é dividido em quatro períodos. Neste estudo utilizou-se
um intervalo de dez anos por período para que fosse possível fazer uma análise da
expansão da oferta de energia elétrica à longo prazo. O modelo está preparado com uma
estrutura regional de até cinco regiões conforme indicado na Figura 2, e as regiões
utilizadas estão descritas na Tabela 11.
Figura 2 - Estrutura Regional do Modelo
Fonte: EEPPS
66
Tabela 11 - Descrição das Regiões
Fonte: Elaboração Própria
Foram desconsiderados os intercâmbios internacionais de energia, com exceção
da importação de energia da parte paraguaia de Itaipu que foi considerada na região 1.
Uma vez que os grandes centros consumidores dos sistemas isolados, Manaus, Macapá e
Boa Vista estão previstos para entrar no Sistema Interligado Nacional (SIN) no início do
horizonte deste estudo, estes foram considerados na região Norte e os sistemas isolados
desconsiderados, e por isso utilizaram-se apenas quatro regiões das cinco disponíveis no
modelo. Também, como o sistema Acre/Rondônia já estava no SIN no ano base e está
interligado ao sub-sistema Sudeste/Centro-Oeste, estes estados foram considerados
como parte da região Sul/Sudeste/Centro-Oeste.
Foram consideradas 15 tecnologias de geração elétrica descritas na Tabela 12,
que utilizam as seguintes fontes: hidráulica, carvão, gás natural, óleo diesel, óleo
combustível, nuclear, bagaço de cana de açúcar, eólica, solar. Estas foram escolhidas de
acordo com as especificidades do setor elétrico brasileiro e a disponibilidade de dados,
principalmente de custos.
Os aspectos relativos a essas tecnologias imputados no modelo, como custos de
capital, fator de capacidade, eficiência, período de construção e custos fixos e variáveis
de operação e manutenção, foram baseados em BORBA (2012), com exceção da
tecnologia nuclear. Os aspectos desta foram retirados de NREL (2012), uma vez que as
Região Local
1234
ITAIPUNORTE
NORDESTESUL
5 SUDESTE / CENTRO-OESTE
67
estimativas nacionais de custo dessa tecnologia estão muito abaixo das estimativas
internacionais. As características das tecnologias estão descritas nas tabelas do Anexo A.
Além disso, foi adotada a premissa de que as fontes renováveis não possuem custos
variáveis de operação e manutenção uma vez que a parte mais significativa destes custos
é o custo de combustível, que nesses casos é nulo.
Tabela 12 - Descrição das Tecnologias Utilizadas
Fonte: Elaboração Própria
4.2 Dados e Premissas
Nesta seção serão apresentados os dados utilizados no modelo e quando
necessário serão justificadas as premissas assumidas.
1 Térmica à Carvão Nacional2 Térmica à Carvão (nacional ou importado)3 Térmica à Gás Natural (CC)4 Térmica à Gás Natural (CA)5 Térmica à Óleo Combustível6 Térmica à Biomassa (CP modernização para CEST)7 Térmica à Biomassa (BIG-GT)8 Térmica à Biomassa (CEST)9 Motor à Diesel
10 Hidro Pequena (até 30 MW)11 Hidro Média (30 MW a 600 MW)12 Hidro Grande (> 600 MW)13 Eólica14 Solar15 Nuclear
# Descrição das Tecnologias
68
4.2.1 Capacidade Instalada e Expansão Planejada
Para os dados relativos a capacidade instalada no ano base (2011) e a expansão
prevista no curto prazo foi utilizado o Banco de Informação de Geração (BIG) da
ANEEL adaptando às tecnologias e aos combustíveis considerados já explicitados na
Tabela 12. Como a intenção é analisar o SIN, e também por terem sido desconsiderados
na projeção de demanda, optou-se por não considerar os grandes autoprodutores de
energia elétrica. Assim, foram considerados apenas os empreendimentos cujo destino da
energia, segundo a classificação da ANEEL é: Serviço Público (SP), Produção
Independente de Energia (PIE) e Registro (REG)22. Para a expansão planejada foram
considerados apenas os empreendimentos em construção ou já licitados segundo dados
da ANEEL.
A Figura 3 mostra a capacidade instalada do sistema elétrico nacional em 2011
e a Figura 4 descreve os novos empreendimentos previstos no curto prazo, até o
primeiro período da análise.
22 Registro refere-se a empreendimentos de potência inferior a 1 MW (hidráulicos) ou 5 MW
(outras fontes), que dispensam ato de outorga, sendo necessário apenas o registro na ANEEL.
