a eficiÊncia energÉtica na descarbonizaÇÃo da economia
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A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA DESCARBONIZAÇÃO DA ECONOMIA. Júlia Seixas Sofia Simões, João Cleto. Trabalho de investigação financiado pela FCT/MCES e POCI2010. alterações climáticas + carbono 2007. evidência científica. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA
DESCARBONIZAÇÃO DA ECONOMIA
Júlia Seixas
Sofia Simões, João Cleto
Trabalho de investigação financiado pela FCT/MCES e POCI2010
alterações climáticas + carbono
2007
FEV. O 4º Relatório do Painel Intergovernamental sobre Alterações Climáticas (IPCC) reafirma as evidências científicas das alterações do clima e identifica explicitamente as emissões antropogénicas de gases com efeito de estufa (GEE) como o factor determinante do aquecimento do planeta, desde 1750.
evidência científica
alterações climáticas + carbono
2007agenda políticaFórum de Davos (JAN): clima + carbono como top issue da agenda, desde a abertura do Fórum (Ângela Merkel) ao seu encerramento (Tony Blair), e no debate entre os CEOs das maiores empresas americanas, europeias e asiáticas
Conselho Europeu (MAR): Nas suas Conclusões de 8/9 Março, estabelece a meta de redução de 20% das emissões em 2020 (face a 1990), e a possibilidade da mesma poder situar-se em 30%, caso outros países desenvolvidos assumam um compromisso de controlo/redução de emissões
Cimeira G8 (JUN): Assumido o objectivo comum de redução de 50% das emissões até 2050. Primeiro compromisso quantificado assumido pelo Governo Federal EUA, após decisão de não ratificação do Protocolo de Quioto
Governo Francês (OUT): Afirma o tema das alterações climáticas como uma das três prioridades da Presidência Francesa da União Europeia (2º semestre 2008)
ICAP (OUT): Assinatura, em Lisboa, de acordo para criação de mercado global de carbono. Como signatários: 3 estados americanos + 9 países europeus + Nova Zelândia + Colômbia Britânica.
alterações climáticas + carbono
2007agenda socialÓscares Hollywood (FEV): Óscar de Melhor Documentário atribuído a “Uma Verdade Inconveniente”
SOS | Live Earth (JUL): Festival de Música subordinado ao tema Alterações Climáticas + Protecção do Clima
Prémios Nobel (JUL): Prémio Nobel da Paz 2007 atribuído conjuntamente a Al Gore e ao IPCC pelo papel na divulgação de informação sobre as causas antropogénicas das alterações climáticas e os esforços desenvolvidos na procura de soluções para o problema.
eficiência energética + carbono
mercados regulados
mercados voluntários
mercados baixo carbono
eficiência + conservação de energia
descarbonização KWh + combustíveis
Modelo TIMES (ETSAP - IEA)
Oferta E primária: refinação,
importações e renováveis
Geração de electricidade
Transportes: rodoviário passageiros – carros, autocarros e
motos, rodoviário mercadorias, ferroviário, aviação, navigação
Indústria: Fe&Aço; não Fe;Cl&NH4+; Outra Química.;
Cimento; Cal; Vidro; Cerâmica; Pasta de Papel e papel; Outras
Residencial: Novos & Exist. - Rural/ Urbano /Apartmentos
Comercial: Grande e Pequeno
Agricultura
Pre
ços
imp
ort
açã
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e
cru
de
, ca
rvã
o e
gá
s
Projecções da procuraserviços de energia e materiais
Tecnologias existentes (no ano base) e novascapacidade, disponibilid., eficiência, tempo vida, custos, factores emissão
Po
ten
cia
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ais
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ne
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prim
ária
Híd
rica
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lica
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iom
ass
a
Restrições de políticaimpostos, subsídios, …
Minimizar custos totais sistema
Combinação óptima de tecnologias de
oferta e procura de energia
Emissões
Custos
Capacidade instalada
Preços energia final
Fluxos de energia e materiais
TIMES_PT: Fontes de Informação
Estrutura Geral • Sectores económicos• Tecnologias/Processos existentes (nível de agregação) • Fluxos entre processos
Tecnologias• Informação standard para caracterização de tecnologias(Ex: balanços de massa) • Stocks (Ex: capacidade instalada)• Eficiência• Factor de disponibilidade• Rácio Input/Output• Parâmetros específicos (Ex: CHPR)
Balanço energético • Divisão da procura por uso final• Diagrama de cargas (timeslices)
Balanços Energéticos DGGE & EurostatADENE (Projecto EURECO)
DGGE Inventário Nacional de Emissões INE EDP, PEGOP, Turbogás, Valorsul, Cogen, EDM, EDA (…) PTEN PNAC Estudos e publicações diversos (...)
