Planeamento energético de longo prazo aplicado ao cenário nacional com elevada penetração de energias renováveis

FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Planeamento Energético de Longo Prazo aplicado ao Cenário Nacional com elevada penetração de Energias Renováveis João Filipe Lima Ferreira VERSÃO FINAL Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores Orientador: Professor Doutor Cláudio Monteiro 25 de Julho de 2016 c João Filipe Lima Ferreira, 2016 Resumo A presente Tese de Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores, na área de especialização de Energia, tem como objetivo o estudo do planeamento energético a longo prazo em Portugal Continental, partindo de um ano base (ano de 2014). Neste sentido, este projeto desenvolve diversos cenários de evolução do sistema energético para um horizonte temporal até 2030, considerando tendências demográficas, políticas, económicas, tecnológicas e ambientais para uma garantia de sustentabilidade e eficiência energética. Para tal, foram formuladas estratégias ao nível da procura (nível de atividade e intensidade energética tanto de fontes de energia como de equipamentos) e da transformação (aumento do aproveitamento de tecnologias baseadas em FER, como por exemplo as energias solar e eólica). Para a caracterização do modelo, especificando todas variáveis ao longo do tempo, foi utilizado o software LEAP – Long range Energy Alternatives Planning system. Este modelo agrupou a matriz energética em três divisões: o módulo da procura (setores doméstico, dos serviços, da indústria, dos transportes, da agricultura e da construção e obras públicas), o módulo da transformação (transporte e distribuição de energia, produção de eletricidade e refinação do petróleo) e o módulo dos recursos de energia. Perante a construção do cenário “Referência”, relativo a políticas energéticas a atingir e metas a serem cumpridas, foi sucedida uma abordagem alternativa, com o intuito de favorecer a racionalização energética, tendo o cenário sido denominado de “Sustentabilidade”. Este cenário foi formado através de subcenários intitulados de “Eficiência energética”, “Renováveis”, “Transportes” e “Atividade Doméstico” e estabelece fatores como uma melhor eficiência dos alojamentos e dos aparelhos elétricos, uma maior utilização de transportes públicos, uma melhoria no aproveitamento dos recursos endógenos, uma produção superior de geração descentralizada, entre outros. Ainda de referir a elaboração de um cenário designado de “Economia” que tem como finalidade analisar os mesmos pressupostos do cenário “Referência”, mas com um desenvolvimento da economia mais lento. Realizada toda a simulação dos dados no programa, são apresentadas as evoluções temporais dos resultados, tanto para os indicadores de consumo e produção energéticos, como para os indicadores de emissões de CO2eq. e os indicadores de custos de energia. Com isto, os resultados deste estudo mostram que para o cenário “Referência” a procura de energia final deverá crescer cerca de 2,7% até 2030. A produção de eletricidade deverá, na sua maioria, ser realizada por fontes de energia renováveis e as emissões de CO2deverão diminuir de 8,16 para 8,12 toneladas de CO2eq. por pessoa. Relativamente ao cenário “Sustentabilidade”, a procura de energia final diminuirá cerca de 14% em comparação com os números atuais, a parcela das FER deverá aumentar para cerca de 94% do total da eletricidade produzida em 2030 e existirá uma redução das emissões para valores da ordem das 7,12 toneladas de CO2eq. por pessoa. Como tal, os propósitos para esta avaliação, elaborada até ao ano de 2030, poderão desempenhar um suporte à tomada de novas decisões de planeamento político, económico e energético a nível nacional, de acordo com o grau de viabilidade esperado. i ii Abstract This Thesis Master in Electrical and Computer Engineering in the Energy specialization area, aims to study the long-term energy planning in Portugal, starting from a base year (2014). Thus, this project develops various scenarios of the energy system till a time horizon in 2030, considering demographic trends, politics, economic, technological and environmental in order to provide sustainability and energy efficiency. To achieve this, strategies were formulated in terms of demand (activity level and energy intensity from energy sources and also equipment) and transformation (increased use of technologies based on renewable energy sources such as solar and wind power). To characterize the model, specifying all variables over time, we used the software LEAP - Long Range Energy Alternative Planning System. This model has grouped the energy matrix in three divisions: the searching module (domestic sectors, services, industry, transport, agriculture and construction and public works), the transformation module (power transmission and distribution, electricity production and oil refining) and the energy resources module. Towards the construction of the "Reference"scenario related to the energy policies to achieve and targets to be fulfilled, it was used an alternative approach, in order to favor energy rationalization, this scenario was called "Sustainability". This scenario was formed by sub-scenarios titled as "Energy Efficiency", "Renewable", "Transport"and "Domestic Activity"and establishes factors such as better efficiency of households and electrical appliances, greater use of public transport, an improvement in use of local resources, a greater decentralized generation production, among others. Also mention the development of a designated set of "Economy"which aims to analyze the same assumptions of the scenario "Reference,"but with a slower development of the economy. Held all the data simulation in the program, the temporal evolution of the results is presented, not only for energy production and consumption indicators but also for the CO2emissions and energy cost indicators. With this, the results of this study show that for the "Reference"scenario the demand for the final energy is expected to grow about 2.7% by 2030. The production of electricity will mostly be conducted for renewable energy sources and CO2emissions will decrease from 8.16 to 8.12 tons of equivalent CO2per person. Regarding the "Sustainability"scenario, the final energy demand will decrease by 14% compared to the current numbers, the amount of renewables will increase to about 94% of the total electricity produced in 2030 and there will be a reduction in values of equivalent CO2emissions by around of 7.12 tons per person. As such, the purpose for this assessment, formulated by the year 2030, could redeem a support for making new decisions of policy planning, economic and energy at national level, according to the expected degree of viability. iii iv Agradecimentos A entrega da Dissertação simboliza um marco histórico no percurso da minha formação académica. Para além do sucesso na concretização desta tarefa, o mais importante é a finalização de uma etapa significativa do meu percurso. Deste modo, gostaria de manifestar os meus agradecimentos: Em especial, à minha família pelo constante encorajamento, apoio e ajuda, tendo sido parte integrante no atingir desta etapa; Ao Prof. Doutor Cláudio Monteiro, pela proposta deste tema relevante e atrativo, bem como pelo seu auxílio constante, disponibilidade e dedicação demonstrados ao longo deste trabalho; Aos meus colegas, com os quais partilhei várias experiências, tanto a nível académico como de lazer; Aos meus amigos, por estarem sempre presentes e por sempre acreditarem em mim; Aos meus professores, por tudo o que me ensinaram. A todos, o meu muito obrigado! João Filipe Lima Ferreira v vi “Planeamento de longo prazo não lida com decisões futuras, mas com o futuro das decisões presentes.” Peter Drucker vii xiv LISTA DE FIGURAS Lista de Tabelas 2.1 Estudos de planeamento energético. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4.1 Calibração das perdas (% e tep) nas redes de transporte e distribuição. . . . . . . 64 5.1 Evolução da taxa de penetração no setor Doméstico. . . . . . . . . . . . . . . . . 68 5.2 Evolução da taxa de penetração dos equipamentos elétricos. . . . . . . . . . . . 69 6.1 Evolução das perdas energéticas nos diferentes cenários. . . . . . . . . . . . . . 84 6.2 Evolução das emissões atmosféricas nos diferentes cenários. . . . . . . . . . . . 89 6.3 Síntese dos principais resultados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 xv xvi LISTA DE TABELAS Abreviaturas e Símbolos AIE Agência Internacional de Energia APA Agência Portuguesa do Ambiente AVAC Aquecimento, ventilação e ar condicionado CE Comissão Europeia CEE Comunidade Económica Europeia CI Capacidade Instalada CIS Comunidade dos Estados Independentes CO2eq. Equivalência em dióxido de carbono DGEG Direção Geral de Energia e Geologia EE Energia Elétrica ERSE Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos FC Fator de capacidade FENR Fontes de Energia Não Renovável FER Fontes de Energia Renovável FEUP Faculdade Engenharia da Universidade do Porto GEE Gases de Efeito Estufa GPL Gás de Petróleo Liquefeito h hora INE Instituto Nacional de Estatística LEAP Long range Energy Alternatives Planning system ONG Organizações Não Governamentais OPEP Organização dos Países Exportadores de Petróleo PIB Produto Interno Bruto pkm Passageiros-quilómetro PRE Produção em Regime Especial PRO Produção em Regime Ordinário RCM Resolução Conselho de Ministros RSU Resíduos Sólidos Urbanos T ou Ton Toneladas tep Toneladas Equivalentes de Petróleo tkm Toneladas-quilómetro UAG Unidades autónomas de regaseificação de gás natural UE28 União Europeia dos 28 países V Volt VAB Valor Acrescentado Bruto W Watt eEuros xvii Capítulo 1 Introdução 1.1 Motivação Na época atual em que vivemos, um tema que tem surgido frequentemente nos meios de comunicação, nas plataformas informáticas e até mesmo em palestras mundiais são as Alterações Climáticas que o planeta tem vivenciado, devido a causas naturais, mas sobretudo devido a causas da responsabilidade do Homem. Ora, como causas naturais encontram-se as influências externas (ciclo solar, variação orbital ou impacto de meteoritos) e as internas (deriva dos continentes, vulcanismo). Relativamente à atividade humana surge a emissão de gases de efeito de estufa como principal fator desta mudança ambiental. Por conseguinte, estas emissões estão relacionadas com o consumo de combustíveis fósseis, que está diretamente relacionado com o bem-estar e conforto da humanidade. Deste modo, esta causa-efeito tem como protagonista principal o ser humano e, é o ser humano e a sociedade que podem escolher o rumo que querem dar às gerações futuras, proporcionando-lhes as mesmas ou melhores condições de vida que tiveram. Com o aumento do consumo mundial ao longo dos tempos e a quantidade limitada de combustíveis fósseis surge a necessidade de se encontrar alternativas, em primeiro para haver recursos para todos e em segundo para se viver em harmonia e de uma forma sustentável. Neste sentido, várias entidades mundiais têm se mostrado interessadas e manifestando resultados positivos na procura de uma sustentabilidade ambiental para todos, no entanto esta preocupação deve se aliar a todo o planeta, sem exceção. Tal como Portugal, muitos dos países têm uma dependência energética do exterior muito elevada, sendo esta na sua quase totalidade evidenciada por combustíveis fósseis. Assim, estratégias de energia e metas ambientais, económicas e sociais a cumprir em determinados prazos são as melhores maneiras de conseguir anular a dependência de fontes fósseis e de garantir um desenvolvimento sustentável. Existem essencialmente duas soluções possíveis: por um lado, a aposta em energias renováveis, o que permite a geração de energia no próprio país e o aproveitamento dos recursos endógenos. Por outro lado, o melhoramento da eficiência energética, ou seja, fornecer o mesmo “serviço” utilizando menos energia. Deste modo, estas soluções contribuem para uma 1 2Introdução seleção mais eficaz, “limpa” e de menores custos dos impactos que possam vir a ser causados no planeta. Perante tudo isto, para mim fazer um planeamento de energia de longo prazo para Portugal é um assunto bastante contemporâneo, importante e necessário, pois deve-se garantir que todos os fatores (associados à economia, à sociedade, à tecnologia, ao ambiente e, claro ao país) que surjam no futuro tenham sido bem planeados a nível energético no presente, com as escolhas, metas ou medidas implementadas mais corretas e/ou convenientes para cada situação. 