69
Figura 3 - Capacidade Instalada por Fonte em 2011
Fonte: Elaboração Própria baseado em ANEEL (2012)
Figura 4 - Novos Empreendimentos Planejados por Fonte até 2021
Fonte: Elaboração Própria baseado em ANEEL (2012)
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4.2.2 Demanda de Energia Elétrica
A projeção da demanda futura de eletricidade foi feita a partir da projeção de
demanda do Plano Decenal de Expansão 2021 (EPE, 2012). No período coberto pelo
PDE 2021, foram utilizados os mesmos dados apresentados nesse documento. Para os
períodos subsequentes utilizou-se as informações contidas no World Energy Outlook
2011 (IEA, 2011), sobre a demanda brasileira de energia elétrica até 2035.
Contudo, nessa fonte, o dado não estava disponível nas diferentes regiões
brasileiras, fazendo-se necessário criar taxas regionais diferenciadas. A região Norte e
Nordeste deveriam crescer em médias superiores ao crescimento das regiões Sul e
Sudeste-Centro Oeste. Para tal utilizou-se as taxas de crescimento médio apresentado no
PDE 2021, de forma que o crescimento da média ponderada (por sua carga) das regiões
fosse igual ao crescimento nacional estimado pela Agência Internacional de Energia.
É importante destacar que a projeção de demanda utilizada nesse trabalho já
considera uma taxa de eficiência energética, excluída da soma total de demanda do SIN,
que foi mantida constante ao longo do período estudado. A ideia por trás desta suposição
é que o possível crescimento da eficiência energética – em setor em que isso é
tecnicamente possível – seria compensado pela perda de importância relativa desses
setores na carga brasileira. Assim, congelou-se a taxa de eficiência energética estipulada
pela EPE em suas notas técnicas.
A projeção da demanda de energia elétrica no período considerado pode ser
observada na Figura 5.
71
Figura 5 - Evolução do Consumo de Energia Elétrica por Região
Fonte: Elaboração própria a partir de EPE (2012) e EIA (2011)
4.2.3 Preços
Apesar de determinante para entendermos os rumos da matriz da geração elétrica
brasileira nas próximas décadas, a definição dos preços dos combustíveis utilizados nas
diferentes usinas termoelétricas – principalmente em um horizonte de tempo tão distante
como 2051 – não é uma tarefa fácil ou exata. Muitas variáveis podem alterar a trajetória
desses preços ao longo dos próximos quarenta anos.
Entretanto, é essencial para o modelo EEPPS inserir os dados sobre preços
presentes e futuros de tais fontes energéticas, a fim de corretamente minimizar os custos
da expansão do setor elétrico. Com esse intuito utilizou-se os dados contidos no Balanço
Energético Nacional 2012 (EPE, 2012) para os preços presentes dos combustíveis no
mercado brasileiro. As trajetórias futuras desses combustíveis, contudo, foram retiradas
do World Energy Outlook 2011 (IEA, 2011) com horizonte até 2035. Desse ano em
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72
diante, foram extrapoladas as taxas de crescimento observadas no último período do
WEO 2011.
A exceção foram os custos de combustível da energia nuclear, que foram
retirados de dados divulgados pelo Departamento de Energia americano (US DOE,
2012). Esses preços foram mantidos constantes ao longo da trajetória por se tratar de
uma tecnologia madura e por haver disponibilidade de urânio suficiente no Brasil para
manter a demanda das três usinas já construídas – ou em construção – e de possíveis
expansões (moderadas).
4.2.4 Dados de Transmissão
Para o cálculo dos custos nivelados de transmissão é necessário incluir as
distâncias entre as regiões e o custo de expansão do sistema de transmissão ao longo do
horizonte estudado.
Assim, para a estimação do custo de expansão das linhas de transmissão foi feito
um cálculo a partir de dados do Plano Nacional de Expansão 2030 (EPE, 2007) para a
expansão da transmissão no ano de 2007, considerando uma taxa de câmbio de R$
2,20/US$, e inflação de 12% do dólar de 2007 até o atual. Chegou-se a um valor de US$
239/kW/k.km e assumiu-se que este valor seria constante ao longo dos períodos. As
distâncias foram calculadas através de pontos criados a partir dos centros de carga das
regiões e das linhas de transmissão existentes no ano base como mostra a Figura 6.
