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Previsão a longo prazo de preços de electricidade

1. de consumo 1 a Ano 2030 o P1 e para a previs ncia de pot de despacho hor rio para o cen rio Simula o 33 Figura 4 82 Para o cen rio 2 relativo ao consumo interessante verificar que como este crescente as t rmicas v o representar uma maior parcela na satisfa o do consumo final aproximando se o somat rio da t rmica convencional em cerca de 40 da produ o total em 2030 Figura 4 34 Cen rio P1 Consumo 2 aS aQ V amp V Sg H sy S Ss DD N gs Pap ne A Vv lo MA V V SS m PRE T rmica idroel ctrica PRE E lica mPre FV m Hidroel ctrica Carv o Fuel Figura 4 34 Simula o da evolu o de percentagens relativas ao cen rio de pot ncia P1 e consumo 2 por parte da produ o de cada tecnologia presente no parque produtor Como se pode verificar por an lise Figura 4 35 a maior presen a na satisfa o total de t rmica no consumo traduz se num maior factor de pot ncia anual utilizado por parte destas Nos primeiros anos fruto do grande aumento de pot ncia por parte das renov veis e h drica origina se uma redu o na percentagem total de satisfa o do consumo por parte das t rmicas Figura 4 34 reflectida no seu factor de utiliza o da capacidade instalada Figura 4 35 No entanto a partir do ano de 2020 d se um cont nuo crescimento fruto da estagna o por parte da instala o das fontes renov veis
2. PM xSaldo Importador Pimportacioy7 og 55 49 ywp 3 12 X Saldo importador Onde e PM pre o hor rio do mercado MWh e Saldo Importador saldo importador a cada hora MW e P Pre o m dio pesado da importa o no per odo 07 08 lini importa o 07 08 48 49 At 2030 este n o ser implementado pois como foi dito anteriormente n o considerada a importa o Considera se que o consumo todo satisfeito a partir de produ o nacional 3 3 6 Sintese Para a previs o dos custos de produ o do sistema s o abordados conceitos como o custo nivelado Este um valor que permite comparar as tecnologias existentes por unidade de energia gerada dividindo se em custos fixos e vari veis O primeiro deve se a custos inerentes a investimento e manuten o dependente da pot ncia instalada A segunda componente deve se ao combust vel utilizado e numa fase posterior relativo emiss o do carbono Sendo estes ltimos dependentes da quantidade de energia produzida Para cada ano constituinte da previs o esses custos s o calculados obtendo se um custo nivelado para o sistema Este valor ainda subdividido em parcelas relativas produ o a partir de convencional parcela de PRE que n o vai a mercado e parcela vari vel sendo a ltima indicativa dos custos marginais a que as convencionais que v o a mercado est o sujeitas Para cada ano os custos v o ser diferen
3. Na Figura 4 38 apresenta se o exemplo do factor de pot ncia anual utilizado para o cen rio onde o consumo aumenta cen rio 2 86 Aplica o da Metodologia Verifica se que numa primeira fase existe um decr scimo provocado pelo grande acr scimo de renov veis no sistema sendo que medida que estas estagnam e o consumo continua a aumentar Figura 4 38 acontece um maior factor de utiliza o da capacidade instalada da t rmica 4 2 4 Evolu o dos custos dos combust veis e carbono Com o intuito de tra ar tend ncias futuras indicativas acerca do crescimento dos pre os dos combust veis foram consultadas refer ncias com o seu desenvolvimento expect vel Como a incerteza a que lhes est associada enorme estando sujeitos a mudan as inesperadas devido a altera es por parte da procura da oferta condi es pol ticas e at pelo funcionamento espec fico do pr prio mercado por exemplo o caso do petr leo em que funciona como um oligop lio fazem com que as projec es estejam numa constante mudan a de modo a acompanhar as diferentes conjunturas 4 2 4 1 Combust veis As previs es para os pre os de petr leo s o muito d spares Existem alguns estudos que prenunciam o quintuplicar do pre o ao longo da pr xima d cada O presidente da OPEC disse em 2008 que pre os de 200 bbls eram poss veis Por outro lado existem outros analistas que consideram que esse pico de pre o foi anormal e este volt
4. 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Ano m Cen rio P Instalada MW Previs o P PRE Hidroel ctrica Figura 4 5 Previs o da Pot ncia Instalada de energia PRE Hidroel ctrica referente ao Cen rio P1 MW De modo a obter a fun o que modeliza a evolu o da pot ncia instalada utilizada uma curva de satura o com o limite m ximo atr s enunciado Esta parametrizada a partir dos dados hist ricos da pot ncia instalada deste tipo de produ o 4 3 5 50229x1047 e 0 054876 Pore hidropy 858 e 4 3 Onde e Pprehidrop Previs o da Pot ncia instalada de energia PRE Hidroel ctrica referente ao cen rio P1 MW e t Vari vel independente Ano Cen rio P2 O cen rio P2 caracterizado por ter um uma vis o mais pessimista sobre a evolu o futura relativa s renov veis segue a mesma metodologia mas com utiliza o de apenas de 30 do total ainda dispon vel Totaliza assim os 665 MW de pot ncia total que poder ser alcan ada 60 Aplica o da Metodologia P PRE hidroel ctrica Cen rio P2 700 600 er eee pd a 300 200 100 0 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Ano E Cen rio P Instalada MW Previs o P PRE Hidroel ctrica MW Figura 4 6 Previs o da Pot ncia Instalada de energia PRE Hidroel ctrica referente ao Cen rio P2 MW 0 5 9 07523t 4 4 2 118x1 PprE hidropy 665 e Onde e Pprenidrop Previ
5. Modelos de simula o s o referidos como modelos que reproduzem uma vers o simplificada da opera o do sistema Simula o comportamento dos consumidores e dos produtores sob diferentes aspectos S o bastante teis na an lise de cen rios Modelos Multi crit rio este tipo de metodologia permite incluir diversos crit rios para al m do econ mico Permite uma an lise tanto qualitativa como quantitativa na presen a de m ltiplos objectivos Existem v rios m todos baseados neste tipo de abordagem que estabelecem a decis o com base em prioridades rankings e ainda outros que misturam estas abordagens Podem ser classificados como deterministicos estoc sticos ou fuzzy sets Estes modelos s o muitas vezes aplicados em modelos de planeamento de energia para poder avaliar a inclus o de diferentes estrat gias na produ o 33 34 Em 35 s o enunciados alguns exemplos de aplica es relacionados com a utiliza o das metodologias descritas anteriormente 2 4 3 Exemplo de alguns modelos existentes para o planeamento de energia 2 4 3 1 MARKAL Market Allocation Program MARKAL um modelo de energia orientado para o planeamento do sistema no longo prazo desenvolvido pela Ag ncia Internacional de Energia Promove uma an lise a longo prazo tendo em vista uma metodologia de optimiza o com o menor custo Providencia elevado detalhe acerca da produ o e consumo de energia podendo se obter um maior conh
6. NE Sain Sim ee AFuel P_Gas Pinst_Gas P_novo_Fuel P_Fuel AFuel Y P_Carv o P_G s Figura 3 8 Fluxograma relativo ao algoritmo de despacho Numa primeira fase as centrais PRE e Hidroel ctricas s o desde logo despachadas A energia que estas v o gerar hora a hora depende da percentagem de pot ncia instalada utilizada 3 1 calculada atrav s do ano base 2008 A estrat gia de bombagem definida nesse ano analogamente tratada assumindo se que esta ocorre s mesmas horas e utiliza a mesma percentagem de pot ncia relativamente instalada no total Potutil pee Potinst hor ria 3 1 Potinstalada Onde e Poting referente pot ncia utilizada hora a hora do modo de produ o em causa e Pot referente a pot ncia instalada no sistema do determinado tipo de util hor ria produ o Potinstalada representa a percentagem utilizada dessa pot ncia Estabelecida a produ o hora a hora das centrais atr s referidas procede se ao diferencial entre o produzido por estas e o consumo aferindo se ou n o necess ria a entrada em funcionamento das t rmicas convencionais Carv o G s e Fuel 34 Metodologia Se esta diferen a for maior que zero decis o 1 da Figura 3 8 imp e se a necessidade da entrada em funcionamento das t rmicas Tal processa se da seguinte forma e avaliada a percentagem de produ o correspondente as parc
7. o A previs o da componente de pre os da electricidade relativa aos custos de produ o abordada neste cap tulo Para tal a evolu o das vari veis que os influenciam s o tamb m retratadas para no final ser obtida a previs o final dos custos de produ o 4 2 1 Cen rios de evolu o da Pot ncia Instalada O parque produtor Portugu s tem sofrido diversas altera es na sua composi o ao longo dos tempos devido a diferentes pol ticas e contextos No futuro em linha com a pol tica energ tica europeia e nacional expect vel um aumento das energias a partir de fontes renov veis de modo a serem cumpridas metas estabelecidas tanto pelo Governo Portugu s como pela Uni o Europeia onde se destaca o Duas vezes at 2020 A meta nacional atingir uma cota de produ o renov vel de 45 da energia final em 2010 69 A meta descrita em 70 de chegar aos 20 na m dia de todos 54 Aplicacao da Metodologia os estados membros Com estes valores esperado contrariar o aumento da emiss o de gases nocivos para a atmosfera onde o sector produtor de energia assume o papel de maior emissor assim como contrariar a forte depend ncia energ tica do exterior Assumem se como prioridades na pol tica nacional de energia o garantir a seguran a do abastecimento atrav s da diversifica o dos recursos energ ticos assegurar a competitividade entre players de mercado e defesa de consumidores e finalmente um
8. o do ano base negativa isto apresenta se um excedente de energia face ao consumo v o aumentando ao longo dos anos 82 Aplica o da Metodologia MW 1 Consumo 1a Ano Base rio z Simul Despacho Cen Cons PRE Hidrica ErL8 698 S958 Tara L968 478 618 s808 T662 L682 082 6042 S194 TSL 4474 EEEL GEL SYT TSOL 1569 989 6949 499 T8s9 809 6 9 6679 079 TITS 109 765 6785 SELS Tras LESS ests 6S S sas Is LL05 E86 688v Sod TOLY 409v ETSY othr szer TEZY LETY Eror 6v6 SS8E TILE 499 ELSE GLE SSte TEZE LOTE EOTE 600 ST6Z Test tt EEIZ 6EST Stee TSEZ L927 917 6907 SL6T Test L8LT 69T 66ST SOST TIT LTET EZTIT 7495 SEOT Tr6 tv8 ESL 659 995 Ter Le Eat 687 6 de consumo 1 a Ano Base 2008 o P1 e para a previs ncia r rio para o cen rio de pot de despacho ho o Simula Figura 4 31 MW 1 Consumo 1a 2015 rio Simul Despacho Cen aii T yd 7 a te E Cons PRE de consumo 1 a Ano 2015 o P1 e para a previs ncia de pot rio rio para o cen r de despacho ho Figura 4 32 Simula o Simul Despacho Cen rio MW 1 Consumo 1a 2030 Cons PRE Hidrica Consumo
9. o das centrais produtoras custo com sal rios e materiais 38 39 necessarios ao normal funcionamento por parte da central Referem se a custos que sao inerentes ao funcionamento da central e nao ao quanto ela produz 47 48 Custos Fixos t 1 yyyy O amp M ryyy x Pinstaiada MW 3 4 Onde e I custo de investimento de cada tipo de produ o por cada unidade de pot ncia instalada MW instalado y e O amp M custo de opera o amp manuten o de cada tipo de produ o por cada unidade de pot ncia instalada MW instalado yy Pinstatadas pot ncia instalada no parque produtor referente a cada tipo de producao MW e qt Factor de Anualizacao Anualiza o de um capital _ ttt 1 t 1 3 5 Onde e t Taxa de actualiza o anual e n Tempo de vida do equipamento em anos Custo de opera o e manuten o EMW Custo de investimento EMW Pot ncia instalada Figura 3 11 Esquema representativo dos custos fixos existentes em cada tipo de produ o Os custos fixos aparecem normalmente estimados relativamente pot ncia instalada MW O m todo abordado para a sua estima o alude a uma consulta de refer ncias que indiquem custos tipo para estas 40 Metodologia Custos fixos dos diferentes tipos de produ o considerados Tabela 3 1 Valor do custo de investimento e opera o amp manuten o por pot
10. o do pre o do mercado el ctrico Para tal fixam se os seguintes objectivos interm dios e Obter tend ncias atrav s de cen rios para a poss vel evolu o do consumo em Portugal e Obten o de cen rios de evolu o do parque produtor de energia e Estabelecer um custo de produ o para cada forma de energia e Alcan ar um cen rio relativo ao despacho el ctrico no futuro e Tentar estabelecer uma rela o entre custo do sistema e pre o de mercado 1 4 Estrutura da Disserta o A disserta o com os objectivos atr s descritos encontra se estruturada em 6 cap tulos No presente cap tulo o primeiro dada uma breve nota introdut ria sobre o que ser tratado ao longo desta mostrado o seu enquadramento geral e enumerados os objectivos a serem cumpridos com a sua realiza o No cap tulo 2 abordado o estado da arte Neste cap tulo dada uma breve abordagem ao presente do sistema el ctrico Portugu s sua composi o caracteriza o e modo organizacional S o tamb m enunciados alguns modelos de previs o a longo prazo j existentes e finalmente uma caracteriza o das t cnicas de previs o utilizadas O terceiro cap tulo refere se metodologia utilizada Descreve se a abordagem ao problema e o modo como as v rias vari veis existentes no sistema se agregam para a constitui o de um modelo final que permita atingir os objectivos propostos para este trabalho de disserta o O cap tu
11. 4 2 5 3 Centrais produtoras de energia a FUEL As centrais a FUEL n o apresentam um elevado interesse face conjuntura actual de pre os de combust vel pre os do barril de petr leo muito altos Esse facto bem vis vel pelas fracas utiliza es que possu na produ o total 94 95 Custo nivelado Total Fuel P1 Custo Nivelado TOTAL MWh Custo nivelado P1 Consumo 1 b Custo nivelado P1 Consumo 1 b 2005 2010 Ano Figura 4 51 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centrais produtoras a fuel e previs o de evolu o de custo segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de consumo O custo nivelado para o cen rio P1 onde se sup e que h o desmantelamento das centrais a FUEL at ao ano de 2015 vai provocar uma descida no custo nivelado fruto do factor de utiliza o da pot ncia instalada ser maior ao longo do tempo Fuel Custo total E l E OM m Fuel 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Figura 4 52 Hist rico desde 1998 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o carbono combust vel dos custos do fuel tamb m vis vel um crescimento ao longo do tempo da componente vari vel at 2015 antes do desmantelamento das centrais ocupando uma larga percentagem do custo total do fuel Figura 4 53 96 Aplica o da Metodologia Fuel Custo total Cen rio 1 a E m 0 amp M
12. A mudan a introduzida por parte da entrada em funcionamento do mercado do carbono em 2012 e a elevada representa o que possui no custo total vai tamb m ser sentida de maneira similar para o cen rio P2 De real ar tamb m que para os cen rios onde o factor de utiliza o da pot ncia menor a componente fixa do custo tamb m vai aumentar passando a representar uma maior frac o destes 4 2 5 2 Centrais produtoras de energia a G s Ao longo do hist rico de evolu o do custo nivelado do g s vis vel que este vai aumentando chegando a um valor de pico correspondente ao ano em 2008 Esta subida explicada essencialmente com a crescente subida do pre o do g s ao longo dos anos que como se pode ver na figura Figura 4 48 a principal componente Custo nivelado Total G s P1 Custo Nivelado TOTAL MWh Custo nivelado P1 Consumo 1 a 50 Custo nivelado P1 Consumo 1 b E Custo nivelado P1 1990 2000 2010 2020 2030 2040 Consumo 2 Ano Figura 4 47 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centrais produtoras a G s e previs o de evolu o de pre o segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de consumo 92 93 Segundo a previs o para o custo nivelado no cen rio de pot ncia P1 verifica se que no cen rio de maior consumo 2 este poder ir at a um custo de 100 MWh em 2030 Figura 4 47 Por outro lado no cen rio de menor utiliza o da pot
13. MWh GJ MWh bbls MWh e Pre o combust vel pre o da commodity utilizada ton GJ bbls Etotalprodurida ENErZ A total produzida num MWh e Custos vari veis combustivel custo ano pelo modo de produ o em causa com combust vel num ano As unidades em que se encontram s o diferentes consoante o pre o da mat ria prima que cada utiliza de modo a ser adaptado s unidades do pre o das commodities em que estas s o comercializadas nos mercados Combust veis ex ton Simula o de despacho MWh Consumo espec fico Energia das centrais por Custos variaveis g A gt Produzida unidade de energia MWh ex ton MWh Figura 3 18 Fluxograma explicativo dos custos variaveis 46 Metodologia Os custos variaveis relacionados para a PRE T rmica foram estimados a partir de um exemplo para uma central de co gera o com o combust vel usado 59 A central nesse exemplo refere se a uma central tipo com 1 MW de pot ncia instalada Tabela 3 4 Custos de uma central tipo de co gera o a biomassa Pot ncia Consumo Custo Biomassa 1 MW 0 35 t h 35 t O consumo est estimado em horas de funcionamento pelo que s o calculadas as horas de funcionamento da produ o PRE T rmica durante o ano tamb m feito um ajuste ao consumo de forma a ajust lo ao total de pot ncia instalada deste tipo de produ o no
14. Previs o Custos de Produ o seesseesssosecsessesssesesessoosssesessoseeseceesosesseeso 26 xi 3 3 1 Cen rios de evolu o da Pot ncia Instalada cccececeeeeeecececncececeeeeeeeeens 27 3 3 2 Previs o da evolu o do CONSUMO sce ece eee ec eect eee ee eee eee eee eee eee eneeeeeneees 29 3 3 3 Simula o do Despacho c ssescsccsncensencencenceacencencencensessessescossessoonens 30 3 3 4 Evolu o dos Custos dos Combust veis e Carbono ececececececececeeeeeeeeees 35 3 3 5 lt Custos de Produ o siri casi esa liek a ois ceder oa eva Ue SM dee Ta catar 37 35349 1 CUSLOS PIXOS E oasi sc bu casi e doe cosa capa as caro dia camelo sae ci came saca no adia causas andas 38 3 3 5 2 Custos VariaveiS ss csrecis cassa ane gr sago registrada N E gu agis OA E ia 44 3 3 5 3 Custo nivelado do sistema cesceneeneeneencencenceneenceneencencescessessoeseesoosens 47 3 3 6 SINTESE users se spsita com aorta REE EEE SEa dO DRE ta ROMA TEU LIS AG NOS eras rO aa ER S 49 3 3 7 Previs o do pre o de mercado da electricidade e cece ccc eeceeeceeeceeeeeeees 50 3 3 8 CONCLUS ES siniorino sisse oii vtan EE Da cep ads EEEE NESNE E Ceres eS UR ade ETE 51 Cap tulo 4 a n e asa nice even saca eves eee susana euch eee susana cies Eca css rasa a eso and cuca nad 53 Aplica o da MetodOlogia sus sesspiasasi insira brasa dinero ad vn ani caio ss d ndm added 53 AA Introdu o i
15. experimentar ser apenas impulsionada pela descida no custo de investimento ao longo tempo considerado Hidroel ctrica Custo Total 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Figura 4 55 Hist rico desde 1998 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o dos custos da Hidroel ctrica Como se pode verificar pela Figura 4 55 que demonstra o historial das parcelas relativamente ao custo total mostra que o custo de investimento o que tem um peso quase total quando comparado aos de opera o e manuten o 4 2 5 5 Centrais produtoras de energia a PRE Hidroel ctrica As varia es no seu hist rico desde 1998 analogamente ao que foi referido para a grande h drica tamb m servem como explica o para as pequenas Sem nenhuma capacidade de armazenamento estas dependem fortemente da pluviosidade Relativamente previs o o custo nivelado da PRE Hidroel ctrica vai se manter constante para todo o resto da previs o e para todos os cen rios Figura 4 56 Esta situa o deve se a n o ter sido considerada qualquer varia o no custo de investimento ou de opera o e manuten o assim como a pot ncia utilizada relativamente instalada ser equivalente do ano base como consequ ncia do m todo de simula o implementado j explicitado Este custo previsto cifrar se em cerca de 108 MWh 98 Aplica o da Metodologia Custo nivelado total PRE Hidro
16. m Fuel m CO2 2010 2011 2012 2013 2014 Figura 4 53 Previs o desde 2009 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o carbono combustivel dos custos do fuel para o cen rio de pot ncia P1 e cen rio de consumo 1 a 4 2 5 4 Centrais produtoras de energia Hidroel ctrica Analisando o hist rico do custo nivelado da produ o hidrica verifica se que existem grandes oscila es Figura 4 54 Estas devem se s varia es que tem na pot ncia utilizada dispon vel Isto anos de baixa pluviosidade significam anos em que a pot ncia utilizada baixa relativa dispon vel logo o custo nivelado sobe muito devido componente fixa do custo e em anos em que poss vel haver uma grande pot ncia de h drica no sistema o custo nivelado desta baixa Custo nivelado Total H drica P1 80 Custo Nivelado MWh 60 Custo nivelado MW1 40 Consumo 1 a b 2 20 0 1990 2000 2010 2020 2030 2040 Ano Figura 4 54 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centrais produtoras Hidricas e previs o de evolu o de custo segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de consumo Na previs o a longo prazo do custo nivelado da Hidroel ctrica para todos os cen rios de pot ncia a energia produzida por esta vai assumir sempre a mesma percentagem do factor 96 97 de utiliza o da pot ncia instalada Tal traduz se em a descida a que o custo nivelado ira
17. nos ltimos anos apresentado uma subida explicada pelo crescimento por parte dos combust veis representando estes no ano de 2008 cerca de 50 do custo total Custo Nivelado Total do Carv o P1 Custo Nivelado Custo nivelado 80 Consumo 1 b 60 40 20 0 1990 2000 2010 2020 2030 Custo nivelado Consumo 1 a Custo nivelado Consumo 2 Ano Figura 4 44 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centrais produtoras a carv o e previs o de evolu o de custo segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de consumo Na previs o do custo nivelado do carv o o maior valor assumido por este d se para o cen rio de consumo onde existe a maior diminui o Tal explicado por uma redu o por parte da pot ncia utilizada da total instalada ao longo do horizonte temporal da previs o Este facto resulta numa fraca utiliza o da capacidade que far com que a componente fixa do custo represente mais de metade do total vis vel na Figura 4 45 que a componente fixa que possui uma maior frac o dos custos a do investimento para o cen rio 1 a de consumo 90 91 Carv o Custo Total Cen rio 1 a E l E O amp M E CO2 E C Figura 4 45 Hist rico desde 2006 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o carbono combust vel dos custos do carv o para o cen rio de pot ncia P1 e cen rio de consumo 1 a Num sentido invers
18. o das centrais a fuel como foi considerado para o cen rio P1 4 2 5 10 Custo do sistema Cenario P2 O custo de produ o do sistema para o cen rio P2 com a inclus o de uma central a carv o com e sem captura de carbono CCS em 2020 analisado seguidamente Evolu o Custos de Produ o do sistema 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Custo de Produ o Nivelado Sistema Ano Cen rio P2 Consumo 1 a Cen rio P2 Consumo 1 b Cen rio P2 Consumo 2 Figura 4 68 Previs o dos custos nivelados totais do sistema para o segundo cen rio de evolu o de pot ncia sujeito aos tr s consumos previstos Torna se percept vel que com a inclus o em 2020 de uma central com captura de carbono far aumentar o custo total do sistema em sensivelmente 5 MWh Figura 4 68 Comparando o cen rio de pot ncia instalada P1 com o presente verifica se que o custo maior no segundo A raz o pela qual tal sucede d se maioritariamente com a inclus o da central CCS e o seu alto custo de investimento e manuten o No entanto sem essa central seria expect vel que o custo do sistema fosse menor Analisando a componente de custos vari veis verifica se que esta baixa como ali s seria expect vel devido s emiss es de carbono deixarem de existir e portanto esse incremento na parcela vari vel do custo deixar de existir Figura 4 69 106 Aplica o da Metodolog
19. sistema em cada ano O custo da biomassa combust vel usado para a gera o de energia considerado constante por n o haver nenhum mercado nacional onde possa ser estimado a evolu o desse pre o Custos com emiss es de carbono Outro custo vari vel importante a ser considerado prende se com a inclus o do pre o pago pelas emiss es de carbono Como foi mencionado anteriormente a partir de 2012 segundo o artigo 19 da Directiva 2009 29 EC o sector el ctrico de energia deixar de ter direito a allowances passando a vigorar apenas o modo de leil o onde as emissoras ter o de comprar a totalidade das emiss es de carbono Devido a esta situa o relevante aferir as emiss es por unidade de energia gerada de cada modo produtor emissor Emiss es CO2 1000 900 800 700 600 500 400 E kg MWh 300 200 100 Gas Carv o Fuel Figura 3 19 Emiss es de carbono por unidade de energia produzida relativamente s centrais T rmicas convencionais kg MWh 46 47 Atrav s de 66 68 foram obtidos os valores tipo para as emiss es presentes na Figura 3 19 Custos vari veis carbono Emiss es carbono x Pre o carbono x Etotalproduzida 3 7 Onde e Emiss es carbono representa as emiss es de carbono por unidade de energia de cada tipo de produ o kg MWh e Pre o carbono representa o pre o por cada unidade de carbono kg e Eiotalproduzida CNergia total produzi
20. ticos diminuir emiss es de GEE e diminui o de depend ncia de combustiveis f sseis aumentando assim a produ o relativa a fontes renov veis A desregulamenta o do sector seguran a de abastecimento e desafios ambientais todas influenciam a pol tica energ tica Torna se importante conhecer o modo como essas pol ticas influenciar o o sistema O consumo que at aqui mantinha uma tend ncia de subida come a em 2009 a mostrar mostras de redu o sendo expect vel a sua redu o de acordo com medidas que visam esse mesmo objectivo PNAEE O Plano Nacional de Barragens deu um novo impulso ao aproveitamento h drico estabelecendo metas ambiciosas nos anos vindouros quanto ao aumento da pot ncia instalada h drica assim como outras metas de incremento de pot ncia estabelecidas pelo Governo Portugu s noutras formas de energia renov veis 14 Tudo isto influenciar os custos do sistema produtor que por sua vez influenciar o pre o final de mercado Em suma torna se vital aferir como reagira o sistema a estas mudancas que se advinham tentando prever recorrendo a cen rios admiss veis de futuras evolu es das v rias vari veis do sistema qual ser o pre o da electricidade 1 3 Objectivos Na realiza o desta disserta o estabelece se como objectivo principal a previs o do pre o da electricidade em Portugal Tal engloba e Previs o de custos nivelados do sistema produtor e Previs o da evolu
21. veis tendo em conta a expect vel mudan a de pre o no combust vel no futuro Atrav s do quociente destes custos pela energia produzida anualmente pela tecnologia em causa poss vel determinar o custo por unidade de energia produzida Finalmente de forma a ser determinado o custo total do sistema por unidade de energia feito o somat rio do produto entre o custo de produ o para cada tecnologia existente no sistema el ctrico e a energia que esta produz sendo por fim feito o seu quociente sobre a previs o da evolu o do consumo a ser satisfeito com a sua metodologia a ser explicada mais frente Seguidamente explicita se pormenorizadamente a metodologia seguida para os diversos par metros que foram anteriormente enumerados 3 3 1 Cen rios de evolu o da Pot ncia Instalada Primeiramente aborda se a metodologia utilizada para a previs o da pot ncia instalada Neste m dulo do modelo est o dependentes o comportamento do despacho e o custo de produ o A pot ncia instalada vai influenciar directamente os custos de produ o Esta tem a si associados custos fixos inerentes ao funcionamento da central assim como vai influenciar o comportamento de despacho que como foi dito anteriormente afectar essencialmente num incremento por parte da parcela relativa aos custos vari veis Existem tecnologias que acarretam mais custos que outras pelo que as evolu es nas pot ncias instaladas do sistema s o extrema
22. 100 MW e em 2012 com uma central a biog s correspondente a 100 MW 68 69 P PRE T rmica Cen rio P1 1995 2000 2005 2010 A 2015 2020 2025 2030 2035 no m Cen rio P Instalada MW Previs o P PRE T rmica MW Figura 4 16 Previs o da Pot ncia Instalada de energia PRE t rmica referente ao Cen rio P1 MW A evolu o da pot ncia instalada por parte da PRE t rmica foi novamente parametrizada atrav s de uma curva de satura o recorrendo ao hist rico e metas enunciadas anteriormente O limite superior corresponde aos 150 MW que correspondeu a um aumento na meta com o objectivo da cria o de uma rede descentralizada de 15 novas centrais 69 0175 e 0 202t PprE t rmicap 1830 e7431x1 4 11 Onde e Ppret rmicap Previs o da Pot ncia instalada de energia PRE t rmica referente ao cen rio P1 MW e t vari vel independente Ano Cen rio P2 Para a obten o do segundo cen rio foi utilizada a mesma metodologia Atrav s de uma curva de satura o com restri es equivalentes para um limite superior de 1750 MW Menor que o anterior 70 Aplica o da Metodologia PRE T rmica Cen rio P2 0 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Ano m Cen rio P Instalada MW Previs o P PRE T rmica MW Figura 4 17 Previs o da Pot ncia Instalada de energia PRE t rmica referente ao Cen rio P2 MW 5 74x10227 e 02621 PprE t rmicap 1750 e 4