1.2 Objetivos Na base de todo o assunto referido no subcapítulo anterior estiveram as palavras “futuro” e “consequências”. De modo a se poder preparar o futuro é necessário então conhecer os melhores caminhos e consequências a seguir tendo em vista a sustentabilidade ambiental e a evolução energética. Para tal, muito contribuem os modelos e os planeamentos energéticos para conhecer as implicações das decisões a tomar em relação a vários fatores, como é o caso das emissões de GEE. O objetivo deste trabalho pretende então apresentar diferentes cenários de evolução do sistema energético português a longo prazo, mais concretamente até ao ano de 2030, de forma a conhecer diversas alternativas possíveis a serem implementadas a nível nacional. Para a sua possível execução é usado um software de um sistema de simulação denominado de LEAP, que atribui projeções de evolução dos sistemas energéticos através de dados da procura, transformação e recursos de um ano base. Tendo em conta o aumento da penetração de energias renováveis, os objetivos pretendidos envolverão o impacto dos vários cenários em relação aos preços de energia, aos indicadores económicos e aos indicadores ambientais, mais concretamente: •Estimar o consumo final de energia, por setor e total, até 2030; •Estimar a quantidade de capacidade instalada de FER na produção elétrica; •Estimar o valor de emissões de GEE apresentadas no país; •Estimar os custos de produção de eletricidade; •Compreender o impacto energético de cada cenário. Através dos objetivos anteriores, poder-se-á afirmar qual o cenário energético a seguir em Portugal Continental. 1.3 Estrutura da Dissertação 3 1.3 Estrutura da Dissertação De forma a cumprir os objetivos pretendidos, este trabalho encontra-se dividido em 7 capítulos. No presente capítulo (Capítulo 1) é feita, de uma forma sucinta, uma intodução ao tema que se prentende estudar através do subcapítulo motivação e são mencionados os objetivos pretendidos, a estrutura da Dissertação e a informação utilizada. No Capítulo 2, Estado da Arte, é descrito o planeamento energético em Portugal, mais concretamente as medidas de planeamento energético e os estudos anteriormente realizados. Descreve-se também os modelos de planeamento energético, relativos à análise de sistemas de simulação de evolução de cenários, dando uma maior importância ao sistema utilizado (LEAP). Nesta seção procurei desenvolver uma explicação e um relacionamento do planeamento energético e modelação com a situação mundial de energia, dando depois seguimento a uma explicação mais pormenorizada de alguns modelos existentes, das suas caraterísticas, evolução e classificação. Nesta seção procurei desenvolver uma explicação e um relacionamento do planeamento energético e modelação com a situação mundial de energia, realizando uma explicação pormenorizada de alguns modelos existentes, das suas caraterísticas, evolução e classificação, dando mais relevo ao modelo tratado neste trabalho (LEAP). Também realizei um apanhado das várias medidas implementas em Portugal e dos seus objetivos e metas a cumprir num futuro próximo. Por fim, ilustrei 4 exemplos de estudos anteriormente realizados que se envolvem à volta deste tema. No Capítulo 3 é apresentado o enquadramento do estudo, dando relevância a temas sobre o sistema energético mundial, o sistema energético português e as perspetivas energéticas para o futuro. Apresentei vários critérios relativos à procura e à oferta, bem como ambientais nas duas situações energéticas, criando sempre um envolvimento do critério anterior com o seguinte. Também ilustrei as perspetivas existentes para o futuro e as consequências que podem causar. No Capítulo 4 é feita a caraterização dos dados referentes ao ano base, ano de 2014, onde são representados os dados dos principais pressupostos, da procura nos vários setores, da transformação de energia e dos recursos utilizados. Neste capítulo procurei então representar todos os dados possíveis de serem usados pelo LEAP no ano base considerado. Desta forma, subdividi o sistema energético nos módulos referidos atrás e realizei uma calibração do modelo, conferindo se os dados do programa eram iguais aos valores reais. O Capítulo 5 aborda a caraterização dos cenários de evolução do sistema energético português até 2030, onde se apresentam como principais cenários os de “Referência” e “Sustentabilidade”. Nesta seção são analisados os mesmos parâmetros do capítulo anterior para vários cenários, onde se distinguem fatores como a eficiência energética, o nível de atividade, a utilização de renováveis, a evolução da economia, entre outros. Deste modo, é possível verificar qual o cenário mais vantajoso perante a tomada de decisão de certas medidas. 4Introdução O capítulo 6 incorpora os resultados obtidos, fazendo-se uma análise entre fontes de energia, subsetores, setores e cenários. Assim, tentei colocar o maior número possível de resultados oferecidos pelo LEAP, subdividindo este capítulo pelos vários aspetos tratados ao longo do trabalho, tais como os dados da procura, da transformação, dos recursos, das emissões, dos custos de produção elétrica e realizei um balanço energético e, por fim, uma síntese dos principais resultados. O Capítulo 7 refere-se às conclusões finais do projeto e aos trabalhos futuros, analisando os tópicos mais significativos e melhorando os requisitos de implementação num trabalho idêntico face a uma futura abordagem. 1.4 Informação utilizada A realização deste projeto resulta da pesquisa de muitas fontes de informação. Desta forma, os principais dados inseridos neste trabalho tiveram a contribuição de identidades como a DGEG (Direção Geral de Energia e Geologia), o INE (Instituto Nacional de Estatística), a PORDATA (Base de Dados de Portugal Contemporâneo), a CE (Comissão Europeia), a ERSE (Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos), o EUROSTAT (Estatísticas Europeias), a REN (Redes Energéticas Nacionais), a APREN (Associação Portuguesa de Energias Renováveis), ADENE (Agência para a Energia), entre muitas outras. No entanto, é de salientar a ausência de algumas informações para a caraterização detalhada e pormenorizada do sistema energético, tanto a nível da procura como do consumo e da transformação de energia. Mesmo após contactos com entidades como o INE foi necessário assumir certos valores por extrapolação ou pela criação de uma tendência a partir da melhor informação disponível, visto que a sua descrição estatística era difícil de alcançar. Capítulo 2 Estado da Arte O impacto ambiental obtido durante a aquisição de energia é um tema atualmente muito debatido a nível mundial, mediante a consciencialização da gravidade do assunto por meio de pesquisas científicas. Desta forma, este problema tanto pode causar danos reversíveis e custosos a longo prazo como danos irreversíveis à humanidade e ao mundo [9]. É, então, inquestionável a importância do pensamento comunitário sobre as grandes questões energéticas e a influência decisiva que algumas diretivas têm vindo a produzir direta e indiretamente no sistema energético dos países. Por exemplo, a UE e, por conseguinte Portugal têm iniciado políticas e programas para incentivar a eficiência energética, reduzir as emissões dos GEE e promover o crescimento e a utilização de fontes de energia renováveis. Dado isto, existe a necessidade de se adotarem metodologias com o objetivo de responder a determinadas regras ou cenários previamente estabelecidos em relação a um planeamento. A figura 2.1 apresenta, de forma esquemática, as diferentes fases de operação de um planeamento: Figura 2.1: Fases de operação de um Planeamento Energético. Neste sentido, em primeiro lugar é analisado o problema e seus objetivos, implementando uma metodologia adequada à finalidade do estudo. De seguida, é feita a recolha e tratamento dos dados a inserir no modelo, de modo a que este possa adotar a metodologia pretendida. Em seguida, é feita a modelação, que consiste no tratamento da informação para posterior inserção e análise por parte do software. Por fim, é feita uma análise dos resultados devolvidos pelo programa [10]. Deste modo, a modelação é uma ferramenta útil para se efetuar o Planeamento Energético, pois podendo apresentar vários cenários possíveis, permite identificar os melhores caminhos a seguir no futuro, como por exemplo as metas fixadas em conferências internacionais [11]. 5 12 Estado da Arte regionais de planeamento energético, baseando-se na análise das consequências técnicas e económicas de diferentes sistemas de energia e investimentos [20]. Este modelo engloba todo o sistema de energia nacional ou regional, incluindo o fornecimento de energia e calor bem como o transporte e setores industriais. É um modelo determinista de entrada/saída. As entradas são representadas pelas fontes de energia renováveis, custos e estratégias de regulação (importação/exportação, produção em excesso de eletricidade). As saídas são balanços energéticos, produções anuais resultantes, consumo de combustível, importação/exportação de energia elétrica e custos totais, incluindo o rendimento da troca de energia. Baseia-se em programação analítica ao invés de iterações, programação dinâmica ou ferramentas matemáticas avançadas. ENPEP-BALANCE5– modelo que usa uma abordagem de simulação baseada no mercado para determinar a resposta de vários segmentos do sistema energético a mudanças nos preços da energia e a diferentes níveis de oferta [20]. Baseia-se num processo de tomada de decisão descentralizada no setor da energia e pode ser calibrado para as diferentes preferências dos utilizadores e fornecedores de energia. MESSAGE6– modelo de otimização de sistemas usado para planeamento de sistemas de energia de longo prazo, analisando as políticas de mudanças climáticas e desenvolvendo cenários, por regiões nacionais ou globais. As entradas para este modelo são muito detalhadas do lado da oferta e mais associadas do lado da procura. Permite determinar medidas de redução de emissões de GEE e de outras substâncias radioativas para o desenvolvimento de cenários que visem estabilizar as concentrações futuras de CO2eq7. 2.1.4 Caraterísticas específicas do LEAP História e evolução: O LEAP foi criado em 1980 pelo Grupo de Pesquisas em Sistemas Elétricos (ESRG, mais tarde renomeado Instituto Tellus). O objetivo era desenvolver uma ferramenta flexível para análises de planeamento energético integrado a longo prazo. Em 1989, com a fundação do Instituto Ambiental de Estocolmo (SEI), o Instituto Tellus passou a albergar o Centro SEI-Boston, no qual prosseguiu o desenvolvimento do LEAP. [21,22] Desde então, o software sofreu diversos desenvolvimentos, salientando-se que o LEAP foi um dos primeiros modelos energéticos a dispor de uma base de dados ambiental, incorporando a questão das emissões atmosféricas nos seus cálculos. Em 2003, foi criado o site da COMMEND [23], onde os utilizadores podem partilhar informação e colocar questões relacionada com a utilização do software. Dados técnicos e vantagens: 5ENPEP-BALANCE ou “Energy and Power Evaluation Program” 6MESSAGE ou “Model for Energy Supply Strategy Alternative and their General Environmental Impacts” 7ou equivalência em dióxido de carbono é uma medida que expressa a quantidade de gases de efeito de estufa (GEE) em termos equivalentes da quantidade de dióxido de carbono. 