Para tal, utilizou-se dados de linhas de transmissão e centros de carga
georreferenciados obtidos através do Sistema de Informações Georreferenciadas do
Setor Elétrico (SIGEL) da ANEEL. Estes dados foram posteriormente processados em
73
um programa de sistema de informação geográfica (SIG) afim de se obter as distancias
desejadas. Os dados utilizados se encontravam sob a elipsoide de origem geocêntrica
WGS 84 (World Geodetic System 1984). Para as regiões muito distantes assumiu-se que
não há conexão direta entre elas.
Figura 6 - Centros de carga por região
Fonte: Elaboração própria baseado em SIGEL
4.2.5 Taxa de Desconto
A taxa de desconto do modelo foi definida em 10% ao ano, próximo da taxa de
retorno real esperada por investidores no setor elétrico brasileiro (BORBA, 2012;
COELHO, 1999). Porém, para as tecnologias ligadas ao bagaço de cana de açúcar,
considerou-se uma taxa compatível com a do setor de petróleo, já que o mesmo
empreendedor pode escolher entre expandir a produção de etanol (para competir no
74
setor de combustíveis líquidos) ou investir no parque gerador. Nesse caso, a taxa foi de
20% ao ano.
4.2.6 Definição do Potencial Máximo de Expansão
Como o EEPPS é um modelo de programação linear ele escolherá a tecnologia
mais barata disponível que será utilizada até que alguma restrição limite o seu uso. A
maneira de restringir o modelo é através do limite do potencial de cada tecnologia
disponível para a expansão da oferta.
Assim, para restringir o potencial máximo de expansão de cada fonte foi
necessário definir a quantidade de reserva e de produção de alguns combustíveis não-
renováveis, ou da capacidade de construção de usinas de fontes renováveis. Os
potenciais por fonte estão descritos no Anexo B.
4.2.7 Dados de Emissão
Os poluentes locais considerados no modelo EEPPS são: dióxido de enxofre
(SO2), óxidos de nitrogênio (NOx) e material particulado (MP). E o único poluente
global considerado é o gás carbônico (CO2).
Os dados referentes as emissões desses poluentes pelas diferentes tecnologias
foram baseados em SCHAEFFER et al. (2000) e estão descritos no Anexo C.
4.3 Cenários
Para a análise das políticas climáticas foram criados três cenários de preço de
carbono, além de uma linha de base, a fim de avaliar o efeito destas políticas em
75
comparação ao que aconteceria caso nenhuma política fosse implementada. Vale
ressaltar que a ideia do cenário de referência é servir como base de comparação e não
como uma previsão futura da matriz elétrica brasileira.
No cenário Base o modelo escolhe livremente as novas fontes para atender a
demanda no horizonte do estudo, sem nenhuma restrição adicional além das restrições
básicas de oferta superior a demanda e limites de disponibilidade de combustíveis. A
evolução dos preços de carbono ao longo dos períodos analisados nos cenários com
taxação são descritos na Tabela 13.
Tabela 13 - Trajetória de Preços de Carbono
Fonte: Elaboração própria baseado em RATHMANN (2012)
As trajetórias de preço de carbono foram baseadas na projeção de RATHMANN
(2012) e foram aplicadas a partir do primeiro período (2021). Para construir essas
trajetórias, o autor considerou vários estudos que construíram cenários de preços de
carbono (FORTIS, 2008; JP MORGAN, 2008; NEW CARBON FINANCE, 2008;
DAIWA, 2009; DEUTSCHE BANK, 2009; IDEACARBON, 2009; SOCIETE
GENERALE, 2010). Os valores das taxas nos três cenários são a mediana das
estimativas de preços de carbono de estudos que consideram premissas comuns de
cenarização.
Como as projeções terminam antes do horizonte do presente estudo, foram feitas
extrapolações utilizando a taxa de crescimento por período de cada cenário.
2021 2031 2041 2051TAXA 1 20 31 41 56TAXA 2 33 50 76 115TAXA 3 52 81 126 197
Cenário Preços (US$/tCO2)
76
4.4 Resultados
Como o modelo otimiza o horizonte como um todo, serão apresentados os
resultados do final do período em comparação com o ano base, uma vez que os
resultados por período não contribuem para a análise que se deseja conduzir. Mais uma
vez, vale ressaltar que a linha de base servirá como base de comparação para avaliar a
questão das emissões e não tem nenhuma pretensão de fazer uma previsão futura da
matriz elétrica brasileira.