23. 2000 2010 2020 2030 2040 1990 2000 2006 2020 2030 Ano Figura 4 41 Projec es de evolu o do pre o do carv o mBtu esquerda 83 Tend ncia considerada para a evolu o do pre o do carv o 4 2 4 2 Carbono Tem vindo a ser regra a lideran a que a Uni o Europeia assume na necessidade de altera o das pol ticas de modo a enfrentar as altera es clim ticas e contribuir para uma diminui o da polui o a fim de assentar o modelo de crescimento num desenvolvimento sustent vel O falhan o da taxa de carbono no in cio dos anos 90 levou necessidade do encontro de novas alternativas que culminaram numa alternativa baseada em condi es de mercado 11 Directiva 2003 87 EC o ETS Emissions Trading System Foram estabelecidas tr s fases distintas de implementa o para o mercado A primeira englobando o per odo de 2005 2007 com o objectivo de implementar a infraestrutura do sistema de trocas e assumir se como um per odo de aprendizagem A segunda fase que decorre de 2008 2012 tem como tecto m ximo na distribui o dos cr ditos o cumprimento 88 Aplica o da Metodologia do Acordo de Partilha de Responsabilidades 1998 assinado pelos Estados Membros que compromete uma redu o em 8 neste per odo relativo s emiss es de 1990 Portugal passou a ter como meta n o ultrapassar mais de 27 em rela o s emiss es verificadas em 1990 3 Segundo o artigo 10 da Directiva 2003 87 EC que
24. 2010 kWh Ano Figura 3 14 Historial do custo de investimento considerado da energia PRE E lica Quanto aos custos de opera o e manuten o segundo 58 tiveram um decr scimo linear at ao ano de 2002 tendo se mantido constantes a partir dessa data Esse comportamento foi transposto a partir do custo de Opera o e ou manuten o considerado Tabela 3 1 e a partir dele constru do hist rico Figura 3 15 42 43 Opera o e Manuten o kW 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 Manuten ao MW Figura 3 15 Historial do custo de Opera o e ou Manuten o considerado da energia PRE E lica A partir de 2002 considerado constante no futuro da previs o Centrais produtoras de energia PRE Fotovoltaica Os custos de investimento associados produ o a partir de energia solar t m vindo a decrescer ao longo do tempo Esse r cio tem sido de 80 20 de redu o no custo cada vez que se dobra a produ o 61 Estes dependem de um grande n mero de factores como a localiza o do sistema a conex o rede de transmiss o e o tipo de tecnologia utilizada A o 4 S F EF FSS SEES E Figura 3 16 Varia o percentual dos pre os dos m dulos FV com a varia o dos anos 62 A variabilidade do custo de investimento na sua maioria devida diferen a relativa ao custo dos m dulos fotovoltaicos e respectiva tecnologia utilizada Na fig
25. 2010 Ano 5 2020 2025 2030 2035 A Cen rio P Instalada MW Previsdo P Gas MW Figura 4 8 Previs o da Pot ncia Instalada de energia a G s referente ao Cen rio P2 MW Pg 4566 1 0214x 10748 e 917F r 5 asp2 i Onde e P Gasp Previs o da Pot ncia instalada de energia a G s referente ao cen rio P2 MW e t vari vel independente Ano A fun o que representa o gr fico da Figura 4 8 encontra se em 4 5 62 63 4 2 1 3 2 Fuel Cen rio P1 Fruto do incremento de pot ncia por parte do ciclo combinado e a vontade demonstrada na substitui o deste tipo de centrais por centrais de ciclo combinado a g s 69 mais amigas do ambiente mais eficientes e com custos baixos de investimento foi considerado que at 2015 a pot ncia instalada total seria de O MW Este cen rio foi considerado n o s devido aos altos custos de produ o destas centrais mas tamb m baixa percentagem de produ o que ocupa hoje em dia no diagrama de cargas cerca de 4 P FUEL Cen rio P1 0 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 no P Instalada MW Previsao P Fuel MW Figura 4 9 Previs o da Pot ncia Instalada de energia a Fuel referente ao Cen rio P1 MW Pruelp 268t 540308 4 6 Onde e Pruetp Previs o da pot ncia instalada de energia a Fuel MW e t vari vel independente Ano Cen rio P2 O presente cen rio elaborado a partir da rela
26. 24 Figura 3 2 Esquema representativo do m todo seguido para a obten o dos custos de produ o das v rias tecnologias existentes e custo do sistema cceeeeeeeeeeeeees 26 Figura 3 3 Fluxograma que demonstra o m todo usado para a previs o da Pot ncia instaladas ceras pastar esma ao usas eta LOSS CEE donas Landon dis da ne akeamanae ys caches Send ensaia ta Ts 28 Figura 3 4 Fluxograma demonstrativo da metodologia utilizada na previs o do consumo 30 Figura 3 5 Consumo hor rio di rio nos dias 18 e 1 nos meses de Dezembro e de Julho respectivamente ciuseressmese ver elos de eiine ds mes pulse Ve gieees ve snes denis netas des iaude ts Siaededes tans 31 XV Figura 3 6 Fluxograma demonstrativo da Previs o de Despacho eceeeeeeeeeeeeees 31 Figura 3 7 Utiliza o da pot ncia H drica anual relativamente instalada e m dia dos 5 anos Horizonte temporal de 2004 2008 c ccc ecceeecenccenceeeceeneeenceenseeneeeneees 32 Figura 3 8 Fluxograma relativo ao algoritmo de despacho cceceeceeeeeeeeeeeeeeeees 33 Figura 3 9 Evolu o anual do indice Brent do pre o de petr leo cececeeeeeeeeeeees 36 Figura 3 10 Esquema que representa o modo de c lculo do custo nivelado MWh 38 Figura 3 11 Esquema representativo dos custos fixos existentes em cada tipo de PLOJUI O essas E ET crad a ataca rag ai isa desabug sauna render caga sinagera e 39
27. 64 Figura 4 11 Evolu o ao longo dos tempos do desenvolvimento de pot ncia nos aerogeradores seereis inier as ecie aa esses caccecettadeade ad CU dg aaa ESERE ESE case sastedertes 64 Figura 4 12 Previs o da Pot ncia Instalada de energia e lica referente ao Cen rio P1 MW sa enslia ineeie eisni Seek Sea RR Ones DSR GRUTA Sa E ANTEE qa aa SRS quan sa Stk 65 Figura 4 13 Previs o da Pot ncia Instalada de energia e lica referente ao Cen rio P2 UNA PT EEEE pes ssa sda sesh tenesed eases tan baesbeed tee nie a Ena E Rd al nada sades Gis Ea alii dad 66 Figura 4 14 Previs o da Pot ncia Instalada de energia a carv o referente ao Cen rio P1 MW usaria shiccaes rara alas dm Ea Lee Rar Ds ESA CAT IS A CRS A ES dA des ia cesdeaeeens 67 Figura 4 15 Previs o da Pot ncia Instalada de energia a carv o referente ao Cen rio P2 MW asse rimes toa e ant pena nda Pena a goi pen ened stevenes Stevcneestedeses aU agi ees adhe sdetendectea steed ts 68 Figura 4 16 Previs o da Pot ncia Instalada de energia PRE t rmica referente ao CONANO P 1 MW a sirce caasadoseasousts gas bans ces AEN senai a nedbe seve quado te barata ade 69 Figura 4 17 Previs o da Pot ncia Instalada de energia PRE t rmica referente ao Cen rio PZ AMW sennae gem ele alent dais dis e eats sth dle alee dia cle nn Sodio a E Te eme DAT wales ech Sato 70 Figura 4 18 Utiliza o das tecnologias que usam o recurso solar para a produ o de energial7 E cev
28. Custos de uma central tipo de co gera o a biomassa ssssssssssesssssssees 46 Tabela 3 5 Valor m dio do pre o de mercado para o per odo compreendido entre 2007 e 2009 2 dine dais deen Chae can Ceara RE Sues she sae aud ates ns DOS cab Dae tad DES RETAS ceed iara 51 Tabela 3 6 Valores obtidos para os par metros da componente fixa CF e a constante da componente do custo vari vel ccececeececeeeeceeeeeeneeseeseseseneeeeneeeneaseneees 51 Tabela 4 1 Resumo das metas propostas para o incremento de pot ncia hidroel ctrica 55 Tabela 4 2 Meta nacional para o incremento de pot ncia at ao ano de 2010 61 xxiii xxiv Abreviaturas e Simbolos Lista de abreviaturas ordenadas por ordem alfab tica CCGT CCS CPV DGEG EDP ERSE ETS FV GEE MIBEL OMI OMIE OMIP PNAEE PNBEPH PRE REE REN SEN UE O amp M Combined Cycle Gas Turbine Carbon Capture and Storage Concentrating Photovoltaic Arrays Direccao Geral de Energia e Geologia Energias de Portugal Entidade Reguladora do Sector Energ tico Emissions Trading System Fotovoltaico Gases do efeito de estufa Mercado Ib rico de Electricidade Operador de mercado Ib rico Operador de mercado p lo Espanhol Operador de mercado p lo Portugu s Plano Nacional de Ac o para a Efici ncia Energ tica Programa Nacional de Barragens com Elevado Potencial Hidroel ctrico Produ o em Regime Especial Rede El ctrica
29. De forma a modelizar a evolu o que essas duas vari veis v o ter no despacho considerado um ano base 2008 e extrapolado esse comportamento para o futuro Este vai ser sujeito a um ajuste na componente H drica para ajustar m dia de produ o e n o vai ser considerada a importa o O algoritmo desenvolvido vai iterativamente percorrer cada ano da previs o obtendo o seu despacho 3 3 4 Evolu o dos Custos dos Combust veis e Carbono Al m da quantidade produzida torna se evidente que haver uma depend ncia relativamente aos combust veis utilizados no custo vari vel das centrais a Carv o G s e Fuel Outro custo que no futuro pode representar uma percentagem nos custos vari veis destas trata se do custo associado s emiss es de carbono Torna se ent o importante avaliar a poss vel evolu o destes que ter repercuss es na previs o final dos custos de produ o Considera es e metodologia implementada Combust veis Os combust veis cuja evolu o avaliada s o o Petr leo o Carv o e o G s A sua previs o no longo prazo de extrema dificuldade dada a volatilidade que estes apresentam Est o relacionados com as quantidades de produ o comportamentos de mercado comportamentos da procura e condi es geopol ticas 36 Metodologia No ano de 2008 estes tiveram a maior variabilidade nos precos ao longo da sua historia tendo o petr leo sentido flutua es em mais de 70 nos ltimo
30. Espanha Rede El ctrica Nacional Servi o El ctrico Nacional Uni o Europeia Opera o amp Manuten o XXV Lista de simbolos P mporta o 07 08 Pre o m dio pesado da importa o no per odo 07 08 MWh CNEpixo Componente custo nivelado fixa da t rmica t num ano MWh CNEprodutor PRE no Custo nivelado de cada produtor PRE ywn Corbin Componente dos custos fixos das t rmicas MWh Consumo enta Consumo cent b Curva E E totalyro duzida gn E produzida E P Gasp Pridrop Phidrop gt Pruelp1 Pruelp gt Pore hidrop1 Pore hidrop gt Pore t rmicap Pore t rmicap2 Pearv op Pe ticap Pe licapz Pinstalada f Utilp inst Bbl CNE GWh MW MWh t T CF roduzida p produtor PRE ano Previs o do consumo para o cen rio 1 a GWh Previs o do consumo para o cen rio 1 b GWh Curva de satura o n 1 parametrizada a partir do hist rico do consumo Energia anual produzida por cada produtor PRE MWh Energia total produzida pelo sistema num ano MWh Energia produzida durante um ano pela tecnologia em causa MWh Energia produzida num ano pela t rmica t MWh Previs o da Pot ncia instalada de energia a G s cen rio P2 MW Previs o da Pot ncia instalada de energia Hidroel ctrica cen rio P1 Previs o da Pot ncia instalada de energia Hidroel ctrica cen rio P2 Previs o da pot ncia instalada de energia a Fuel cen rio P1
31. MW Previs o da Pot ncia instalada de energia a Fuel cen rio P2 MW Previs o da Pot ncia instalada de energia PRE Hidroel ctrica cen rio P1 Previs o da Pot ncia instalada de energia PRE Hidroel ctrica cen rio P2 Previs o da Pot ncia instalada de energia PRE FV cen rio P1 MW Previs o da Pot ncia instalada de energia PRE FV cen rio P2 MW Previs o da Pot ncia instalada de energia PRE t rmica cen rio P1 MW Previs o da Pot ncia instalada de energia PRE t rmica cen rio P2 MW Previs o da Pot ncia instalada de energia a carv o cen rio P2 MW Previs o da Pot ncia instalada de energia e lica cen rio MW1 MW Previs o da Pot ncia instalada de energia e lica cen rio P2 MW Pot ncia instalada da tecnologia em causa MW Factor de utiliza o da pot ncia Factor de ajuste da pot ncia gerada a cada hora pela h drica Barril de Petr leo Custo Nivelado MWh Gigawatt hora Megawatt Megawatt hora Taxa de anualiza o Factor de Anualiza o Parcela fixa do custo considerada MWh xxvi CV PM Parcela vari vel do custo no ano correspondente MWh pre o hor rio do mercado uni Vari vel independente Ano xxvii Capitulo 1 Introducao No presente trabalho de disserta o retratado o sistema produtor de energia el ctrica em Portugal atrav s da previs o de cen rios de evolu o futura do pre o da electricidade numa perspectiva de planea
32. RES se I e Mam ret Custo de produ o do sistema Figura 3 2 Esquema representativo do m todo seguido para a obten o dos custos de produ o das v rias tecnologias existentes e custo do sistema Os custos de produ o para cada tecnologia dividem se essencialmente em custos de investimento de opera o e manuten o com combust veis carv o g s fuel e numa fase posterior com carbono Os dois primeiros relacionam se directamente com a pot ncia instalada que por sua vez prevista com base em cen rios num n vel anual Relativamente aos custos com combust veis estes est o intimamente ligados ao consumo espec fico das centrais que por sua vez se encontra relacionado com a efici ncia da tecnologia usada Por outro lado tamb m evoluem conforme o progresso dos pre os dos combust veis previstos numa base anual Finalmente dependem da energia produzida num ano por esse tipo de tecnologia Esta energia produzida obtida atrav s de uma simula o do despacho para os diversos anos do horizonte temporal nesta previs o A simula o feita atrav s de um ano base o de 2008 sendo extrapolado o seu comportamento para o futuro 26 27 No presente capitulo sera melhor explicitada a metodologia implementada para a sua obten o O modo como s o tratados os custos referentes ao carbono processa se de forma an loga aos dos combust
33. University of Wisconsin Madison Uma politica de energia com ambi o ed Minist rio da Economia e da Inova o Duas vezes 20 at 2020 in Comunica o da Comiss o ao Parlamento Europeu ao Conselho ao Comit Econ mico e Social Europeu e ao Comit das Regi es ed Comiss o das Comunidades Europeias 2008 C M Ramos Renov veis Grande e Pequena H drica ed Laborat rio Nacional de Engenharia Civil 2009 H Teixeira Caracteriza o da Produ o de Centrais Mini Hidricas FEUP Universidade do Porto 2009 Encyclopedia of Energy C J Cleveland Ed ed Elsevier 2004 A Quelhas Overview of the Energy Policy in Portugal ed EDP 2009 A Machado 2009 Centrais de ciclo combinado avan am no Pego e em Lares Available http www jornaldenegocios pt index php template SHOWNEWS amp id 385970 EU action against climate change Leading global action to 2020 and beyond ed European Comission 2009 T Bradford Solar Revolution The MIT Press 2006 Plano Nacional de Ac o para a Efici ncia Energ tica ed Minist rio da Economia e da Inova o 2008 S T Stefan Lechenbohmer The mid term potential for demand side energy effiency in the EU ed Wuppertal Institute for Climate Environment Energy Vision Paper for the EU Strategic Energy Technology Plan ed Minist rio da Economia e da Inovacao 2007 Directorate General for Energy and Transport European Energy and T
34. centrais s o as de Sines e do P go e totalizam 1776 MW de pot ncia instalada O descomissionamento de todas as centrais t rmicas a carv o pouco expect vel mesmo com um grande incremento de energia a partir de fontes renov veis O facto de o carv o ser um combust vel relativamente barato e abundante na terra certamente n o deixar que este deixe de desempenhar uma fun o vital no sistema electroprodutor A Uni o Europeia tem como objectivo a instala o de unidades piloto com capacidade de captura e armazenamento de modo a tornar esta tecnologia economicamente vi vel por volta do ano 2020 76 Cen rio P1 Para este tipo de tecnologia considera se que se manter constante ao longo do tempo at 2030 Como s o centrais de base muito importantes para o sistema n o possuindo a desvantagem da volatilidade dos pre os do petr leo e do g s fazem com que este cen rio tenha sido considerado P Carv o Cen rio P1 2000 1500 1000 500 0 1990 2000 2010 2020 2030 2040 Ano P Instalada MW Figura 4 14 Previs o da Pot ncia Instalada de energia a carv o referente ao Cen rio P1 MW Cen rio P2 Neste cen rio foi considerada uma descida para apenas uma central com a capacidade de 800 MW a partir de 2020 com sequestro e armazenamento de carv o CCS Como existe uma inten o tanto por parte da Uni o Europeia 70 como por parte do Governo Portugu s 69 em implementar centrais
35. electricidade foi 24 25 subdividido em m dulos que no final separadamente v o dar origem a essa previs o Figura 3 1 O modelo vai se desenrolar pela previs o da evolu o do Consumo e atrav s de cen rios para a evolu o da Pot ncia instalada Estas v o ser utilizadas para definir a evolu o do comportamento do despacho atrav s de uma simula o Paralelamente descrita uma poss vel evolu o para os custos relacionados com os combust veis e carbono Estas vari veis enumeradas v o determinar os custos de produ o e a sua evolu o Por fim estes s o relacionados com os pre os de mercado da electricidade permitindo obter a sua evolu o 3 2 Considera es gerais O modelo como definido no objectivo deste trabalho de disserta o implementado numa base anual com horizonte temporal de 20 anos Ou seja At 2030 O historial utilizado iniciado no ano de 1998 at 2008 onde s o conhecidos os dados reais As tecnologias que constituem o parque produtor nacional foram divididas da seguinte forma Centrais produtoras convencionais constitu das por Carv o centrais produtoras de energia que utilizam como combust vel o carv o G s centrais produtoras de energia que utilizam como combust vel o g s Fuel centrais produtoras de energia que utilizam como combust vel o fuel Hidroel ctricas centrais produtoras de energia com pot ncia instalada maior que 10 MW con
36. mercado dependem essencialmente dos custos marginais das centrais produtoras Por fim os pre os de electricidade regulados est o sujeitos a regulamenta o e devem exprimir os custos de produ o totais Nestes dever o estar englobados por exemplo os custos que a Produ o em Regime Especial acarreta para o sistema produtor visto que segundo a legisla o em vigor n o entram em ambiente de mercado e s o sujeitas a tarifas de renumera o especial Decretos Leis n os 189 88 de 27 de Maio e 312 2001 Poder 24 Metodologia haver rela o entre os pre os de mercado e os pre os de electricidade regulados por quest es que possam levar a perda de competitividade pelo mercado liberalizado Das tr s abordagens atr s descritas relativas aos pre os da electricidade aquela que se apresenta como a base s o os custos de produ o Estes t m presentes os custos totais de cada tecnologia utilizada que por sua vez se relacionam como foi dito anteriormente Os pre os vari veis com o pre o de mercado e os pre os do regulado com fixos e vari veis Assim a metodologia utilizada ser partir dos custos de produ o para numa fase seguinte relacion los com o pre o de mercado de forma a obter a sua evolu o Pelo pre o da electricidade regulado ser fortemente politizado a sua previs o dif cil e subjectiva pelo que n o ser prevista a sua evolu o neste trabalho de disserta o Analisando a composi o dos custo
37. mercado para o futuro Frequentemente s o usadas de modo a analisar interac es entre vari veis de energia e econ micas A principal desvantagem deste tipo de metodologias o facto de n o ser capaz de captar mudan as estruturais 25 27 e Modelos Macro Econ micos Este tipo de metodologia engloba toda a economia de uma sociedade e apoia se na interac o entre sectores Frequentemente n o considera particularmente o sector da energia mas considera a economia como um todo sendo este um subsector A par dos modelos econom tricos tem tamb m a desvantagem de n o conseguir modelizar mudan as tecnol gicas Em 30 31 d o se exemplos de alternativas para se proceder a uma liga o entre dois modelos separadamente um modelo Macro econ mico e modelos de energia que consideram a evolu o do fornecimento de energia e Modelos de equil brio Enquanto as metodologias anteriores s o mais interessantes no curto m dio prazo este tipo de m todo mais adequado para horizontes temporais mais longos Partem dos pressupostos das teorias de equil brio perfeito no mercado e Modelos de optimiza o este tipo de m todo usado de maneira a optimizar o investimento Isto o resultado representa a melhor solu o para as vari veis dadas sujeitas a restri es consoante o problema Pode ser utilizado no planeamento energ tico para o futuro atrav s da an lise futura do sistema el ctrico 32 18 19
38. o existente entre a evolu o temporal das duas pot ncias Figura 4 10 Como se pode ver existe uma rela o linear entre as duas vari veis Assim executa se uma regress o linear em que a vari vel dependente o FUEL e a vari vel independente o G s A partir da determina se a futura pot ncia do g s De sublinhar que o desenvolvimento futuro do G s considerado segundo o cen rio MW1 de acordo com as metas estabelecidas em 69 64 Aplica o da Metodologia 2100 z o P FUEL Cen rio P2 R 0 6804 2500 2050 PN 2000 2000 1500 1950 8 v 1000 1900 e 500 1850 0 500 1000 1500 2000 2500 e 1990 2000 2010 Ano 2020 2030 2040 Fuel MW E Fuel previsaofuel Figura 4 10 Rela o linear entre as duas pot ncias instalada esquerda Previs o da Pot ncia Instalada de energia a Fuel referente ao Cen rio P2 MW direita Pruetp 0 0866 x Pgas 2084 4 4 7 Onde e Pruyetp Previs o da Pot ncia instalada de energia a Fuel referente ao cen rio P2 MW e Pg Gasp Previs o da Pot ncia instalada de energia a G s referente ao cen rio P1 MW 4 2 1 4 Cen rios de Pot ncia instalada a partir de Energia E lica Portugal tem apostado fortemente nas energias renov veis nos ltimos anos com um particular destaque para a Energia E lica A evolu o tem sido exponencial desde que foram implementadas medidas de renumera o especial a este tipo de aproveitamento energ
39. para a sua utiliza o em previs o ajudando a modelizar o seu comportamento no futuro 2 3 3 Modelos de Regress o Os modelos de Regress o s o dos m todos estat sticos com maior frequ ncia de utiliza o Estes modelos podem ser utilizados na previs o futura atrav s da rela o entre uma vari vel dependente e uma vari vel independente Regress o Univari vel ou ainda atrav s da rela o de uma ou mais vari veis Regress o Multivari vel utilizando o hist rico das s ries temporais Podem tamb m ser usados com o intuito de medir o grau de associa o correla o entre duas vari veis De seguida apresenta se um exemplo relativo a uma Regress o linear 2 2 i Linear relationship Figura 2 6 Regress o Linear 22 Y ay aX 2 2 A equa o 2 2 permite a previs o da vari vel dependente Y atrav s da rela o entre os par metros a a com a vari vel independente X Existe tamb m a possibilidade da obten o de rela es n o lineares S o comuns as utiliza es de fun es exponenciais hiperb licas e polinomiais 2 3 que melhor demonstram a rela o entre vari veis 16 Estado da Arte Parabola Figura 2 7 Exemplo de Regressao nao linear 22 Y a bX cx 2 3 Onde Y corresponde a variavel dependente X corresponde a variavel independente a b c correspondem aos parametros de regressao De modo a serem calculados os par metros de regress o nao li
40. passando de um sistema em que as empresas se apresentavam com uma estrutura verticalmente integrada isto apresentavam se em toda a cadeia de valor at ao consumidor final para um sistema de mercado da electricidade onde existe liberdade de contrata o de energia estando os sectores de produ o transporte distribui o e comercializa o separados o planeamento apresenta uma dimens o diferente Na perspectiva de um investidor privado este apenas financiar um projecto se for rent vel ao longo de todo o seu per odo de vida Mais especificamente o lucro desta dever ser maior que o custo de opera o e custo de investimento desta 13 Caber ao Estado atrav s de concurso p blico promover as condi es para que o abastecimento seja garantido Assim a previs o do pre o da electricidade a longo prazo assume uma grande import ncia A realiza o desta disserta o surge no mbito da procura de um retrato da evolu o futura para o sistema el ctrico atrav s de cen rios de evolu o do consumo de electricidade e de pot ncia instalada combust veis e CO e a influ ncia que ter o no despacho futuro Permitindo por fim a chegada a cen rios de previs o de cen rios de pre os da electricidade custos de produ o e pre o de mercado el ctrico 1 2 Motiva o Encontramo nos no meio de uma transi o do sistema el ctrico de energia Novos objectivos s o tra ados com o objectivo de diminuir consumos energ
41. portugu s Tabela 2 1 Apesar do investimento na energia H drica ter abrandado muito Portugal continua a ser dos pa ses da Uni o Europeia com maior potencial H drico por ser explorado possuindo cerca de 54 de capacidade n o aproveitada 54 55 Capacidade 10 construida 9 desde 1975 GW 8 Fran a 7 Italia 6 ustria Espanha ee 3 e Portugal 4 S8lemanha Su cia m m Z 3 RO Portugal gt 2 a Taela ge 1 Gr cia Finl ndia o 0 10 20 30 40 50 60 70 Potencial hidrico por aproveitar Figura 4 1 Potencial H drico n o aproveitado por capacidade constru da desde 1975 69 Recentemente com a elabora o do PNBEPH Programa Nacional de Barragens com Elevado Potencial Hidroel ctrico pretende se dar um novo impulso explora o de energia Hidrica em Portugal e desta forma cumprir tamb m objectivos de minora o de emiss es de carbono e atingir as metas propostas para as cotas de produ o a partir de energias renov veis Baseado nesse plano de expans o da h drica assim como o potencial que ainda ficar por explorar foram elaborados cen rios sobre a evolu o da sua pot ncia instalada Cen rio P1 Segundo metas estabelecidas pelo Governo Portugu s pretende se que em 2010 sejam atingidos 5575 MW de pot ncia instalada atrav s dos refor os de pot ncia das centrais de Bemposta e de Picote 69 Por outro lado tamb m numa l gica de compleme
42. poss veis conjunturas Dos tr s cen rios de consumo dois deles assumem que existe uma redu o por parte deste sendo um deles de estagna o futura e outro de decr scimo acentuado ao longo do tempo Por outro lado foi considerado um cen rio com subida Relativamente pot ncia instalada um dos cen rios caracterizou se sobretudo por uma abordagem positiva acerca da pot ncia instalada nomeadamente por parte de fontes renov veis tendo o outro um comportamento contr rio Atrav s da rela o entre estas duas componentes do sistema foi poss vel realizar a simula o de um despacho para o horizonte temporal de trinta anos que averiguasse o retrato da satisfa o do consumo por parte do parque produtor Estabelecendo os custos relativos para cada uma das tecnologias que comp em o sistema juntamente com as vari veis referidas e um cen rio de evolu o para os pre os de combust veis com inclus o de um mercado de carbono foi poss vel realizar a previs o dos custos de produ o no horizonte definido Da previs o da evolu o dos custos de produ o do sistema tiraram se conclus es das quais se destacam algumas das mais relevantes Com um cen rio onde existe um decr scimo 116 Conclus es e Trabalhos Futuros futuro de consumo verifica se que a componente t rmica fruto de um incremento de fontes renov veis PRE e h drica baixa progressivamente ao longo do tempo Essa baixa progressiva e a fraca utiliza
43. rmica convencional g s carv o fuel para o primeiro cen rio de evolu o de pot ncia sujeito aos tr s consumos previstos O que explica o facto dos custos nivelados totais do sistema terem valores maiores para os cen rios onde o consumo mais baixo prende se com a maneira como calculado o custo 104 Aplica o da Metodologia nivelado Isto o facto de as t rmicas ficarem com utiliza es muito baixas das suas pot ncias instaladas faz com que a componente fixa do custo das t rmicas 4 18 aumente muito Figura 4 66 LCCNEfixo XEt Fixat rmica _ C 4 18 Et rmica Onde O Corixano cFixat rmica e CNEpixo componente custo nivelado fixa da t rmica t num ano MWh componente dos custos fixos das t rmicas MWh e E energia produzida num ano pela t rmica t MWh Por outro lado essa componente fixa de custo fixo das t rmicas para o cen rio 2 onde h subida por parte do consumo menor devido ao seu factor de utiliza o da capacidade instalada ser muito maior Ainda referente Figura 4 66 constata se que a diferen a entre os cen rios de consumo onde h descida Cen rio 1 a e 1 b s come a a ser notada quando os valores destes come am a ser mais d spares por volta do ano 2025 A componente fixa dos custos da t rmica do consumo 1 b continua a aumentar explicada como foi dito anteriormente por um menor consumo reflectido no uso de uma pot ncia insta