2.1 Modelação de sistemas energéticos 13 O LEAP é uma ferramenta de modelação integrada que pode ser usada para criar modelos que realizem numerosas tarefas, incluindo previsões energéticas, análise de mitigação de GEE, planeamento integrado de recursos, produção de planos de energia e estudo de cenários energéticos [20]. Pode ser aplicado a vários níveis geográficos, cobre todos os setores e tem um horizonte temporal de médio/longo prazo. Tem uma abordagem analítica top-down para a procura e bottom-up para a oferta. O seu grau de endogeneização é bastante elevado do lado da procura, fazendo apenas uma descrição simples das tecnologias do lado da oferta. Por estas razões, as vantagens do LEAP são a sua flexibilidade e intuitiva utilização na estrutura de dados, que permitem uma rápida comparação de ideias sobre políticas energéticas, sendo, portanto, utilizado por mais de 200 agências governamentais, ONG e instituições académicas [21,22]. Perante isto, o LEAP não procura estimar os impactos de políticas energéticas no PIB nem gerar cenários ótimos, mas sim dar resposta a outro tipo de questões[21]: •Como base de dados – permite guardar e manter atualizada informação relativa a sistemas energéticos; •Como ferramenta de previsão – permite ao utilizador o desenvolvimento de projeções de oferta e procura energética ao longo do horizonte de planeamento; •Como base para a análise de políticas – simula e avalia os efeitos físicos, económicos e ambientais de programas energéticos alternativos. Estrutura: O LEAP apresenta uma estrutura em árvore e compreende as seguintes etapas: procura energética, transformação, análise de recursos, análise custo-benefício e emissões atmosféricas. Sendo o LEAP determinístico (todas as saídas dependem apenas das entradas especificadas pelo utilizador), este determina as implicações de um conjunto de hipóteses e informa o que irá se concretizar. A análise de cenários está na base da utilização do LEAP, que fornece uma vasta gama de ferramentas para rápida construção, avaliação e comparação de cenários políticos alternativos relativamente aos seus requisitos energéticos, os seus custos e benefícios sociais, bem como os seus impactos ambientais [22]. Ora, sendo um modelo energético que se baseia em cenários definidos de acordo com a forma como a energia é consumida, convertida e produzida, o LEAP enquadra-se nas plataformas de dados, em que a sua principal função é a gestão de dados e resultados. Assim, estes modelos recorrem a balanços de energia para equilibrar as equações de fluxos de energia, igualando o lado da oferta ao lado da procura [22]. Módulos: •Informação-chave: relativa a informação macroeconómica, demográfica, entre outras; •Procura de energia: abordagem separada por utilização final e por tecnologias. Esta estrutura permite analisar a evolução dos consumos totais ao longo do tempo assim como a 14 Estado da Arte evolução dos consumos por utilização final, o que é de extrema utilidade para a análise dos diferentes cenários; •Transformação: analisa o transporte e distribuição de energia, a produção de energia e a refinação de energia primária. Os cálculos vão depender dos consumos finais calculados no módulo da procura. Também é possível analisar cenários alternativos para diferentes configurações da transformação; •Recursos: listados pelo próprio LEAP à medida que se caracteriza a procura e a transformação, sendo apenas necessário completar cada recurso com a informação relativa às suas propriedades (custos de produção, disponibilidade e se há importações para corrigir eventuais necessidades energéticas). Adicionalmente, o modelo inclui uma base de dados de tecnologias e ambiente (TED –Technology and Environmental Database), que providencia informação sobre as características técnicas, custos e impactos ambientais de uma vasta gama de tecnologias [22]. 2.2 Planeamento Energético em Portugal 2.2.1 Política Energética Nacional Com a crescente necessidade de melhorar a eficiência energética e o uso racional de energia existem várias medidas de planeamento energético em vigor no quadro nacional. Neste sentido, o RNBC, no qual a elaboração foi designada pela Resolução do Conselho de Ministros n.o93/2010, de 26 de Novembro, tem como objetivo o estudo da viabilidade técnica e económica de trajetórias de redução das emissões de GEE em Portugal até 2050, conducentes a uma economia de baixo carbono competitiva [24]. Também o PNBEPH, aprovado pelo estado português em Dezembro de 2007, se aplica no quadro das medidas previstas para a redução dos níveis de CO2e da dependência energética externa. Esta medida tem como objetivo identificar e definir prioridades para os investimentos a realizar em aproveitamentos hidroelétricos no horizonte 2007-2020, contribuindo para o cumprimento dos objetivos estabelecidos pelo Governo, relativamente ao aumento da produção de energia a partir de fontes renováveis para o ano 2020, aumento da eficiência energética, redução da dependência energética nacional e redução das emissões de CO2[25]. Ainda neste grupo, podemos destacar o PNAEE [26] e PNAER [27], que resultam da Resolução do Conselho de Ministros n.o20/2013, de 10 de Abril, no quadro das metas europeias, em particular os objetivos para 2020, previstos na Diretiva europeia n.o2009/28/EC. Ainda de salientar que para os Organismos e Serviços de Administração Pública foi lançado o programa ECO.AP [28], que visa alcançar um nível de eficiência energética no setor público na ordem dos 30% até 2020. Outros planos que podem ser abordados nesta seção são o PPEC e o PNAC. O PPEC [29], previsto no Regulamento Tarifário do Setor Elétrico aprovado pela ERSE, tem vindo a implementar 2.2 Planeamento Energético em Portugal 15 no terreno ações que contribuem para a promoção da eficiência energética. Este mecanismo competitivo de promoção de ações de gestão da procura tem sido utilizado ininterruptamente desde 2007 com base nas regras estabelecidas no Despacho n.o16 122-A/2006, de 3 de Agosto. Em relação ao PNAC [30], consagrado na RCM n.o104/2006, de 23 de Agosto (PNAC 2006), este carateriza a evolução de emissões de GEE perante os cenários de conjuntura macroeconómica e identifica políticas e medidas para os setores relevantes em matéria de emissões de GEE. Como tal, a necessidade de reduzir o consumo de energia à escala global, dita a necessidade de cada país desenvolver políticas energéticas capazes de cumprir metas. Neste sentido, estes são os programas de planeamento estabelecidos de modo a alcançar os compromissos internacionais assumidos por Portugal em matéria de eficiência energética e no uso de FER para produção de eletricidade, nomeadamente o cumprimento das metas europeias “20-20-20”. Têm como objetivo a criação de modelos energéticos assentes na racionalidade económica e na sustentabilidade, adotando para isso medidas de eficiência, a utilização de energia proveniente de fontes endógenas renováveis e a necessidade de reduzir custos [10]. De forma concisa, para alcançar resultados, Portugal definiu então planos e programas como: •RNBC – Roteiro Nacional de Baixo Carbono Além do já referido, este estudo visa ainda apontar orientações estratégicas para os vários setores de atividade, servindo de elemento de informação e apoio à elaboração dos futuros planos nacionais de redução de emissões, em particular do Plano Nacional para as Alterações Climáticas 2020 (PNAC 2020) e dos Planos Setoriais de Baixo Carbono (PSBC8). A visão subjacente ao RNBC está alinhada com o objetivo da UE de reduzir as emissões de GEE em 80%-95% em 2050, face aos níveis de 1990, no sentido de concretizar uma transição para uma economia competitiva e de baixo carbono. De referir ainda que, esta visão de longo prazo se encontra, no curto e médio prazo, enquadrada pelos objetivos energiaclima adotados em 2009, parte integrante da Estratégia Europa 2020 para um crescimento inteligente, sustentável e inclusivo, no qual se inclui a já mencionada meta “20-20-20”9. •PNBEPH – Plano Nacional de Barragens de Elevado Potencial Hidroelétrico O PNBEPH constitui uma relevante porção da política energética portuguesa, contribuindo para o cumprimento das metas atribuídas a Portugal para o ano de 2020 pela Diretiva Comunitária n.o2009/28/CE, do Parlamento Europeu e do Conselho, relativa à promoção da utilização de energia proveniente de fontes renováveis, bem como para a redução da dependência energética nacional e para a redução das emissões de CO2. 8Os PSBC abrangem as emissões de GEE das atividades prosseguidas para cada ministério (designadamente as associadas aos edifícios, frotas, compras públicas e utilização de recursos em articulação com as políticas públicas aplicáveis) e para as áreas da respetiva competência dos ministérios (em particular as relativas aos setores residencial e de serviços, processos industriais, transportes, agricultura e florestas e resíduos e águas residuais), os quais devem ser articulados com o RNBC. 9Objetivos “20-20-20” para 2020: reduzir as emissões de GEE em 20%; aumentar 20% a proporção de fontes de energia renováveis no cabaz energético da União Europeia; alcançar a meta de 20% estabelecida para a eficiência energética. 16 Estado da Arte Deste modo, este plano tem como meta atingir uma capacidade instalada hidroelétrica nacional superior a 7000 MW em 2020, em que os novos grandes aproveitamentos hidroelétricos a implementar deverão assegurar valores de potência instalada adicional da ordem de 2000 MW. A elaboração do PNBEPH compreende um conjunto de estudos e procedimentos a desenvolver, sendo analisados um conjunto alargado de aproveitamentos hidroelétricos previamente inventariados a nível nacional pela REN e, selecionados aqueles considerados viáveis para o cumprimento das metas. A sua seleção é efetuada com base na definição e análise de alternativas, em que são ponderados os aspetos técnicos, económicos, sociais e ambientais associados a cada um, tendo em consideração as opções estratégicas definidas para o Plano e os resultados da avaliação ambiental estratégica. •PNAEE – Plano Nacional de Ação para a Eficiência Energética Tendo sido esta medida revista, para o período 2013-2016, o principal objetivo do novo PNAEE é projetar novas ações e metas para 2016, integrando as preocupações relativas à redução de energia primária para o horizonte de 2020, constantes da Diretiva n.o2012/27/UE, do Parlamento Europeu, relativa à eficiência energética. Como tal, relativamente à eficiência energética, o PNAEE 2016 prevê uma poupança induzida de 8,2%, próxima da meta indicativa definida pela União Europeia de 9% de poupança de energia até 2016. Os contributos na redução dos consumos energéticos estão distribuídos pelos vários setores de atividade, abrangendo as áreas dos Transportes, Residencial e Serviços, da Indústria, do Estado e dos Comportamentos e Agricultura. Estas áreas agregam um total de 10 programas, com um leque de medidas de melhoria da eficiência energética, orientadas para a procura energética, visando atingir os objetivos pretendidos. •PNAER – Plano Nacional de Ação para as Energias Renováveis Este plano é descrito em função do cenário de excesso de oferta resultante de uma diminuição da procura, de forma a adequar e a mitigar os custos inerentes, tendo por objetivo central rever o peso relativo de cada uma das FER no mix energético nacional e respetivas metas de incorporação a atingir em 2020, de acordo com o seu custo de produção e consequente potencial de funcionamento em regime de mercado. Deste modo, o PNAER 2020, no que respeita às energias renováveis, prevê uma redução de 18% na capacidade instalada em tecnologias baseadas em FER face ao ano de 2010, com uma quota de eletricidade de base renovável no novo PNAER de cerca de 60%, tal como a meta global a alcançar para o valor da energia proveniente de FER presente no consumo final bruto, que deverá situar-se em cerca de 35%. Estas novas linhas gerais têm como base a premissa de que Portugal deve ser um país energeticamente eficiente e independente, ou seja, um país competitivo. Com isto, o PNAER 2020 estabelece trajetórias de introdução de FER em três grandes setores: Aquecimento e arrefecimento, Eletricidade e Transportes. 