NEEDS com ajustes e correcções diversos
NEEDS
TIMES_PT: Função objectivo
Soma actualizada dos custos anuais menos ganhos:+ custos investimento+ custos relativos a material retido na estrutura durante tempo de vida da mesma+ custos variáveis+ custos fixos operação e manutenção+ custos supervisão + custos desmantelamento+ impostos
- subsídios- recuperação de material
NPV: valor actualizado líquido do custos totais
ANNCOST: custos anuais totais
d: taxa de actualização
r: região
REFYR: ano de referência para actualização
YEARS: conjunto de anos para os quais existem custos (todos os do horizonte de modelação) + anos passados caso tenham sido definidos custos para investimentos passados + anos após horizonte temporal, caso sejam considerados custos de desmantelamento e recuperação material
TIMES_PT: Inputs exógenos
– Procura (DEM)• Cimento (Mt)• Papel (Mt)• Ferro e Aço (Mt)• Vidro (Mt)• Pkm• Tkm • Outras Indústrias (PJ)• Agricultura (PJ)• Aquecimento Espaço Resid. (PJ)• Arrefecimento Espaço Resid. (PJ)• Aquecimento de Águas (PJ) •Etc.
– Elasticidades das procuras finais aos drivers macroeconómicos, rendimento (ELASI) e preço (ELASP)
– Aumento Autónomo de Eficiência na Indústria (AEEI)
– Procura Ano Base (DEM2000)
– Dados Sector Residencial
– Evolução População
– Preços de Energia
– Progresso tecnológico, intensidade energética e evolução trabalho/produtividade
– UE-22 Meta Crescimento PIB (2 a 2.5%)
– Preços de Energia
– Potencial de Energia Primária e Custos
– Tecnologias Novas e Existentes
– Restrições de Política (e.g. restrições de emissões de CO2)
GEM-E3Função
Optimização
– Cenários de Energia
– Perfil de tecnologias
– Custos do sistema
– Emissões
)1()1(
)1(1
tt
ttt
AEEiELASPPRGR
ELASIDRGRDEMDEM
TIMES_PT
– Drivers Macroeconómicos Nacionais (DRGR)
• crescimento do PIB
• Consumo Privado
• Crescimento Sectorial: Indústria, Serviços, transportes e agricultura.
– PRGR: Evolução de Preços (PRGR)
GEM-E3: Modelo de Equilíbrio Geral Energia-Economia-Ambiente
Inputs Inputs
Outputs Outputs
Geração de Procura no Residencial
*
DEMt* = Procura Indústria, Comercial,
Transportes e Agricultura
TIMES_PT: Evolução da procura 2005-2030
90
100
110
120
130
140
150
160
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030
Inde
x (2
000=
100)
% anual (2005-2010 / 2010-2030)
Vidro (2,7% / 1,3%)
tkm (3.4% / 1,5%)
Cimento (2,5% / 1,2%)
Pasta papel (1,8% / 0,4%)
Ferro & Aço (1,2% / 0,0%)
Aquec. H2O (1,5% / 0,6%)
pkm (1,1% / 0,7%)
Aquec. (0,8% / 0,3%)
Outra ind. (0,6% / 1,9%)
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2010 2015 2020 2025 2030
Clin
ker
(Mto
n)
INE TIMES_PT
2,0%
TIMES_PT: Calibração
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2010 2015 2020 2025 2030
Pul
p (M
ton)
Celpa TIMES_PT
Clínquer Pasta de papel
1,6%
1,5%1,0%
TIMES_PT: Potenciais de Energia Primária
2000 2030 FonteCustos extracção não
energéticos (€/GJ) (projecto VIEWLS)
Biomassa florestal (PJ) 71.7 100 (+28%) Estimativa 4.89
Biogás (PJ) 0.1 29 (+100%)GPPAA & Extrapolação
PNAC32.85
Culturas p/ Biocombustíveis (PJ) 0.0 15 (+100%)Extrapolação Fórum Energias Renováveis