44. ses 12 2 3 2 S Curves Curvas de satura o s ssessrossssessesosesssesssosssessseooreseseessosese 14 2 3 3 Modelos de Regress o ceccceeecerecere core re rece re rece re recorre error EERS AS INESTA 15 2 4 Estado da arte de Modelos utilizados em sistemas de energia 16 2 4 1 Modelos do tipo bottom up e top down ceecceeeceecceeceenceenceenseeneeeneees 17 2 4 2 MetodolOBiaS ca sess cena cansemi dates ative Sainic e and ao alia TE A A paid ao Dea aia awe eevee ds 18 2 4 3 Exemplo de alguns modelos existentes para o planeamento de energia 19 2 4 3 1 MARKAL Market Allocation Program ccecceecceeccetccenceenceeneeeseeeneees 19 DAS Do PRIMOS Case race trends e ereto pio Tas Capes Temas a OS ESEE EER ETEEN E TEOSE TONNES 20 2 4 3 3 LEAP Long Range Energy Alternatives Planning System 21 244e Meses a EA E E gas A A sea Stas eeked Tere asas pasa ii 21 Capitulo nesne sees beceeees pues cues DAE pues RL SALES Ea SU s SRA USO Sa a S 23 MOCO LOR A aussseenauasirensca nto naameaios ans siena e Econ sand dissin ais adn nis ana Gonna Ca eai sien 23 INTFOU O E T cect ccs tia es tect manga Dias T San das IRS AT IES da aU as Tia ana 23 3 1 Abordagem inicial ao Modelo utilizado 2 2 0 e cece ence nee eeeeenceeneeeneeeeseeeeeees 23 3 2 Considera es J ra cesta sat cer rate EREET ERETO TEET ERRATE ETERA 25 3 3
45. tico tornando este num investimento apetec vel Decretos Leis n o 312 2001 Este aumento esteve tamb m associado a um grande desenvolvimento na pot ncia de cada aerogerador Figura 4 11 Acrogeradores de S rie P TR Prot tipos 2 500 kW nano ww Di metro do rotor m Ano Figura 4 11 Evolu o ao longo dos tempos do desenvolvimento de pot ncia nos aerogeradores medida que existe um incremento de pot ncia deste tipo de aproveitamentos aparece um problema inerente de regula o do sistema el ctrico Dado o car cter intermitente deste 64 65 tipo de recurso imp e se a exist ncia de uma grande reserva girante que fa a face a varia es r pidas por parte da carga Essa reserva com a adjudica o das centrais CCGT com uma capacidade de entrada ao servi o quase imediata em funcionamento em 2010 vai permitir dispor dessa pot ncia que suportar um aumento por parte da pot ncia e lica instalada Por outro lado visto n o existir nenhum modo econ mico de armazenagem de electricidade torna se necess ria a exist ncia de uma complementaridade com aproveitamentos h dricos que possuam bombagem de modo a aproveitar o excedente de energia nas horas de vazio Segundo 14 o r cio ideal em Portugal para a complementaridade entre pot ncia de bombagem e pot ncia de e lica instalada situar se ia por volta e 1 MW de bombagem por cada 3 5 MW de e lica instalada A elabora o do PNBEPH e re
46. 0 20 10 0 2005 2010 2015 2020 2025 2030 e PMreal Ano CV 1 PM estimado CF e CV optimizado 6 CF 20 CV optimizado 7 CF 10 e CV optimizado 8 CF 5 CV optimizado Figura 4 75 Previs o Parcela de custos variaveis do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as v rias componentes fixas consideradas Com inclus o de anos extremos Analisando os resultados presentes nas figuras anteriores verifica se que existe um erro acentuado para o conjunto de teste 2009 Este facto deve se por um lado a simula o de despacho efectuada n o ter sido considerada a importa o por raz es j anteriormente explicitadas Essa raz o implicou que as t rmicas tivessem que assumir a satisfa o da totalidade do consumo implicando uma parcela vari vel do custo mais elevada e portanto um pre o de mercado mais elevado Por outro lado outro elemento que pode explicar este valor o facto da hidraulicidade poder ter aumentado muito no ano de 2009 transmitindo se numa redu o no pre o de mercado Analisando os diferentes valores obtidos verifica se que o pre o mais elevado obtido e com tend ncia continuamente crescente foi para cen rio 2 de consumo como era expect vel 110 Aplica o da Metodologia dado a exist ncia de uma maior produ o por parte das t rmicas para satisfazer o crescente consumo entre cerca de 90 80 MWh em 2030 Figura 4 74 Por outro lado o
47. 08DC0030 PT NOT S Furfari Le Monde et l nergie Technip 2007 P C Loreta Stankeviciute Energy and climate policies to 2020 the impacts of the European 20 20 20 approach International Journal of Energy Sector Management vol 2 2008 A J Covarrubias Expansion Planning for Electric Power System IAEA Bulletin vol 21 NO2 3 G S Daniel Kirschen 2004 Fundamentals of Power System Economics D Instituto da gua REN COBA PROCESL Programa Nacional de Barragens com Elevado Potencial Hidroel ctrico ed 2007 Dados T cnicos electricidade 2008 Rede El ctrica Nacional2008 J L P P d S Jo o Paulo Tom Saraiva Maria Teresa Ponce Le o Mercados de Electricidade Regula o e Tarifa o de Uso das Redes ed FEUPedi es 2002 R Castro Breve Caracteriza o do Sistema El ctrico Nacional IST 2009 T Santos Previs o de Pot ncia E lica com base em Modelos de Prospec o de Similaridade Hist rica Master FEUP Universidade do Porto 2009 S A DeLurgio Forecasting Principles and Applications MCGRAW HILL 1998 J Fanchi Energy in 21st Century World Scientific Publishing Co Pte Ltd 2005 118 Refer ncias 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 Y J Sunung Moon How valid are long term government plans Technological Foreca
48. 11 Onde e Ppret rmicap Previs o da Pot ncia instalada de energia PRE t rmica referente ao cen rio P2 MW e t vari vel independente Ano 4 2 1 7 Cen rios de Pot ncia instalada a partir de Energia PRE FV Na actualidade as formas mas usuais de aproveitamento de energia Solar s o atrav s do uso de concentra o fotovoltaica CPV concentrating photovoltaic arrays centralizados e atrav s de pain is FV instalados em edif cios comerciais ou Residenciais produ o dispersa microgera o Type of Solsr Energy Pv Thermal Concentrating Centralized photovoltaic Concentrating 2 MW GW arrays CPV solar therma power CSP Utility scale PV R Large pe distributed Commercia 20 KW 2 MW building PV gt a On site distributed Residential PV Homa solar hot lt 20 KWI water systems Figura 4 18 Utiliza o das tecnologias que usam o recurso solar para a produ o de energia 77 Ao longo dos anos o crescimento da pot ncia instalada deste recurso tem sido enorme Tem existido por parte das autoridades competentes uma aposta clara neste tipo de energia 70 71 como na micro gera o onde a nova legisla o Decreto Lei n 363 2007 de 2 de Novembro estabelece o regime jur dico aplic vel produ o de energia por interm dio de unidades de micro produ o Assim como a entrega e an lise do projecto s o substitu das pela cria o de uma base de dados encurtando o procediment
49. 1152 kW Tabela 3 1 Verifica se que os custos decresceram 30 cerca de 3 ao ano no per odo compreendido desde 1985 at 2001 60 42 Metodologia 4 500 O Individual Project Cost 191 online projects totaling 8 825 MW 4 000 Average Annual Project Cost 3 500 Polynomial Trend Line amp 3 000 983 1986 2006 1989 1990 1991 1998 1999 2005 9 E f 1984 1985 1987 1988 19 1993 1994 1995 1997 2001 198 1 Figura 3 13 Evolu o dos custos de investimento de e lica ao longo do tempo kW 58 Como mostra a Figura 3 13 os custos de investimento relativos produ o de energia e lica t m vindo a decrescer Assumindo como exemplo os dados relativos instala o de aproveitamentos e licos na Calif rnia mostra se que houve uma diminui o de cerca de 2700 MW desde 1980 ate 2000 Mais recentemente o pre o tem vindo a estabilizar tendo mesmo aumentado ligeiramente nos ltimos anos derivada subida dos custos das turbinas 58 Recorrendo an lise dos dados ilustrados constru do o hist rico de evolu o Figura 3 14 desde 1998 para o custo de investimento da produ o e lica Como nestes ltimos anos tem sido verificada a sua estagna o s o considerados constantes ao longo do horizonte temporal da previs o Investimento kW 1240 1230 1220 1210 1200 1190 1180 1170 1160 1150 1140 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
50. 17 18 19 20 Rede Energ tica Nacional Available http www ren pt vPT Pages Homepage aspx L M P Capros V Papandreou N Tasios Trends to 2030 Update 2007 2008 Instituto do Ambiente Plano Nacional de Atribui o de Licen as de Emiss o de CO2 PNALE 2006 Europa Sinteses da legisla o da UE Livro Verde estrat gia europeia para uma energia sustent vel competitiva e segura Available http europa eu legislation summaries energy european energy policy 127062 pt htm Europa Sinteses da legisla o da UE Livro Verde sobre a efici ncia energ tica ou Fazer mais com menos Available http www europarl europa eu sides getDoc do pubRef EP TEXT REPORT A6 2006 0160 0 DOC XML VO PT Europa Sinteses da legisla o da UE Plano de ac o para a Efici ncia Energ tica Available http europa eu legislation_summaries energy energy_efficiency l27064_pt htm Europa Sinteses da legisla o da UE Roteiro das Energias Renov veis Available http europa eu legislation summaries energy renewable energy 127065 pt htm Europa Sinteses da legisla o da UE Outubro Sobre a quota das energias renov veis na UE e propostas de ac o concretas Available http www europarl europa eu sides getDoc do pubRef EP TEXT REPORT A6 2005 0227 0 DOC XML VO PT Europa Sinteses da legisla o da UE Duas vezes 20 at 2020 Available http eur lex europa eu LexUriServ LexUriServ do uri CELEX 520
51. 225 asset sin sys case sora tces nisi cane cs aceda be aca leais nais Eneas 53 4 2 Previs o Custos de Produ o sssessoesseesssoosssssessosessessssosessessesosesseessosesss 53 4 2 1 Cen rios de evolu o da Pot ncia Instalada ccsceeeeecececececeeeeeeeeetenenes 53 4 2 1 1 Cen rios de Pot ncia instalada a partir de Energia Hidroel ctrica 54 4 2 1 2 Cen rios de Pot ncia instalada a partir de PRE Hidroel ctrica 57 4 2 1 3 Cen rios de Pot ncia instalada a partir de Energia a Fuel e G s 60 421 341 GAS entire sas eleger Cubegarigamiaas quis bi sda las rata natos indico gemmaenatu nando dados 61 4 2 1 3 2 FUEL E E E iis vas diana ed ata S sls vncelent els la eae e 63 4 2 1 4 Cen rios de Pot ncia instalada a partir de Energia E lica cee cece ee eeeee es 64 4 2 1 5 Cen rios de Pot ncia instalada a partir de Energia a Carvao eceeeeeeeeees 67 4 2 1 6 Cen rios de Pot ncia instalada a partir de Energia a PRE T rmica 68 4 2 1 7 Cen rios de Pot ncia instalada a partir de Energia PRE FV 70 4 2 2 Previs o da evolu o do COMSUMO eee ece ee eee eect eee ee eee eeceeceeeeeeeeeeeeeeeenes 72 4 2 2 1 CONAMOS ta e Das dace ced asma sas apago cand lads ead dace nd asd a Das nai dado ao 73 E E AR DE JEI CENA A AN PORN RAR RD CO SR E RP RR ORE PR ce 77 4 2 3 Si
52. 3 99877 55 Braga 52133 71588 74128 73 Bragan a 29377 118214 6596 25 Castelo Branco 22582 71426 59424 32 Coimbra 15703 28099 71086 56 Evora 0 9438 053716 0 Faro 1325 5091 130323 26 Guarda 47445 170336 9598 28 Leiria 50 4459 022509 1 Lisboa 0 7582 723806 0 Portalegre 18677 41045 21018 46 Porto 18607 36508 04611 51 Santar m 0 11877 84239 0 Setubal 3720 9061 391292 41 Viana do Castelo 16300 52970 16762 31 Vila Real 73451 149491 8796 49 Viseu 83380 139906 6987 60 Figura 4 4 Potencial para instala o de mini hidrica por distrito em Portugal 72 O potencial ainda dispon vel para a instala o de aproveitamentos mini h dricos no nosso pa s cifra se em cerca de 960 MW Figura 4 4 Cen rio P 1 Para a elabora o do primeiro cen rio elaborado para PRE H drica foi considerado o que foi explanado anteriormente O facto de possu rem maiores impactes ambientais e acarretarem grandes investimentos que por vezes n o s o economicamente rent veis s o factores que influenciam grandemente contra a prolifera o destes aproveitamentos no futuro 58 59 Assim considerado para este cen rio que o limite maximo atingido nos pr ximos trinta anos n o ser maior que 50 relativo ao seu potencial ainda por explorar Somado aos 379 MW de pot ncia instalada j existente o tecto m ximo estabelecido de 858 MW P PRE Hidroel ctrica Cen rio P1 900 800 700 600 300 200 0
53. 4 Figura 4 61 No entanto em 2008 este valor foi particularmente alto devido ao factor de pot ncia utilizada ter baixado de 16 para 7 Figura 4 61 o que se traduziu num grande aumento no custo nivelado total por parte deste tipo de produ o Custo nivelado total PRE FV P1 800 600 500 400 Custo Nivelado MWh 300 200 custo nivelado P1 Consumo 1 a 1 b 2 0 1990 2000 2010 2020 2030 2040 Ano Figura 4 60 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centrais produtoras a energia FV e previs o de evolu o de custo segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de consumo As centrais FV t m o mesmo comportamento que as restantes PRE No entanto o custo de investimento decrescente considerado vai influenciar numa diminui o do seu custo nivelado total ao longo do tempo O custo nivelado de pain is FV caracteriza se por ser muito alto face s restantes tecnologias existentes no sistema 100 101 Factor P Utilizado por ano 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 Ano Figura 4 61 Fraccao da energia total anual produzida pela tecnologia FV que seria capaz de gerar num ano a pot ncia maxima instalada A parcela no custo total traduz se como seria expectavel quase na totalidade na parcela relativa ao investimento Figura 4 62 PRE FV Custo Total 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Figura 4 62 Hist rico desde 1998 com com
54. 8 ter experienciado um incremento de pot ncia muito baixo n o descrevendo o forte investimento que haver nesta rea por raz es acabadas de mencionar a fun o que indicar o crescimento futuro para a pot ncia da h drica n o ser parametrizada atrav s do hist rico A curva de satura o que descreve a sua evolu o 4 1 parametrizada atrav s de restri es escolhidas para os anos com correspondentes metas Tabela 4 1 adicionando a considera o que em 2009 n o existe altera o no incremento de pot ncia da h drica 0168 0 1939 Phidrop 7200 e76360 1 4 1 Onde e Phidrop Previs o da Pot ncia instalada de energia Hidroel ctrica referente ao cen rio P1 MW e t vari vel independente Ano 56 57 Cenario P2 No segundo cen rio parte se do pressuposto que existe uma menor evolu o por parte das pot ncias instaladas a partir de fontes de energia renov vel ocorrendo neste caso para a h drica Assim este equivalente e modelizado de maneira semelhante ao Cen rio P1 No entanto o limite de satura o igual meta proposta para ser atingida em 2015 6250 MW Considera se que satura a partir da a evolu o da pot ncia instalada por parte da energia Hidroel ctrica P Hidroel ctrica Cen rio P2 A 0 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Ano P Instalada MW Previsao P Hidroel ctrica MW A Cen rio Figura 4 3 Previs o da Po
55. 85 deve se a um menor valor de pot ncia instalada por parte de energias com fonte renovavel um dos elementos caracterizador deste cenario de pot ncia instalada Analogamente ao caso do cen rio 1 a reflectir se a na utiliza o por parte da pot ncia instalada anual das t rmicas sendo esta neste caso maior mesmo que a pot ncia instalada seja menor no gas e no carvao neste cenario Existe tamb m uma estagna o provocada pela mesma raz o forte incremento de renov veis nos primeiros anos No entanto esta ocorre mais cedo devido menor pot ncia instalada de fontes renov veis pelo cen rio P2 Cen rio P2 Consumo 1 a Fuel Carv o m G s m Hidroel ctica m Pre FV m PRE E lica m PRE Hidroel ctrica m PRE T rmica Figura 4 37 Simula o da evolu o de percentagens relativas ao cen rio de pot ncia P2 e consumo 1 a por parte da produ o de cada tecnologia presente no parque produtor A t tulo de exemplo est presente na Figura 4 37 demonstrado o que foi acabado de mencionar para o cen rio 1 a de consumo Por outro lado o excedente de produ o nalgumas horas ir se comportar como no cen rio de pot ncia P1 apenas com menor amplitude Factor P Utilizada por ano Cen rio 2 Figura 4 38 Frac o da energia total anual produzida pela tecnologia pela que seria capaz de gerar num ano pot ncia m xima instalada simula o de despacho para pot ncia instalada P2 consumo 2
56. Cen rio 2 cen rio que considera o crescimento por parte do consumo ao longo do horizonte temporal da previs o Semelhantes estrat gia seguida para a cataloga o dos cen rios de pot ncia os cen rios de previs o de consumo seguem a seguinte terminologia Cen rio 1 a Cen rio 1 b onde existe uma varia o negativa por parte do consumo e Cen rio 2 com uma tend ncia de crescimento Os cen rios descritos sumariamente em cima ser o explicados e justificados no cap tulo seguinte 30 Metodologia Metas Politicas Hist rico da Estudos evolu o do Mudan as consumo tecnol gicas Vv Vv Cen rio 1a 1b Cenario 2 redu o do aumento do consumo consumo Previs o do consumo Figura 3 4 Fluxograma demonstrativo da metodologia utilizada na previs o do consumo Do mesmo modo que na previs o da pot ncia instalada as metas e pol ticas que s o usadas como base para a defini o dos cen rios d o origem a pontos discretos ao longo do horizonte temporal que s o interpoladas atrav s das fun es mais adequadas Sintese A previs o do consumo segue uma metodologia similar da pot ncia instalada A sua previs o feita com base na elabora o de tr s cen rios distintos feitos com base em refer ncias de estudos e mudan as tecnol gicas que poder o acontecer no futuro 3 3 3 Simula o do Despacho O despacho define as c
57. Consumo 1 b 2010 2015 2020 2025 2030 2035 e PMreal Ano cv 1 PM estimado CF e CV optimizado 6 CF 20 CV optimizado 7 CF 10 e CV optimizado 8 CF 5 CV optimizado Figura 4 78 Previs o Parcela de custos vari veis do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as v rias componentes fixas consideradas Cen rio P2 Consumo 1 b PM Consumo 2 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 e PMreal Xx 7 CF 10 e CV optimizado Ano CV 1 PM estimado CF e CV optimizado 6 CF 20 CV optimizado 8 CF 5 CV optimizado Figura 4 79 Previs o Parcela de custos vari veis do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as v rias componentes fixas consideradas Cen rio P2 Consumo 2 Analogamente ao que foi conclu do no primeiro cen rio de pot ncia a previs o para o conjunto de teste 2009 tem um erro consider vel por raz es j explicitadas Analisando os resultados da previs o do pre o de mercado para os v rios anos observa se claramente a redu o que tem o pre o de mercado em 2020 com a entrada em funcionamento da central a carv o com CCS e consequente redu o de custos vari veis por parte da emiss o de carbono que se reflecte no pre o de mercado final Figuras 4 76 4 78 4 79 112 113 A diferen a entre os pre os de mercado quando comparados com o cen rio de pot ncia anterior pr
58. Era Cada Reg as aaa Rag ira gdrs k PARETO KENNE E 83 Figura 4 35 Frac o da energia total anual produzida pela tecnologia pela que seria capaz de gerar num ano pot ncia m xima instalada simula o de despacho para pot ncia instalada P1 consumo 2 sssessssessseessseessseessseessseessseessseessseesssees 84 Figura 4 36 Frac o da energia total anual produzida pela tecnologia pela que seria capaz de gerar num ano pot ncia m xima instalada das PRE e Hidroel ctrica ao do horizonte da previs o s csissicensiastasereasnnatiaoo paira dor a rE E neces edad aochaeswacctaese nes 84 Figura 4 37 Simula o da evolu o de percentagens relativas ao cen rio de pot ncia P2 e consumo 1 a por parte da produ o de cada tecnologia presente no parque aiaee Te PETA ser ees cien T usas cts CEM A E de res Did Grama de aa a ss 85 Figura 4 38 Frac o da energia total anual produzida pela tecnologia pela que seria capaz de gerar num ano pot ncia m xima instalada simula o de despacho para pot ncia instalada P2 consumo 2 cececeececeececeececeesenenseseeseseeseneeseaeeseaeeees 85 Figura 4 39 Projec es de evolu o do pre o de petr leo bbls esquerda 83 Tend ncia considerada para a evolu o do Brent ececececececeeeeeeeeceeeceeeeeees 86 Figura 4 40 Projec es de evolu o do pre o do g s natural no mercado spot americano 1000f esquerda 83 Tend ncia considerada p
59. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Previs o a longo prazo de pre os de electricidade Guilherme Almeida Ferreira Gomes VERS O FINAL Disserta o realizada no mbito do Mestrado Integrado em Engenharia Electrot cnica e de Computadores Major Energia Orientador Prof Doutor Cl udio Monteiro Fevereiro de 2010 Guilherme Almeida Ferreira Gomes 2010 Resumo A previs o a longo prazo em sistemas el ctricos apresenta se essencialmente como uma ferramenta de extrema utilidade para o planeamento da expans o do sistema produtor assim como um modo de suporte defini o de pol ticas energ ticas Perspectivas de mudan a apoiadas em pol ticas europeias e nacionais que visam diminuir o consumo el ctrico e incrementar novas tecnologias como as energias renov veis com o intuito de diminuir a depend ncia energ tica do exterior fazem com que se adivinhem mudan as no parque produtor Torna se importante averiguar as poss veis mudan as que poder o ocorrer no pre o da electricidade futuramente No presente trabalho de disserta o desenvolve se uma previs o a longo prazo do pre o da electricidade A abordagem seguida a da sua divis o em tr s perspectivas custos de produ o pre os de mercado e pre os de electricidade regulados Os primeiros dois s o retratados no mbito desta disserta o A sua previs o feita com base em cen rios de evolu o futura do sistema os quais permitem u
60. Figura 3 12 Evolu o custos de investimento de centrais produtoras a G s Carv o Hidroel ctricas oieee a sen TR e E O POIS AUS EEE USE CIRO ieee Dean nada ads 41 Figura 3 13 Evolu o dos custos de investimento de e lica ao longo do tempo EAKW Oea es an is actas nda a Us LEE ET E EE a e 42 Figura 3 14 Historial do custo de investimento considerado da energia PRE E lica 42 Figura 3 15 Historial do custo de Opera o e ou Manuten o considerado da energia PRE EOliCa secast indo pires arte graca senna deli pede pica ins t vices Sus Dei Cota a eee an ESS 43 Figura 3 16 Varia o percentual dos pre os dos m dulos FV com a varia o dos ANOS 62 oi cicrscuscaucecies aire spa tge EE dona CNES nad eu Sonia nl Sad nois sen 43 Figura 3 17 Historial do custo de investimento considerado da energia PRE FV 44 Figura 3 18 Fluxograma explicativo dos custos vari veis ccceeeecececececeeeeeeeeeeees 45 Figura 3 19 Emiss es de carbono por unidade de energia produzida relativamente s centrais T rmicas convencionais kg MWh sceccccececesceeeceeeeeeeseesesesseseesenenes 46 Figura 3 20 Esquema detalhado do modelo implementado c s esii eee 50 Figura 4 1 Potencial H drico n o aproveitado por capacidade constru da desde 1975 69 asma dat cate tec aaa CAT Ra AMD Ra a CS ASAS AO sane CA ON RA Caia TS 55 Figura 4 2 Previs o da Pot ncia Instalada d
61. N mero de actos legislativos da UE em prol da protec o do ambiente 10 3 Figura 2 1 Evolu o da Pot ncia instalada em Portugal por diferentes tipos de produ o TA scenes severa sie nice e e Danea Sans abide Cota ane aan seg did a ne ah ve Seulbalea suisse cadeenia 8 Figura 2 2 Satisfa o do consumo ao longo dos anos por tipo de produ o e Saldo importador TWA 19 a teres cass goes da esie gas denis Lenda CE seecens eau desne dal con esarce seetences 9 Figura 2 3 Organiza o do SEN simplificada 17 cesceece eee sceeceeceeceeeeeeeeeeeeeeees 11 Figura 2 4 Encadeamento entre cenarios e modelos explicando o crescendo de informa o 20 uses veces scecwuse sees duvsevedecdesvadeusegvedsses encena eae serrada EAEN 13 Figura 2 5 Curva de Gompertz S curve s ssessescssossssecsessosssesssosssssssessossssesseoss 14 Figura 2 6 Regress o Linear 22 sseesseessoosssessssossssesssosososesssososssssesosscssesssose 15 Figura 2 7 Exemplo de Regress o n o linear 22 sce eee ece sce eceeceeceeceeeeeeeeseeseeees 16 Figura 2 8 Diagrama que explicita o funcionamento do modelo Markal 32 20 Figura 2 9 Estrutura modular do modelo PRIMES 37 sccecescsececceeceeceeceeeeeeeeeeeees 20 Figura 2 10 Estrutura modular do LEAP ceeen encerrar raras 21 Figura 3 1 Fluxograma demonstrativo do modelo utilizado cece cece cece ence ee eeeee
62. Tal originado pela j referida maior participa o destas na produ o aliada ao crescendo do custo com combust veis e carbono Figura 4 70 106 107 4 3 Pre o do mercado da electricidade O pre o do mercado da electricidade calculado nesta sec o do cap tulo Os dados utilizados para o seu c lculo s o os anos relativos entrada em funcionamento do pool di rio em Portugal 2007 e 2008 sendo o primeiro valor estimado para o pre o de mercado o de 2009 not ria a rela o existente entre a parcela vari vel do custo total do sistema produtor e o PM pre o de mercado Figura 4 71 Relac o Parcela Custos Vari veis com PM 2007 2008 2009 Ano Parcela Custo Vari vel do Total MWh mw PM MWh Figura 4 71 Rela o entre parcela vari vel do custo total e pre o de mercado para os anos de treino 2007 2008 e ano de teste 2009 Como j foi explicitado aquando da explica o da metodologia utilizada o pre o de mercado reflecte essencialmente os custos vari veis nas ofertas que faz ao mercado No entanto considerada uma parcela fixa correspondente a um valor m nimo para quando o custo vari vel zero o que acontecesse se houver apenas fontes renov veis a produzir Seguidamente aplicada a metodologia descrita para os cen rios de pot ncia e de consumo considerados 4 3 1 Cen rio P1 Aplicando a metodologia ao primeiro cen rio de pot ncia instalada apresen
63. a Consumo Pot ncia 1 MW 0 35 t h 122 Ap ndice Consumo ajustado pot ncia instalada Pot ncidjystaiada X 0 35 t h Eproduzida MWh Pinstatada MW Custo com combust vel nuai C onsumo x horas pune horas unc ano X Custo combustivel t on an 122
64. a partir da produ o instalada em Portugal Descri o do algoritmo implementado para a simula o do despacho O consumo de um modo semelhante ao ajuste perpetuado na h drica executado em cada ano de acordo com a previs o do consumo obtida atrav s do m dulo antecedente Existe um factor calculado que corrige esse consumo relativamente ao do ano base ajustando o para cada ano de uma maneira iterativa ao longo do horizonte temporal definido 32 33 P_PRE Pinst_PRE_total x Pinst_PRE P_Hydro Pinst_Hydro x Pinst_Hydro P_Bombagem Pinst_Bombagem x Pinst_Bombagem ES a fics a Sy a a a dl in d SS pe Precisa de t rmica lt A Consumo PRE Hydro lt 0 a Sim Excesso de energia p P_Gas G s_T rmicaTotal x A a d P Carv o Carvao_T rmicaTotal x A NN a P_Bombagem adicional A P_FUEL Fuel_T rmicaTotal x A P_novo_Bombagem P_Bombagem adicional P_Bombagem io o SAS lt lt P_carvao gt Pinst_carvao gt SS SS a we coe Se E d E A ee i p P_novo_Bombagem gt Sk Sim distribui pelo G s m aa Pinst Bombagem 2 na we ae a Te AG s P carv o Pinst Carv o P novo gas P Gas Agas P novo carvao P carv o Pinst Carv o ABombagem P novo Bombagem Pinst Bombagem Desperd cio ABombagem N o P novo Bombagem P novo Bombagem ABombagem RE sas poa e mP novo g s gt Pinst G s
65. a redu o tanto quanto poss vel dos impactos ambientais 14 Seguindo a metodologia descrita no cap tulo anterior elaboram se dois cen rios de evolu o temporal das v rias tecnologias de produ o que est o presentes O primeiro cen rio caracterizado por um maior optimismo na pot ncia instalada de renov vel seguindo sobretudo metas estabelecidas pelo Governo Portugu s O segundo com uma abordagem mais cautelosa acerca da evolu o destas mas com a inclus o de uma central a carv o com capacidade de sequestro e armazenamento de carv o CSS 4 2 1 1 Cen rios de Pot ncia instalada a partir de Energia Hidroel ctrica Os primeiros aproveitamentos h dricos instalados em Portugal eram destinados alimenta o de instala es industriais localizadas nas imedia es dessas Pequenas redes isoladas destinadas a alimentar essas instala es bem como ilumina o p blica e algumas habita es Eram essencialmente de fio de gua representando portanto uma grande instabilidade na produ o Com o grande esfor o de electrifica o do pa s iniciado nos anos 30 40 houve uma forte aposta estatal nas grandes h dricas resultando em grandes aproveitamentos de albufeira Miranda e Picote 14 No entanto esse fulgor de novos aproveitamentos h dricos foi se perdendo ao longo dos anos sendo ultrapassada em pot ncia pela t rmica convencional Neste momento existem 4578 MW de pot ncia instalada no parque electroprodutor