2.2 Planeamento Energético em Portugal 17 O estabelecimento deste horizonte temporal de 2020 para efeitos de acompanhamento e monitorização do impacto estimado no consumo de energia primária permite perspetivar o cumprimento das novas metas assumidas pela UE, de redução de 20% dos consumos de energia primária até 2020, bem como o objetivo geral de redução no consumo de energia primária de 25% e o objetivo específico para a Administração Pública de redução de 30%. Sendo assim, é expectável que se continue a verificar uma evolução favorável da meta global de utilização de FER no horizonte 2013-2020. •ECO.AP – Programa de Eficiência Energética na Administração Pública Este programa, lançado através da Resolução do Conselho de Ministros n.o2/2011, tem como objetivo fulcral obter um nível de eficiência energética na ordem dos 30% até 2020. Deste modo, possibilitará ao Estado a redução da fatura energética nos serviços e organismos, a redução da emissão de GEE e ainda permitindo ao mesmo tempo estimular a economia no setor das empresas de serviços energéticos (ESE), através da criação do quadro legal destas empresas e da contratação pública de gestão de serviços energéticos, contribuindo para a concretização dos objetivos estabelecidos no PNAC. Para atingir os objetivos foi criado um procedimento específico de contratação pública que sendo mais ágil permite a realização dos contratos de eficiência energética de forma mais célere aplicado às ESE, que estejam devidamente registadas e qualificadas. Para ajudar a implementar este processo foram criados os critérios de elegibilidade para as empresas, com o objetivo de balizar as empresas já registadas como ESE, dividindo-as entre empresas de potencial mais elevado e outras de âmbito mas limitado. Foi também criado um caderno de encargos que é um documento base de referência à contratação que permitirá iniciar o processo de forma mais simples. Com vista a alcançar os objetivos propostos está em funcionamento o Barómetro de Eficiência Energética que se destina a comparar e divulgar o desempenho energético da Administração Pública. Este Barómetro, através de um mecanismo de avaliação e ranking de entidades, promove a competição entre as entidades públicas. •PPEC – Plano de Promoção Eficiência no Consumo de Energia Elétrica O Plano de Promoção Eficiência no Consumo de Energia Elétrica tem como objetivo a promoção de medidas que visam melhorar a eficiência no consumo de energia elétrica, através de ações empreendidas por promotores elegíveis, sendo destinadas aos consumidores dos diferentes segmentos de mercado – Indústria e Agricultura, Comércio e Serviços e Residencial. No âmbito do PPEC promovem-se medidas tangíveis e intangíveis. As medidas tangíveis consistem na instalação de equipamento com um nível de eficiência superior ao standard de mercado, conseguindo-se assim reduções de consumo mensuráveis. As medidas intangíveis consistem na disseminação de informação acerca de boas práticas no uso eficiente de energia elétrica, visando promover mudanças de comportamentos. 18 Estado da Arte Em 2013, procedeu-se a uma nova revisão das regras, aprovadas pela Portaria n.o26/2013, de 24 de janeiro e pela Diretiva ERSE n.o5/2013, de 22 de março. Esta revisão estabeleceu os critérios subjacentes à atual edição do PPEC 2013-2014. Na atual edição são introduzidos aspetos na avaliação das medidas de eficiência energética, relacionados com as prioridades da política energética que apesar de subentendidos não estavam explicitamente considerados, nem devidamente enquadrados nos vários instrumentos de política existentes nesta área. Assim a Portaria n.o26/2013, de 24 de Janeiro, vem estabelecer as regras sobre os critérios e procedimentos de avaliação das candidaturas apresentadas aos concursos a realizar no âmbito do PPEC, estabelecendo uma avaliação harmonizada que integra objetivos de regulação económica a desenvolver pela ERSE e objetivos de política energética a desenvolver pela DGEG. •PNAC – Programa Nacional para as Alterações Climáticas O PNAC tem como objetivo controlar e reduzir as emissões de GEE, respeitando um conjunto de políticas e medidas de aplicação setorial através das quais se visa o cumprimento do Protocolo de Quioto. Dado o forte empenhamento por parte do Governo na redução de emissões através de medidas internas, as metas associadas a algumas das medidas do PNAC 2006 foram revistas em alta, tendo-se denominado de Novas Metas 2007, aprovadas através da RCM n.o1/2008, de 4 de Janeiro. Estas medidas estão associadas ao setor de oferta de energia e a uma aceleração da taxa de penetração dos biocombustíveis nos transportes. Neste sentido, a RCM n.o93/2010, de 26 de Novembro, estabelece que o Programa Nacional para as Alterações Climáticas para o período 2013-2020 (PNAC 2020) visa garantir o cumprimento das metas nacionais em matéria de alterações climáticas para os sectores não abrangidos pelo Comércio Europeu de Licenças de Emissão (CELE10), em articulação com o Roteiro Nacional de Baixo Carbono. Deste modo, o PNAC deve: –Consolidar e reforçar as políticas, medidas e instrumentos de carácter setorial previstos no PNAC 2006 e Novas Metas 2007; –Definir novas políticas, medidas e instrumentos com o objetivo de limitar as emissões dos setores não CELE; –Prever as responsabilidades sectoriais, o financiamento e os mecanismos de monitorização e controlo. 10O CELE é um mecanismo flexível previsto no contexto do Protocolo de Quioto, constituindo o primeiro instrumento de mercado intracomunitário de regulação das emissões de Gases com Efeito de Estufa (GEE). 2.2 Planeamento Energético em Portugal 19 2.2.2 Estudos anteriormente realizados Nesta seção são destacados 4 estudos que mencionam à semelhança do presente trabalho um planeamento energético nacional sobre um determinado horizonte temporal e com um determinado tipo de modelo, contudo todos têm a mesma finalidade – melhoramento da eficiência energética. Tabela 2.1: Estudos de planeamento energético. Tema Aluno Ano (do estudo realizado) Horizonte temporal Modelo usado 1. Pedro Bessa 2015 2020 - 2. Nuno Celestino 2014 2050 TIMES 3. Filipa Amorim 2013 2050 TIMES André Pina Hana Gerbelová Patrícia Silva 4. André Pina 2011 - TIMES Carlos Silva Paulo Ferrão 1. Simulação do Impacto de Medidas Políticas de Obrigação de Eficiência Energética para o cumprimento das metas nacionais no âmbito da Diretiva de Eficiência energética [31] O objetivo deste estudo surge da necessidade de prever o comportamento do consumo em Portugal, face às metas impostas pela Diretiva da Eficiência Energética, desenvolvendo assim uma metodologia de simulação capaz de projetar o consumo de energia final e primária em Portugal até 2030. Desta forma, pretendeu-se avaliar a possibilidade de sucesso do plano português segundo duas abordagens distintas. Numa primeira abordagem quantificou-se o resultado em termos de economias de energia, fazendo um levantamento dos fundos colocados à disposição pelo programa “Portugal 2020” e respetivas áreas e medidas de apoio. De seguida, estimou-se para cada setor da economia nacional, o impacto dos investimentos previstos no âmbito daquele programa, segundo a relação entre dinheiro investido e poupança de energia, assim como o resultado global do conjunto de ações implementadas. A abordagem alternativa baseia-se no pressuposto de que a tendência atual de consumo de energia por setor se manterá no futuro, possibilitando a verificação das metas estipuladas. A avaliação resultante, elaborada para um horizonte mais alargado de 2030, poderá, no limite, servir de suporte à tomada de novas decisões de planeamento político-energético, de acordo com o grau de sucesso previsto. De acordo com a abordagem “Portugal 2020” (figura 2.3) verificou-se uma potencial redução de apenas 22% (no cenário base de PIB), 16% (no cenário evolução negativa do PIB) e 24% (no cenário variação alta do PIB), face aos 42% que seriam necessários para atingir o objetivo de 1,5% anual. Desta forma, constata-se que o cumprimento do objetivo se fica sensivelmente por metade. 20 Estado da Arte Figura 2.3: Evolução da energia final, segundo a abordagem "Portugal 2020", com vários cenários de PIB, até 2030. 2. Modelação e otimização do sistema elétrico Português com desagregação regional [32] Neste estudo é feita uma análise de planeamento energético de elevada resolução espacial e temporal, onde se integra a elevada dinâmica do sistema elétrico, considerando as variações horárias para a procura e produção e se analisa o fator de capacidade existente em cada uma das regiões consideradas como forma de estimar os futuros níveis de produção. Considera-se a necessidade de uma elevada implantação de tecnologias baseadas em FER, quando é esperado que o sector elétrico atinja uma descarbonização quase total até 2050. A análise efetuada mostra que o aumento da produção com base em FER permite a Portugal atingir um saldo exportador positivo e crescente a médio e longo prazo, considerando o sistema elétrico ibérico. Os limites técnicos impostos à capacidade instalada poderão influenciar diretamente a instalação de novas centrais, onde determinada tecnologia é implementada em função da saturação da capacidade de alguma outra, o quem tem um efeito direto sobre os custos associados ao setor elétrico. Verifica-se ainda que, a implementação de uma desagregação, permite uma redução, significativa, a médio prazo, dos crescentes custos de mitigação, bem como um aumento do saldo exportador, quando comparada com a ausência desta metodologia. 3. Análise relativa às oportunidades de custo-benefício em Portugal Continental, como forma de alcançar a completa descarbonização para o setor elétrico até 2050 [33] Esta pesquisa tem como finalidade a análise relativa às oportunidades de custo-benefício em Portugal Continental, como forma de alcançar a completa descarbonização para o setor elétrico até 2050. Considerando a interligação com o sistema elétrico espanhol o principal motor como forma de atingir um caminho rentável com vista à descarbonização, quando combinado com a implementação de novas tecnologias para a produção de EE. avalia-se a sua importância, modelando o sistema elétrico português como sendo isolado ou fazendo parte de uma interligação com a rede elétrica espanhola. 2.2 Planeamento Energético em Portugal 21 Em termos conclusivos este estudo revela que: A modelação com interligação à rede espanhola representa uma oportunidade para que Portugal possa promover o uso de FER não convencionais, como sejam a eólica offshore e a solar, melhorando do mesmo modo a relação custo-benefício relativo à produção de eletricidade, através do aumento do FC médio anual. Assim, é de esperar um impacto significativo na criação de um sistema elétrico sustentável, conduzindo a uma maior viabilidade económica. Figura 2.4: Fator de capacidade médio anual para os sistemas fechado e aberto. Uma vez que Portugal apresenta um elevado potencial para FER pode, a longo prazo, proceder à exportação. Desta forma, a modelação de Portugal como um sistema isolado pode levar a um baixo investimento e consequentemente a uma subutilização do potencial no país no que respeita a FER, reduzindo a viabilidade económica dos investimentos. Figura 2.5: Importação e Exportação médias anuais relacionadas com o MIBEL. Este estudo refere ainda que em resposta aos emergentes desafios por uma economia de baixo carbono, os governos não devem adotar medidas que se prendam com um isolamento dos seus sistemas energéticos. Um investimento em ligações fronteiriças, bem com o reforço da rede de transporte ao nível interno poderá contribuir para uma melhor relação custo-benefício ao nível 28 CONTEXTO ENERGETICO a aumentar. Com efeito, estima-se que a procura energética aumente e, caso não se adotem as devidas medidas, existirá um contínuo crescimento das emissões de CO2 no futuro, no qual o setor elétrico é responsável por grande parte dessas emissões. Atendendo a todos estes fatores, é obrigatório pensar numa produção de eletricidade a partir de FER em maior escala, como forma de baixar a dependência da importação dos combustíveis fósseis e reduzir as emissões de GEE. 3.2 Situação energética nacional Perante a situação energética mundial, a União Europeia enfrenta enormes desafios no domínio da energia, tanto em termos de sustentabilidade e de emissões de GEE, como de segurança do abastecimento e da dependência das importações ou até mesmo da competitividade e da realização efetiva do mercado interno da energia. Devido às crescentes preocupações com a dependência energética, a Europa teve de desenvolver soluções que permitissem minimizar os impactos e contribuir positivamente para a segurança energética. Neste sentido, existem 2 soluções fundamentais: substituir o consumo de combustíveis fósseis por FER (permitindo a geração de energia no próprio país) ou realizar um desenvolvimento da eficiência energética4(opção eficaz e de baixo custo). Atualmente, a UE adquiriu a responsabilidade da política ambiental da Europa, exigindo aos estados uma política energética ecológica que identifique, não só os custos económicos, como também os custos ambientais do uso de energia. Perante isto, Portugal sendo membro da UE e caraterizando-se como um país com consumos de energia crescentes, uma produção nacional modesta e, consequentemente uma dependência energética de combustíveis fósseis para satisfazer os consumos, deve cumprir com as metas estabelecidas. Em 2014, a dependência do exterior ascendeu aos 71,6% do total de energia primária consumida no país, o que colocou Portugal no 9◦lugar dos países da União Europeia com maior dependência energética externa, situando-se muito acima da média da UE28 que foi 53,5%, tal como é demonstrado na figura 3.7. Perante a figura 3.8 verifica-se que a dependência energética externa de Portugal, apesar de se manter em níveis elevados, apresenta uma tendência de decréscimo, muito promovida pelo decréscimo das importações de gás natural e de petróleo. Ao invés, a dependência média da UE28 apresenta uma trajetória ascendente, situando-se contudo num nível muito inferior ao de Portugal. Apesar de se considerar que a segurança de abastecimento não se encontra em risco, é necessário ter em conta que os principais fornecedores de energia de Portugal são países com situações políticas instáveis, o que torna a posição portuguesa vulnerável a possíveis circunstâncias não controláveis. 