Linha de Base
Como explicitado anteriormente, neste cenário o modelo escolhe livremente as
fontes, de modo que estes resultados servirão de base para a análise. A capacidade
instalada e a geração total em 2051 foram 311GW e 1506TWh, respectivamente. A
Figura 7 mostra a evolução da participação na capacidade instalada e a Figura 8 a
evolução da participação na geração no período de 2011 a 2051 neste cenário.
77
Figura 7 - Evolução da Capacidade Instalada no cenário BASE
Figura 8 - Evolução da Geração Elétrica no Cenário BASE
Como explicado na seção 4.1 o modelo escolhe as fontes de acordo com os
custos nivelados das tecnologias, de modo que utiliza todo o potencial da fonte mais
barata e então procura a próxima tecnologia com menor custo. Os custos nivelados das
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tecnologias por período no cenário base estão no Anexo A. Neste cenário, o modelo
escolhe as seguintes fontes: grandes e médias hidroelétricas, eólica, termoelétricas à
carvão nacional e à gás natural (ciclo combinado).
Em relação às emissões de CO2 há um aumento expressivo ao final do período
em relação as emissões de 2011, como mostra a Figura 9. Esse aumento se dá devido ao
incremento da geração através de fontes fósseis, como o carvão e o gás natural. A Figura
10 apresenta a evolução da intensidade de carbono do setor elétrico.
Figura 9 - Evolução das emissões totais de CO2 no cenário BASE
As emissões totais dos poluentes SO2 e MP no cenário base diminuíram ao
longo do período estudado, como mostram as Figura 11 e Figura 13, apesar do aumento
da geração à carvão. Isso pode ser explicado, pela tecnologia de geração à carvão
escolhida pelo modelo (térmica 2), cuja queima emite menos poluentes. As emissões de
NOx , no entanto, aumentaram devido principalmente ao incremento da geração à gás
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natural (Figura 12). A Figura 14 mostra a evolução da intensidade desses poluentes no
setor elétrico.
Figura 10 - Intensidade de carbono do setor elétrico no cenário BASE
Figura 11 - Evolução das emissões de SO2 no cenário BASE
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Figura 12 - Evolução das emissões de NOx no cenário BASE
Figura 13 - Evolução das emissões de MP no cenário BASE
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Figura 14 - Intensidade de poluentes do setor elétrico no cenário BASE
Cenários com Taxação de Carbono
As fontes de geração escolhidas nos cenários com taxação serão expostas
separadamente a seguir. Vale ressaltar que o total de energia gerada nestes cenários é
igual ao da linha de base, uma vez que a projeção de demanda é a mesma para todos os
cenários.
Depois, serão apresentadas as emissões de cada cenário de forma conjunta para
que se possa analisar o efeito da variação dos preços de carbono nas emissões dos
poluentes atmosféricos.
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82
Figura 15 - Evolução da geração no cenário TAXA 1
Com a introdução da taxa 1, há uma redução da geração à carvão e à gás natural
de 3,46% e 0,46%, respectivamente, em relação à linha de base, como exposto na Figura
15 . Ao mesmo tempo, há um aumento da geração hidroelétrica de 1,78% e da geração
eólica de 2,14%.
A Figura 16 mostra a evolução da geração no cenário Taxa 2. Nesse caso, a taxa
produz um efeito similar a taxa 1 porém a redução da geração à gás natural em relação a
linha de base é maior, de 1,1%, que é acompanhado de um aumento da geração eólica de
2,78%.
Com a taxa 3 a redução da geração à gás natural é ainda maior, de 1,82% e o
aumento da eólica também, de 3,43%. Há um incremento adicional também na geração
hídrica, que cresceu 1,85% em relação a linha de base. A evolução da geração no
cenário Taxa 3 está descrita na Figura 17.
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83
Figura 16 - Evolução da geração no cenário TAXA 2
Figura 17 - Evolução da geração no cenário TAXA 3
Ao observar os resultados das três trajetórias de preço de carbono em
comparação com a linha de base, percebe-se que quanto maior o valor da taxa de
carbono, maior será a redução nas emissões totais de CO2, como mostra a Figura 18. A
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84
redução da intensidade de carbono do setor elétrico nos cenários Taxa 1, Taxa 2 e Taxa
3 foi de 16,6% , 17,7% e 19%, respectivamente. Isso era de se esperar, uma vez que os
custos dos combustíveis que tem algum conteúdo de carbono aumentam quando é
aplicada a taxa, e consequentemente o modelo, cujo objetivo é o atendimento da
demanda a mínimo custo, substitui essas tecnologias por outras de menor custo
nivelado.