66. a hora por todas as t rmicas or ria convencionais e POtpermicanor ria epresenta a percentagem de utiliza o de cada uma das t rmicas convencionais relativamente sua soma Por outro lado se a primeira condi o relativa ao consumo for superior a zero d uma situa o de energia excedente A metodologia adoptada para lidar com esta situa o a seguinte e Canaliza se para bombagem adicional a quantidade de energia que est em excesso No entanto se este novo incremento de bombagem ultrapassar a pot ncia instalada 34 35 referente a Bombagem esta desperdi ada sendo a pot ncia de bombagem posta ao maximo que pode gerar nessa hora Uma esquematiza o na forma de fluxograma do que foi dito anteriormente encontra se resumida no fluxograma da Figura 3 8 Este um m todo iterativo que percorre o horizonte temporal todo 20 anos Procede automaticamente os incrementos das novas pot ncias instaladas obtidas a partir da previs o da pot ncia instalada e procede ao ajuste ano a ano do consumo que obt m atrav s da previs o de consumo No final feita a soma de cada gera o obtendo se assim a produ o anual de cada elemento constituinte do parque produtor tal como a sua contribui o para o consumo total Sintese Resumindo a descri o da metodologia implementada para a previs o do despacho deparamo nos primeiramente com a sua rela o com a pot ncia instalada no sistema e o consumo
67. a stincedssdenscusscevcanadcevceesseev E E 70 Figura 4 19 Previs o da Pot ncia Instalada de energia PRE FV referente ao Cen rio P1 MW a csseauei A E gamer a da gas comsgueseuwdas ci iaeica pa cacaa ar be gar qa teow Gomadboo Tas 71 Figura 4 20 Previs o da Pot ncia Instalada de energia PRE FV referente ao Cen rio P2 MW scene dare coil Seen tale lies cates Seite cana Dacre dec eebd eee NE GIRA oust nud DECADA SUE Dedo aa 72 Figura 4 21 Intensidade energ tica de Portugal a vermelho e m dia Europeia EU 27 toe por milh o de euros de PIB 78 ccceecceec cece eenceenceenceenseenseenseeeseeeseees 73 Figura 4 22 Previs o do consumo referente ao cen rio 1 a do consumo GWh 15 Figura 4 23 Objectivos de redu o do consumo consideradas no plano duas vezes at 2020 80 asma dk canis dolia do do alo sated ta pr ST a O O O DO TEEN 76 Figura 4 24 Previs o do consumo referente ao cen rio 1 b do consumo GWh 77 Figura 4 25 Crescimento anual percentual por parte do consumo el ctrico e previsao futura segundo B1 segs Seeces eaa EEA ada Geehee eet 77 Figura 4 26 Previsao do aumento do consumo de electricidade na EU 27 Mtoe e percentagens do peso de cada sector neste 81 ccc ecceeeceeceenceenceeseeenseeseees 78 Figura 4 27 Previs o do consumo referente ao cen rio 2 do consumo GWh 78 Figura 4 28 Hist rico da produ o anual por m
68. actividades de transporte distribui o comercializa o de ltimo recurso de electricidade e de gest o de mercados organizados est o sujeitas a regula o por parte da ERSE A actividade de comercializa o de electricidade livre ficando sujeita apenas a atribui o de licen a Os comercializadores podem livremente vender e comprar electricidade assim como os consumidores podem escolher no mercado livremente o seu comercializador 12 Estado da Arte 2 2 2 1 O MIBEL Tem se assistido a uma propaga o da implementa o de mercados de electricidade em todo o mundo com o decorrer dos anos Tal deveu se procura de um aumento da competitividade acabando com economias de escala de proporcionar uma maior din mica da economia atraindo mais investidores do fomento da efici ncia de funcionamento do sistema Seguindo esta tend ncia foi criado em 2001 um Memorando que estabelecia a entrada em funcionamento do Mercado Ib rico da Electricidade Mais tarde estabeleceu se o Acordo entre a Rep blica Portuguesa e o Reino de Espanha relativo constitui o de um Mercado Ib rico da Energia El ctrica datado de 1 de Outubro de 2004 em que se procede cria o de um Operador de Mercado Ib rico OMI divido em dois p los o Portugu s OMIP ficar com a fun o de entidade gestora respons vel pelo mercado a prazo e o OMIE Espanhol como entidade respons vel gestora pelo mercado di rio Por outro lado a opera o do siste
69. ade de explorar o futuro recorrendo an lise de diferentes cen rios Geralmente s o feitas previs es acerca de comportamento econ mico recursos que s o necess rios progresso tecnol gico e crescimento do consumo 16 17 Existem aplica es mais espec ficas em que os modelos se focalizam como 24 e Modelos de previs o do consumo de energia Focados essencialmente nas fun es de mudan as na popula o pre os da energia e toda a economia 25 27 e Modelos de previs o da oferta produ o preocupados com aspectos t cnicos dos sistemas de energia com poss vel inclus o de aspectos financeiros como o custo e Modelos de previs o de impacto modeliza o de impactos causados por certas mudan as pol ticas podendo tamb m incluir mudan as na situa o econ mica e social Avaliam as consequ ncias de certas op es e Modelos de avalia o comparam diversas op es que avaliam as consequ ncias ou impactos de cada op o escolhendo a que melhor se adequa consoante um ou mais crit rios ex custo Apesar de existirem modelos que apenas se focam num dos aspectos em cima citados existem modelos que combinam todos estes prop sitos Modelos que integram a procura e oferta de energia assim como avalia o de impactos e escolha de melhor cen rio atrav s de indica o do custo Muitos deles com aplica o somente na electricidade 28 2 4 1 Modelos do tipo bottom up e top down Dois tipos de modelo
70. aguardam no futuro constatam se ao longo da hist ria diferentes tend ncias de evolu o do parque electroprodutor portugu s Fruto dos diferentes contextos sociais econ micos e pol ticos existentes ao longo da hist ria observam se distintas apostas na pot ncia instalada em Portugal Figura 2 1 8 Estado da Arte E 8000 E 7000 4 m Hidr ulica 6000 m T rmica 8 5000 E lica Q 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2006 Figura 2 1 Evolu o da Pot ncia instalada em Portugal por diferentes tipos de produ o 14 No in cio da electrifica o centralizada por volta dos anos 30 apostou se essencialmente na h drica com a constru o de centrais h dricas de albufeira e fio de gua Nas d cadas seguintes esse investimento prosseguiu triplicando a pot ncia existente Em 1960 a energia produzida a partir da hidraulicidade representava cerca de 95 da total consumida totalizando o equivalente a 80 da pot ncia total instalada 14 De real ar tamb m o facto de nos anos cont guos at d cada de 90 prevalecer uma continua aposta no aumento de pot ncia instalada na H drica sendo que a partir da e em seu detrimento houve uma modifica o de estrat gia para outro tipo de produ o A partir do per odo compreendido entre 1980 1990 at 2000 houve uma mudan a na pol tica energ tica Deu se um aumento por parte da T rmica Convencional sendo centrado o investimento em centr
71. ais produtoras a energia PRE T rmica e previs o de evolu o de custo segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de consumo O seu valor para a previs o futura situa se em cerca de 90 MWh Devido ao que j foi referido anteriormente e com aplica o para todas as PRE que se relaciona com a utiliza o do mesmo factor de utiliza o de pot ncia instalada ao longo de todos os anos da previs o este vai se manter constante para todos os cen rios PRE T rmica Custo Total I E 0 amp M 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Figura 4 59 Hist rico desde 1998 e previs o para 2009 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o dos custos de Energia PRE T rmica Na an lise da composi o das parcelas do custo total de produ o verifica se que o custo de investimento a par do custo da biomassa representam as maiores parcelas relativamente ao custo total Tal not rio principalmente quando existe um aumento por parte do factor de utiliza o da pot ncia instalada 100 Aplica o da Metodologia 4 2 5 7 Centrais produtoras de energia PRE FV Analisando o hist rico do custo nivelado para a energia FV constata se que o custo nivelado tem vindo a descer at ao valor de 2007 A descida verificada at esse valor dispar prende se com a redu o por parte do investimento aliada a um factor de pot ncia utilizada desta na ordem dos 1
72. ais produtoras de energia a partir de Fuel leo e carv o Paralelamente ao aparecimento de um novo pensamento onde come ou a prevalecer um pensamento ecol gico e o conceito de necessidade de desenvolvimento sustent vel houve uma mudan a estrat gica no sentido das denominadas energias renov veis com particular relev ncia assumida pela e lica e pela t rmica em regime especial cogera o biomassa Tamb m neste contexto houve incremento de t rmica convencional mas com centrais CCGT Combined Cycle Gas Turbine mais amigas do ambiente com maiores rendimentos e com um combustivel diferente do Fuel do qual os pre os record em 2008 e sua evolu o sempre crescente tornaram este tipo de tecnologia pouco apetec vel Tabela 2 1 Pot ncia instalada MW em Portugal referente ao ano 2008 1 Pot ncia Instalada MW 2008 Centrais Hidroel ctricas 4578 Centrais Termoel ctricas 5820 Carvao 1776 Fuel 1476 Fuel Gas natural 236 Gas leo 165 G s natural 2166 Pot ncia Instalada PRE 4518 Produtores T rmicos 1463 Produtores Hidr ulicos 379 Produtores E licos 2624 Produtores Fotovoltaicos 50 TOTAL 14916 Atrav s de uma breve an lise da Tabela 2 1 verificamos que existe em Portugal uma pot ncia instalada que totaliza os 15 GW Cerca de 6 GW 40 dos quais repartidos pela t rmica convencional Carv o Fuel G s natural As centrais hidroel ctricas onde est o englobada
73. al m dia de emiss es cifra se nas 84 60MtCO ano deixando um d fice expect vel de 7 41 MtCO ano O valor desse d fice dever cair para metade devido ac o do PNAC sendo que o Governo atrav s do Fundo Portugu s do Carbono prop e se a adquirir 1 86 MtCO ano Assim a quantidade total de licen as para as instala es abrangidas pelo CELE em Portugal sera na ordem das 33 93 MtCO ano 3 Com a conclus o da segunda fase os EM acordaram em Janeiro de 2008 as altera es para o sistema que ir vigorar no per odo de 2013 2020 A meta ser descer as emiss es em 20 abaixo dos n veis verificados em 1990 O modo como ser o atribu das as allowances ser diferente com o limite estabelecido a n vel 88 89 Europeu considerando a meta de emiss es e n o por pais aboli o dos NAP A partir de 2013 o sector el ctrico tera de pagar a totalidade das allowances segundo o artigo 19 Directiva 2009 29 EC Ou seja as instala es emissoras ter o de comprar a totalidade das emiss es de gases penalizando previsivelmente as centrais t rmicas convencionais Os novos desenvolvimentos introduzidos obrigando ao pagamento total das emiss es feitas por cada instala o utilizadora intensiva de energia v m acrescer a incerteza na previs o do pre o futuro no mercado do carbono expect vel que haja um aumento deste Segundo 85 estima se que o pre o do carbono estar a rondar os 40 de forma a cumprir a meta fi
74. ar a sua tend ncia anterior de crescimento 41 Seguindo a tend ncia proposta da Figura 4 39 para o cen rio de pre o alto do barril de petr leo considerou se uma tend ncia que atinge o seu m ximo em 2030 no valor de cerca de 100 bbls tg High price 100 50 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 1980 1995 2006 2020 2030 Ano Figura 4 39 Projec es de evolu o do pre o de petr leo bbls esquerda 83 Tend ncia considerada para a evolu o do Brent O pre o do g s anda por norma indexado ao do petr leo acompanhando a sua tend ncia Segundo 41 83 expect vel a ocorr ncia de uma descida at 2012 no pre o 86 87 seguindo depois uma tend ncia crescente continua O preco maximo considerado em 2030 foi cerca de 8 GJ seguindo um cenario de preco elevado 12 History Projections Henry Hub spot market Lower 48 wellhead 0 1990 2000 2010 2020 2030 2040 1990 2000 2006 2020 2030 Ano Figura 4 40 Projec es de evolu o do pre o do g s natural no mercado spot americano 1000f esquerda 83 Tend ncia considerada para a evolu o do pre o do g s Similarmente metodologia anteriormente seguida foi constru do o cen rio para uma tend ncia futura por parte do pre o do carv o atingindo quase 60 ton no ano de 2030 High coal cost High price Reference Low price Low coal cost History Projections 1990
75. ara a evolu o do pre o do gas 87 Figura 4 41 Projec es de evolu o do pre o do carv o mBtu esquerda 83 Tend ncia considerada para a evolu o do pre o do carv o sssseessseessseesssees 87 Figura 4 42 Evolu o do pre o do carbono 1 fase de implementa o do mercado 84 88 Figura 4 43 Tend ncia considerada para a evolu o do pre o do carbono ton 89 Figura 4 44 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centrais produtoras a carv o e previs o de evolu o de custo segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de CONSUMO sacas icessrasigene amis reasag s seasoned dderecdedguvccuseduacnausdeasceasterscus sce 90 Figura 4 45 Hist rico desde 2006 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o carbono combust vel dos custos do carv o para o cen rio de pot ncia P1 e cen rio de consumo 1 a cescececeececeeseeeeeseeeneeseneees 91 Figura 4 46 Hist rico desde 2006 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o carbono combust vel dos custos do carv o para o cen rio de pot ncia P1 e cen rio de consumo 2 ceseececeeceneeceneseeneseeseeeeneees 92 xviii Figura 4 47 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centrais produtoras a Gas e previs o de evolu o de pre o segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de CONSUMO aissis ao
76. as convencionais G s Carv o Fuel e a PRE t rmica A componente vari vel referente aos combust veis depende essencialmente de dois factores o pre o do combust vel utilizado e o seu consumo por unidade de energia gerada Evidentemente est dependente da quantidade de energia que produz aumentando com a quantidade de produ o Assim torna se necess rio calcular o consumo de cada central 44 45 Tabela 3 3 Consumo de combust vel por unidade de energia de cada tipo de produ o Tipo de Produ o Consumo Carv o 0 32926 ton MWh G s 8 33065 GJ MWh FUEL 1 6781 bbls MWh O consumo do carv o por unidade de energia gerada obtido a partir do balan o energ tico dispon vel na DGEG Direc o Geral de Energia e Geologia 64 relativo a Portugal A encontra se o consumo total de carv o e a produ o el ctrica que este originou nesse ano 2007 O consumo relativo s centrais a FUEL e G s determinado a partir do balan o energ tico do ano 2009 dos Estados Unidos cujos dados s o obtidos a partir da EIA Energy Information Administration 65 Calcula se de forma similar C lculo em Ap ndice Custos vari veis combust vel Consumo x Onde Pre o combust vel x Etotalproduzida 3 6 e Consumo representa o consumo por unidade de energia gerada As suas unidades dependem do combustivel utilizado Carv o Gas FUEL e s o expressas em fun o da energia MWh ton
77. at 2030 n o existir o mais incrementos de pot ncia de G s fruto do investimento no 62 Aplica o da Metodologia aumento de pot ncia nas energias renovaveis Este manter se a constante ao longo do horizonte temporal da previsao definido Cenario P2 Devido a crise econ mica mundial dois dos projectos de quatro inicialmente adjudicados ainda n o arrancaram Um deles adjudicado Iberdrola correr mesmo o risco de perder a licen a segundo 75 O adoptado para este cen rio a antevis o correspondente central da Figueira da Foz pertencente Iberdrola n o ir para a frente ficando 800 MW abaixo das metas estabelecidas Tal corresponde num incremento de cerca de 2400 MW em contraste com a meta anteriormente prevista de 3200 MW Assim o m todo utilizado para a elabora o do segundo cen rio corresponde a uma parametriza o atrav s de uma curva de satura o segundo o historial de evolu o da pot ncia instalada do G s Esta ter um termo m ximo 4566 MW em 2030 obtido a partir dos 2166 MW que j existiam somados a esta nova pot ncia expect vel de ser instalada A curva de satura o adoptada de forma a modelizar atrasos pr prios de constru o e outros como amplia o do horizonte temporal das metas Segundo 75 a central adjudicada Galp em Sines at data ainda n o tinha entrado em fase de constru o P G s Cen rio P2 5000 4000 3000 2000 1000 0 1995 2000 2005
78. aticamente nula devendo se a isso implementa o da central CCS que diminui os custos vari veis do sistema sendo esta a maior emissora de carbono por unidade de energia do parque produtor Assim foi experimentado um cen rio onde foi substitu da a central com sequestro e armazenamento de carbono por uma convencional analisando a sua influ ncia no pre o para o cen rio de consumo 1 a Figura 4 77 Verifica se que a parcela vari vel do custo do sistema apresenta um aumento quando comparado ao cen rio de pot ncia P1 na ordem dos 10 Tal explica se devido menor incid ncia por parte de renov veis no cen rio P2 aumentando por isso a produ o das t rmicas e consequentemente o custo marginal Capitulo 5 Conclus es e Trabalhos Futuros 5 1 Conclus es O presente trabalho de disserta o teve como objectivo principal a previs o a longo prazo do pre o da electricidade Esta era centrada nas suas componentes relativas previs o de custos nivelados do sistema produtor e pre os de mercado da electricidade Com o intuito de alcan ar os objectivos propostos foi estabelecida uma metodologia que relacionasse as vari veis pertencentes ao sistema el ctrico de modo a permitir o estudo de diferentes hip teses futuras Assim foram criados dois cen rios para a evolu o futura da pot ncia instalada e tr s de consumo que reflectissem poss veis situa es d spares para desta forma se obter um melhor modo de aferir
79. bros da UE existentes aquando do acordo a no per odo compreendido entre 2008 2012 n o ultrapassar em mais de 27 as emiss es de GEE registadas em 1990 1 3 O Livro Verde estrat gia Europeia para uma energia sustent vel competitiva e segura Livro Verde sobre a efici ncia energ tica Plano de Ac o para a Efici ncia Energ tica 2007 2012 Roteiro das Energias Renov veis Quotas de energias renov veis na UE e propostas de ac o concreta Duas vezes at 2020 s o todas directivas e publica es Europeias que t m como denominador comum o objectivo de garantir um desenvolvimento sustentado O aumento da efici ncia energ tica diminui o do consumo e aumento da quota relativa produ o de renov veis s o os objectivos Figura 1 3 4 9 6UL a 25 Seek veg el T T T 1990 192 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1992 1999 2000 2001 2002 2003 Figura 1 3 N mero de actos legislativos da UE em prol da protec o do ambiente 10 Como tem vindo a ser regra a UE assume a lideran a no que diz respeito ao combate das altera es clim ticas culminando na cria o do ETS Emissions trading system Criado com o objectivo de cumprir metas estabelecidas no Protocolo de Quioto e p s Quioto este sistema em ambiente de mercado funciona base de um sistema cap and trade ou sistema de cr ditos em que s o dadas allowances ou cotas s instala es emissoras Essas cotas s o es
80. cado foi implementado com 3 fases distintas A primeira fase no per odo de 2005 2007 com um objectivo de aprendizagem e implementa o do sistema A segunda fase no per odo de 2008 2012 e a terceira ir vigorar no per odo de 2013 a 2020 Segundo 3 o leil o n o ser usado para Portugal nas duas primeiras fases sendo a totalidade das emiss es alocadas de forma gratuita pelas instala es No entanto segundo o artigo 19 da directiva Directiva 2009 29 EC que rev o funcionamento do ETS a vigorar para o per odo referido na 36 37 terceira fase prev que o sector el ctrico seja obrigado a pagar a totalidade nao tendo direito a allowances penalizando previsivelmente as centrais convencionais emissoras Tal podera incrementar um custo adicional futuro nas centrais emissoras pelo que tera de ser tido em consideracao O comportamento do preco do carbono futuro apresenta se tamb m como um problema muito complicado principalmente devido a entrada de novas pol ticas que ir o certamente influenciar o mercado ETS Assim sendo a metodologia adoptada semelhante dos combust veis Baseia se em estudos existentes e a partir deles constroem se as tend ncias futuras Sintese A evolu o no longo prazo dos pre os do carbono e combust veis apresenta dificuldades inerentes ao car cter vol til e depend ncia de diversas vari veis com muita dificuldade de previs o Desse modo as tend ncias futuras para estes pre os s
81. cen rio de consumo 1 a ssssssssessesssessessesseessessseseesseeseeseess 96 Figura 4 54 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centrais produtoras Hidricas e previs o de evolu o de custo segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de consumo cece ec ececececec eee enencncececeseeeaeeneeceeeeeeeeeeeeenenen 96 Figura 4 55 Hist rico desde 1998 com composi o das varias parcelas investimento opera o e ou manuten o dos custos da Hidroel ctrica cccececeececeseeceeeeeees 97 Figura 4 56 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centrais produtoras a energia PRE Hidroel ctrica e previs o de evolu o de custo segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de consumo sceceececeeeceeeeceeeeseceeseaeeseeeeees 98 Figura 4 57 Hist rico desde 1998 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o dos custos de Energia PRE Hidroel ctrica 98 Figura 4 58 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centrais produtoras a energia PRE T rmica e previs o de evolu o de custo segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de COMSUMO cceeeeeeececececececeeeeeencncnceceeeeeeeeeneneneees 99 Figura 4 59 Hist rico desde 1998 e previs o para 2009 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o dos custos de Energia PRE TERMICA casas wee
82. cen rio onde existe um maior decr scimo o cen rio 1 b Este o que apresenta o menor consumo e portanto menor utiliza o do parque produtor t rmico com menor parcela de custos vari veis e consequentemente menor pre o de mercado 40 30 MWh Figura 4 73 Finalmente para o cen rio 1 a onde o consumo estabiliza no longo prazo obtido um valor de 48 38 MWh Este come a a ter uma leve tend ncia ascendente a partir de cerca de 2025 essencialmente provocado pelo crescimento dos combust veis se sobreporem a uma estabiliza o do consumo interessante tamb m visualizar para o cen rio com anos extremos Figura 4 75 como a influ ncia da h drica pode ditar a mudan a do pre o de mercado Para o ano de 2020 considerado um ano de muita h drica onde o pre o do sistema baixa consideravelmente sendo que no sentido inverso acontece o mesmo em 2025 mas caracterizado por um ano seco importante aferir esse efeito de modo a criar bandas que definam valores para varia o da H drica e por exemplo das PRE mais sujeitas a imprevisibilidade por for a dos recursos que utilizam e com influ ncia no pre o de mercado visto a isso significar uma maior ou menor utiliza o das t rmicas e consequentemente influenciando o custo marginal do sistema Em suma por an lise dos cen rios do consumo onde h decr scimo Figuras 4 75 4 73 pode ser expect vel uma redu o no pre o de mercado face aos que t m sido veri
83. da num ano pelo modo de produ o em causa MWh e Custos vari veis carbono custo com combust vel num ano Os custos vari veis devidos ao carbono por ano s o dependentes da energia produzida do custo do carbono e das emiss es que cada unidade de produ o gera ao produzir a energia 3 3 5 3 Custo nivelado do sistema O custo nivelado do sistema ano a ano ao longo do tempo da previs o at 2030 obt m se atrav s dos custos nivelados dos diferentes tipos de produ o do parque produtor E CNEprodutor o Eproduzida odutor CNEsistema no uni gt ia 3 8 Etotalproduzida ano Onde CNE produtor ano Custo nivelado de cada sistema produtor ywn e E Energia anual produzida por sistema produtor MWh produzidaprodutor ano e Energia total produzida pelo sistema num ano MWh Eto talproduzidagng e CNE Custo nivelado total do sistema produtor ywn sistema gno Este custo nivelado total pode ser fragmentado entre a parcela convencional e a parcela correspondente s PRE E CNEproautor convenvionalano XEproduzidaprodutor PETR i Parcela C onvencional mwh RE 3 9 Onde e CNE Custo nivelado de cada sistema produtor i produtor convenvional ano convencional awn 48 Metodologia e E Energia anual produzida por sistema produtor produzidaprodutor covencional ano z convencional MWh e Ecotalprodusida Energia total produzida pelo s
84. de e Pprervp Previs o da Pot ncia instalada de energia PRE FV referente ao cen rio P1 MW e t vari vel independente Ano Cen rio P2 Para o cen rio P2 considerado um processo semelhante ao anterior excepto o limite superior que menor Este de 300 MW em linha com a menor pot ncia instalada por parte de fontes renov veis para este cen rio P PRE PV Cen rio P2 1995 2000 2005 2010 Ang 015 2020 2025 2030 2035 P Instalada MW Previsao P PRE PV MW Figura 4 20 Previs o da Pot ncia Instalada de energia PRE FV referente ao Cen rio P2 MW 241 0 272t Pore Fvp 300 e7 2x10 4 13 Onde e Pprervp Previs o da Pot ncia instalada de energia PRE FV referente ao cen rio P2 MW e t vari vel independente Ano A curva que caracteriza a evolu o da pot ncia instalada PRE FV dada por 4 13 4 2 2 Previs o da evolu o do Consumo O PIB o indicador mais importante na medida da riqueza de um pa s Por an lise da Figura 4 21 not rio que Portugal despende mais dinheiro do que os restantes parceiros Europeus por cada milh o produzido Retira se assim uma poss vel vantagem competitiva visto Portugal necessitar de mais fundos que os restantes parceiros para produ o de energia Extrai se assim capital que poderia ser utilizado para investir noutros vectores da economia No entanto e recorrendo novamente Figura 4 21 verifica se em 2007 uma tend ncia de c
85. do Consumo GWh o 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Ano Figura 4 24 Previs o do consumo referente ao cen rio 1 b do consumo GWh 4 2 2 2 Cen rio 2 Na uni o Europeia o consumo tem subido a uma m dia de 1 71 desde 1990 2005 impulsionado na sua maioria pelo crescimento da rea residencial e dos servi os sendo o crescimento do consumo por parte da industrial muito menor Figura 4 25 O ltimo cen rio inclu do para a previs o do consumo n o inclui a legisla o aprovada pela Uni o Europeia relativa Directiva sobre o uso final da energia e efici ncia de energia nem t o pouco assegura o cumprimento do Protocolo de Quioto e as metas definidas P s Quioto em 2007 pelo Conselho Europeu Assume se que tudo continuar com a tend ncia que se verificou no passado Um cont nuo crescimento por parte do consumo da electricidade Segundo a conjuntura actual e a legisla o j aprovada ser extremamente improv vel que se verifique No entanto este cen rio uma previs o do que sucederia se a politica energ tica do passado se mantivesse change per year 17 1 1 Al o n 9o oo o wo oo eS o ta mM mM o om 3 YF g o o wh Ss 6 o o A Soo q o o N q o band N Residential Services amp Agriculture Industry Figura 4 25 Crescimento anual percentual por parte do consumo el ctrico e previs o futura segundo 81 78 Aplica o da Metodologia Examinando a Figu
86. do se apenas os custos variaveis Tabela 3 6 Valores obtidos para os par metros da componente fixa CF e a constante da componente do custo vari vel CF b CF optimizado 25 85 1 806 CF Fixo 1 20 2 078 CF Fixo 2 10 2 542 CF Fixo 3 5 2 774 Atrav s da obten o da afinidade entre o pre o de mercado e os custos de produ o torna se poss vel a previs o do pre o da electricidade 3 3 8 Conclus es Neste cap tulo foi poss vel observar e demonstrar o encadeamento l gico do modelo utilizado Em cada uma das etapas que o comp em foi explicitada a metodologia seguida de modo a atingir os objectivos propostos no capitulo I o pre o da electricidade sujeito a uma 52 Metodologia perspectiva de divisao em componente referente aos custos de producao e outra ao preco da electricidade 52 Capitulo 4 Aplica o da Metodologia 4 1 Introdu o Neste cap tulo aplicada a metodologia descrita no cap tulo anterior O encadeamento processa se de maneira id ntica sendo apresentados resultados e an lises cr ticas desses do sistema Para tal v o ser explicados e escolhidos os cen rios de evolu o para a pot ncia instalada Seguidamente apresentar se a previs o da evolu o do consumo por parte da electricidade a simula o do despacho evolu o dos custos de combust veis e carbono at finalmente na ltima parte ser abordado o pre o da electricidade 4 2 Previs o Custos de Produ