4otimização do consumo de energia, ou seja, capacidade de uma tecnologia ou sistema fornecer o mesmo serviço, utilizando menos energia [38]. 3.2 Situação energética nacional 29 Figura 3.7: Dependência energética do exterior em 2014 (adaptado de [7]). Figura 3.8: Taxa de dependência energética em Portugal e na UE28 (adaptado de [7]). Sendo Portugal fortemente dependente do exterior em energia e apresentando taxas de crescimento da procura de energia superiores ao PIB, o crescimento sustentado pressupõe, também, um aumento significativo da eficiência energética e a substituição da energia primária importada por energia de fontes endógenas. Esta dependência, num ambiente de forte aumento dos preços das matérias-primas, acompanhado por uma tendência crescente da procura, vêem a aumentar o peso da fatura energética, tendo um impacto muito negativo na economia [39]. Neste sentido, tanto questões económicas como ambientais tomam cada vez maior importância e, Portugal estando ciente disso aposta nas FER, que têm levado ao crescimento da potência instalada para a produção de energia. Ora, em relação à questão ambiental, as emissões de GEE em Portugal têm registado um decréscimo significativo nos últimos anos, fruto da adoção de medidas neste âmbito, em especial no setor energia que compõe cerca de 70% das emissões totais de 30 CONTEXTO ENERGETICO GEE. Em 2013 as emissões totais de GEE situaram-se na ordem das 65,3 Mton CO2eq., das quais 44,5 Mton CO2eq. são relativas ao setor energético. Face a 2012 as emissões totais de GEE decresceram 0,8%, enquanto que as emissões do setor energético decresceram 1,0%. Relativamente a 1990, as emissões totais de GEE em 2013 situaram-se apenas 8% acima do valor registado nesse ano. Figura 3.9: Evolução das emissões GEE em Portugal (Mton Co2eq.) (retirado de [8]). Em 2014, a intensidade energética da economia em energia primária situou-se em 124 tep/Me(- 3,6% face a 2013) enquanto que a intensidade energética da economia em energia final5foi de 90 tep/Me(-0,9% face a 2013). Por outro lado, a intensidade energética da economia em Eletricidade situou-se em 274 MWh/Me(-1,1% face a 2013). Ao nível do indicador intensidade energética da economia em energia primária, quando comparados os dados dos países da UE28, verificou-se que em 2014 Portugal foi o 13opaís com a menor intensidade energética da economia, cerca de 10,7% acima da média da UE28. Por fim, ao nível dos indicadores de consumo de energia per capita, em 2014 verificou-se na energia primária um consumo de 2,0 tep/habitante (-2,3% face a 2013), na energia final 1,5 tep/habitante (+0,5% face a 2013) enquanto que na Eletricidade foi de 4,5 MWh/habitante (+0,3% face a 2013). Deste modo, ao nível do indicador consumo de energia primária per capita, e comparando ao nível dos países da UE-28, verificou-se que em 2014 Portugal foi o 4opaís com o menor consumo por habitante (-33,1% face à média da UE-28), enquanto que no consumo de energia final per capita Portugal foi o 7opaís com o menor consumo por habitante (-27,6% face à média da UE-28). 5energia disponibilizada diretamente ao consumidor antes da sua utilização, já excluída da energia utilizada nos processos de transformação e das perdas inerentes a esses processos, a qual tem o nome de energia primária. Um exemplo prático é a eletricidade disponível nas tomadas [40]. 3.3 Perspetivas energéticas para o futuro 31 Figura 3.10: Intensidade Energética em Energia Primária na UE28 em 2014 (tep/Me) (retirado de [8]). Figura 3.11: Evolução do consumo de energia per capita (retirado de [8]). 3.3 Perspetivas energéticas para o futuro Tanto o contexto português como o mundial já começaram a ter importantes decisões no que se refere à situação energética, tornando-se cada vez mais urgentes as preocupações com a segurança de abastecimento, competitividade económica e limitação das emissões poluentes devidas às alterações climáticas. Com o intuito de incentivar os Estados-Membros a evoluíram para soluções mais eficientes, a UE tem proposto vários objetivos. Através dos seus Planos de Ação para a Eficiência Energética, os países devem ilustrar claramente como os tencionam cumprir e quantificar os resultados esperados. Para alcançar resultados, em Portugal desenvolveram-se planos e programas específicos que 32 CONTEXTO ENERGETICO visam dinamizar medidas e concretizá-las de forma mais efetiva. O Governo definiu as grandes linhas estratégicas para o setor da energia, estabelecendo a Estratégia Nacional para a Energia (ENE 2020), que tem como objetivo consolidar o país na fronteira tecnológica das energias alternativas (31% de fontes de energia renovável no consumo de energia final e redução de 20% do consumo de energia final face a 2010), potenciando a produção e exportação de soluções com elevado valor acrescentado e desenvolvendo os setores associados à promoção da eficiência energética, que permitam dimnuir a dependência energética do exterior (reduzir para 74% em 2020) e promover o desenvolvimento sustentável com o cumprimento das metas de redução de emissões assumidas pelo país [41]. Deste modo, a ENE assenta sobre 5 eixos principais: •Competitividade, crescimento e independência energética e financeira; •Aposta nas energias renováveis – representar, em 2020, 31% de toda a energia consumida e 60% da eletricidade consumida, assim como reduzir 10% do consumo de energia final no setor dos Transportes; •Promoção da eficiência energética – reduzir o consumo de energia final em 20% até 2020; •Garantia de segurança de abastecimento – diversificação do “mix” energético; •Sustentabilidade económica e ambiental – redução de emissões e gestão equilibrada dos custos e benefícios da sua implementação [42]. Perante todos estes objetivos e metas impostas, torna-se de maior relevância antecipar as possibilidades de uma evolução futura do sistema energético nacional (produção, transformação, transporte e utilização de energia) através de um planeamento energético. Desta forma, a presente tese explora cenários de evolução do sistema energético português até 2030, considerando o efeito de estratégias ao nível da gestão da procura e da promoção do aproveitamento de recursos naturais. Capítulo 4 Caraterização do atual sistema energético português 4.1 Estrutura do sistema energético português Inicialmente, na realização de uma análise de qualquer sistema energético identifica-se as fronteiras e a estrutura física que estabelecem o sistema. Neste estudo, escolhe-se como fronteira o território de Portugal Continental. Em relação à estrutura, com base na informação recolhida em diversas fontes, é possível construir um fluxograma contendo os seguintes elementos: recursos primários e secundários usados no sistema energético, estrutura de transformação de energia (refinação, produção de eletricidade, transporte e distribuição de energia) e entrega dos recursos aos diversos consumidores, sob a forma de energia final. Apresentado no Anexo A, este fluxograma procura detalhar os recursos, as diferentes tecnologias de produção de eletricidade e caraterizar a procura, não só por setores, mas também por utilizações finais de energia, estabelecendo o percurso dos vários vetores energéticos desde a extração dos recursos até ao consumo final. Neste sentido, a sua construção serve de ponto de partida para se estruturar a árvore energética que, seguidamente, será integrada no software LEAP. Em termos gerais, os módulos da transformação, recursos e procura são representados como se demonstra na figura 4.1. Figura 4.1: Estrutura em árvore do LEAP do sistema energético português, em termos gerais. Como será apresentado nos subcapítulos seguintes, cada um dos módulos requer um conjunto diferenciado de informação para a sua caraterização, sendo apresentados os dados e hipóteses 33 34 Caraterização do atual sistema energético português utilizados para o ano de 2014. 4.2 Caraterização do ano base A escolha de 2014 como ano base resulta do facto de, à data da sua escolha, ser aquele para o qual é conhecida informação mais atualizada, servindo de base a projeções futuras. Como plataforma de informação mais ilustrativa desta seleção tem-se o balanço energético nacional de 2014 da DGEG, ainda indisponível para datas mais recentes, mas é um documento essencial para a caraterização dos módulos energéticos. Neste seguimento, a caraterização do ano base passa pela definição da Informação-chave, da desagregação da Procura nas diferentes utilizações finais, da Transformação e dos Recursos. Ora, os dados da Informação-chave de 2014, que estão apresentados no Anexo B, figura B.1 dizem respeito aos seguintes pontos: •População e Alojamentos, usados no nível de atividade do setor Doméstico; •Passageiros-quilómetro e Toneladas-quilómetro, usados no nível de atividade dos Transportes; •VAB dos setores dos Serviços, Indústria e Outros, usados como nível de atividade para a caraterização da procura. 4.2.1 Procura Para a análise deste módulo, o balanço energético nacional teve um papel decisivo, caraterizando os resultados anuais do consumo de energia em Portugal Continental por setores e fontes de energia. É feita uma abordagem de uso final de energia desagregada, onde se especificam as intensidades energéticas e os níveis de atividade. Na construção da árvore da procura no LEAP consideraram-se os seguintes setores de atividade: •Doméstico; •Serviços; •Indústria; •Transportes; •Outros setores (inclui o da Agricultura e pescas e o da Construção e Obras públicas). Em termos históricos, a evolução do consumo de energia final em Portugal Continental tem tido uma tendência decrescente desde 2005. Porém, entre 1995 e 2005, a procura resultou num crescimento total aproximado de 38%. A partir dessa altura, tem decrescido constantemente, em virtude não só da crise económica de 2007, mas também da implementação de certas medidas com 4.2 Caraterização do ano base 35 objetivos de melhorar a eficiência energética nacional. Entre 2007 e 2014, registou-se uma queda de 19%, a uma taxa anual de 3%. No conjunto dos 28 países da UE, o valor da queda foi de 1% por ano [43]. Figura 4.2: Consumo de energia final por setor consumidor. A figura 4.2 ilustra claramente a evolução do consumo desagregada por setor, permitindo constatar que todos os setores considerados tiveram um decréscimo da procura de energia final entre 2007 e 2014. O setor dos Serviços teve uma redução de cerca de 10%. Os setores da Indústria e dos Transportes, que são os maiores consumidores de energia, tiveram uma diminuição de consumo de 20% e 16%, respetivamente. O setor Doméstico reduziu em 21% o seu consumo, enquanto o setor da Agricultura e pescas registou uma diminuição na ordem dos 11% nos últimos 7 anos. O setor que teve a maior diminuição do seu consumo foi o da Construção e obras públicas com 60%. Figura 4.3: Repartição dos consumos de energia final em Portugal em 2014. A figura 4.3 apresenta a estrutura da procura de energia final em 2014. O maior peso corresponde ao setor dos Transportes, seguido da Indústria, do setor Doméstico, dos Serviços e, por fim 36 Caraterização do atual sistema energético português dos 2 conjuntos do setor Outros. Figura 4.4: Percentagem do consumo de energia final por fonte de energia. No que diz respeito ao consumo energético por fonte de energia, a figura 4.4 permite observar a variação da utilização dos diferentes recursos. Existe uma diminuição do consumo de produtos petrolíferos, os quais representam a maior parte do consumo final, assim como a maior despesa de importação do país. Em 2014, estes produtos representavam 48% do total de energia final consumida, contra 52% em 2007. O gás natural, pelo contrário, conheceu um crescimento. Em 2007, o consumo recorrendo a gás natural era da ordem dos 8%, enquanto que em 2014 o valor atingido foi de 10,4% do total de energia final consumida. A eletricidade tem igualmente registado um aumento, representando, em 2014, 26% do consumo final de energia, devendo-se este facto ao maior uso de equipamentos elétricos. A percentagem de renováveis sem eletricidade no consumo final diminuiu, apesar da aposta do país neste tipo de fontes. Isto deve-se à aposta do país essencialmente na produção de eletricidade a partir de fontes renováveis, o que se traduz num aumento da sua contribuição na energia primária e para o cálculo do consumo final é representado pela eletricidade sob a forma de energia final. Por isso, é que na fonte de eletricidade já estão representadas as renovávies com eletricidade, como são os casos da hidroeletricidade, da energia eólica e fotovoltaica. Consumodeenergia =Nivel deatividade ×Intensidadeenergetica (4.1) Para a modelação da procura em 2014 é necessário desagregar a informação nas diferentes utilizações finais de energia e nos tipos de combustíveis consumidos. Para cada setor, os cálculos de consumo de energia baseiam-se no nível de atividade e na intensidade energética das utilizações definidas. Deste modo, como representado na equação 4.1, a multiplicação de um fator pelo outro resulta nos valores de consumo verificados em 2014 correspondentes à distribuição apresentada na figura 4.3. 