As emissões de poluentes locais também são reduzidas em todos os cenários de
taxação em relação a linha de base, como mostram as Figura 19 a Figura 21, a seguir.
No cenário Taxa 1 a redução das emissões de SO2, NOx e MP foi de 2,91%, 5,91% e
1,58%, respectivamente. Nos cenários Taxa 2 e Taxa 3 a redução das emissões de NOx
foi de 8,16% e 10,67%, respectivamente, enquanto que variação dos outros poluente em
ambos os cenários foi igual a do cenário Taxa 1.
Figura 18 - Comparação das emissões totais de CO2 nos cenários analisados
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85
Figura 19 - Comparação das emissões totais de SO2 nos cenários analisados
Figura 20 - Comparação das emissões totais de NOx nos cenários analisados
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86
Figura 21 - Comparação das emissões totais de MP nos cenários analisados
4.5 Discussão
Os resultados apresentados na seção anterior mostram-se coerentes com a
hipótese do estudo, de que políticas climáticas geram co-benefícios em termos de
poluição atmosférica local, principalmente devido a substituição de combustíveis fósseis
(IPCC, 2007b).
Em relação aos poluentes locais, o valor da taxa pode ter consequências distintas
dependendo do poluente observado. No caso do dióxido de enxofre, apesar dos três
cenários com taxação reduzirem suas emissões totais em comparação ao ano base, o
valor da taxa não influencia no tamanho da redução, como mostra a Figura 19. O mesmo
ocorre com o material particulado (Figura 21).
As emissões de SO2 e MP diminuem 2,91% e 1,58%, respectivamente, em todos
os cenários. Ao observarmos a variação da participação das fontes na geração de cada
cenário em comparação à linha de base, percebe-se que a redução da geração à carvão,
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87
combustível com alto teor de enxofre e cuja queima emite uma quantidade considerável
de MP, foi de 3,46% em todos os cenários com taxação. Como a geração à carvão foi
substituída na mesma proporção por tecnologias que não emitem SO2 nem MP (eólica e
hídrica) em todos os cenários, o efeito nas emissões desses poluentes foi o mesmo para
todos os cenários de preço de carbono. Percebe-se assim, uma insensibilidade da
geração à carvão ao valor da taxa, uma vez que a trajetória mais baixa de preços de
carbono acarreta em uma redução da participação dessas tecnologias de mesma
magnitude que as trajetórias de preço mais altas.
No caso dos óxidos de nitrogênio, o valor da taxa influencia a redução das
emissões. Como mostra a Figura 20, nos cenários em que o valor da taxa é maior a
redução das emissões deste poluente também é. As reduções foram de 5,91% no cenário
Taxa 1, 8,16% no cenário Taxa 2 e 10,67% no cenário Taxa 3, em comparação com a
linha de base.
Ao mesmo tempo, ao olharmos para a participação do gás natural na geração,
percebe-se que esta também é reduzida, em comparação à linha de base, a medida em
que são aplicadas taxas de carbono mais altas. Em todos os cenários com taxação, a
redução da geração à gás natural é acompanhada de um incremento na geração eólica e
hídrica, tecnologias que não emitem NOx, enquanto que o gás natural é responsável por
uma quantidade considerável da emissão desses poluentes. Assim, a redução das
emissões de NOx nos cenários com taxação pode ser explicada pela substituição de parte
da geração através desse combustível fóssil por outras tecnologias que não causam a
emissão deste poluente.
Conforme foi discutido no Capítulo 3, uma vez que a queima de combustíveis
fósseis está relacionada às mudanças climáticas globais e à poluição local do ar, a
diminuição da geração através desses combustíveis leva a menores emissões de CO2 e
88
também a melhora da qualidade do ar (IPCC, 2007b). Como os poluentes atmosféricos
locais considerados neste estudo causam danos aos sistemas natural e humano –
descritos na Tabela 8 – as políticas climáticas consideradas geram co-benefícios em
termos de saúde e meio ambiente local. Devido as diferenças nas escalas temporal e
espacial dessas questões ambientais, os co-benefícios ocorrem antes e mais perto de
onde as medidas de mitigação de GEE foram tomadas, podendo, assim, servir como
motivação para que estas questões sejam abordadas de maneira integrada.