87. do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as v rias componentes fixas consideradas Cen rio Pl Consumo La sssaese sas mesa tiara Wvedesac ove Leao aids raca LTL en nie das copie anda 108 Figura 4 73 Previs o Parcela de custos vari veis do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as v rias componentes fixas consideradas Cenario PT Consumo 1 Dessa cased Vanessa succeed E Saad NE pede E Caen od DOTE ANE ad 108 Figura 4 74 Previs o Parcela de custos vari veis do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as v rias componentes fixas consideradas Cen rio P1 Consumo 2 cvecsciscsecccsccecscsescaveceascescdvavceacscdacbaedsaedeescetestoecaasisass 109 Figura 4 75 Previs o Parcela de custos vari veis do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as v rias componentes fixas consideradas Com inclus o de anos extremos cece cece kane teetin En EEKE TN EEA EEEE NKEL 109 Figura 4 76 Previs o Parcela de custos vari veis do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as v rias componentes fixas consideradas Cen rio P2 Consumo 1 a csscsrerer eias erre enre rar ee rare esse era re era re E 111 Figura 4 77 Previs o Parcela de custos vari veis do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as v rias componentes fixas considerada
88. dos 50 TWh 2 2 2 Organiza o do Sector El ctrico Nacional e o Mercado Ib rico de Electricidade MIBEL A organiza o do sistema el ctrico nacional sofreu uma profunda transforma o nos ltimos anos Desde o sistema de concess o a uma nica empresa Electricidade de Portugal que at 1993 detinha o monop lio vertical englobando a concess o da produ o transporte distribui o e comercializa o S em 1995 que a EDP come ou a sofrer concorr ncia no sector da produ o por parte da Turbog s e Tejo Energia Em 1996 transpondo uma directiva europeia Directiva 96 92 CE que visava estruturar o sector el ctrico num servi o p blico explorado segundo as leis de mercado a EDP foi transformada numa empresa holding detendo diversas empresas participadas que englobavam a reas de produ o transporte e distribui o Foi assim separada toda a cadeia de valor Paralelamente foi criada a ERSE Entidade Reguladora do Sector El ctrico com fun es de regula o e sancionat rias Essas mudan as estruturais no cerne da empresa deram origem sua privatiza o com o estado a adquirir 70 da REN Rede El ctrica Nacional concession ria da rede de transporte el ctrica 16 Todas estas progressivas transforma es deram origem a passos progressivos para a liberaliza o do mercado com o culminar em 2007 da entrada em funcionamento do pool comum com o MIBEL Mercado Ib rico da Electricidade No ano de 2006 f
89. dutor s o definidos cen rios Estes s o transpostos de forma a 28 29 constituirem um conjunto de dados pontuais discretos atrav s dos quais sao definidas fun es que melhor se adaptem a estes 3 3 2 Previs o da evolu o do Consumo O consumo define a quantidade de energia que o sistema produtor tera de satisfazer O equil brio a que o sistema tem de estar sujeito implica que a produ o tera de garantir a satisfa o desse consumo Tal implica que a pot ncia instalada o tenha de acompanhar Sendo menor a margem de pot ncia instalada relativamente ao total de consumo a ser satisfeito pode significar a entrada ao servi o de centrais que acarretam um custo maior para o sistema significando um consequente aumento no pre o da electricidade Considera es e metodologia implementada A metodologia seguida para a previs o do consumo foi feita de um modo an logo executada e j referida na previs o da pot ncia instalada Em suma feita uma an lise relativa ao hist rico dispon vel da sua evolu o avaliadas pol ticas metas estudos sobre evolu es de consumo e mudan as de tecnologias que possam mudar o seu comportamento at 2030 Com base na an lise levada a cabo s o definidos 3 cen rios reflectindo diferentes modos de comportamento e Cen rio 1 a um cen rio com uma base mais realista de redu o de consumo at 2030 e Cen rio 1 b cen rio optimista relativamente redu o do consumo e
90. e de seguida existe uma estabiliza o no consumo Dado o novo paradigma imposto por estas novas mudan as a previs o n o pode ser tanto baseada em dados hist ricos mas sim em estudar o efeito que as novas metas impostas ter o na tend ncia do consumo futuro A meta que transparece do Plano Nacional de Ac o para a Efici ncia Energ tica relativamente ao consumo consiste em conquistar uma redu o de 10 relativo ao valor de 2008 no consumo energ tico 78 Relativamente ao plano elaborado e assinado pela Uniao Europeia refere se entre outros o objectivo de alcancar em 2020 20 do consumo atrav s de medidas que maximizem a efici ncia energ tica 70 Este objectivo delineado apoiado em medidas como a substitui o de l mpadas incandescentes por Leds elimina o de tempos de standby dos aparelhos consumidores de electricidade mudan a de motores de relut ncia para motores com manes permanente entre outras medidas segundo 79 aponta para um potencial de 22 de poupan a em 2020 para a Uni o Europeia 74 75 Cen rio Consumo 1 a 60000 50000 40000 Curval E E 30000 A Curva2 siesta Curva3 a A tp Consumo GWh A 10000 Rr a gt Previs o Consumo GWh o 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Ano Figura 4 22 Previs o do consumo referente ao cen rio 1 a do consumo GWh A obten o da previs o do consumo para o cen rio 1 a Figura 4 22 obt m se atrav
91. e cen rios desta tecnologia seguindo um m todo de equil brio de mercado 38 Em suma trata se de um modelo que foi elaborado para utiliza o num horizonte temporal a longo prazo til na elabora o de cen rios e an lise do impacto de pol ticas energ ticas 37 2 4 3 3 LEAP Long Range Energy Alternatives Planning System Trata se de um modelo hibrido demand driven que combina abordagem top down atrav s de modelos econom tricos ou macro econ micos na procura consumo e do lado da produ o utiliza uma abordagem bottom up com utiliza o de simula o Em 39 s o enunciados os m dulos em que este se divide Cen rios energ ticos Agrega o Base de dados Ambiental e Cadeia de Combust vel Figura 2 10 nta Figura 2 10 Estrutura modular do LEAP Assume se como um modelo til no mbito do planeamento a longo prazo possibilitando a cria o de balan os energ ticos projec o de cen rios de procura e de oferta e a avalia o de pol ticas alternativas Pode ser usado tanto para efeitos de fontes de emiss o de GEE emitidos pelo sector energ tico como para o sector de mat rias primas n o energ ticas 2 4 4 Sintese A aplica o de modelos tornou se ferramenta fundamental para o planeamento no longo prazo do sistema energ tico O seu uso permite desenvolver previs es futuras an lises de 22 Estado da Arte possiveis impactos analisar perspectivas de consumo e de geraca
92. e energia Hidroel ctrica referente ao Cen rio PA MW ss ccsiscesccceacseccseccnesdeasseeccssedteccsdsdeacdeencvacdvecdbesceasstasdeaed ra d o 56 Figura 4 3 Previs o da Pot ncia Instalada de energia Hidroel ctrica referente ao Cen rio PZ MW sieeve ceases contem cacend es oat see cleaau s cone ERR Cs ada aa aa aa e canis 57 Figura 4 4 Potencial para instala o de mini hidrica por distrito em Portugal 72 58 Figura 4 5 Previs o da Pot ncia Instalada de energia PRE Hidroel ctrica referente ao Cen rio PI UAMW cics srai kruss ioonid sds aca cosas dra Casio can CORA C RR Gra Cana esa e sra Cosas can c o 59 Figura 4 6 Previs o da Pot ncia Instalada de energia PRE Hidroel ctrica referente ao Cen rio PZAMW sena cision teddies ave cunia wales ETEA unos ot aqi canina a eme Ee aa Ea 60 Figura 4 7 Previs o da Pot ncia Instalada de energia a G s referente ao Cen rio P 1 MW scores raiar Sa al A Sn a ST Da 61 Figura 4 8 Previs o da Pot ncia Instalada de energia a G s referente ao Cen rio P2 MW su css encare dds Rivas are asia densas es uiss acao als cana So vane Textesiuevaratesebousbesevesadeuss 62 xvi Figura 4 9 Previs o da Pot ncia Instalada de energia a Fuel referente ao Cen rio P1 MW sce stutanos eee seus ses ches Seed sad stews ties Donna a Geeta nue KNE CER cess SRI IS aa gas acao 63 Figura 4 10 Rela o linear entre as duas pot ncias instalada esquerda
93. e no parque produtor percentagem do consumo total Apesar de a t rmica ter ao longo dos anos diminu do a sua contribui o relativamente ao total consumido continua a assumir pouco abaixo de metade deste 80 Aplica o da Metodologia 4 2 3 1 Cen rio P1 O primeiro cen rio para a evolu o da pot ncia instalada simulado para as tr s diferentes hip teses de crescimento do consumo Aplicando os valores de pot ncia previs o do Consumo 1 a caracterizado por sofrer uma redu o e estabiliza o at 2030 verifica se que o quadro anterior de produ es sofre altera es significativas Figura 4 29 Cen rio P1 Consumo 1 a Fuel Carv o m G s m Hidroel ctrica m Pre FV m Pre e lica m PRE Hidroel ctrica m PRE T rmica Figura 4 29 Simula o da evolu o de percentagens relativas ao cen rio de pot ncia P1 e consumo 1 a por parte da produ o de cada tecnologia presente no parque produtor A t rmica vai decrescendo progressivamente at representar em 2030 cerca de 17 da energia total produzida Em sentido contr rio a esta tend ncia as PRE passam a satisfazer cerca de 50 A energia produzida por parte destas ltimas na sua maior parcela impulsionada pela grande subida na produ o de e lica Finalmente a restante produ o satisfeita atrav s da Energia Hidroel ctrica que tamb m sofre uma forte subida na satisfa o total do consumo Figura 4 29
94. e o consumo para o cen rio 2 manter sempre uma tend ncia de subida ao longo do tempo 84 Aplica o da Metodologia Factor P Utilizada por ano Cenario 2 Figura 4 35 Frac o da energia total anual produzida pela tecnologia pela que seria capaz de gerar num ano pot ncia m xima instalada simula o de despacho para pot ncia instalada P1 consumo 2 Resultado da simula o de despacho se basear numa extrapola o do ano base de 2008 assumindo se que as PRE e H dricas s o despachadas consoante a frac o de pot ncia utilizada metodologia explicita no cap tulo anterior ir originar ao factor de pot ncia utilizado por estas ser constante para todos os cen rios de pot ncia e de consumo Na Figura 4 36 encontra se o factor de utiliza o da pot ncia anual para cada uma dessas ao longo do horizonte temporal da previs o Factor P Utilizada por ano Hidroel ctrica PRE PRE T rmica PR Eolica Hidroel ctrica Figura 4 36 Fraccao da energia total anual produzida pela tecnologia pela que seria capaz de gerar num ano pot ncia maxima instalada das PRE e Hidroel ctrica ao do horizonte da previs o 4 2 3 2 Cen rio P2 O cen rio P2 tamb m simulado para as tr s previs es de evolu o de consumo efectuadas Essencialmente o dado principal a reter prende se com uma maior percentagem da t rmica na satisfa o do consumo total quando comparado com o cen rio de pot ncia P1 Tal 84
95. e sobretudo em previs es de longo prazo M todo que dever ser inclu do em planeamentos estrat gicos 19 12 13 O prop sito do uso desta ferramenta em previs o prende se essencialmente com a possibilidade de explorar futuros alternativos antecipando a influ ncia de eventos que possam surgir Cen rios alternativos s o constitu dos com base em suposi es objectivamente fundamentadas recorrendo ao hist rico de evolu o a poss veis altera es que ocorram devido ao aparecimento de nova tecnologia a mudan as de h bito ou mudan as de pol ticas Quantitative q P Models mm Completeness of P Scenarios Information o Stories 7 kb Qualitative Clarity of Understanding Figura 2 4 Encadeamento entre cen rios e modelos explicando o crescendo de informa o 20 As poss veis altera es nas tend ncias que servem de base constru o dos cen rios podem invalidar qualquer previs o que foi feita exclusivamente com base na cont nua extrapola o do progresso hist rico da vari vel em causa n o ponderando um futuro que teria sido considerado implaus vel se apenas se sujeitasse a esse tipo de an lise Finalmente poder se proceder constru o de modelos de modo a quantificar os cen rios considerados sendo o conhecimento acerca do futuro assim melhor modelizado permitindo um melhor conhecimento do futuro no longo prazo 20 N o existindo um modo estandardizado pelo
96. ea sans ayes setveues caves at Tasso na EE Casa sa Tess cect VEEE S 92 Figura 4 48 Hist rico desde 1998 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o carbono combust vel dos custos do g s 93 Figura 4 49 Previs o desde 2009 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o carbono combust vel dos custos do g s para o cen rio de pot ncia P1 e cen rio de consumo 1 a sssessssesssseessecesseessseeesseessseessseeeso 93 Figura 4 50 Previs o desde 2009 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o carbono combust vel dos custos do g s para o cen rio de pot ncia P1 e cen rio de consumo 2 cececeececeececensenenseneeeeseeeseeseneasenenes 94 Figura 4 51 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centrais produtoras a fuel e previs o de evolu o de custo segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de CONSUMO sas sas eri uterina dates coceira que re EEE lie eai e era avenida dia ado ter 95 Figura 4 52 Hist rico desde 1998 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o carbono combust vel dos custos do fuel 95 Figura 4 53 Previs o desde 2009 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o carbono combust vel dos custos do fuel para o cen rio de pot ncia P1 e
97. ecimento acerca da interliga o entre a economia e a utiliza o da energia utilizando a vers o Markal Macro que o liga a um modelo macro econ mico O uso deste modelo permite Identificar op es que minimizem custos e estrat gias de investimento Avaliar novas tecnologias Avaliar efeitos de novas pol ticas e regulamenta es An lise de diferentes cen rios no longo prazo 20 Estado da Arte Energy Economy Availability of technologies EE Constraints w on Import and Mining Economy of Energy and Society Figura 2 8 Diagrama que explicita o funcionamento do modelo Markal 32 Este modelo interliga o consumo e a produ o de energia Inclui vari veis desde a energia prim ria extrac o de min rio petr leo at convers o em electricidade e utiliza o final A rotina de optimiza o apresenta a solu o que selecciona conforme o menor custo a produ o de cada fonte sujeita s restri es do problema 36 2 4 3 2 Primes Desenvolvido num contexto de programas de investiga o da Comiss o Europeia este modelo h brido foi feito com o intuito de servir de instrumento de an lise para pol ticas energ ticas que incluem rela es entre pol ticas e evolu o de tecnologias caracterizado como um modelo h brido pois combina orienta es de modelos bottom up com representa es de mercado t picas de modelos orientados com base econ mica Indust NLP
98. el ctrica P1 120 Custo Nivelado MWh EO Custo nivelado P1 60 Consumo 1 a b 2 40 20 0 1995 2000 2005 2010 2015 Ano Figura 4 56 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centrais produtoras a energia PRE Hidroel ctrica e previs o de evolu o de custo segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de consumo A parcela que tem um maior impacto no custo claramente a do investimento Figura 4 57 PRE Hidroel ctrica Custo Total EO F GF EF F E m a i ee ee 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Figura 4 57 Hist rico desde 1998 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o dos custos de Energia PRE Hidroel ctrica 4 2 5 6 Centrais produtoras de energia PRE T rmica O hist rico do custo nivelado para tipos de produ o a partir de PRE T rmica foi diminuindo ao longo do tempo Figura 4 58 Como foi considerado um valor constante para o combust vel custos de investimento e opera o e manuten o a sua descida deveu se essencialmente a um aumento por parte do factor de pot ncia utilizado do total relativamente ao instalado 98 99 Custo nivelado Total PRE T rmica P1 Custo Nivelado MWh 80 custo nivelado P1 60 Consumo 1 a b 2 40 20 0 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 Ano Figura 4 58 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centr
99. elas do Gas Fuel e Carv o utilizadas no ano base 3 2 relativamente produ o t rmica total Essas percentagens s o utilizadas de modo a suprimir o que resta para a satisfa o do consumo Caso a pot ncia instalada de alguma das tecnologias seja zero a percentagem ser repartida pelas restantes Se por outro lado a pot ncia necess ria de t rmica para satisfazer o consumo ultrapassar a instalada em algum dos modos de produ o nalguma hora o Verifica se em primeiro lugar se a pot ncia de carv o ultrapassa em alguma hora a pot ncia instalada Se tal se verificar fixa se a pot ncia do carv o no m ximo que pode produzir e atrav s do c lculo do diferencial obt m se o seu excesso Este excesso incrementado no G s dando origem a uma nova produ o o Executa se ent o um processo de verifica o relativo averigua o se a pot ncia gerada a g s ultrapassar a instalada an logo ao do carv o Se tal se verificar ap s fixar o g s ao m ximo da sua produ o o diferencial de excesso repartido pelo Fuel o As novas pot ncias relativas produ o de Carv o G s e Fuel d o origem a parcela de t rmica respons vel pela gera o Pot Potutilrermicahor ria 3 2 termicahor ria Potrermicarotalpor ri i or ria Onde e Pot a energia que foi gerada por uma das unidades t rmicas utiltermicahor ria convencionais numa hora POliermicaral a soma da energia produzida num
100. en rio P1 interessante verificar as diferen as existentes para os tr s cen rios de consumo 102 103 Evolu o Custos de Produ o do sistema 80 JE 60 40 20 0 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Cenario P1 Consumo 1 a Ano Custo de Produ o Nivelado Sistema Cen rio P1 Consumo 1 b Cenario P1 Consumo 2 Figura 4 65 Previs o dos custos nivelados totais do sistema para o primeiro cen rio de evolu o de pot ncia sujeito aos tr s consumos previstos Atrav s da an lise da Figura 4 65 representativa do custo de produ o total do sistema nota se antes de mais uma redu o por parte do custo total do sistema para 2009 Tal deve se baixa dos pre os dos combust veis que se ir traduzir numa redu o na parcela vari vel do custo total Outro factor de relev ncia que se obt m por an lise do gr fico no ano de 2012 uma subida do custo de produ o total nivelado Verifica se este incremento no custo pela entrada em funcionamento do mercado do carbono onde como j foi referido o sector el ctrico ser obrigado a recorrer a leil o para a compra das emiss es totais que produz Evolu o Componente Custos Fixos da T rmica 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Cen rio P1 Consumo 1 a Custo Parcela Fixa T rmica Ano Cen rio P1 Consumo 1 b Cen rio P1 Consumo 2 Figura 4 66 Previs o componente de custos fixos relativa produ o t rmica t
101. entrais produtoras que entrar o em funcionamento condicionando assim o custo total A componente vari vel do custo do sistema directamente dependente da energia produzida vai aumentar com uma maior produ o por parte das centrais t rmicas convencionais Por outro lado com um incremento por parte das fontes renov veis com custos variados nulos far baixar essa componente Todos estes comportamentos s o importantes de aferir pois influenciando o custo marginal influenciar o o pre o de mercado Assim procede se previs o do despacho ao longo do horizonte temporal proposto permitindo numa fase posterior o c lculo das componentes de custo do sistema Considera es e metodologia implementada O comportamento de despacho do sistema el ctrico adequa se procura por parte do consumo verificando se sempre uma condi o de equil brio de forma ao sistema operar dentro dos limites de fiabilidade e estabilidade Como conhecido o consumo tem oscila es sazonais di rias e mensais As mudan as ao longo do dia por parte da procura de electricidade conforme sejam horas de ponta ou de 30 31 vazio Figura 3 5 fazem com que o despacho tamb m varie ao longo do dia implicando que centrais com custos marginais superiores sejam chamadas a produ o Por outro lado a sazonalidade mensal Figura 3 5 e inerente mudan a de comportamento por parte do consumo devem se s mudan as por parte das esta es do ano e cons
102. equentes altera es na temperatura Consumo Dezembro Consumo Julho 10000 p 6000 9000 4 94 Fa ELZA PR oak Be ttle ttt 7000 4 e 4000 444 44 6000 eepo tt E so E 3000 4000 3000 2000 2000 1000 1000 o o o 5 10 15 20 25 o 5 10 15 20 25 Horas Horas Figura 3 5 Consumo hor rio di rio nos dias 18 e 1 nos meses de Dezembro e de Julho respectivamente De forma a avaliar estes comportamentos que numa base temporal anual passariam despercebidos foi feito o despacho hor rio para cada ano previsto Assim foi considerado um despacho hora a hora para um ano base O escolhido foi o ano de 2008 extrapolando o atrav s de um algoritmo seguidamente explicitado A forma como o despacho efectuado est dependente da pot ncia instalada existente dispon vel no parque produtor mediante cada tipo de produ o e o consumo a que este tem de satisfazer a cada momento Cen rios de Previs o da evolu o da evolu o do Pot ncia Instalada Consumo MW MWh Previs o p Despacho MWh Figura 3 6 Fluxograma demonstrativo da Previs o de Despacho Deste modo implementado um modelo de previs o de despacho cujos inputs s o as previs es de pot ncia instalada e de consumo executadas nos m dulos anteriores e j anteriormente referida a metodologia utilizada A simula o do despacho foi executada desenvolvendo um algoritmo que relac
103. escer as preocupa es e aumentar a consci ncia de uma necessidade de uma maior efici ncia energ tica que leva ao decr scimo do consumo Real a se a necessidade no plano duas 20 vezes at 2020 dos diferentes estados membros n o terem apenas em mente o ano de 2020 mas tomarem decis es e apostando no desenvolvimento tecnol gico para continuar essa tend ncia de redu o at ao ano de 2050 70 Tomando como exemplo o sector Residencial e Servi os cujo consumo tem crescido acima da m dia europeia 69 urge medidas concretas que est o a ser tomadas com vista a uma poupan a energ tica visando uma minora o do impacto que o aumento do custo de 74 Aplica o da Metodologia energia ter nos consumidores A t tulo de exemplo enumeram se algumas destas medidas presentes em 78 e Sistema de efici ncia energ tica nos edif cios e Programa Renove Casa e Escrit rio e Renov veis na hora e Programa Solar e Incentivos cria o de ESCOs O sector da ind stria figura se como um consumidor com grande parte da fatia total Assim no Plano de Ac o Efici ncia Energ tica foi tamb m criado o programa Sistema de efici ncia Energ tica na Ind stria com o objectivo de reduzir em 8 o consumo da ind stria transformadora e cria o do sistema de Gest o de Consumos intensivos com alargamento a m dias empresas 78 Cen rio 1 a Apoiado nas metas de 78 e de 70 considera se que essas s o cumpridas
104. etc pol ticas Baseados no comportamento de mercado Assume Independente do comportamento de mercado 18 Estado da Arte equilibrio competitivo no comportamento entre consumidores e produtores Determina o consumo energ tico atrav s de indices econ micos PIB elasticidades de pre os mas varia no tratamento da oferta de produ o Assume que n o h descontinuidades nas tend ncias do hist rico Representa as tecnologias dispon veis para a produ o em detalhe usando dados desagregados mas varia no tratamento do consumo energ tico Assume interac es entre o sector energ tico e outros sectores Em geral a utiliza o de modelos com caracter sticas top down d se no caso das rela es entre as vari veis chave continuarem constantes ao longo do tempo da previs o Assumem que n o h descontinuidade Por outro lado os bottom up s o bons quando n o ha suficiente feedback entre o hist rico de evolu o num determinado sector e o seu futuro desenvolvimento Permitem um maior detalhe do sistema de energia e informa es acerca de desenvolvimentos tecnol gicos permitindo avaliar mais abrangentemente um leque variado de op es 2 4 2 Metodologias De modo a proceder se ao desenvolvimento dos modelos descritos poder o ser usadas diversas metodologias Estas s o descritas em 24 e Modelos econom tricos Aplica o de m todos estat sticos que permitem extrapolar o comportamento passado do
105. ficados Esta poss vel ocorr ncia poder ocorrer devido ao grande incremento de pot ncia instalada por parte de fontes renov veis ficando as t rmicas com uma reduzida percentagem do consumo total visto este decrescer Tal implicar uma redu o nos custos vari veis que por sua vez influencia o pre o de mercado 4 3 2 Cen rio P2 Aplica se agora ao segundo cen rio a metodologia para a previs o do pre o do mercado da electricidade Figuras 4 76 4 77 4 78 4 79 110 111 PM Consumo 1 a 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2005 2010 2015 e PMreal 1 PM estimado CF e CV optimizado 7 CF 10 e CV optimizado 2025 2030 CV 6 CF 20 CV optimizado 8 CF 5 CV optimizado Figura 4 76 Previs o Parcela de custos vari veis do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as v rias componentes fixas consideradas Cen rio P2 Consumo 1 a PM Consumo 1a Sem CCS 10 2005 2010 2015 e PMreal 1 PM estimado CF e CV optimizado 7 CF 10 e CV optimizado 2020 2025 2030 Ano A 6 CF 20 CV optimizado 8 CF 5 CV optimizado Figura 4 77 Previs o Parcela de custos vari veis do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as varias componentes fixas consideradas Sem considerar CCS no carvao Cenario P2 Consumo 1 a 112 Aplica o da Metodologia PM
106. gy 1998 Z M N Mohammad Reza Zonooz Ahmad Mohd Yusof Kamaruzzaman Sopian A Review of MARKAL Energy Modeling European Journal of Scientific Research 2009 S D Pohekar M Ramachandran Application of multi criteria decision making to sustainable energy planning A review Energy 2003 E Loken Use of multicriteria decision analysis methods for energy planning problems Renewable amp Sustaiable Energy 2005 S Jebaraj S Iniyan A review of energy models Renewable amp Sustaiable Energy 2004 Ad J Seebregts Gary A Goldstein Koen smekens Energy Environmental Modeling with MARKAL family Models EC4MACS The PRIMES Model 2008 P Capros L Mantzos V Papandreou N Tasios Energy Systems Analysis of CCS technology PRIMES Model Scenarios Institute of communication and computer systems2007 S C B Amit Kumar H L Pham Greenhouse gas mitigation potential of biomass energy technologies in Vietnam using the long range energy alternative planning system model Energy 2002 Eurostat Outubro Available http epp eurostat ec europa eu portal page portal eurostat home E T Shahriar Shafiee A Long term view of worldwide fossil fuel prices Applied Energy 2009 M B Ryan Wiser An Overview of Alternative Fuel Price and Carbon Regulation Scenarios Berkeley National Laboratory2004 E Comission 2009 Environment Emission Trading System Available http ec europa eu enviro
107. ia Evolu o Parcela Custos Vari veis do Sistema Com CCS DI A DO NE NO i OF NL Y 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Parcela Custos Vari veis Sistema MWh Ano Cen rio P2 Consumo 1 a Cen rio P2 Consumo 1 b Cen rio P2 Consumo 2 Figura 4 69 Previs o parcela custos vari veis do sistema t rmica convencional g s carv o fuel para o segundo cen rio com CCS de evolu o de pot ncia sujeito aos tr s consumos previstos A maior percentagem das t rmicas na satisfa o do consumo por parte do cen rio P2 originada pela menor exist ncia de pot ncia a partir de fontes renov veis origina a um valor maior na parcela de custos vari veis do sistema Este valor ligeiramente superior com CCS devido aos custos com carbono deixarem de existir Figura 4 70 Evolu o Parcela Custos Vari veis do Sistema Sem CCS D T DG EO NE ZNJ 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Ano Parcela Custos Vari veis Sistema MWh Cen rio P2 Consumo 1 a Cen rio P2 Consumo 1 b Cen rio P2 Consumo 2 Figura 4 70 Previs o parcela custos vari veis do sistema t rmica convencional g s carv o fuel para o segundo cen rio sem CCS de evolu o de pot ncia sujeito aos tr s consumos previstos No entanto se for considerada uma central a carv o convencional observa se que a componente vari vel do custo bastante superior verificada para o cen rio P1