4.2 Caraterização do ano base 37 Nos pontos seguintes e para cada setor, a informação disponível é desagregada em vários tópicos, tais como a descrição da evolução da procura em cada setor entre 2007 e 2014, procurando estabelecer-se uma comparação com a evolução verificada na EU, a caraterização mais detalhada da estrutura do consumo em 2014 e a descrição pormenorizada dos dados a utilizar no modelo para caracterizar o ano base, nomeadamente a representação em árvore, a repartição dos consumos pelos diversos ramos da árvore, o nível de atividade a adotar em cada setor e a intensidade energética de cada utilização final. Os valores utilizados são apresentados de forma detalhada no Anexo B. 4.2.1.1 Setor Doméstico Tal como aconteceu com o consumo global nacional, a procura de energia final no setor Doméstico teve uma pequena tendência decrescente entre 2007 e 2014, resultante da maior eficiência energética nos alojamentos, mais concretamente na iluminação e nos equipamentos elétricos. Apesar deste setor ter um peso significativo no consumo de energia final total, este consumo é substancialmente inferior ao da média europeia, demonstrando que os níveis de conforto no país (menores necessidades de energia para aquecimento ou taxas de posse dos equipamentos inferiores às dos outros países) são bastantes inferiores à média da UE. Relativamente ao consumo de energia final total, verifica-se na figura 4.5 que o peso do setor tem-se mantido aproximadamente constante nestes últimos anos, apresentando umas pequenas variações na percentagem total do consumo energético. Os valores de consumo de energia primária e final per capita verificados em 2014 para Portugal são de 2,0 e 1,5 tep/habitante, respetivamente, enquanto em 2007 foram de 2,2 e 1,7 tep/habitante, respetivamente. Figura 4.5: Evolução (tep) e peso (%) do setor no consumo de energia final total. O consumo neste setor é feito, na sua maioria, sob a forma de eletricidade. Entre 2007 e 2014, esta fonte registou uma diminuição de 15%, devido ao menor consumo energético no país. Porém, continua a ser a fonte energética mais utilizada neste setor. As lenhas e resíduos vegetais também 44 Caraterização do atual sistema energético português Figura 4.15: Representação em árvore do setor dos Serviços. Como já referido, em 2014 verifica-se que o consumo de eletricidade é significativamente superior ao consumo de todas as outras fontes de energia, aliada ao facto de ser a única fonte representativa de todos os subsetores. A utilização de cada fonte de energia para cada setor de atividade encontra-se representada na Figura 4.16. Figura 4.16: Repartição dos consumos por tipo de fonte de energia e utilização final em 2014 no setor dos Serviços. 4.2 Caraterização do ano base 45 O nível de atividade considerado para o setor é o Valor Acrescentado Bruto (VAB), uma vez que este indicador traduz o valor bruto da produção no setor deduzido do custo das matérias-primas e de outros consumos no processo produtivo, sendo portanto este valor representativo da evolução económica do setor, pois é um dos principais fatores do aumento dos consumos energéticos. Apesar da evolução do consumo depender de outros fatores (número de edifícios e infraestruturas), a análise não pode assentar nesses elementos, devido à inexistência de dados estatísticos e de previsões da sua evolução. Em relação aos níveis de atividade para cada subsector e utilização final, por falta de informação detalhada, considerou-se que cada um representa igual peso no VAB, isto é, 100%. Deste modo, a evolução do consumo por está relacionada com a evolução prevista pelo próprio VAB e pelos eventuais ganhos de eficiência no setor. A intensidade energética corresponde, neste caso, à relação entre o consumo de energia final e o VAB. Pela análise dos dados é possível conferir que as maiores intensidades energéticas, ou seja, as utilizações finais de energia com maior peso no VAB são a da eletricidade do comércio a retalho em estabelecimentos não especializados, a restauração e a iluminação de vias públicas. A figura B.3 do anexo B mostra todos os detalhes dos consumos de todo o setor dos Serviços. Relativamente às emissões deste setor, tal como no Doméstico, consideram-se localmente as resultantes da utilização de gás natural e de derivados de petróleo (combusíveis fósseis). As emissões associadas ao consumo de eletricidade são contabilizadas no processo de produção da eletricidade e posteriormente simuladas a este setor. 4.2.1.3 Setor da Indústria No setor industrial, a procura de energia final tem vindo a registar, tal como nos restantes setores, um decréscimo do consumo, representando entre 2007 e 2014 uma queda de 20%, acompanhando a mesma tendência da média da União Europeia a 28. De referir que ao contrário dos setores anteriormente analisados, o peso do setor da Indústria em termos de energia final consumida é superior em Portugal Continental relativamente à União Europeia. Isto deve-se ao facto das atividades mais dinâmicas continuaram a serem as mais intensivas em energia, tal como é o caso das indústrias do papel, do cimento e da alimentação, contrariamente ao que se verifica noutros países da UE28, em que os subsetores de elevado valor acrescentado e baixo consumo têm apresentado grande dinamismo (figura 4.17). Em termos de intensidade energética, verificou-se no país em 2014 um valor de 151 tep/eVAB, enquanto em 2007 esse valor era de 163 tep/eVAB. O setor da Indústria é composto por uma maior diversidade de fontes energéticas com utilização significativa, quando comparada com os restantes setores. Os produtos petrolíferos têm cada vez menor utilização, enquanto o carvão transpor-se numa utilização residual. Por outro lado, o gás natural, a eletricidade e o calor aumentaram a sua percentagem de utilização no setor. Ainda de referir que os resíduos não renováveis tiveram um aumento e as renováveis sem eletricidade uma diminuição da procura (figura 4.18). 46 Caraterização do atual sistema energético português Figura 4.17: Evolução (tep) e peso (%) do setor no consumo de energia final total. Figura 4.18: Consumo por fonte energética no setor da Indústria. Em 2014, a Indústria foi o segundo setor com a maior procura energética, com um consumo que representou cerca de 30% do consumo do país (4 435 890 tep). Ora, a desagregação da estrutura dos consumos, figura 4.19, permite afirmar que 38,22% do consumo industrial ainda advém de produtos petrolíferos, apesar da sua diminuição contínua desde 2007, o que para tal muito contribuem os derivados de petróleo e o carvão. De referir que os derivados de petróleo incluem o consumo de coque de petróleo (58,2%), gasóleo (17%), fuelóleo (9,8%), GPL (8,5%) e quantidades residuais de gasolinas, petróleos, lubrificantes, parafinas, solventes e outros petróleos não energéticos. O consumo de gás natural representou cerca de 23% e o calor cerca de 27%. Os resíduos não renováveis e as renováveis sem eletricidade representam uma pequena parcela do consumo total industrial. Estes últimos são constituídos pelas lenhas e resíduos vegetais (63,4%), outros renováveis (31,2%) e quantidades mínimas de biogás e biocombustíveis. Por fim, realça-se a eletricidade como sendo a fonte de energia mais significativa e, portanto, mais consumida com 29,28%. Isto acontece porque grande parte do potencial de poupança energética na indústria está 4.2 Caraterização do ano base 47 relacionada com sistemas acionados por motores elétricos, os quais constituem, sensivelmente, 2/3 do consumo de eletricidade na indústria. Figura 4.19: Repartição dos consumos por tipo de fonte de energia em 2014. As indústrias mais consumidoras de energia são as indústrias do papel (30,5%), do cimento (14,4%), da alimentação (10,0%) e químicas e plásticos (9,7%), como se ilustra na figura 4.20 pela desagregação dos consumos por utilização final. Figura 4.20: Repartição dos consumos por tipo de utilização final em 2014. A desagregação em árvore para este setor é explicitada na figura 4.21, onde se pode ver a decomposição das várias fontes de energia por subsetores e, por conseguinte, por fontes de utilização. 48 Caraterização do atual sistema energético português Figura 4.21: Representação em árvore do setor da Indústria. Relativamente à distribuição dos consumos por tipo de utilização e fonte de energia, exibe-se a repartição representada na figura 4.22. É de realçar que o consumo de fontes como a eletricidade e o gás natural estão relativamente repartidos por entre os setores, contrapondo as fontes do carvão, calor e resíduos não renováveis que apresentam uma grande discrepância, fruto também do tipo de indústrias que necessitam dessas fontes. Figura 4.22: Repartição dos consumos por tipo de fonte de energia e utilização final em 2014 no setor da Indústria. O nível de atividade considerado neste setor é o VAB da Indústria, à semelhança do setor dos Serviços, pois considera-se ser um indicador económico representativo da evolução do setor em relação ao consumo energético. Em termos de desagregação pelos vários subsetores e utilizações finais considera-se que cada um tem igual peso no VAB, ou seja, 100% de atividade. Deste modo, a evolução temporal está relacionada com o desenvolvimento do VAB e com ganhos de eficiência. O cálculo da intensidade energética é baseado na relação entre o consumo de energia final de cada indústria e o VAB do setor, para cada ano. Deste modo, as maiores intensidades energéticas são a da eletricidade e calor na indústria do papel e o coque de petróleo na indústria do cimento. O anexo B, figura B.4 mostra todos os dados sobre os consumos de cada utilização final. Em relação às emissões deste setor, consideram-se localmente as que resultam da utilização de gás natural, de derivados do petróleo e de carvão. As emissões associadas ao consumo de eletricidade são contabilizadas no processo de produção da eletricidade, ainda que, como anteriormente referido, devam posteriormente ser afetas a cada subsetor. 4.2 Caraterização do ano base 49 4.2.1.4 Setor dos Transportes O setor dos Transportes é o maior consumidor de energia final em Portugal Continental, apesar do seu decréscimo de 16% entre 2007 e 2014. Como se visualiza pela figura 4.23, o peso do setor no total de energia final no país é sempre mantido superior ao verificado pela média da UE28. Figura 4.23: Evolução (tep) e peso (%) do setor no consumo de energia final total. Relativamente a este setor é feita uma divisão entre o transporte de passageiros e o transporte de mercadorias. Neste sentido, fazendo uma comparação entre as intensidades energéticas de Portugal e da UE28 em 2014, verifica-se que tanto os transportes de passageiros como de mercadorias a nível nacional têm valores inferiores à média europeia. O consumo dos transportes de passageiros é de 30,84 tep/Mpkm, enquanto na UE28 é de 36,27 tep/Mpkm. Já o consumo dos transportes de mercadorias em Portugal Continental é de 26,39 tep/Mtkm, em virtude dos 47,12 tep/Mtkm da média da UE. Este setor é composto essencialmente pelos combustíveis do gasóleo e das gasolinas, representando as 2 fontes em conjunto mais de 90% do consumo de energia final ao longo dos anos representados na figura 4.24. No entanto, há que indicar um crescimento do consumo dos biocombustíveis, GPL e gás natural. Em 2014, este setor foi então o principal consumidor de energia final, representando cerca de 36% do consumo nacional (5 260 531 tep). A figura 4.25 ilustra a repartição dos consumos totais por fonte energética. Como se nota, o consumo nesta área depende quase exclusivamente dos derivados de petróleo, verificando-se uma predominância do gasóleo com 75% do consumo. Segue-se a utilização das gasolinas com cerca de 21% e dos Jets com aproximadamente 2%. Os restantes combustíveis são utilizados em menores quantidades, tais como o gás natural, a eletricidade, GPL, fuelóleo, lubrificantes e os biocombustíveis, representando todos eles um valor próximo de 3%. 