1.30
Produção biocombustíveis (PJ) 0.0 50 (+100%)Estimativa - capacidade
instalada esperada em 200828.50
RSU (PJ) 7.3 10 (+27%) Extrapolação do PNAC 5.81
Lamas industriais (PJ) 0.0 2 (+100%) Estimativa 5.81
Hídrica (PJ) 40.2 95 (+58%)Comunicação Ministro
Economia 20070.00
Eólica onshore (GW) 0.7 5 (+98%)Estimativa conservadora
com base em REN0.00
Eólica offshore (GW) 0.0 2 (+100%) Estimativa 0.00
Solar- AQS (PJ) 0.8 38 (+98%)Extrapolação do Fórum Energias Renováveis
0.00
Solar-geração electricidade (GW) 0.0 2 (+100%) Estimativa 0.00
Geotérmico (PJ) 0.6 8 (+93%)Extrapolação do Fórum Energias Renováveis
0.00
Ondas (GW) 0.0 5 (+100%)Cruz, J., Sarmento, A.
(2004). Energia das Ondas0.00
TIMES_PT: cenários
Cenário Base (+27%/1990)
Kyoto Scenario
Nuclear não é uma opção
Utilização das centrais existentes a Gás Natural + instalação de pelo menos 200 MW novos entre 2010-2030
Novas centrais a carvão apenas após 2015 & carvão não aumenta em sectores da procura; novas centrais a carvão têm CCS
Utilização min. de centrais RSU e biomassa
Min. 1.1 MW eólicas onshore em 2005 (tarifa)
5.75% biocombustíveis do gasóleo e gasolina em 2010
Min. 39% electricidade renovável em 2010
IVA sobre combustíveis e electricidade
Sem sumidouros
Tectos de emissões de CO2
+27% no período 2010-2030 sobre níveis de1990
Cenários de restrição de
emissões de CO2:
+10%
0%
-10%
-30%
TIMES_PT: Curva de custos marginais de redução do CO2
0102030405060708090
100110120130140150160170180190200
-60% -50% -40% -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40%
% Redução / 1990
€200
0/tC
O2
Menor utilização centrais a carvão e substituição CHP e caldeiras a fuel por gás
CHP dedicadas fuel substituídas por CHP a carvão com CCS; caldeiras da indústria completamente substituídas por novas; novos fornos; electricidade gerada por centrais novas incluindo IGCC gás com CCS; geração de H2 a partir solar c/ backup de gás
TIMES_PT: Curva de custos marginais de redução do CO2, em função da procura
Eficiência tecnológica
• no comercial substituição de caldeiras a diesel (eff. 0.75) por bombas de calor que produzem aquecimento ambiente e de águas (eff 2.0 e 1.04);
• na geração de electricidade substituição de turbinas a vapor de carvão com eff. de 0.36 por CHP de gás com eff de 0.46
TIMES_PT: Curva de custos marginais de redução do CO2, em função da procura
Eficiência tecnológica
• no comercial substituição de caldeiras a diesel (eff. 0.75) por bombas de calor que produzem aquecimento ambiente e de águas (eff 2.0 e 1.04);
• na geração de electricidade substituição de turbinas a vapor de carvão com eff. de 0.36 por CHP de gás com eff de 0.46
Elasticidade procura preço
Redução da procura comparativa/ ao cenário BASE :
•1 a 12% - aquecimento
• 1a11% - pkm
TIMES_PT: Indicadores de eficiência energética
TIMES_PT: Indicadores de descarbonização
Indicadores CO2 20000%
tCO2/capita 6,47 4,45 -31%
gCO2/pkm (excepto aviação e navegação) 145,31 82,69 -43%
GgCO2/Mm2 serviços 45,29 11,89 -74%
g CO2/kWh 575,03 186,22 -68%
2020