108. icos assim como noutros campos da previs o As suas caracter sticas permitem que normalmente se relacione com o ciclo de vida das tecnologias a express o tecnologias aqui usada num sentido abrangente visto que pode se referir por exemplo a um crescimento do consumo As fases diferentes que constituem o ciclo de vida s o quatro 19 1 2 3 4 Baixo crescimento inicial durante a fase embrion ria R pido crescimento Decr scimo da taxa de crescimento durante a fase de matura o Satura o no final e y ae Figura 2 5 Curva de Gompertz S curve Uma das mais comuns curvas deste tipo a curva de Gompertz apresenta a equa o seguinte 2 1 bt Y Le e 2 1 Onde L o limite superior de Y e o n mero de Neper aeb coeficientes que descrevem a curva Esta curva n o sim trica varia de zero a L ao longo de uma varia o do tempo entre e O par metro a define a localiza o da curva enquanto que o b determina a sua forma 14 15 Dado a sua n o linearidade comum recorrer a uma regress o linear de modo a se calcularem os seus par metros Modelizar este tipo de curvas de crescimento requer um conhecimento acerca do hist rico de evolu o e do seu desempenho expectavel para o futuro visto que tera de ser definida uma estimativa para o seu n vel m ximo L 19 Em suma as caracter sticas inerentes s S Curves fazem nas ideais
109. ido s emiss es serem menos de metade das deste Figura 4 50 a par da utiliza o do g s como combust vel que apresenta um custo mais elevado De real ar que existe um forte decr scimo da parcela vari vel e consequente aumento da parcela fixa no custo total nos primeiros anos Explica se esse acontecimento face ao grande aumento de pot ncia que se deu por parte da pot ncia instalada no g s nesse ano 2010 para o cen rio P1 a par do incremento de fontes renov veis Factores estes que se traduziram numa descida por parte do factor de utiliza o da capacidade de pot ncia instalada Figura 4 38 acompanhando a parcela vari vel essa tend ncia No entanto quando o incremento por parte de fontes renov veis estabiliza e deixa de acompanhar a taxa de varia o do consumo sempre crescente para o cen rio 2 traduz se num aumento cont nuo por parte da parcela vari vel consequente de uma maior utiliza o da pot ncia instalada G s previsao Custo Total Cen rio 2 E l m OEM m G m CO2 Figura 4 50 Previs o desde 2009 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o carbono combust vel dos custos do g s para o cen rio de pot ncia P1 e cen rio de consumo 2 Para o cen rio P2 existe o mesmo comportamento entre as vari veis verificando se apenas mudan as nas amplitudes e valores destas que ter o a sua avalia o no custo do sistema total abordado mais frente
110. ing vi Agradecimentos Aos meus pais e familia por todo o apoio que me deram no decurso da vida e ao longo da dissertacao Nao poderia deixar de dar uma palavra de particular agradecimento ao Prof Jos Castro pela sua prontid o e disponibilidade na ajuda da revis o e ao futuro grande Engenheiro S rgio Silva por me ter acudido na formata o A todos que nestes ltimos meses compartilharam comigo a sala J102 fazendo com que as longas horas de trabalho fossem agrad veis Obrigado pela enorme paci ncia e apoio Sem voc s certamente n o teria sido poss vel A todos os meus amigos Uma palavra de agradecimento para o Prof Doutor Cl udio Monteiro pela amizade e excelente orienta o no decurso destes ltimos meses Thanks Boss See you around vii viii Great Works are performed not by strength but by perseverance Samuel Johnson Indice RESUMO Sa siisiccncctcciceaniesaeSniciekes Ds q CC aa Oca SUN A SULA a ide sd add iii Abstract sssini esisiini a a haw oldaid Oven elses v Agradecimentos iseinean aaa a a a a a a a e a a a eee aaa vii oo ct ARREDORES seas saul A E E EA xi Eista de FiISURAS sasssstonorcastasonasatano e castasocesetinencastacaeasatane e caso R cacos XV Lista de Tabelas src simonsincSuncuicsawaxdiastaeeusesivncdausksmnsiesbacuiiesesmsmacstuextecsians xxiii Abreviaturas e Simbolos ansees asii eens saaa s dine caspa nea beie aate aa XXV Capitulo Tocsin a Sa A Sa DA 1 Introdu o os ie
111. iona estas vari veis aplicadas ao despacho do ano de 2008 Primeiramente procedeu se a uma an lise da utiliza o da energia proveniente da H drica com o intuito de proceder ao seu ajuste No ano escolhido como base para o algoritmo desenvolvido a utiliza o relativa pot ncia instalada foi de 16 32 Metodologia Utiliza o Hidrica 2005 2006 2007 m Utiliz Hidrica Figura 3 7 Utiliza o da pot ncia H drica anual relativamente a instalada e m dia dos 5 anos Horizonte temporal de 2004 2008 Conforme demonstrado na Figura 3 7 existe uma oscila o anual por parte da pot ncia instalada utilizada Essencialmente esta ocorr ncia deve se a uma gest o do recurso hidrol gico executada pelas albufeiras que assume comportamentos diferentes de acordo com a pluviosidade Esta como obviamente vari vel vai implicar em flutua es na produ o total por parte da h drica Assim ajusta se a pot ncia utilizada da h drica para o valor m dio que de 20 Esse ajuste feito de acordo com um factor que acrescentado no despacho hor rio componente h drica importante mencionar o facto de a importa o n o ser considerada A sua imprevisibilidade inerente aos comportamentos de mercado a que est sujeita somadas s restri es a que est delimitada devido capacidade de interliga o ser fixa levam sua n o considera o Parte se do pressuposto que o consumo ser na totalidade alimentado
112. istema num ano MWh E CNEprodutor PRE ano XE produzidaprodutor a Parcela PRE uwn 3 10 Etotalproduzidagno Onde e CNE produtor PRE any Custo nivelado de cada produtor PRE S myn e E Energia anual produzida por cada produtor PRE MWh produzidap odutor PRE ano Etotalproduzt dann Energia total produzida pelo sistema num ano MWh Pode ainda ser subdividido na parcela do custo correspondente a variavel das centrais que vao ao mercado da electricidade Esta corresponde as centrais a gas carvao e fuel Parcela Variavel Produtores convencionais mwh gt CNEvariavel roaucor convenvional ano x Eproduzida podutor ER totalproduzidagno 3 11 CNEvariavelprodutor convenvional Custo nivelado da componente vari vel de cada produtor convencional MWh e E Energia anual produzida por cada produtor PRE MWh produz idaprodutor convencional no E totalproduzida no Energia total produzida pelo sistema num ano MWh Com as express es atr s descritas ficam definidas as componentes dos custos que s o determinadas ao longo da previs o O custo calculado para o pre o de importa o determinado atrav s de uma m dia ponderada dos anos em que existe mercado spot 2007 2008 3 12 A partir dessa m dia ponderada temos o pre o por energia MWh correspondente importa o Esse custo adicional foi incrementado at 2008 no c lculo do custo nivelado do sistema
113. lada menor Evolu o Parcela Custos Vari veis do Sistema MR TA sd SAN N 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Cen rio P1 Consumo 1 a Parcela Custos Vari veis Sistema MWh Cen rio P1 Consumo 1 b Ano Cen rio P1 Consumo 2 Figura 4 67 Previs o parcela custos vari veis do sistema t rmica convencional g s carv o fuel para o primeiro cen rio de evolu o de pot ncia sujeito aos tr s consumos previstos Por outro lado a parcela de custos vari veis relativa produ o total que reflecte o peso destes t m no sistema todo Figura 4 67 varia de forma inversa Ao haver maior consumo significa uma maior utiliza o por parte da pot ncia instalada das t rmicas tendo como consequ ncia a subida por parte da parcela vari vel dos custos relacionados com combust vel e mais tarde com o carbono tamb m mais declarada a diferen a existente a 104 105 partir de 2025 entre os cenarios de consumo 1 a e 1 b devendo se a influ ncia do menor funcionamento por parte da t rmica neste ltimo A tend ncia de subida que o cen rio 1 a experiencia a partir do ano de 2025 explica se com o aumento dos pre os dos combust veis e carbono aliadas a uma estabiliza o por parte do consumo que origina a produ o ser sensivelmente igual para estes anos Finalmente outro dado que transparece da figura anteriormente referida a ligeira descida que existe em 2014 reflectindo a sa da de servi
114. lo 4 descreve se a aplica o da metodologia proposta no cap tulo anterior aplicada a estrutura descrita anteriormente para cada uma das vari veis intervenientes incluindo a obten o de previs o para a evolu o do pre o da electricidade nas suas componentes custos de produ o e pre o de mercado 6 Introducao Por fim o cap tulo 5 apresenta as conclus es mais relevantes que foram obtidas com a realiza o deste trabalho de disserta o e trabalhos futuros Capitulo 2 Estado da Arte 2 1 Introdu o No presente cap tulo estabelece se o retrato dos dados estat sticos mais relevantes que comp em o Sistema El ctrico Portugu s Descreve se o sistema produtor que o constitui assim como a import ncia dos v rios modos de produ o que dele fazem parte assumem na produ o de energia total no pa s Refere se tamb m organiza o a que este est sujeito com uma breve men o ao ambiente de mercado em que este est inserido De seguida explicitam se algumas das t cnicas de previs o que s o utilizadas no decurso do trabalho de disserta o Finalmente no final do cap tulo s o descritos alguns modelos descrevendo metodologias de abordagem diferentes relacionadas com o planeamento num horizonte temporal de longo prazo para sistemas el ctricos 2 2 Caracteriza o do Sistema El ctrico Portugu s 2 2 1 Breve retrato estat stico Observando o passado o presente e os novos desafios que se
115. ma fica a cargo da REN e da Rede el ctrica Espanha REE respons vel pela gest o do sistema seguran a de abastecimento e gest o de servi os de ajuste do sistema A contrata o de energia poder processar se de diferentes maneiras atrav s de contratos bilaterais e mercados geridos pelo operador de mercado ib rico Estes s o o mercado di rio pool e mercados f sicos a prazo 2 3 T cnicas de Previs o a longo prazo Nas previs es de curto prazo com horizontes temporais de horas ou dias os m todos para previs o usados s o essencialmente baseados nos dados hist ricos rela es existentes entre vari veis para no final ser escolhido o modelo que melhor se adequa Nas previs es a longo prazo e a muito longo prazo que no sistema el ctrico devem se essencialmente a situa es em que se pretende apoiar o planeamento da expans o da rede el ctrica 18 e suporte defini o de pol ticas energ ticas t m de se contar com dados qualitativos e previs es de evolu o de tecnologias onde o hist rico de dados inexistente ou irrelevante por ser uma previs o com um horizonte temporal muito grande Este tipo de previs o tamb m apelidado de technological forecasting 2 3 1 An lise de Cen rios A inclus o de cen rios assume se como uma tentativa de modeliza o de poss veis tend ncias futuras Por vezes esta n o vista como um m todo de previs o No entanto constitui se como um m todo preponderant
116. ma melhor vis o sobre poss veis mudan as nos custos de produ o e no pre o de mercado da electricidade Palavras chave Custos de produ o Planeamento sistema produtor el ctrico Pre o de mercado da electricidade Previs o a longo prazo iii Abstract Long term forecasting in electric power systems presents itself essentially as a tool to plan the expansion of production and also as a powerful method to support policies in the energy sector A perspective of change supported by European and National policies that seek to decrease electricity consumption decrease energy dependence and implement new technologies like renewable friendly technology crave to guess changes in the electric type of production It becomes crucial then to evaluate possible changes that may occur in the electricity price on the long run In this thesis it is developed a long term forecasting for the electricity price The approach followed is to divide it in three different perspectives costs of production market electricity prices and lastly the regulated price of electricity The first two are given particular attention in this work This forecast is accomplished by using scenarios of future prospects of the power system that allow us to have a clearer sight about possible changes in the cost of production and in the market electricity price Keywords Cost of production Electricity market price Long term Forecasting Power system plann
117. mente importantes de aferir Considera es e metodologia implementada A previs o da evolu o da pot ncia instalada nos pr ximos 20 anos um problema de technological forecasting 2 3 Torna se importante avaliar o tipo de mudan as tecnol gicas que poder o acontecer no futuro assim como mudan as de pol ticas que ter o influ ncias directas nos des gnios escolhidos para a constitui o do futuro parque produtor Para tal s o estabelecidos dois cen rios que tentam modelizar o comportamento futuro da evolu o da pot ncia instalada Estes dois cen rios de previs o para cada uma das tecnologias que comp em o parque s o baseados em pol ticas europeias e nacionais que podem mudar o rumo das tecnologias que hoje constituem o sistema electroprodutor assim como na an lise do hist rico da pot ncia instalada destas Estes dois cen rios s o definidos da seguinte forma 28 Metodologia e Cen rio P1 O cen rio P1 prende se com uma considera o mais optimista acerca da evolu o futura das pot ncias instaladas por parte de fontes renov veis h drica e PRE e Cen rio P2 Neste cen rio optar se por uma vis o mais pessimista acerca das pot ncias instaladas por parte das fontes renov veis As t rmicas tamb m assumem um comportamento diferente destacando se a inclus o de uma central com captura de carbono a carv o no cen rio P2 de forma a avaliar a sua consequ ncia no sistema em termos de custos Exis
118. mento relacionando diferentes vari veis entre si e Consumo de electricidade e Capacidade da pot ncia instalada dos v rios modos de produ o existentes e Despacho el ctrico produ o el ctrica e Custos de produ o do sistema e Pre o de mercado el ctrico No cap tulo subsequente apresentado o enquadramento do tema e a motiva o subjacente sua elabora o S o tamb m enumerados os objectivos sendo por fim exposta uma breve explica o acerca da estrutura do trabalho 1 1 Enquadramento O sistema el ctrico de energia permite o funcionamento da nossa sociedade como a conhecemos assumindo se como uma das bases para a eficiente actividade e desenvolvimento da economia de um pa s Est presente em todos os aspectos do nosso quotidiano assumindo se como um bem essencial Este sector apresenta caracter sticas peculiares quando comparado com outro tipo de reas da ind stria O produto final electricidade tem de ser entregue instantaneamente respondendo s diferentes flutua es de carga impostas pelos consumidores Al m disso com a excep o de centrais h dricas com possibilidade de bombagem de gua n o existe uma maneira econ mica de armazenagem de energia em grandes quantidades 2 Introdu o O carv o g s natural fuel e grande h drica principalmente atrav s de albufeiras constitu am se como os maiores contribuidores para o mix de energia no final do s culo XX Formas de prod
119. metodologia descrita no cap tulo 3 confinada a esta sec o S o descritos tr s cen rios d spares dois deles extremos cen rio 1 b com um decr scimo muito acentuado do consumo e cen rio 2 com um continuo crescimento por parte deste O cen rio 1 a um cen rio que reflecte uma vis o mais realista que vem de encontro s pol ticas que t m vindo a ser implementadas e uma tend ncia j vis vel a meio do ano de 2009 na diminui o do consumo 4 2 3 Simula o do Despacho Nesta parte do cap tulo aplicado o m todo que foi desenvolvido no anterior Trata se uma simula o com base na extrapola o dos comportamentos do ano base considerado o de 2008 Para cada um dos cen rios de pot ncia considerados e enunciados acima executada uma simula o de despacho para os tr s correspondentes evolu o de consumo Com o passar dos ltimos onze anos s o notadas diferen as na contribui o de cada produ o para a satisfa o do consumo Nos primeiros Figura 4 28 a contribui o da t rmica e da h drica satisfaziam quase a totalidade do consumo Tend ncia essa que foi mudando ao longo do tempo aparecendo um crescimento enorme por parte da produ o PRE que em 2008 j satisfazia cerca de 23 Hist rico Produ o Anual 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 mimp mT rmica Hidroel ctrica m PRE Figura 4 28 Hist rico da produ o anual por modo de produ o present
120. mula o do Despacho cssccscsccvscsvevveenesncencencencencensessessessovscosenes 79 42 31 5 CONAMO Piee resete teca Nise sonia das acta SNIS Prada Tede CETTE TASSO Pa 80 4 2 3 2 Cen rio PZ oes cvesaus sena seats de nueates sein ur apud E qa nba eae ange ature naed eine auedteve ga dies 84 4 2 4 Evolu o dos custos dos combust veis e carbono ececececececeeeeeeeeeteneees 86 422 451 Combust veis tance sees sana ts persa sas EER Clee cages dateae Seat E OEE evened ees 86 AD AD Car DONO sas sities seat ts 05 cia clSu s capesa sa cane ES nE EEA EEAO EVERE ENCED ED EREE SEESE 87 4 2 9 Custos de produ o eins sine ssves dae sides due oca cov ad daa devs Vado seb 33 dba seve case cloves 89 4 2 5 1 Centrais produtoras de energia a CArVaO sce cece eee ec cece ec eeceeeeeeeeceeseeeenes 90 4 2 5 2 Centrais produtoras de energia a GaS ececececececeeeeeeeecncnceceeeeeeeeenenenes 92 4 2 5 3 Centrais produtoras de energia a FUEL cece cece eee ee cece eee ee eee eeeeneeneenes 94 4 2 5 4 Centrais produtoras de energia Hidroel ctrica ccecececececececeeeeeeeeencneees 96 4 2 5 5 Centrais produtoras de energia a PRE Hidroel ctrica ececeeeeeeeeeeeeeneees 97 4 2 5 6 Centrais produtoras de energia PRE T rmica cceceeececececececeeeeececneees 98 4 2 5 7 Centrais produtoras de energia PRE FV sceeceeceeceeceeceeeeeeeeeeneeeeeeeees 100 4 2 5 8 Cen
121. n O Paish Micro hydropower status and prospects Power amp Energy 2002 Energy and the challenge of sustainability World Energy Assessment 2000 M B Ryan Wiser Annual Report on U S Wind Power Installation Cost and Performance Trends 2006 U S Department of Energy2006 H Leite Aproveitamento energ tico da Biomassa Apontamentos da Disciplina de Produ o Dispersa do MIEEC FEUP 2008 A Lopes Produ o E lica e Enquadramento T cnico Econ mico em Portugal Master Engenharia Electrot cnica e de Computadores Universidade do Porto 2009 P F Marco Raugei Life Cycle Impacts and costs of Photovoltaic systems Current state of the art and future outlooks Energy 2009 Trends in Photovoltaic applications International Energy Agency2008 Photovoltaic Technology Research Advisory Council A Vision for Photovoltaic Technology European Comission2005 Direc o Geral de Energia e Geologia Available http www dgge pt U S Energy Information Administration Available http www eia doe gov A K Sven Gunnar Sundkvist Mats Sjodin Kjersti Wilhelmsen Knut Asen Alberto Tintinelli Azep Gas Turbine Combined Cycle Power Plants Thermal Optimisation and LCA Analysis D Supple Units amp Conversions Fact Sheet ed Massachusetts Institute of Technology 2007 G L Kulcinski Greenhouse Gas Emissions from Nuclear and Renewable Energy Power Plants ed College of Engineering
122. nal de redu o das emiss es Considera tamb m um cen rio pessimista com uma estimava no intervalo dos 10 15 Segundo outro estudo levado a cabo pela Comiss o Europeia indica que o pre o estimado para o carbono atingir cerca de 15 tCO em 2020 No entanto ente n o inclui as novas regras aprovadas 50 Carbono 2010 2015 2020 2025 2030 Ano 4 Carbono ton Evolu o carbono ton Figura 4 43 Tend ncia considerada para a evolu o do pre o do carbono ton Para a constru o da tend ncia de pre o do carbono para o futuro considera se uma tend ncia exponencial at ao ano de 2030 atingindo o valor m ximo de 40 ton Torna se muito dif cil aferir como ser a tend ncia de crescimento no futuro por mudan as radicais que as novas pol ticas v o introduzir e pela exist ncia de um hist rico muito curto 4 2 5 Custos de produ o Seguidamente enunciam se algumas das vari veis explicadoras atrav s da compara o de dados relevantes de alguns elementos dos v rios cen rios de pot ncia e de consumo Numa 90 Aplica o da Metodologia primeira fase para os custos de produ o de cada central produtora existente e segunda fase para o custo total do sistema 4 2 5 1 Centrais produtoras de energia a carv o Como se pode verificar por an lise Figura 4 44 o historial do custo nivelado do carv o situou se no intervalo compreendido entre os 30 40 MWh Figura 4 44 tendo
123. ncia instalada MW de cada unidade produtora considerada Tipe de praducse kW O amp M kW Refer ncias Tempo de vida anos ano referente Carv o 1152 05 58 44 49 50 40 G s 576 05 17 44 51 50 40 Fuel 516 05 15 49 25 Hidroel ctrica 1232 07 16 52 50 100 PRE FV 4430 07 9 49 50 20 PRE Hidroel ctrica 1756 05 16 53 54 55 56 100 PRE T rmica 2000 30 49 57 50 25 PRE e lica 1152 05 15 44 51 58 50 20 Carv o com CCS 2300 20 115 44 40 Torna se importante de realcar que os custos presentes na coluna de refer ncias Tabela 3 1 podem ter ligeiras diferen as entre valores encontrando se o escolhido para cada um dos tipos de produ o com a refer ncia destacada Essas discrep ncias entre valores devem se essencialmente variabilidade destes consoante o pa s dimens o do projecto condi es de financiamento etc Centrais produtoras de energia a Carv o G s Fuel e Hidroel ctricas A evolu o de custo considerada para o carv o g s e hidroel ctrica est presente na Figura 3 12 A varia o ao longo do tempo do investimento foi considerada partindo do valor escolhido na Tabela 3 1 seguindo uma varia o similar apontada por 50 40 41 Investimento kW 800 600 400 200 0 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Ano Hidroel ctrica Carv o Figura 3 12 Evolu o custos de in
124. ncia instalada cerca de 8 da pot ncia instalada total no cen rio 1 b do consumo pode atingir praticamente o dobro desse valor no mesmo ano G s Custo Total E l E OM Gas 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Figura 4 48 Hist rico desde 1998 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o carbono combust vel dos custos do g s Analogamente ao que acontece no carv o para cen rios onde existe uma baixa utiliza o do factor de utiliza o de pot ncia observa se que a componente fixa do custo cresce bastante ao longo do horizonte temporal Figura 4 49 G s previsao Custo Total Cen rio 1 a m m 0 amp M m G m CO2 Figura 4 49 Previs o desde 2009 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o carbono combust vel dos custos do g s para o cen rio de pot ncia P1 e cen rio de consumo 1 a Para um cen rio de maior utiliza o da pot ncia instalada como se verifica para o cen rio onde o consumo cresce cen rio 2 comprova se que a parcela de custos relativa aos combust veis a que assume maior import ncia com um crescendo ao longo do tempo tamb m impulsionado por um crescimento do pre o do combust vel Por outro lado 94 Aplica o da Metodologia verifica se que a parcela dos custos de emiss es de carbono n o representa uma percentagem t o grande como do carv o dev
125. neares usual a utiliza o de m todos num ricos como por exemplo o M todo dos Minimos Quadrados Este m todo assenta na premissa que a soma do erro a dist ncia vertical da soma entre os v rios valores de Y real e Y previsto Atrav s da minimiza o do quadrado da sua soma torna se poss vel a obten o dos par metros da regress o As vantagens destes modelos prendem se essencialmente com a possibilidade de relacionar uma nica vari vel dependente com uma ou mais vari veis independentes A possibilidade de estabelecer rela es causais entre vari veis permite n o s prever mas tamb m explicar a vari vel dependente Por outro lado uma grande desvantagem que este tipo de modelo apresenta relaciona se com a necessidade de serem conhecidos os valores futuros da vari vel independente de modo a ser poss vel proceder se a uma previs o futura para a vari vel dependente 19 2 4 Estado da arte de Modelos utilizados em sistemas de energia Existem modelos aplicados em sistemas de energia que permitem previs o e an lise quanto ao seu comportamento no longo prazo Estes s o teis na medida em que permitem o acesso a informa es acerca do comportamento futuro englobando a procura por parte do consumo os impactos que ter o na economia e no ambiente assim como impactos a que pol ticas e escolhas tecnol gicas d o origem 23 Os prop sitos gerais que acompanham o uso destes modelos prendem se com a possibilid
126. nment climat emission implementation_en htm D Anderson Electricity Generation Costs and Investment Decisions A Review UK Energy Research Centre2007 F H Rolf Kehlhofer Franz Stirnimann Bert Rukes Combined Cycle Gas amp Steam Turbine Power Plants 3rd ed 2009 V Miranda T picos de Matematica Financeira para Aplica o em Gest o de Energia Apontamentos de Gest o de Energia do DEEC FEUP2004 A R John Klein Comparative Costs of California Central Station Electricity Generating Technologies California Energy Comission2007 P Power The Cost of Generating Electricity Royal Academy of Engineering2004 118 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 119 Electricity Market Module EIA2009 World Energy Outlook 2050 WETO H2 European Comission2005 C Abreu Custos Financeiros e Sociais da Gera o de Electricidade em Parques e licos Master Tecnologia do Ambiente Universidade do Minho 2006 Projected Costs of generating electricity International Energy Agency2005 A Guide to UK Mini Developments The British Hydropower Association 2005 R Castro Introdu o a Energia Mini Hidrica Instituto Superior T cnico2002 State of the art of small Hydropower in EU 25 European Small Hydropower Associatio
127. not ria a estabiliza o na produ o a partir de 2020 mantendo se as parcelas sensivelmente inalteradas a partir dessa data fruto de uma estabiliza o por parte do consumo 1 a e o incremento das pot ncias a partir de fontes renov veis estagnar Outro destaque na an lise simula o do despacho prende se com o factor de utiliza o anual de pot ncia Este factor um r cio entre o quanto uma tecnologia poderia produzir durante um ano se funcionasse pot ncia m xima e a energia efectivamente produzida 4 17 z _ Eproduzida f Utilp inst 8760hXPinstalada aad Onde e E produzida Energia produzida durante um ano pela tecnologia em causa MWh e Pinstatadas Pot ncia instalada da tecnologia em causa MW e f Utilpinst factor de utiliza o da pot ncia 80 81 Factor P Utilizada por ano Cen rio 1 a E G s m Carv o Figura 4 30 Frac o da energia total anual produzida pela tecnologia pela que seria capaz de gerar num ano pot ncia m xima instalada simula o de despacho para pot ncia instalada P1 consumo 1 a Como corroborado pela Figura 4 30 o factor de utiliza o da pot ncia instalada pelas t rmicas para o cen rio de pot ncia P1 aplicado ao cen rio de consumo 1 a vai diminuindo ao longo do tempo Tal deve se essencialmente ao incremento de pot ncia por parte das energias com fonte renov vel e hidroel ctrica apoiado por uma descida por parte do consumo neste cen
128. ntaridade com o recurso e lico dispon vel atrav s da reversibilidade permitida pela bombagem pretende se chegar aos 6250 MW at ao ano de 2015 atingindo em 2020 os 7000 MW e consequentemente os 70 de aproveitamento do total do recurso hidrico 14 Tabela 4 1 Resumo das metas propostas para o incremento de pot ncia hidroel ctrica Energia Hidroel ctrica Ano Metas 2010 5575 MW 2015 6250 MW 2020 7000 MW Consequente preocupa o ambiental que se imp e nos dias de hoje e tendo em considera o que aproveitamentos deste tipo comportam altera es a nivel de deposi o de 56 Aplica o da Metodologia sedimentos altera o na vida selvagem e por vezes movimenta o de popula es e ainda avultados investimentos fazem com que a totalidade de potencial h drico seja uma meta dif cil de atingir P Hidroel ctrica Cen rio P1 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Ano A Cen rio P Instalada MW Previs o P Hidroel ctrica MW Figura 4 2 Previs o da Pot ncia Instalada de energia Hidroel ctrica referente ao Cen rio P1 MW Considerando o acabado de enunciar para o primeiro cen rio de evolu o da pot ncia instalada escolhida uma curva de satura o com o intuito de modelizar a sua evolu o at 2030 considerando se um limite superior m ximo de 7200 MW Devido ao hist rico desde 1998 at 200