50 Caraterização do atual sistema energético português Figura 4.24: Consumo por fonte energética no setor dos Transportes. Figura 4.25: Repartição dos consumos por tipo de fonte de energia em 2014. Em relação ao consumo por fonte de utilização, pela figura 4.26 evidencia-se uma clara procura nos transportes rodoviários, representando somente este tipo de transporte 96% do total de energia final consumida. Perante esta situação, é óbvia a restruturação a nível energético neste tipo de transporte, de modo a que o setor dos Transportes apresente um consumo de fontes de energia menos intenso, sobretudo no que toca ao uso de combustíveis fósseis. A árvore de desagregação dos consumos por utilização final e fonte de energia no setor dos Transportes é ilustrada na figura 4.27. 4.2 Caraterização do ano base 51 Figura 4.26: Repartição dos consumos por subsetor em 2014. Figura 4.27: Representação em árvore do setor dos Transportes. Para a repartição dos consumos por meio de transporte e fonte energética, a figura 4.28 apresenta esses dados em modo percentual de utilização. No que se refere ao subsetor dos transportes de passageiros, incluíram-se as categorias de rodoviários (individuais e coletivos), ferroviários (ligeiros e pesados), aéreos e marítimos. Relativamente ao outro subsetor, o de mercadorias, existem também os 4 tipos de transporte. De mencionar que o transporte rodoviário individual diz respeito a todos os automóveis e motociclos e o rodoviário coletivo aos transportes públicos, como é o caso dos autocarros. Em relação ao ferroviário, a parte ligeira faz referência aos sistemas de metropolitano, enquanto a parte pesada é indicativa dos sistemas ferroviários. Ora, esta repartição dá indicações do tipo de fontes e a sua percentagem nos diversos meios de transporte, tais como a utilização de jets pelos transportes aéreos e de fuelóleo pelos transportes marítimos. Relativamente aos consumos específicos por tipo de transporte, isto é, a intensidade energética em tep/passageiros-km no caso dos transportes de passageiros e em tep/toneladas-km no caso dos transportes de mercadorias, estes valores são apresentados no anexo B, figura B.5. Também nessa tabela são apresentados os consumos e os níveis de atividade de cada utilização final. Ora, sendo o nível de atividade total de 134,463 Gpkm por veículos de passageiros e 42,191 Gtkm por veículos de mercadorias, a sua repartição por utilização final é apresentada na figura 4.29. 52 Caraterização do atual sistema energético português Figura 4.28: Repartição dos consumos por tipo de fonte de energia e utilização final em 2014 no setor dos Transportes. Figura 4.29: Taxa de penetração dos modos de transporte em 2014. Desta feita, verifica-se que em ambos os subsetores, o transporte rodoviário é o mais utilizado com 71,67% e 80,25% da percentagem total do nível de atividade, respetivamente. Relativamente à emissão de poluentes atmosféricos neste setor, são considerados localmente os fatores de emissão para os diferentes modos de transporte e tipos de fontes energéticas. 4.2.1.5 Setor "Outros" Os restantes setores considerados são o da Agricultura e Pescas (figura 4.30) e o da Construção e Obras Públicas (figura 4.31), que tiveram uma queda desde 2007 a 2014 de 11% (1,6%/ano) e 60% (8,6%/ano), respetivamente, o que se traduz no peso dos setores de 2,7% e 1,7% no consumo da energia final total em 2014, respetivamente, constituindo as áreas com menor peso no consumo energético nacional. Ainda de referir que ambos têm o peso dos setores em relação ao total energético superior ao da média europeia, resultando mesmo numa grande diferença no caso do setor da Construção e Obras Públicas. 4.2 Caraterização do ano base 53 Figura 4.30: Evolução (tep) e peso (%) do setor no consumo de energia final total. Figura 4.31: Evolução (tep) e peso (%) do setor no consumo de energia final total. Estes setores são os que apresentam uma maior uniformidade de consumos e menor diversidade de fontes. Ao longo dos últimos anos tem-se verificado algum progresso em certas fontes de energia e, por conseguinte, algum decréscimo de outro tipo de fontes, como se ilustra na figura 4.32. No caso do setor da Agricultura e Pescas, as Renováveis sem eletricidade, mais concretamente as lenhas e resíduos vegetais têm tido uma evolução significativa nesta área. Todas as outras fontes têm sofrido uma diminuição de uso, porém no geral essa queda relaciona-se muito mais com a diminuição do consumo global do país. Já o setor da Construção e Obras Públicas teve um aumento considerável do gás natural e uma queda significativa dos derivados de petróleo e da eletricidade. Em 2014, o setor da Agricultura e Pescas contribui para o consumo energético nacional com 394 173 tep, enquanto o da Construção e Obras Públicas com 243 363 tep, tendo estes setores, como já referido, tido a menor contribuição para o consumo do país. A desagregação da estrutura dos consumos de energia final, figura 4.33, permite verificar a predominância em ambos os setores 60 Caraterização do atual sistema energético português Figura 4.41: Evolução da potência elétrica instalada em Portugal Continental. Figura 4.42: Contribuição das renováveis na produção de eletricidade. Neste sentido, as grandes hídricas assumem a maior importância no sistema electroprodutor, representando 29,7% da produção de eletricidade no ano base. Também a energia eólica é uma fonte essencial com 25,5% da capacidade total do sistema nacional. Relativamente às fontes de origem fóssil destaca-se o gás natural com 26,5%. Ainda de referir a utilização da cogeração no gás natural, nas renováveis térmicas e noutras FENR. Deste modo, dos 4 702 MW de gás natural, 873 são relativos à cogeração. Nas renováveis térmicas (biomassa, biogás e RSU4) dos 600 MW, 342 MW são em relação à cogeração. E, dos 88 MW de outras FENR, 75 são referentes à cogeração. 4Resíduos Sólidos Urbanos 4.2 Caraterização do ano base 61 Figura 4.43: Repartição da potência instalada por fonte de energia em 2014. Em relação à informação requerida pelo LEAP para o módulo da produção de eletricidade, uma vez que existem diferentes tecnologias de produção, além dos dados sobre a capacidade instalada, é ainda necessário definir as centrais em termos da eficiência, disponibilidade máxima, capacidade de crédito, fatores de emissão de GEE, custos de produção e ordem de mérito, ou seja, ordem pela qual a energia é despachada. Para a ordem de mérito, as primeiras centrais a ser despachadas são as pertencentes à PRE, inclusive as relativas à cogeração. De seguida vem o carvão, depois o gás natural e, por fim, outras FENR. O LEAP começa por efetuar uma lista dos processos, dispostos por ordem de mérito, sendo esta informação usada para determinar a capacidade disponível para cada grupo de processos com a mesma ordem de mérito, ou seja, as centrais que são despachadas de forma conjunta. De salientar que o modelo apenas permite impor uma ordem para despacho das centrais com uma base anual, o que impede uma análise detalhada do despacho. Por outro lado, o facto de se ter optado por considerar as tecnologias de forma integrada, isto é, sem uma discriminação por centrais específicas do país, obriga a que o despacho de uma determinada tecnologia seja efetuado em bloco. De modo a efetuar uma análise das diferentes tecnologias em termos dos custos de produção é necessário quantificar esses custos por cada tecnologia [44,45]. Neste critério também há algum grau de simplificação, uma vez que o custo por unidade de energia produzida não é uniforme dentro de cada tecnologia, sobretudo devido à capacidade instalada. Perante isto, os custos foram divididos em custos fixos e custos variáveis. Nos custos fixos fazem parte os custos de investimento, isto é, o custo de capital e os custos O&M (Operação e Manutenção) relativos à parcela fixa. Os custos variáveis dizem respeito à parcela variável dos custos O&M e aos custos de combustível, que somente fazem as fontes de origem fóssil. Atribuindo ainda a taxa de juros e a vida útil da tecnologia, é possível calcular o LCOE, ou seja, o custo nivelado da eletricidade, através da equação 4.2. 62 Caraterização do atual sistema energético português LCOE (euros/MWh) = CC ×CRF +fixO&M CF ×8760 +varO&M+f uel (4.2) CRF =((1+i)n)×i ((1+i)n)−1(4.3) Ora, CC é o custo de capital, CRF é o fator de recuperação de capital e diz respeito ao seguinte cálculo da equação 4.3, onde ié a taxa de desconto e na vida útil da tecnologia. O fixO&M e varO&M dizem respeito aos custos fixos e variáveis de operação e manutenção e fuel indica os custos de combustível. As emissões de GEE associadas a este módulo resultam da produção de energia das centrais de FENR e das centrais renováveis térmicas. 4.2.2.3 Refinação do petróleo A capacidade de refinação do petróleo do país situa-se em torno dos 14,1 Mtep/ano, repartida entre a refinaria de Matosinhos, com 3,2 Mtep/ano (cerca de 23% da capacidade) e a refinaria de Sines com 10,9 Mtep/ano (com os restantes 77%). Apesar desta capacidade de refinação, Portugal importa produtos refinados, nomeadamente o gasóleo, a gasolina e os gases de petróleo liquefeitos, sendo que a maior parte da energia consumida pelos Transportes é produzida nestas refinarias. Além da informação relativa à capacidade assume-se uma disponibilidade máxima e uma capacidade de crédito de 100%. As 2 refinarias são simuladas como um único processo dentro do módulo de refinação, não se aplicando, por exemplo, a ordem de despacho dos processos. Carateriza-se ainda a eficiência com um rendimento de 88% e a distribuição dos principais produtos refinados, como se mostra na figura 4.44. 4.2.3 Recursos Em Portugal Continental não se regista a exploração de qualquer produto energético de origem fóssil, sendo os recursos de energia endógenos do país exclusivamente recursos de energia renovável. A identificação dos recursos primários e secundários que o sistema utiliza é efetuada automaticamente pelo LEAP com base na informação introduzida nos módulos da procura e da transformação. Uma vez que não existe potencial nacional para a extração de combustíveis fósseis, não é necessário caraterizá-los no modelo. Assim, neste módulo é apenas necessário caraterizar os recursos renováveis com informação relativa ao seu potencial, tendo sido assumidos valores que não limitassem a utilização da capacidade instalada para cada tecnologia. 4.3 Calibração do modelo 63 Figura 4.44: Distribuição dos produtos refinados em Portugal Continental em 2014. 