Um outro ponto a ser observado, dado que este é um estudo que pretende
analisar as interações locais e globais da geração de energia, é a escolha das fontes de
geração do modelo nos cenários com taxação. Conforme discutido no capítulo 2, todas
as fontes de geração elétrica causam algum tipo de impacto ao meio ambiente. A relação
de uma térmica com o meio é mais evidente do que no caso de uma hidroelétrica, por
exemplo. Isto é, as trocas que aquela faz com o ambiente podem ser mais facilmente
identificadas, e consequentemente seus impactos também (SANTOS, 2008). Em relação
aos impactos de termoelétricas, descritos na seção 2.1, o mais relevante deles é a
emissão de poluentes atmosféricos. Estes vem sendo estudados e quantificados a mais
tempo, como foi discutido na seção 2.8.
Alguns impactos de fontes renováveis, como eólica e hídrica, por outro lado, são
mais difíceis de quantificar principalmente pelo fato de serem específicos para cada
localidade. Além disso, estas tecnologias possuem impactos subjetivos, como é o caso
da poluição visual decorrente da instalação de turbinas eólicas, e incertos, como por
exemplo, as emissões de gases do efeito estufa de usinas hidroelétricas, o que faz com
que a quantificação de seus impactos seja ainda mais complexa.
Neste sentido, percebe-se que ao introduzir as taxas, o modelo escolhe substituir
as térmicas, que causam impactos em termos de emissão de poluentes atmosféricos, por
89
fontes que não produzem esse efeito, porém, têm outros impactos que são mais difíceis
de quantificar devido ao fato de serem específicos para cada localidade.
4.6 Limitações
Como todo exercício de modelagem, o estudo de caso apresentado tem suas
limitações. Como o EEPPS é um modelo de programação linear, ele escolherá a
tecnologia mais barata disponível que será utilizada até que alguma restrição limite o seu
uso, ou seja, na ausência de restrições o modelo irá suprir toda a demanda com a fonte
de menor custo nivelado. Devido à essa característica, o modelo não consegue incutir
um valor para a segurança energética, diversificação da matriz, ou para outros tipos de
benefícios que não possam ser traduzidos em termos de custos. Assim, apesar de se
basear em características técnicas e de performance coerentes com a realidade, o modelo
tende a superestimar o impacto da alternativa mais barata (SCHAEFFER et al., 2000).
A geração através de fontes renováveis, que dependem do fluxo de energia, e
cuja previsibilidade é estocástica, apresenta uma grande variabilidade. Com isso, é
difícil compatibilizar a produção e a demanda, havendo possibilidade de excesso de
produção de energia, em especial em sistemas inflexíveis, ou de não atendimento da
carga (DENHOLM & HAND, 2011; WILSON et al., 2011; DE JONGHE et al., 2011).
Isso faz com que estas sejam sempre fontes complementares e inflexíveis, além de
impor custos aos sistemas de energia elétrica – custos que podem ser substanciais à
medida que a penetração da tecnologia se expande para níveis significativamente mais
elevados (FAPESP, 2010; DECAROLIS & KEITH, 2006).
90
Segundo IPCC (2011), para um nível de penetração de até 20% da geração, a
integração da energia eólica aos sistemas elétricos interconectados não apresenta
barreiras técnicas e é economicamente viável. Assim, como o potencial eólico brasileiro
é grande e esta tecnologia apresenta um dos menores custos nivelados, foi necessário
adicionar, em todos os cenários, uma restrição de penetração da energia eólica de até
20% da geração.
Outra questão que não é levada em consideração pelo modelo é a curva de carga
do sistema. No sistema elétrico brasileiro, de geração majoritariamente a partir de
hidroelétricas, a geração térmica funciona como geração complementar, que proporciona
segurança de abastecimento além da possibilidade de controle do volume dos
reservatórios (D’ARAUJO, 2009). Assim, a não consideração da variação da carga ao
longo dia ignora a necessidade de dispor de tecnologias flexíveis, capazes de suprir a
demanda nos horários de ponta.
Outra limitação dos modelos de otimização é a habilidade finita de reproduzir o
comportamento real do consumidor e do efeito desencadeador na economia como um
todo. Além disso, assumem concorrência e informação perfeitas e não levam em
consideração as preferências dos investidores, relativas à mitigação de risco e garantias
fiscais (SCHAEFFER et al., 2000).
No caso do EEPPS, a transmissão foi modelada de modo que este só considera a
transmissão de energia proveniente de hidrelétricas e termelétricas à carvão. Isso
dificulta a introdução dos dados da capacidade instalada de transmissão entre regiões no
modelo, uma vez que essa informação é disponibilizada de forma agregada pelo
Operador do Sistema Nacional (ONS) não sendo discriminada por fonte de energia.