129. ntrais CCGT trazem em detrimento da utiliza o das centrais a FUEL com mais emiss es por unidade de energia produzida Em Portugal espera se que as centrais CCGT representem cerca de 30 da capacidade total do parque produtor em 2010 69 onde ter o import ncia na sua maior parte em cobrir a ponta do diagrama de cargas visto serem centrais com uma capacidade muito r pida de entrada ao servi o Estima se que a pot ncia instalada neste tipo de centrais vai representar uma poupan a anual de 1 9 Mton ano em emiss es de carbono em Portugal contribuindo para o cumprimento de metas impostas pelo Protocolo de Quioto 74 Ap s estas considera es apresentam se seguidamente os cen rios para a previs o da evolu o de pot ncia instalada destes dois tipos de produ o el ctrica 4 2 1 3 1 Gas Cen rio P1 Foram licenciados mais 3200 MW de pot ncia para novas centrais CCGT com entrada prevista em funcionamento em 2010 14 69 Considera se que todas entram ao servi o na meta prevista Tabela 4 2 Meta nacional para o incremento de pot ncia at ao ano de 2010 G s Ano Meta 2010 5366 MW P G s Cen rio P1 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1990 2000 2010 2020 2030 2040 Ano A Cen rio P Instalada MW Figura 4 7 Previs o da Pot ncia Instalada de energia a G s referente ao Cen rio P 1 MW Tal representar numa pot ncia total instalada de 5366 MW a partir de 2010 Cr se que
130. o vis vel que no cen rio onde o consumo sobe Figura 4 46 e consequentemente existe uma maior utiliza o da pot ncia instalada a parcela de custo associada ao combust vel e maioritariamente s emiss es de carbono passa a representar cerca de 45 no ano de 2030 para o primeiro cen rio de pot ncia Torna se interessante verificar que para uma alta utiliza o da capacidade total instalada do carv o esta parcela dos custos vari veis assume uma grande percentagem dos custos totais Ainda referente Figura 4 46 verifica se que nos primeiros anos previamente ao aumento referido existe uma diminui o por parte da parcela vari vel dos custos Esta impulsionada por um decr scimo do factor de utiliza o da capacidade instalada Figura 4 48 de pot ncia que ocorre face ao incremento de fontes renov veis com uma varia o maior que a do consumo para esses primeiros anos Ap s esses o incremento de pot ncia por parte de fontes renov veis estabiliza e como o consumo para o cen rio 2 aumenta continuamente reflecte se numa maior utiliza o do carv o reflectindo se na subida da parcela vari vel 92 Aplica o da Metodologia Carv o Custo total Consumo 2 m l E OGM m CO2 m C Figura 4 46 Hist rico desde 2006 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o carbono combust vel dos custos do carv o para o cen rio de pot ncia P1 e cen rio de consumo 2
131. o Foi criado um Sistema de Registo da Microprodu o SRM que constitui uma plataforma electr nica de interac o com os produtores o qual necess rio para se exercer a actividade a actividade Paralelamente houve a aposta em produ o centralizada como disso s o exemplos o caso da central de Amareleja com 47 MW de pot ncia instalada e a central de Olva com 2 MW de pot ncia instalados Em termos de recurso solar Portugal tem dos melhores ndices Europeus Tal implica um valor acrescido numa maior aposta futura neste tipo de tecnologia fazendo com que se preveja um aumento de pot ncia instalada nos pr ximos anos Cen rio P1 As metas que Portugal se prop e a atingir segundo 69 correspondem a um incremento de 150 MW em 2010 atrav s da instala o de microgera o P PRE PV Cen rio P1 0 1995 2000 2005 2010 Ano 5 2020 2025 2030 2035 P Instalada MW Previsao P Instalada MW Figura 4 19 Previs o da Pot ncia Instalada de energia PRE FV referente ao Cen rio P1 MW Atrav s de uma curva de satura o 4 12 parametrizada a partir do hist rico de pot ncia instalada com um limite m ximo de 400 MW visto Portugal ser um pa s com boas condi es para a explora o deste tipo de recurso e os novos impulsos legislativos dados nesse sentido obt m se a equa o que d a evolu o da pot ncia 211 0 242t PprE FVp 400 e ee sae 4 12 72 Aplica o da Metodologia On
132. o assim como identificar poss veis cen rios que facilitem as decis es de interven o Como declarado em 23 os modelos energ ticos n o s o a nica ferramenta usada pelos respons veis pela legisla o mas s o cada vez mais importantes na ajuda de apoio decis o 22 Capitulo 3 Metodologia Introdu o No presente cap tulo abordada a metodologia seguida juntamente com a explica o para o desenvolvimento do modelo feita uma breve an lise do problema e s o estabelecidas considera es entre as rela es das diversas vari veis existentes no sistema el ctrico Seguidamente feita uma an lise detalhada para cada um dos passos seguido e considera es feitas ao longo do modelo 3 1 Abordagem inicial ao Modelo utilizado O presente trabalho de disserta o tem como objectivo conjecturar a evolu o futura dos pre os de electricidade Estes s o abordados em tr s perspectivas diferentes custos de produ o pre os de mercado e pre os de electricidade regulados Os custos de produ o est o relacionados com a diferen a nas diversas componentes de custo entre cada tecnologia usada para a produ o de energia T m inerentes caracter sticas espec ficas como o tempo de vida custos de investimento opera o amp manuten o constituindo os custos fixos Existem tamb m custos vari veis relacionados com os combust veis utilizados e com a quantidade de energia produzida Os pre os de
133. o baseadas em estudos que apresentam valores futuros para os pre os referidos no pr ximo cap tulo 3 3 5 Custos de Produ o A previs o da componente do pre o da electricidade relativa ao custo de produ o do sistema tratada nesta sec o do cap tulo Neste d se a interliga o dos m dulos atr s descritos Assim torna se necess rio arranjar uma metodologia que permita comparar as diferentes tecnologias que constituem o sistema produtor Uma destas poder ser a aplica o de um custo nivelado que permita quantificar o custo por cada unidade de energia gerada em cada modo de produ o Considera es e metodologia implementada O custo total de um determinado modo de produ o um agregado de custos Entre eles est o presentes os custos referentes ao investimento opera o e manuten o 13 e custos vari veis associados ao consumo de combust vel assim como com a entrada em vigor do mercado europeu de emiss es de CO2 Emissions Trading System ETS custos com o carbono De modo a comparar as diferentes tecnologias feito o c lculo de um custo nivelado por unidade de energia MWh 38 Metodologia Energia produzida MWh Custos fixos Custos variaveis Figura 3 10 Esquema que representa o modo de c lculo do custo nivelado MWh Esse custo tem uma base anual e permite a compara o entre as v rias tecnologias presentes no parque produtor Exemplos de uma semelhante
134. o da pot ncia instalada resultam num acr scimo na parcela de custos relativos componente fixa que causa um aumento do custo nivelado total do sistema Por outro lado os custos vari veis do sistema baixam para estes cen rios de consumo Como a rela o entre o custo de produ o do sistema quanto ao pre o de mercado da electricidade se relaciona essencialmente com a parcela vari vel destes e face ao que foi dito anteriormente por parte do seu decr scimo quando existe uma redu o no consumo prev se a possibilidade de um decr scimo futuro do pre o de mercado Este decr scimo no pre o de mercado com o aumento do custo de produ o total nivelado do sistema poder causar problemas regula o do pre o da electricidade no futuro Para al m disso em cen rios de aumento do consumo foi obtido um pre o de mercado crescente dado a parcela de custos vari veis do sistema ter sempre uma curva ascendente tamb m pressionada pelo aumento do custo dos combust veis e emiss es de carbono expect veis 5 2 Trabalhos Futuros Quanto a poss veis trabalhos futuros torna se relevante um estudo acerca dos comportamentos que o pre o da electricidade regulado e as suas diferentes componentes tarif rias ter o face aos v rios cen rios estudados na evolu o a longo prazo do pre o de mercado 116 Refer ncias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
135. odo de produ o presente no parque produtor percentagem do consumo total cece cece eee e eee eeeeeeceeeceenseeneeeneees 79 Figura 4 29 Simula o da evolu o de percentagens relativas ao cen rio de pot ncia P1 e consumo 1 a por parte da produ o de cada tecnologia presente no parque produton ias usada intel do and hoc ane toed ene Mew RE dae ATT a ad QuE Cad EU ad 80 xvii Figura 4 30 Frac o da energia total anual produzida pela tecnologia pela que seria capaz de gerar num ano pot ncia m xima instalada simula o de despacho para pot ncia instalada P1 consumo 1 a ccsceceeececeeeeceeseceeseeenseeeesenesseaeeseaenees 81 Figura 4 31 Simula o de despacho hor rio para o cen rio de pot ncia P1 e para a previs o de consumo 1 a Ano Base 2008 ccc ecce sce eeeeeeceeeceenseenseeeseeeeeees 82 Figura 4 32 Simula o de despacho hor rio para o cen rio de pot ncia P1 e para a previs o de consumo 1 a Ano 2015 cee ece eee e nce ence ence eee eeeceeeseeeseeeseeeseeeseees 82 Figura 4 33 Simula o de despacho hor rio para o cen rio de pot ncia P1 e para a previs o de consumo 1 a Ano 2030 ceece cece cece eect ee eeneeeeceenseenseenseeeseeeeeees 82 Figura 4 34 Simula o da evolu o de percentagens relativas ao cen rio de pot ncia P1 e consumo 2 por parte da produ o de cada tecnologia presente no parque produtor serer top aea EEEa EAEE
136. oi aprovado o Decreto lei 29 2006 que faz a transposi o de uma directiva Europeia que define um novo modo de organiza o para o SEN Servi o El ctrico Nacional Figura 2 3 decretando o regime de actividades e funcionamento 10 11 PRO Produ o em Regime Ordin rio o R S E Contratos Biaterais e CL Comercializador e D Liberalizado G Contrato Bilaterais G CML Clientes E Mercado Liberalizado Figura 2 3 Organiza o do SEN simplificada 17 O SEN integra as actividades de produ o transporte distribui o comercializa o opera o de mercados e opera o logistica de mudan a de comercializador de electricidade A produ o de electricidade divide se em e Produ o em regime ordin rio n o estando sujeita a regimes especiais seu requisito a obten o de licen as para utiliza o podendo vender a electricidade produzida atrav s da celebra o de contratos bilaterais com clientes finais e com comercializadores de electricidade assim como na participa o nos mercados organizados e Produ o em regime especial caracterizada por gozar do direito de vender a electricidade que produz ao comercializador de ltimo recurso Esta vendida segundo uma tarifa especial de acordo com legisla o espec fica A responsabilidade da gest o t cnica global do sistema operador de sistema feita pela concession ria da rede de transporte a REN Por outro lado as
137. onverg ncia 72 73 150 130 110 90 1997 2005 2007 E Figura 4 21 Intensidade energ tica de Portugal a vermelho e m dia Europeia EU 27 toe por milh o de euros de PIB 78 O crescimento econ mico dever ser feito de um modo sustentado com uma gest o de energia eficiente para idealmente crescer economicamente acompanhado de um decr scimo por parte do consumo energ tico Existia no passado em Portugal uma tend ncia por parte do consumo energ tico no sentido de uma varia o maior relativamente a do PIB Este facto tem vindo a mudar nos ltimos anos onde por um lado a desacelera o da economia e o aumento dos pre os do petr leo contribu ram muito para este abrandamento e por outro o delinear de estrat gias e planos concertados para uma maior efici ncia energ tica Entre estes assumem se com particular destaque o Plano Nacional de Ac o para a Efici ncia Energ tica e a n vel Europeu o Duas vezes 20 at 2020 De acordo com a metodologia descrita no cap tulo precedente s o elaborados tr s cen rios para a previs o da evolu o do consumo at 2030 4 2 2 1 Cen rios 1 a e 1 b A UE depara se com um problema crescente de depend ncia energ tica relativamente ao exterior sendo que se nada for feito essa mudar de 50 para 65 em 2030 76 Crises como o corte do abastecimento de g s natural por parte da R ssia Uni o Europeia no final do ano de 2008 v m acr
138. optimis D p for demand for ELC STM from grid O f p for demand af ELC STM from tert S D for elec sales Terti NLP optimisation D aipa for demand from central electricity S D for elec sales to central electricity Demand for steam Demand for electricity Steam Electricity NLP optimisation S D for elec sales 3 producers for electricit and steam public utilities industrial autoprod and tertiary Electricity Finance p 9 S for elec sale price of elec amp distr heating District Heating Demand for electricity Refineries NLP modet and finance sub mode Natural Gas model finance sub model Prices of Electricity and Distr sirmulat simuat D fip D p Figura 2 9 Estrutura modular do modelo PRIMES 37 20 21 O modelo modular simula um equil brio de mercado entre o consumo energ tico e a produ o Analisa factores que determinam a procura e a oferta de cada combust vel e atrav s de um processo iterativo o modelo determina o equil brio econ mico de combust vel para o mercado A vers o mais corrente deste modelo inclui uma representa o extensiva das tecnologias incorporadas na gera o e informa o acerca de futuras tecnologias como o Carbon Capture and Storage CCS Os custos de transporte e armazenamento do carbono s o modelados atrav s de custos com fun es n o lineares por cada pa s permitindo uma an lise de implementa o de pol ticas
139. posi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o dos custos de Energia PRE FV 4 2 5 8 Centrais produtoras de energia a PRE e lica Finalmente o custo nivelado da e lica apresenta se com um custo nivelado de produ o que oscila entre os 70 90 MWh Figura 4 63 102 Aplica o da Metodologia Custo nivelado PRE E lica P1 DR DONE EFR Custo Nivelado MWh custo nivelado P1 Consumo 1 a 1 b 2 2000 2005 Ano Figura 4 63 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centrais produtoras a energia PRE E lica e previs o de evolu o de custo segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de consumo Por se considerar o investimento e custos de manuten o constantes no horizonte da previs o para e lica a par da pot ncia utilizada ser igual para cada ano implica que o custo nivelado se mantenha constante ao longo da previs o PRE E lica Custo Total 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Figura 4 64 Hist rico desde 1998 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o dos custos de Energia PRE E lica A parcela relativamente aos custos de investimento assumem quase a totalidade do custo total deste tipo de sistemas Figura 4 64 4 2 5 9 Custo do sistema Cen rio P1 Na previs o dos custos de produ o nivelados totais do sistema para o primeiro cen rio de pot ncia C
140. qual se rege a elabora o de cen rios existem alguns passos importantes que devem ser considerados 19 e Identificar o prop sito do cen rio e Identificar o sistema alvo da modeliza o ex tend ncias que at agora seguiu e se continuar a segui las no futuro Rela es existentes entre outras vari veis e Determinar poss veis mudan as em tecnologias economias pol ticas e comportamentos sociais e Explorar diferentes cen rios A vantagem que adv m do uso desta t cnica relaciona se principalmente com a ajuda que permite no que respeita ao tratamento da incerteza a longo prazo sendo que em muitas ocasi es n o est dispon vel uma informa o objectiva de forma a minimiz la A possibilidade de modelizar mudan as de pol ticas e tecnologias considerando v rios cen rios assume se como um m todo de minimizar as incertezas 14 Estado da Arte 2 3 2 S Curves Curvas de satura o Uma das t cnicas muito populares em technological forecasts o recurso a aproxima o por fun es de acordo com os dados hist ricos Poe se a quest o de qual fun o sera a mais apropriada As mais populares s o a linear exponencial logistic e de Gompertz 21 Estas duas ltimas s o as mais comuns devido s suas caracter sticas de se adaptarem melhor a este tipo de previs o longo prazo por raz es que ir o ser explicitadas de seguida A utiliza o das chamadas S curves comum em modelos econ m
141. que sejam livres de emiss es de carbono poder dar se o caso de ser constru da uma central de captura e armazenamento de carbono em Portugal A influ ncia que essa central trar para o sistema ser abordada mais frente 68 Aplica o da Metodologia P Carvao Cenario P2 2000 1500 gt 1000 500 0 1990 2000 2010 Ano 2020 2030 2040 Previsao P Instalada MW Figura 4 15 Previs o da Pot ncia Instalada de energia a carv o referente ao Cen rio P2 MW 1776 800 Prarv opy 1776 ate 2020 x1 5 4 10 Onde e Prarviop Previs o da Pot ncia instalada de energia a carv o referente ao cen rio P2 MW e t vari vel independente Ano A curva que caracteriza a evolu o de pot ncia do carv o est presente em 4 10 4 2 1 6 Cen rios de Pot ncia instalada a partir de Energia a PRE T rmica A PRE T rmica engloba v rias unidades produtoras como j foi mencionado no cap tulo anterior Presentemente encontram se algumas barreiras que podem impedir a prolifera o da instala o de grandes centrais a biomassa Estas prendem se essencialmente com a inexist ncia de um mercado de res duos a falta de m o de obra nos meios rurais e os grandes custos associados ao transporte e recolha da biomassa Cen rio P1 Para a constru o do cen rio 1 existem algumas metas importantes a reter Em 2010 pretendido o incremento de pot ncia em biomassa na ordem dos
142. ra 4 26 at 2030 o consumo na Uni o Europeia segundo 81 manter sensivelmente os pesos relativamente a cada sector no consumo final da energia 4500 Energy Shares in Mtoe Branch 4000 Trans 3500 port 3000 Tertiary 2500 Residen 2000 tial 1500 Rest of Industry 1000 Ener 500 ey Intensive 0 Industry 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 1990 2005 2030 Figura 4 26 Previs o do aumento do consumo de electricidade na EU 27 Mtoe e percentagens do peso de cada sector neste 81 Outros estudos que corroboram esta tend ncia de subida se nada for feito para a contrariar encontram se em 57 e um estudo feito com base no modelo de energia PRIMES 82 Cen rio Consumo 2 70000 60000 50000 40000 GWh Consumo GWh 30000 20000 gt Previs o do Consumo 10000 e o 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 Ano Figura 4 27 Previs o do consumo referente ao cen rio 2 do consumo GWh A metodologia levada a cabo para este cen rio baseada no crescimento percentual anual previsto para os sectores residencial e industrial na UE Figura 4 25 e respectivas percentagens que ocupam no consumo total Figura 4 26 segundo 2 Assim sendo considerado um crescimento m dio anual com cerca de 1 ao ano portanto um cen rio pessimista de cont nuo crescimento 78 79 Sintese A previs o do consumo seguindo a
143. ransport Trends to 2030 ed European Comission 2007 L M P Capros The European energy outlook to 2010 and 2030 Energy 2000 Annual Energy Outlook 2008 Energy Information Administration2008 120 Refer ncias 84 M I Soares ed Apontamentos da disciplina de EMER do DEEC FEUP 2009 85 J W Jon Birger Skjzerseth Explaining the significant 2008 changes in EU emissions trading in International Studies Association 50th Annual Convention New York 2009 120 Ap ndice A Calculo de Consumos A 1 C lculo Consumo por unidade de energia de centrais produtoras a Carv o Produ o carv o 2007 11663 GWh Consumo Carv o 2007 2707042 toe 113338434 GJ Valor energ tico do carv o 30 GJ ton 113338434 G GJ so raro 30C ton i Consumo Produ o Carv o 11663 GWh 323 9259 cwh 0 323925 mw A 2 C lculo Consumo por unidade de energia de centrais produtoras a G s Produ o G s 2009 409398000 GWh Consumo G s 2009 3152081000 mcf 1 mcf 1 082 GJ E 3152081000 x 1 082 GJ Consumo Produ o G s GJ 409398000 GWh HBO Mwh A 3 C lculo Consumo por unidade de energia de centrais produtoras a Fuel Produ o Fuel 2009 14887000 MWh Consumo Fuel 2009 24982000 bbls 7 24982000 bbls Consumo Produ o FUEL ee bbls 14887000 MWh 16781084 uwh A 4 C lculo Consumo por unidade de energia de centrais produtoras PRE T rmic
144. rcela fixa corresponde a um valor m nimo para quando o custo vari vel zero o que acontece se houver apenas fontes renov veis a produzir Desta forma a rela o entre os pre os de mercado e os custos de produ o ser dada pela soma entre uma componente relativa parcela vari vel do custo e outra referente a um custo fixo 3 13 50 51 PM CF bxCV 3 13 Onde e PM Pre o do mercado da electricidade num determinado ano MWh e CF parcela fixa do custo considerada MWh e b constante a determinar e CV parcela vari vel do custo no ano correspondente MWh Para determinar essa rela o recorre se ao pre o hist rico de mercado relativo a 2007 2008 calculado atrav s de uma m dia ponderada de maneira similar 3 12 para esses anos O conjunto de teste considerado ser o referente ao ano de 2009 utilizando se os dados do pre o de mercado desse ano presentes at data Tabela 3 5 Valor m dio do pre o de mercado para o per odo compreendido entre 2007 e 2009 Ano Pre o de Mercado m dio MWh 2007 54 29 2008 71 31 2009 39 33 Numa primeira abordagem procede se optimiza o das duas parcelas do custo recorrendo ferramenta Solver do M S Excel 2007 gt PM o07 CF b X CV x07 2008 gt PMyo9g CF b X CVa 08 3 14 De seguida para estabelecer diversas gamas de comportamento por parte da inclusao dos custos fixos nas bids de mercado estes sao fixados optimizan
145. refere o modo de aloca o das cotas estabelece para o primeiro per odo que 95 destas devem ser creditadas sem qualquer custo adicional estando apenas 5 dispon vel para leil es Para o segundo per odo est estabelecido que a percentagem m nima de cotas livres de custos passar para 90 O artigo 11 Directiva 2003 87 EC estabelece que os estados membros dever o elaborar um Plano Nacional de Atribui o de Licen as de Emiss es de CO sujeito a aprova o da Comiss o Completada a primeira fase do ETS chegou se conclus o que maior parte das instala es de uso intensivo de energia visadas foram alvos de verifica es independentes das emiss es de CO No entanto a redu o de emiss es total ficou aqu m das expectativas sendo o principal factor a generosidade das cotas distribuidas 11 20 15 10 5 0 wo wo S 8 8 5 53 amp S5 S amp F F gt a2 5 gt O ec 8 5 Fs BP 2 o a lt 6 86 amp S 2 3 2 E 3 3 2 Phase 1 C02 Figura 4 42 Evolu o do pre o do carbono 1 fase de implementa o do mercado 84 A excessiva distribui o de cotas originou que o pre o durante a primeira fase do ETS chegasse quase aos 0 c t CO em Maio de 2007 Para a segunda fase segundo o PNALE para Portugal o leil o n o ser usado A totalidade das emiss es alocada de forma gratuita pelas instala es com base no hist rico de emiss es no per odo de 2000 2004 A projec o anu
146. rio A raz o pela qual em 2009 o G s assume um valor t o alto prende se com a n o inclus o da importa o com o consumo a ser totalmente satisfeito por produ o a partir do parque produtor Portugu s Por outro lado a sua descida brusca em 2010 deveu se entrada em funcionamento segundo o cen rio P1 de novas centrais a g s Outro aspecto relevante prende se com a estabiliza o do factor de pot ncia utilizada a partir de 2020 Figura 4 30 fruto da estabiliza o do consumo e estagna o do aumento da pot ncia por parte das PRE e hidroel ctrica como j foi referido Ao aplicar o cen rio de pot ncia P1 ao cen rio de consumo 1 b caracterizado por ter uma descida mais acentuada do consumo ir apenas originar uma maior magnitude de decr scimo por parte do que foi anteriormente referido pelo que se torna redundante a sua inclus o Este incremento de pot ncia e diminui o por parte do consumo nos dois cen rios descritos cria uma situa o de excedente de energia nalgumas horas ao longo do ano Verifica se nessas horas uma energia que n o necess ria para satisfa o do consumo podendo servir por exemplo para exporta o Figuras 4 32 e 4 33 Como vis vel pelos tr s anos escolhidos para o cen rio de consumo 1 a sendo o primeiro o ano base da simula o do despacho os per odos onde a diferen a entre a produ o de PRE somada da h drica consideradas despach veis de acordo com a percentagem de utiliza
147. s Sem considerar CCS no carv o Cen rio P2 Consumo 1 a ceceececeececeeeeceeeeseeeeeees 111 Figura 4 78 Previs o Parcela de custos vari veis do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as v rias componentes fixas consideradas Cenario PZ Consumo t Draers cave pass cag page mus dade eld dace aed a a glace child decano Dada 112 XX Figura 4 79 Previs o Parcela de custos vari veis do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as v rias componentes fixas consideradas Cen rio PZ CONSUMO De suas ness teenies Duendes yews nes ot ASA a dane nue DIA TUA EC E EA Yona wie es 112 xxi xxii Lista de Tabelas Tabela 2 1 Pot ncia instalada MW em Portugal referente ao ano 2008 1 9 Tabela 2 2 Resumo de diferen as entre algumas das caracter sticas chave relativamente a ambos os modelos 24 cceeeceee cer ES AASA AER AAAS eee ARRAES ELLI ESNAERA 17 Tabela 3 1 Valor do custo de investimento e opera o amp manuten o por pot ncia instalada MW de cada unidade produtora considerada sssssssseseeeseeeseseseeesee 40 Tabela 3 2 Evolu o prevista dos custos de investimento FV para os horizontes temporais definidos Adaptado 63 sssssssssssseessssssssesssssssseeesssssseeessssssseee 44 Tabela 3 3 Consumo de combustivel por unidade de energia de cada tipo de produ o 45 Tabela 3 4
148. s o da Pot ncia instalada de energia PRE Hidroel ctrica referente ao cen rio P2 MW e t vari vel independente Ano obtida a fun o que explica o desenvolvimento at 2030 da pot ncia instalada a partir de PRE Hidroel ctrica atrav s da parametriza o dos dados hist ricos numa curva de satura o 4 4 4 2 1 3 Cen rios de Pot ncia instalada a partir de Energia a Fuel e G s A coloca o destes dois tipos de centrais electroprodutoras na mesma sec o deve se rela o existente entre a evolu o de pot ncia instalada de ambas Consequente aos pre os altos do petr leo nos ltimos anos trouxe um decr scimo na pot ncia instalada de centrais a Fuel al m de resultar numa fraca utiliza o para a produ o final Paralelamente a este facto o aumento de centrais CCGT tem vindo a contribuir para um crescimento da sua pot ncia instalada e respectiva import ncia no ciclo produtor em detrimento das anteriormente referidas Tal deve se ao custo associado ao combust vel utilizado para produ o de energia ser menor g s e ao facto do rendimento obtido a partir das centrais modernas CCGT ser muito superior s do FUEL conseguindo cerca de 55 73 De referir que o seu baixo custo de investimento tamb m uma condi o que joga a favor deste tipo de tecnologia 60 61 Outro aspecto importante a ser mencionado relaciona se com a redu o m dia das emiss es de carbono que a utiliza o das ce
149. s E asia cuales bad Js ops agido catar obeeside E nadar add osbeceuans 99 Figura 4 60 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centrais produtoras a energia FV e previs o de evolu o de custo segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de consumo cc cece ec ececececececececenenencnceeeceeeeeeenenceseeeeeeenenees 100 Figura 4 61 Frac o da energia total anual produzida pela tecnologia FV que seria capaz de gerar num ano pot ncia m xima instalada ccececeececesceceeeeceeeseeeeees 101 Figura 4 62 Hist rico desde 1998 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o dos custos de Energia PRE FV cceecceecceeceeeeeees 101 xix Figura 4 63 Hist rico do custo de produ o nivelado total de centrais produtoras a energia PRE E lica e previs o de evolu o de custo segundo o cen rio de pot ncia P1 e os v rios cen rios de consumo ececececcececerererer eee rare nene renan arena renan 102 Figura 4 64 Hist rico desde 1998 com composi o das v rias parcelas investimento opera o e ou manuten o dos custos de Energia PRE EOlica sceseeceseeeenees 102 Figura 4 65 Previs o dos custos nivelados totais do sistema para o primeiro cen rio de evolu o de pot ncia sujeito aos tr s consumos previstos ccececeeeecesceeeeeesees 103 Figura 4 66 Previs o componente de custos fixos relativa prod
150. s centrais a fio de gua e centrais de albufeira correspondem a 30 Finalmente relativamente aos Produtores em Regime Especial destacam se os da e lica que j contribui com uma parcela de 18 da pot ncia instalada no pa s Relativamente reparti o da produ o de modo a satisfazer o consumo existem diferen as de utiliza o relativamente s frac es de pot ncia instalada TWh 50 40 Saldo Import Hidraulica Fueloleo Gas Natural Carvao PRE Eolica PRE Outros Consumo 30 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Figura 2 2 Satisfa o do consumo ao longo dos anos por tipo de produ o e Saldo importador TWh 15 10 Estado da Arte A percentagem de Fuel assume uma expressao reduzida influenciada pelos altos custos de operacao provocados quase na totalidade pelos precos elevados deste combustivel utilizado para a produ o el ctrica A produ o atrav s de H drica depende da pluviosidade do ano em causa pelo que a utiliza o oscila de ano para ano dependendo da gest o de gua que executada Tal explica a discrep ncia existente entre anos consecutivos na Figura 2 2 Por outro lado a diferen a do Saldo Importador deve se ao ambiente de mercado el ctrico liberalizado onde Portugal se encontra inserido com Espanha 2 2 2 Real a se por fim a import ncia da PRE na satisfa o do consumo j respons vel por 23 Quanto ao consumo em 2008 cifrou se ligeiramente acima
151. s de uma fun o polinomial de segundo grau A curva de satura o n 1 Figura 4 22 representa a estabiliza o do consumo e constitui uma restri o superior da previs o que foi elaborada Esta foi parametrizada a partir do hist rico do consumo utilizando o M todo dos M nimos Quadrados 4 14 A curva de satura o n 2 representa a meta descrita de 10 do consumo no plano de ac o Esta obtida a partir da curva de satura o n 1 atrav s de uma transla o segundo o eixo dependente 0 1741t Curva 52000 e 36 10 e 4 14 Onde e t a vari vel independente Ano e Curva a curva de satura o n 1 parametrizada a partir do hist rico do consumo Finalmente a curva de satura o n 3 refere se meta de 2020 20 de diminui o no consumo at 2020 sendo obtida de maneira similar anterior a partir de uma transla o relativa ao eixo da vari vel dependente Assim recorrendo ferramenta Solver do M S Excel os par metros da fun o polinomial de segundo grau s o estimados sendo sujeita s seguintes restri es e Em 2015 o consumo ser igual a 10 do consumo verificado em 2008 e Em 2020 o consumo ser igual a 20 do consumo verificado em 2008 e Desde 2009 2030 o limite superior ter de ser menor que a curva de satura o n 1 e De 2009 2015 o limite inferior ser a curva de satura o n 2 e De 2015 2020 os limites inferior e superior ser o entre as curvas de sat
152. s de produ o observa se facilmente que estes dependem essencialmente das pot ncias instaladas no parque produtor e pelo comportamento do despacho Os custos fixos s o reflectidos atrav s das pot ncias instaladas e o despacho que reflecte a utiliza o das v rias tecnologias aos seus custos vari veis Estes custos vari veis est o tamb m dependentes da evolu o ao longo do tempo dos combustiveis que utilizam De salientar que algumas das tecnologias como as h dricas e algumas PRE n o t m custos vari veis portanto os custos destes para o sistema v o depender essencialmente do comportamento de despacho Por outro lado os comportamentos de despacho dependem essencialmente da rela o entre a pot ncia instalada no sistema e os cen rios de evolu o da previs o do consumo seu objectivo garantir um equil brio a todo o instante relativo satisfa o do consumo por parte da energia gerada Cen rios de evolu o da Previs o da evolu o do Pot ncia instalada Consumo y Evolu o combust veis e Simula o do Despacho carbono y p Previs o Custos Produ o __ Previs o evolu o pre o de mercado Figura 3 1 Fluxograma demonstrativo do modelo utilizado Ap s a breve an lise explicitada acerca do relacionamento entres as diversas vari veis intervenientes o problema de previs o da evolu o de pre os de
153. s fundamentais com aplica o em energia d o pelo nome de top down e bottom up Os apelidados de bottom up s o assentes em princ pios da engenharia e descrevem t cnicas performances e os custos directos de todas as op es tecnol gicas Estes assentam exclusivamente no sector da energia e usam dados desagregados de modo a descrever em detalhe usos de diferentes op es tecnol gicas A principal diferen a relativamente aos top down relaciona se com o ignorar restri es de mercado como custos de implementa o rela es e indicadores macro econ micos 23 Os top down tamb m chamados de modelos com uma abordagem econ mica caracterizam se por ter como base os processos de mercado e n o os processos que envolvem a evolu o tecnol gica 29 Usam dados agregados de forma a examinar interac es entre o sector energ tico e outros sectores da economia assim como a performance no geral de toda a economia Tabela 2 2 Resumo de diferen as entre algumas das caracter sticas chave relativamente a ambos os modelos 24 Modelos top down Modelos Bottom up Abordagem econ mica Abordagem atrav s da engenharia N o consegue explicitamente representar mudan as de Permite detalhe na descri o das tecnologias tecnologias Reflecte tecnologias que est o dispon veis no mercado Reflecte potencial tecnol gico Usa dados econ micos agregados para previs o PIB Usa dados desagregados combust veis tecnologias e emprego importa es
154. s seis meses de 2008 chegando a niveis maximos historicos 41 Os precos do gas tamb m se assumem no ranking dos mais vol teis sendo altamente incertos e a futura tend ncia de pre o com in meros cen rios poss veis 42 Evolu o Brent 80 60 40 20 0 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 Ano Petr leo Figura 3 9 Evolu o anual do ndice Brent do pre o de petr leo A metodologia para a obten o da sua evolu o foi feita atrav s da an lise de diversos estudos de previs o a longo prazo destas commodities definindo atrav s destes tend ncias futuras para os valores dos seus pre os Carbono Fortemente relacionada com a tentativa de redu o de emiss es de gases poluentes para a atmosfera e com o objectivo de cumprir as metas do Protocolo de Quioto onde a produ o de energia representa grande parte do total foi criado baseado na Directiva 2003 87 EC o ETS Emission Trading System com in cio de actividade em 2005 Este sistema de mercado baseia se em allowances ou cotas dadas a instala es emissoras que ultrapassando esse valor t m de recorrer ao mercado e comprar emiss es a instala es menos poluentes Essas cotas s o estabelecidas de acordo com os objectivos de redu o de emiss es criando assim o sistema um pre o para o carbono Engloba instala es utilizadoras intensivas de energia como centrais t rmicas produtoras de energia refinarias cer mica vidro e papel 43 O mer
155. siderado uma curva de satura o com limite m ximo de instala o em 7000 MW parametrizando a a partir do historial de crescimento desta e sujeita restri o da meta de 5700 MW em 2012 presente em 14 69 6 487 10230 0 264t PprE edlicap 7000 e E 4 8 Onde e P ticap Previs o da Pot ncia instalada de energia e lica referente ao cen rio MW1 edlicap MW e t vari vel independente Ano Cen rio P2 Como o segundo cen rio de pot ncia instalada trata se de um onde a instala o por parte das renov veis mais pessimista considera se um limite superior m ximo de instala o de energia e lica o valor de 6500 MW P PRE e lica Cen rio P2 7000 6000 5000 gt 4000 3000 2000 1000 0 1990 2000 2010 Ano 2020 2030 2040 m Cen rio P Instalada MW Previs o P E lica MW Figura 4 13 Previs o da Pot ncia Instalada de energia e lica referente ao Cen rio P2 MW A curva parametrizada de forma semelhante descrita anteriormente utilizando uma curva de satura o 4 9 _ 4 01 10289 0 332t Pore edlicapz 6500 e 4 9 Onde e Po ticapp Previs o da Pot ncia instalada de energia e lica referente ao cen rio P2 MW e t vari vel independente Ano 66 67 4 2 1 5 Cen rios de Pot ncia instalada a partir de Energia a carv o No presente existem duas centrais em Portugal que utilizam como combust vel o carv o Estas
156. spectivo incremento de pot ncia que significa em aproveitamentos h dricos de natureza revers vel ter tamb m como objectivo n o s explorar o potencial h drico mas tamb m visa poder suportar um aumento de pot ncia e lica suportado pelo aumento da capacidade de armazenagem de gua O crescimento por parte da capacidade de pot ncia da bombagem vai implicar um aumento de potencial para a instala o de e lica no pais Cen rio P1 Com o aumento por parte da pot ncia instalada em bombagem devido ao Programa Nacional de Barragens existe uma margem maior para continuar a incrementar energia e lica Por outro lado o aumento da pot ncia girante com a capacidade que as centrais r pidas CCGT v o trazer ao sistema fazem com que todas as condi es estejam reunidas para um aumento de pot ncia na e lica no longo prazo P PRE E lica Cen rio P1 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1990 2000 2010 2020 2030 2040 Ano P Instalada MW Previs o P PRE E lica MW t Cen rio Figura 4 12 Previs o da Pot ncia Instalada de energia e lica referente ao Cen rio P1 MW 66 Aplica o da Metodologia Face grande propaga o por parte da pot ncia instalada a partir de e lica no nosso pais os sitios que s o mais prop cios sua explora o est o todos utilizados Assim Portugal aproxima se do ponto de satura o onshore da instala o de energia Por essa raz o foi con
157. sting of the Korean biotechnology industry Policy Modeling 2009 C Monteiro T cnicas de regress o Apontamentos da Disciplina de T cnicas de Previs o do MIEEC FEUP 2008 S R Ernst Worrel Gale Boyd Advances in Energy Forecasting Models Based on Engineering Economics Annual Review Environnmental and Resources 2004 N v Beek Classification of Energy Models ed Tilburg University amp Eindhoven University of Technology 1999 O M Vincenzo Bianco Sergio Nardini Electricity consumption forecasting in Italy using linear regression models Energy 2008 P B Zaid Mohamed Forecasting electricity consumption in New Zealand using economic and demographic variables Energy 2003 A A M F Egelioglu H Guven Economic variables and electricity consumption in Northern Cyprus Energy 1999 R S J Tol Modelling the costs of emission reduction different approaches Pacific and Asian Journal of Energy M H Deltlef Vuuren Terry Barker Keywan Riahi Stefan Boeters Jean Chateau Serban Scrieciu Jasper van Vliet Toshikiko Masui Kornelis Blok Comparison of top down and bottom up estimates of sectoral and regional greenhouse gas emission reduction potencials Energy 2009 O E Nico Bauer Linking energy systems and macroeconomic growth Springer Verlag 2007 L S Sabine Messner MESSAGE MACRO linking an energy supply model with a macroeconomic module and solving it iteratively Ener
158. stitu das por fios de gua e centrais de albufeira que utilizam o recurso hidrico Por outro lado s o definidas as produ es em PRE caracterizadas pelo uso dos chamados recursos renov veis com legisla o remunerat ria espec fica Decretos Leis n os 189 88 de 27 de Maio e 312 2001 PRE T rmica centrais produtoras de energia que utilizam como tecnologia a co gera o e geram energia utilizando combust veis como a biomassa e res duos s lidos urbanos PRE H drica centrais produtoras que utilizam para produ o de energia o recurso h drico com pot ncias menores do que 10 MW instaladas Classificadas como mini h dricas PRE FV centrais produtoras que utilizam para produ o de energia o recurso solar PRE E lica centrais produtoras que utilizam para produ o de energia o recurso e lico Esta divis o foi feita de modo a se inserirem nos dados 1 40 dispon veis visto que o tratamento central a central se tornaria impratic vel 26 Metodologia O hist rico relativo evolu o do petr leo g s e carv o foi fornecido pela AEP Associa o Empresarial de Portugal 3 3 Previs o Custos de Produ o De forma a prever a evolu o dos custos de produ o imp e se uma breve explica o acerca da metodologia seguida para a sua obten o Figura 3 2 Custo de produ o para tecnologia T N Previs o gt Previs o Ema Previs o Simulagao do Pot ncia instalada despacho a gt
159. t ncia Instalada de energia Hidroel ctrica referente ao Cen rio P2 MW 2 121x10235e 0 2703t Phidrop 6250 e 4 2 Onde e Phidropp Previs o da Pot ncia instalada de energia Hidroel ctrica referente ao cen rio P2 MW e t vari vel independente Ano A equa o que retrata a evolu o futura considerada par o cen rio P2 encontra se descrita em 4 2 4 2 1 2 Cen rios de Pot ncia instalada a partir de PRE Hidroel ctrica A evolu o da pot ncia instalada a partir de aproveitamentos mini hidricos de dificil previs o devido especificidade de cada aproveitamento Qualquer um apresenta diferentes caracter sticas entre si O facto de estes possu rem uma muito pequena capacidade de armazenamento e consequentemente irem produzindo medida que a gua lhes chega com uma maior 58 Aplicacao da Metodologia producao no Inverno fazem com que muitos dos potenciais aproveitamentos para mini h dricas n o sejam vi veis do ponto de vista econ mico 71 Outro ponto importante que deve ser enfatizado prende se com o impacte ambiental que estas centrais possuem proporcionalmente energia produzida relativamente aos grandes aproveitamentos Tal deve se a usualmente estarem situados em zonas baixas dos vales que s o mais sens veis do ponto de vista ambiental 14 essai Pot ncia Instalada Potencial Disponivel Potencial Explorado kW kW 4 Aveiro 15815 40326 7593 39 Beja 12800 2339
160. tabelecidas de acordo com os objectivos de redu o de emiss es criando assim um pre o para o carbono 11 Portugal tem acompanhado esta tend ncia Europeia lan ando em 2008 o Plano Nacional de Ac o para a Efici ncia Energ tica PNAEE com o objectivo principal de impulsionar ainda mais a dissemina o das renov veis 31 de renov veis na energia final em 2020 e a efici ncia energ tica 10 de poupan a em 2015 Torna se ent o expect vel que se assista a uma mudan a de paradigma no mix de produ o que at agora se tem verificado com uma progressiva descarboniza o do sistema electroprodutor e uma crescente aposta nas chamadas energias renov veis Tradicionalmente o planeamento do sistema el ctrico relaciona se principalmente com a expans o do sistema produtor Tal deve se essencialmente ao facto de representar a maior parcela de custos quando comparada com os da rede de transporte e distribui o Dever contemplar cen rios para tend ncias do consumo no longo prazo avalia o da 4 Introdu o evolu o das formas de produ o de energia que mais se adequam tendo em conta uma perspectiva t cnica e econ mica modelizando incertezas como o pre o de combustiveis 12 Essa modeliza o de incerteza que o planeamento deve ser capaz de acompanhar assume uma particular import ncia a fim de prever as futuras mudan as que as novas pol ticas trar o Com a desregulamenta o do sector el ctrico
161. tam se em baixo as figuras com os resultados seguindo se uma an lise destas Figuras 4 72 4 73 4 74 4 75 108 Aplica o da Metodologia PM Consumo 1 a 2010 2015 2020 2025 2030 l PM real Anos Cv 1 PM estimado CF e CV optimizado 6 CF 20 CV optimizado 7 CF 10 e CV optimizado 8 CF 5 CV optimizado Figura 4 72 Previs o Parcela de custos vari veis do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as v rias componentes fixas consideradas Cen rio P1 Consumo 1 a PM Consumo 1 b 2010 2015 2020 2025 2030 e PMreal CV Anos 1 PM estimado CF e CV optimizado 6 CF 20 CV optimizado 7 CF 10 e CV optimizado 8 CF 5 CV optimizado Figura 4 73 Previs o Parcela de custos vari veis do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as v rias componentes fixas consideradas Cen rio P1 Consumo 1 b 108 109 PM Consumo 2 2010 2015 2020 2025 2030 e PMreal Ano x 7 CF 10 e CV optimizado CV 1 PM estimado CF e CV optimizado 6 CF 20 CV optimizado 8 CF 5 CV optimizado Figura 4 74 Previs o Parcela de custos vari veis do total do sistema CV e Previs o do Pre o do mercado PM at 2030 com as varias componentes fixas consideradas Cenario P1 Consumo 2 PM Consumo 1 a com anos extremos 80 70 60 50 A Los STN 3
162. tem tamb m diferen as quanto as pot ncias instaladas que ser o abordadas e fundamentadas no cap tulo seguinte Para futuras refer ncias ao longo deste trabalho de disserta o relacionadas com os cen rios de pot ncia instalada definidos o cen rio 1 ser apelidado de Cen rio P1 sendo o cen rio 2 apelidado de maneira similar Em cada cen rio e para cada tipo de produ o definem se fun es que se adaptem aos cen rios definidos Efectua se uma interpola o a partir dos pontos discretos origin rios das metas e pol ticas que s o usadas como base para a defini o de cen rios de forma a ser feita uma parametriza o das curvas Hist rico de evolu o da pot ncia instalada Metas Pol ticas mudan as tecnol gicas Cen rios 1 e 2 Previs o da Pot ncia instalada Figura 3 3 Fluxograma que demonstra o m todo usado para a previs o da Pot ncia instalada Estas fun es ser o definidas no pr ximo cap tulo onde se aplica a metodologia atr s descrita Sintese A metodologia efectuada para a previs o no longo prazo da pot ncia instalada assenta em dois cen rios distintos Desta forma s o consideradas diferentes alternativas visto que em alguns dos casos pode existir falta de informa o objectiva Assim assume se como uma modeliza o da incerteza Atrav s da defini o de metas pol ticas e mudan as de tecnologias que possam haver para cada modo pro
163. tes agregando nesta parte do modelo os anteriores Figura 3 1 Assim permite se a obten o da primeira componente do pre o da electricidade custos de produ o do sistema electroprodutor Figura 3 20 50 Metodologia Custos Pot ncia Energia Custos Vari veis Instalada Produzida Fixos MWh MW MWh EMW GJ bbis Custo Nivelado FV Custo Nivelado Custo Nivelado Custo Nivelado Custo Nivelado red eee provera MWh E lica MWh Fuel MWh CCGT MWh Carv o MWh MWh EM Custo Nivelado PRE Hidroel ctrica MWh Custo de Produ o do Sistema MWh Pre o de mercado electricidade MWh Figura 3 20 Esquema detalhado do modelo implementado 3 3 7 Previs o do pre o de mercado da electricidade Ap s a previs o dos custos de produ o ser executada poder se proceder conclus o do modelo descrito ao longo deste cap tulo Tal ser conseguido atrav s da rela o existente entre os custos de produ o do sistema e o pre o no mercado spot Considera es e metodologia aplicada Os pre os de mercado da electricidade dever o reflectir os custos do sistema produtor A componente do custo que reflecte o comportamento de mercado essencialmente referente aos custos vari veis No entanto poder o tamb m representar uma parcela fixa nas bids que fazem ao mercado supondo se a possibilidade de existir um custo fixo Esta pa
164. trais produtoras de energia a PRE e lica cece cececeeeeeecececececeeeeeeeeees 101 4 2 5 9 Custo do sistema Cen rio P1 ce ceccceceeeeeecncncecececeeeeeencteneeeeeeeeeeuees 102 4 2 5 10 Custo do sistema Cen rio P2 cececececec eee eeeeencncecececeeeeeeenenenes 105 4 3 Pre o do mercado da electricidade ccc ccc eccenccenceeeceenceenseenseeneeeseeeneees 107 4 312 Cen rio P sas aus ane aes es net van dade ane A e a cb as a cau DA E cd a q 107 4 3 2 5 Cen rio P2 sa des can cade couddneiv coud chee dea dcadwrundetce eia ud dada cas de ese aee 110 Capitulo S sensin cessa dent e a beled dupe eds vette sede DE pad dai anal e ao 115 Conclus es e Trabalhos Futuros sssssooosssssssssesssesssccccoooooossssssessssseee 115 Dodi CONCLUSOES uses ii riene Cada nata dese wad det nie eE geo Ganda e eb SEa le io ie 115 5 2 Trabalhos FULUPOS sequer unescaas caciensies etines ta aana EER EESAN SUENE Eea es 116 Refer ncias sas pesis tados esin E nsa EEEE asda dia ser ni EEE E astra dica 117 Ap ndice A C lculo de COnSUMOS essessecsessecsecsecoecsecsecsecsecsecsecoecsecoee 121 xii xiii xiv Lista de Figuras Figura 1 1 Evolu o da Energia gerada a partir de fontes renov veis em Portugal MWh Adaptado T oerrint eneas arra iam dese e aan ias aaa dado asia aU essas 2 Figura 1 2 Evolu o da depend ncia da importa o de combust veis f sseis da EU 2 2 Figura 1 3
165. ts tees eds aos caps amas leit dear we baeeaa Wess dcabeebiabelealddesesaseuasSeniceasieanad 1 41 1 Enquadramento sz csae cas ickccca pesadetes AAA ncchaeee cosh ICC sactaetesachdced Rasta dp a Lacrado 1 1 2 MOUIVACAO aE EEKEREN REKE EEIN AIEE ANEA 4 1 3 ObjeC iVOS sas neem pus E EE EE E E E 5 1 4 Estrutura da DisSertacao cccceccsccceccesccescceenceseceseeeseesseseseesseesseseseeseeeeees 5 Cap tulo 2 css sais are nuca as or nada nie aude cues auc cues axed cues Rana ucraniano a sad cassados sda da 7 Estado da ARO isnasi ima siesipassan lada sessios osebno eesis nado dias and aan ama deals 7 21 INtPOdU O essas sr csceeasi isso aus ook sentei cabo Chea eae Se veda Dear add and ces dee cons qa nv cida o 7 2 2 Caracteriza o do Sistema El ctrico Portugu s ccceceeeeeeeecececececeeeeeeeeceenenes 7 2 2 1 Breve retrato estat stico ecececec ecc eee cer er crer e ee re nene ne nara er enenerenanes 7 2 2 2 Organiza o do Sector El ctrico Nacional e o Mercado Ib rico de Electricidade MIBEL wi acviecssecudcasdceiges sas NEE Ega pe nt E Le nas Ueda cial apso cassabusenenee vague da 10 222A O MIBEL ciano nes cncnoeas veaussestedewsusesgensan de Gosnacavdeseas ts Qubcean nie EEEREN E d 12 2 3 T cnicas de Previs o a longo prazo ceccececceceeeererrererrerer renan renan renan aereas 12 2 3 1 An lise de Cenarios es ivi ececcieseevececsecueseadesbescsiescceceteneacedaeveveundeseceaaes
166. u o de energia como a e lica solar ou a biomassa representavam por es insignificantes do total da energia produzida No entanto essa tend ncia no s culo XXI foi invertida 6000 5000 4000 3000 2000 1000 m IRU Eu iu al BEE Gf 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Beolica MPV mPREt rmica PRE h drica Figura 1 1 Evolu o da Energia gerada a partir de fontes renov veis em Portugal MWh Adaptado 1 Presentemente vive se numa poca de transi o onde o pensamento ecol gico e o conceito de desenvolvimento sustentado s o tamb m aplicados ao sector energ tico A forte depend ncia de Portugal e da Uni o Europeia relativamente a combust veis f sseis obtidos na sua maior parte atrav s da importa o de pa ses Figura 1 2 onde existem v rias tens es geopoliticas fazem com que o sistema esteja suscept vel a uma grande volatilidade dos pre os das mat rias primas utilizadas g s natural carv o fuel pondo em risco o seu crescimento econ mico Figura 1 2 100 0 80 70 4 60 50 40 30 20 4 ou Oil C Total Solids 10 Gas 0 D q S aoc rd AAA A ASM AnAann oeecee eoeoeoeeo ARF FD ADA NN NNN NNN NN N N NN N NAN Figura 1 2 Evolu o da depend ncia da importa o de combust veis f sseis da EU 2 Paralelamente ao enunciado Portugal comprometeu se no mbito do Protocolo de Quioto e do Acordo de Partilha de Responsabilidades 2002 entre os 15 estados mem
167. u o t rmica t rmica convencional g s carv o fuel para o primeiro cen rio de evolu o de pot ncia sujeito aos tr s consumos previstos sceccececescecescecenceceeeseeeseeeseaeeseeeeseas 103 Figura 4 67 Previs o parcela custos vari veis do sistema t rmica convencional g s carv o fuel para o primeiro cen rio de evolu o de pot ncia sujeito aos tr s CONSUMOS PreVIStOS ore srrer erne non iaie aK altos eee domine diga Reed ash a cera bog Canna ieee 104 Figura 4 68 Previs o dos custos nivelados totais do sistema para o segundo cen rio de evolu o de pot ncia sujeito aos tr s consumos previstos ccececeeeeceseeseeeeeees 105 Figura 4 69 Previs o parcela custos vari veis do sistema t rmica convencional g s carv o fuel para o segundo cen rio com CCS de evolu o de pot ncia sujeito aos tr s consumos previstos ecececececeeeecerererenerere enairar eeii Ea ni aar Te 106 Figura 4 70 Previs o parcela custos vari veis do sistema t rmica convencional g s carv o fuel para o segundo cen rio sem CCS de evolu o de pot ncia sujeito aos tr s consumos PIFeViStOS ececececec E e EENEN TREE EEEE ESEN NERES T Ees 106 Figura 4 71 Rela o entre parcela vari vel do custo total e pre o de mercado para os anos de treino 2007 2008 e ano de teste 2009 ssssseesssssssccsssssssecessssssee 107 Figura 4 72 Previs o Parcela de custos vari veis
168. ura o n 3 n 2 respectivamente e De 2020 a 2030 o limite superior ser imposto pela curva de satura o n 3 76 Aplica o da Metodologia A partir da descri o enumerada atr s a previs o do consumo aproximada por uma fun o polinomial de segundo grau para o per odo entre 2009 e 2030 4 15 Consumocensa 21 07 Ano 85533 3 Ano 86833451 4 15 Onde e Ano a vari vel independente Ano Consumo 1a previs o do consumo para o cen rio 1 a GWh Cen rio 1 b Este cen rio equivalente Cen rio 1 a A sua diferen a reside baseado em 70 no objectivo de se chegar ao consumo de 1990 por volta do ano 2050 2 000 1 500 1 000 500 0 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Figura 4 23 Objectivos de redu o do consumo consideradas no plano duas vezes at 2020 80 O processo de obten o da fun o que define a previs o do consumo para o horizonte temporal definido equivalente no entanto adicionada a restri o de no ano 2050 o consumo ter um valor equivalente ao de 1990 4 16 Consumo en p 1 66 Ano 6192 36 Ano 5694644 4 16 Onde e Ano a vari vel independente Ano e Consumo previs o do consumo para o cen rio 1 b GWh 76 77 Cenario Consumo 1 b 60000 50000 AAAAAAAAAAA Curvai 20000 A Curva2 Curva3 10000 s Consumo GWh Previs o
169. ura 3 16 demonstrada essa evolu o em termos percentuais Assumindo como base o valor referente a 2007 de 4430 kW Tabela 3 1 constru do o hist rico do custo de investimento da tecnologia fotovoltaica 44 Metodologia Tabela 3 2 Evolu o prevista dos custos de investimento FV para os horizontes temporais definidos Adaptado 63 Ano Pre o do m dulo FV W Pre o do sistema FV W 2010 2 3 2020 lt 1 2 2030 lt 0 5 1 A evolu o at 2030 dos custos de investimento baseada nas perspectivas presentes no Tabela 3 2 A partir desses dados modeliza se a curva correspondente evolu o dos custos de investimento do FV Figura 3 17 Investimento kW 0 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Ano Investimento kW Figura 3 17 Historial do custo de investimento considerado da energia PRE FV Quanto aos custos de manuten o associados produ o a partir de energia solar encontram se essencialmente associados limpeza destes onde o p e lixo acumulados desenvolvem uma ac o preponderante na quebra de rendimento por parte dos m dulos O valor considerado referente a 2007 de 9 kW Tabela 3 1 assumido como constante ao longo da previs o 3 3 5 2 Custos Vari veis Custos com combust veis As centrais que est o sujeitas a estes custos s o as que utilizam algum combust vel como forma a exercer a produ o de energia Estas s o as t rmic
170. utiliza o aparecem em 44 e 45 A sua express o a seguinte _ Custos Fixos Custos vari veis Emo CNEprodutor uwh E Total Produzida MWh 3 3 Onde e Custos Fixos Custos Fixos e Custos vari veis Custos vari veis combust vel carbono e E Total Produzida Energia total Produzida MWh e CNE odutor Custo nivelado de cada tipo de produ o existente no parque produtor E mwh Ainda associados a esses custos s o de referir aspectos importantes como o tempo de vida associado a cada modo de produ o Como mencionado anteriormente os custos associados produ o podem ser subdivididos em custos fixos e vari veis 3 3 5 1 Custos fixos Os custos fixos considerados 3 4 que adv m das centrais produtoras dividem se em custos de investimento e custos de opera o e manuten o Os custos relativos ao investimento totalizam despesa relativa constru o m o de obra licen as terreno dependendo da tecnologia e equipamentos Este ser afecto de um factor de anualizacao t 3 5 ao longo do tempo de vida Tabela 3 1 da central sujeito a uma taxa t Isto significa que o custo de investimento ser repartido anualmente ao longo do tempo de vida da central presta es peri dicas de valores nominais constantes conhecidas por Rendas 46 Por outro lado a componente fixa relativa opera o e ou manuten o est relacionada com manuten o e monitoriza
171. vestimento de centrais produtoras a G s Carv o Hidroel ctricas Os custos das restantes parcelas s o considerados constantes ao longo do tempo N o s o expect veis grandes varia es por parte destes pois tratam se de tecnologias j em fase de maturidade Tal tamb m demonstrado pela pouca varia o verificada ao longo dos anos por parte das tecnologias na Figura 3 12 Centrais produtoras de energia PRE T rmicas A PRE t rmica engloba v rias tecnologias de produ o e diferentes combustiveis utilizados tal reflecte se em diferentes custos entre si A utiliza o de biomassa constitui um modo de produ o de electricidade atrav s de material biol gico O combust vel utilizado poder ser atrav s do aproveitamento de res duos florestais res duos agr colas res duos s lidos urbanos efluentes de ind stria agro alimentar e efluentes de agro pecu rios Atrav s de um dos processos de convers o que mais se adequar situa o Combust o directa Gaseifica o ou Pir lise existe a produ o de electricidade 59 Ap s a consulta de 49 57 50 e produzida uma an lise dos v rios custos enunciados nestas fontes considerando a sua dimens o combust vel e tecnologia utilizada optou se pelo valor de 2000 kW Valor que considerado constante ao longo de todos os anos da previs o Centrais produtoras de energia e lica No caso da energia e lica parte se do valor referente ao ano de 2005

Previsão a longo prazo de preços de electricidade

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