Além disso, é uma simplificação não muito próxima da realidade brasileira, cujo sistema
91
é fortemente interligado e transmite também energia proveniente de outras fontes, como
eólica, gás natural, entre outras.
O modelo considera apenas as emissões de CO2, dentre os gases de efeito estufa,
e não considera outros poluentes locais de grande relevância, como por exemplo, o
monóxido de carbono (CO) e o ozônio (O3), que é também um gás de efeito estufa.
Além disso, nesse estudo não foram considerados outros impactos locais da
geração elétrica, além das emissões atmosféricas. Apesar da importância da inclusão
desses impactos, sua difícil mensuração e quantificação, que foram descritas no capítulo
2, principalmente pelo fato de serem específicos para cada localidade, e a consequente
indisponibilidade desses dados na literatura para o caso específico do Brasil fizeram
com que estes não fossem incluídos no estudo.
Ainda, apesar dos resultados do estudo indicarem co-benefícios das políticas de
controle de GEE devido à melhora da qualidade do ar, estes não puderam ser estimados
em termos monetários. A dificuldade na estimação desses benefícios ocorre também por
serem específicos para a localidade do empreendimento e necessitarem, portanto, de
funções de dano também específicas.
Outra limitação do estudo é que para a análise da matriz a longo prazo é
necessária a inserção de custos futuros de combustíveis e de tecnologias, cuja definição
não é muito precisa ou exata uma vez que muitas variáveis podem alterar a trajetória
desses preços ao longo dos próximos quarenta anos.
92
Capítulo 5 - Considerações Finais
O desenvolvimento econômico da sociedade moderna tem acelerado a
transformação e utilização social dos recursos materiais e energéticos de tal forma, que
tornou-se um desafio para o planeta absorver os impactos ambientais associados às
atividades produtivas.
A geração de energia, como toda atividade produtiva, gera impactos ambientais,
conforme discutido no capítulo 2. Dentre eles, as mudanças climáticas globais e a
poluição atmosférica local são dois problemas ambientais relevantes, que afetam
diretamente a vida das pessoas e o meio ambiente.
Porém, muitas vezes os preços de mercado das fontes de energia não
consideram esses impactos, não refletindo os verdadeiros custos da geração para a
sociedade. Uma vez que os recursos ambientais possuem características de bens
públicos, o mercado não é capaz de atribuir um preço adequado a esses recursos. Neste
sentido, há uma necessidade de incorporar os impactos no planejamento do setor a fim
de melhorar a alocação de recursos. Para isso é necessário identificar, quantificar e
monetizar esses impactos (FOUQUET et al., 2001).
Alguns impactos são mais facilmente identificáveis e quantificáveis como, por
exemplo, as emissões atmosféricas, que vem sendo amplamente discutidas na literatura.
Por outro lado, os impactos de algumas tecnologias, como eólica e hídrica por exemplo,
vão depender das características do local e do empreendimento, fazendo com que sua
quantificação seja mais difícil e particular para cada localidade. Diante disso, para a
análise local e global o estudo focou apenas nas emissões de poluentes atmosféricos.
93
No capítulo 3, demonstrou-se que as mudanças climáticas e a poluição
atmosférica têm fontes comuns e interagem na atmosfera de diversas formas. Além
disso, discutiu-se que apesar de nos últimos anos terem sido publicados diversos estudos
que tratam dos benefícios anciliares de estratégias de mitigação de GEE em termos de
melhora da qualidade do ar, principalmente em países desenvolvidos, estas questões
continuam sendo tratadas separadamente (NEMET et al., 2010).
Assim, o presente estudo procurou avaliar se políticas para a redução de emissão
de GEE, podem trazer co-benefícios em termos de saúde e meio ambiente local devido a
melhora de qualidade do ar. Isso foi feito através da análise do efeito de diferentes
trajetórias de preço de carbono nas emissões atmosféricas de poluentes locais
decorrentes da evolução da matriz elétrica brasileira para o horizonte até 2051.
Os resultados do modelo indicam redução das emissões dos poluentes
observados em todos os cenários com taxação. A redução de CO2 foi de 16,6%, 17,7% e
19% nos cenários Taxa 1, 2 e 3, respectivamente. No caso do NOx, essa redução foi
mais expressiva do que os outros poluentes locais em todos os cenários, diminuindo
5,91% no cenário Taxa 1, 8,16% no cenário Taxa 2 e 10,67% no cenário Taxa 3. A
redução de SO2 e MP não se alterou a medida em que o valor da taxa aumenta. Em todos
os cenários a redução foi de 2,91% e 1,58% para o SO2 e MP, respectivamente.
Esses resultados confirmam a hipótese do estudo e indicam que há potencial para
sinergias entre medidas de mitigação de mudanças climáticas globais e poluição
atmosférica local no setor elétrico brasileiro à longo prazo. Isso acontece à medida em
que cresce a participação de fontes inflexíveis, como eólicas e hidroelétricas a fio
d’água, fazendo com que a geração termoelétrica se torne ainda mais importante para a
garantir a confiabilidade do sistema (CBIE, 2011).
94
Porém, como discutido anteriormente o presente estudo têm suas limitações. O
fato do modelo ignorar outras características das fontes que não podem ser traduzidas
em termos de custo por energia gerada – como segurança energética, atendimento da
demanda de ponta, diversificação da matriz, entre outras – leva a uma simplificação não
muito fiel da realidade porque ignora outros atributos que são importantes na escolha
das fontes, além dos custos. Aconselha-se, então, que em estudos futuros esses atributos
passem a ser considerados.
Além disso, conforme discutido na seção 4.5, como este estudo considera apenas
as emissões atmosféricas dentre os impactos da geração de energia, o modelo escolhe
substituir tecnologias que geram esse impacto por tecnologias que não o fazem, porém,
que têm outros impactos que são mais difíceis de quantificar principalmente por serem
específicos para cada localidade. Assim, sugere-se que estudos futuros que pretendam
analisar as interações entre os problemas locais e globais considerem outros impactos
locais além da poluição atmosférica a fim de contornar essa limitação e fazer uma
análise mais completa.
Outra sugestão para trabalhos futuros de análise local e global é a consideração
do setor energético como um todo. Assim é possível realizar uma análise integrada,
avaliando tanto o consumo de energia entre os diferentes setores da economia quanto o
impacto das políticas climáticas na escolha das fontes para atender uma demanda
elétrica projetada e seus efeitos no meio ambiente local.
Além disso, devido as dificuldade da quantificação, discutidas no capítulo 2, e da
limitação de tempo do presente estudo não foi possível quantificar os efeitos das
políticas climáticas em termos de controle de poluição local. Entretanto, é interessante
fazê-lo uma vez que a literatura aponta diversos benefícios em termos de saúde e de
custos evitados de controle de poluição (BARKER et al., 2010; SYRI et al., 2001; VAN
95
HARMELEN et al., 2002; VAN VUUREN et al., 2006). Além disso, como esses
benefícios ocorrem antes e no local onde a política foi implementada, podem servir de
motivação para olhar as duas questões ambientais de forma integrada.
96
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113
ANEXO A – Dados de custo de geração
Fonte: BORBA (2012) e NREL (2012)
Fonte: BORBA (2012) e NREL (2012)
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114
Preço dos combustíveis inseridos no modelo
Fonte: EPE (2012), IEA (2011) e US DOE (2012)
Custos nivelados por tecnologia calculados no cenário BASE (US$/MWh)
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115
Custos nivelados por tecnologia calculados no cenário TAXA 1 (US$/MWh)
Custos nivelados por tecnologia calculados no cenário TAXA 2 (US$/MWh)
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116
Custos nivelados por tecnologia calculados no cenário TAXA 3 (US$/MWh)
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117
ANEXO B – Potencial das fontes e disponibilidade de combustíveis
Fonte: EPE (2007) e CEPEL (2001)
Oferta de gás natural e bagaço por região
Fonte: EPE (2012), UNICA (2009) e EPE (2007)
Oferta de diesel e óleo combustível
Fonte: EPE (2012)
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118
ANEXO C – Emissões específicas por tecnologia
Fonte: SCHAEFFER et al. (2000)
Carbono (tC/TJ) 25,7 25,3 20 20,9 15,2 15,2 0 0 0Conteúdo de Enxofre (%) 1,7 0,8 1 1 0 0 0,2 0,2 0,2MP (g/KWh) 0,35 0,01 0,032 0,032 0 0 0,49 0 0NOx (g/KWh) 2,1 0,24 4,68 0,72 0,68 0,68 0,32 0,48 0,48
Bagaço BIG-GT
Bagaço CEST
Gás Natural
Bagaço (CP mod. CEST)
Carvão (térmica 1)
Carvão (térmica 2)
Diesel Óleo Combustível
Gás Natural