4.3 Calibração do modelo Este subcapítulo designa-se para aferir a admissão dos resultados obtidos, comparando os resultados do LEAP de 2014 com os valores realmente verificados, garantindo-se a melhor representação do modelo para o ano base e, por conseguinte, para os próximos anos. A calibração do modelo é efetuada pela comparação entre os dados do balanço energético nacional da DGEG e os resultados do LEAP. Com base na comparação e dada a elevada quantidade de dados carregada no modelo, é possível verificar a consistência da informação inserida e ajustar alguns valores de referência. Ora, parte dos dados introduzidos no modelo, nomeadamente a intensidade energética da procura, são calculados com base na informação do balanço energético. Desta feita, os desvios entre resultados para a procura de energia final em 2014 são pouco significativos (0,003%), podendo ser justificados pelos arredondamentos considerados. A figura 4.45 demonstra a procura de energia por desagregação de fontes, onde o valor total dos dados da DGEG é de 14 657 122 tep e os resultados do LEAP indicam 14 656 734 tep. A semelhança entre os resultados do modelo e os dados do balanço energético verificada no módulo da procura, não acontece com o mesmo grau de precisão no módulo da transformação da energia. Neste módulo, os dados da DGEG apresentam 20 250 721 tep, enquanto os dados do LEAP mostram 24 509 633 tep. Um dos motivos para a ocorrência de desvios superiores é o facto do balanço energético entrar em consideração com a existência de variações de stocks e de diferenças estatísticas que não são utilizadas na caraterização do ano base. Assim, é necessário caracterizar cada recurso utilizado em termos destes 2 fatores. Um outro aspeto necessário de corrigir no ano base é o balanço de importações e exportações das fontes de energia. Desta feita, o LEAP permite a imposição de 64 Caraterização do atual sistema energético português Figura 4.45: Calibração do módulo da procura. um valor para as importações e exportações que garanta uma representação mais fidedigna da realidade para cada fonte. Outro fator de ajuste é a modelação das perdas nas redes de eletricidade e de gás natural, de modo a garantir a coincidência entre a informação carregada no modelo e os valores apresentados no documento do balanço energético da DGEG. Visualizando a seguinte tabela, apresenta-se o comparativo de perdas reais com os resultados do LEAP. Tabela 4.1: Calibração das perdas (% e tep) nas redes de transporte e distribuição. Fonte Dado LEAP Balanço DGEG Eletricidade 10,24% 428 395 tep 438 125 tep Gás Natural 0,27% 4 135 tep 4 093 tep O valor de perdas de eletricidade é então substituído por 10,45%, ou seja, 438 206 tep, resultado muito mais próximo do valor real. No caso das perdas de gás natural, como o resultado já se encontra aproximado do valor efetivo, não é feita nenhuma mudança. Após todas estas correções, os resultados obtidos apresentam um ajuste mais próximo dos valores reais, considerando-se que o modelo constitui uma boa base para se desenvolver a análise de cenários de evolução do sistema energético nacional. Capítulo 5 Cenários de evolução do sistema energético português A evolução do sistema energético português até 2030 é realizada através de cenários alternativos, onde cada um terá objetivos diferentes, verificando-se assim quais os desempenhos a seguir no futuro para visualizar um desenvolvimento do país mais sustentável. O primeiro cenário desenvolvido é denominado de “Referência” e procura integrar as medidas que se encontram atualmente em planeamento, realizando os objetivos propostos e assumindo as políticas existentes. Nos casos em que sejam conhecidas as metas ou medidas nacionais ou que haja estudos prospetivos assume-se a sua concretização. Se for só conhecido o histórico de uma dada variável considera-se que esta tem uma evolução linear até 2030. Porém, se não houver qualquer informação sobre a sua tendência, considera-se que o valor do ano base se mantém inalterado. O segundo cenário avançado chama-se “Sustentabilidade” e compreende uma evolução alternativa à de referência que permita explorar as hipóteses e consequências da mudança para um sistema energético ambientalmente mais sustentável. Neste cenário atribui-se uma maior eficiência energética, uma transição para fontes de energia menos poluentes, um maior recurso a FER na produção de eletricidade e, por isso, uma redução de emissões. Deste modo, este cenário é dividido em 4 subcenários: “Renováveis”,“Nível atividade doméstico”,“Transportes” e“Eficiência energética”. O cenário “Renováveis” diz respeito ao módulo da transformação, mais concretamente à produção de eletricidade, em que se projeta uma maior capacidade instalada de FER e uma diminuição de FENR. Ainda neste módulo, são modificados os valores do transporte e distribuição de energia somente no cenário de “Sustentabilidade”. Relativamente aos outros subcenários, estes fazem parte do módulo da procura. No cenário “Nível atividade doméstico” pretende-se uma transição mais acentuada para fontes energéticas menos poluentes no setor Doméstico, através da atuação no nível de atividade do setor. O cenário “Transportes” incide apenas no setor Transportes e considera melhorias da eficiência do consumo e aumento da utilização dos transportes coletivos. O cenário “Eficiência energética” expressa um aumento da eficiência energética, incidindo sobre a intensidade energética de todos os setores, com exceção do setor dos Transportes, já anali- 65 66 Cenários de evolução do sistema energético português sado no anterior subcenário. Os resultados obtidos por todos estes subcenários são posteriormente combinados de modo a permitir uma avaliação total do cenário “Sustentabilidade”. O terceiro cenário denominado “Economia” diz respeito a um crescimento económico mais lento, alterando apenas os valores do VAB dos setores e o número de pkm e tkm do setor Transportes. Este cenário demonstra o que pode acontecer num futuro próximo com os mesmos objetivos tecnológicos, mas com um prolongado desenvolvimento económico. Apresentados todos os cenários, pode-se afirmar que as atuações destes ocorrerão nos módulos da procura e transformação. No caso do submódulo da Refinação e do módulo dos Recursos não se consideram quaisquer alterações, pelo que a sua caraterização se mantém inalterada até 2030. 5.1 Procura A definição dos vários cenários para o módulo da procura implica uma especificação até 2030 das variáveis: Nível de atividade e Intensidade energética para cada setor. Os próximos subcapítulos apresentam as descrições detalhadas das hipóteses de evolução de cada setor. 5.1.1 Setor Doméstico A evolução do nível de atividade neste setor prende-se com o número de alojamentos e para qualquer um dos cenários é determinada pela combinação de diferentes dados, indicados pelo INE. Em primeiro lugar, considerou-se que o número de alojamentos está relacionado com a população, através da relação alojamentos/população. Deste modo, considera-se a população até 2030 relativa ao Cenário Central das Projeções do INE (linha azul) e a relação entre o número total de alojamentos e população do país assume-se que terá uma taxa de crescimento igual a metade da taxa verificada entre 2000 e 2014 (linha laranja), demonstrando alguma saturação do futuro das habitações. Tendo estes 2 parâmetros concluídos para todos os anos até 2030, calcula-se o número de alojamentos nesse mesmo período (linha verde). A figura 5.1 ilustra a evolução destes critérios. Para além da evolução do número de alojamentos, é necessário identificar o progresso da taxa de penetração das diversas utilizações e fontes energéticas, isto é, definir o modo como evoluirá o número de habitações para cada determinado tipo de utilização de energia. Como será visto ao longo deste capítulo, existirá sempre 2 cenários diferentes de evolução para uma mesma fonte e utilização final. Neste caso, o cenário “Referência” (REF.) e o subcenário “Nível atividade Doméstico” (DOM.) terão distintas evoluções. 5.1 Procura 67 Figura 5.1: Evolução do nível de atividade. A evolução da taxa de penetração considerada é então apresentada na tabela 5.1, onde os valores usados são representados de forma descriminada no Anexo B. De referir que ambos os cenários de evolução têm na taxa de penetração do aquecimento das águas, do aquecimento ambiente e da cozinha valores superiores a 100%, uma vez que existe a possibilidade de existirem formas de aquecimento múltiplas numa só casa. No caso dos equipamentos elétricos, um valor de taxa de penetração igual a 100% significa que todas as casas têm equipamentos elétricos, ainda que a taxa de penetração por equipamento possa ser superior a 100%, por exemplo, é comum uma casa ter mais do que uma televisão. O detalhe das taxas de penetração consideradas por equipamento elétrico é apresentado na tabela 5.2, sendo utilizada a mesma fonte para todos (eletricidade). Comparando o ano de 2014 com os cenários de evolução é possível constatar que: •100% dos alojamentos já têm em 2014 e mantêm em 2030 equipamentos elétricos, iluminação (alimentados na totalidade por eletricidade) e meios de preparação de refeições, isto é, a cozinha. Neste último, é percetível a mudança da utilização de lenhas e derivados de petróleo para o gás natural; •Há um aumento total da taxa de penetração no aquecimento das águas, resultando essencialmente de um maior recurso à energia solar e ao gás natural; •O aquecimento ambiente também tem um aumento total de utilização dos alojamentos, sendo notória uma mudança do consumo para o gás natural; •O recurso ao arrefecimento ambiente tem uma ligeira subida nos 2 cenários. De referir que esta transição de umas fontes para outras em cada utilização final e entre a mesma fonte é mais acentuada no cenário “Nível atividade Doméstico”. 68 Cenários de evolução do sistema energético português Tabela 5.1: Evolução da taxa de penetração no setor Doméstico. Utilização final Fonte de energia Tendência de evolução entre 2014 e 2030 Cenário "REF." Cenário "DOM." Aquecimento das águas Eletricidade -7% -9% Gás Natural +22% +40% Lenhas e Resíduos vegetais 0% 0% GPL e Petróleos -15% -20% Gasóleo Aquecimento -1% -2% Solar Térmico +30% +50% Aquecimento ambiente Eletricidade -10% -20% Gás Natural +19% +25% Lenhas e Resíduos vegetais +3% +3% GPL e Petróleos -4% -5% Gasóleo Aquecimento -3% -3,3% Solar Térmico +10% +20% Arrefecimento ambiente Eletricidade +15% +15% Equipamentos elétricos Eletricidade 0% 0% Iluminação Eletricidade 0% 0% Cozinha Eletricidade +0,5% +0,5% Gás Natural +20% +30% Lenhas e Resíduos vegetais -20% -25% GPL e Petróleos -10% -20% Em relação à intensidade energética, o cenário “Referência” e o subcenário “Eficiência energética” (EFI.) traduzem um aumento na eficiência de consumo energético, sendo este aumento superior no caso do subcenário, o que pretende representar uma situação em que apenas são utilizados equipamentos da classe energética mais eficiente disponível no mercado. Desta forma, constata-se uma redução da intensidade energética nas diferentes utilizações consideradas e que é superior no subcenário “Eficiência energética” face ao “Referência”. A evolução da intensidade energética é a mostrada na figura 5.2 e o detalhe dos valores assumidos é apresentado no Anexo B, figura B.2. Figura 5.2: Evolução percentual da intensidade energética no setor Doméstico. 5.1 Procura 69 Tabela 5.2: Evolução da taxa de penetração dos equipamentos elétricos. Equipamento Tendência de evolução entre 2014 e 2030 Cenário "REF." Cenário "DOM." Frigorífico +2% +2% Arca congeladora +7% +7% Máquina lavar loiça +10% +10% Máquina secar roupa +25% +25% Máquina lavar roupa +10% +10% Informática +10% +10% Entretenimento +2% +2% Outros +15% +15% 5.1.2 Setor dos Serviços Em relação ao nível de atividade, VAB para este setor, são conhecidos os cenários de evolução da sua taxa de crescimento até 2030 para o país, estimados pela Comissão Europeia no âmbito do estudo “Energy, Tranport and greenhouse gas emissions trends to 2050". Pela análise da figura 5.3 é possível verificar uma tendência crescente da atividade económica neste setor. A taxa de crescimento do VAB é de 0,57%/ano de 2014 até 2020 e de 2,16%/ano de 2020 até 2030, sendo o valor do VAB para 2030 de 147 944,19 Me. Em relação ao cenário “Economia”, considerou-se que a taxa de crescimento do VAB entre 2014 e 2030 é de 0,1%/ano, sendo o seu valor em 2030 de 117 359,53 Me. Figura 5.3: Previsão do nível de atividade no setor dos Serviços para o cenário "Referência". Relativamente à desagregação pelos vários ramos da árvore, tal como para o ano 2014, assumese que cada utilização final tem igual peso na estrutura do VAB, não se considerando nenhuma diferença entre cenários neste critério. Tal como referido no capítulo anterior, a evolução do consumo está assim relacionada com a evolução do próprio VAB e com o indicador global de eficiência. 76 Cenários de evolução do sistema energético português carvão e as centrais a gás natural. Assim, a nova ordem de mérito considerada passa a ser primeiro as PRE, grandes hídricas e cogeração, seguida do gás natural, depois do carvão e, por último de uma quantidade residual de outras FENR. Comparando as implicações destes cenários, poder-se-á tirar conclusões relativamente às emissões de GEE e aos custos de produção de energia, que são diferentes para cada tecnologia de produção e dependem da capacidade instalada. Com base em todas estas considerações, a evolução prevista em termos de capacidade instalada por tipo de tecnologia para o cenário “Referência” e para o subcenário “Renováveis” é a apresentada nas figuras 5.9 e5.10. Figura 5.9: Evolução da capacidade instalada por tecnologia para o cenário "Referência". Figura 5.10: Evolução da capacidade instalada por tecnologia para o subcenário "Renováveis". 5.3 Recursos 77 Assim, da projeção destes 2 cenários é possível destacar os seguintes pontos: •O carvão e o gás natural manter-se-ão com a mesma quantidade de potência instalada nos cenários representados; •Haverá um aumento substancial da capacidade instalada nas grandes hídricas, atingindo em 2030 um valor próximo dos 9 000 MW; •Na PRE destacam-se as energias eólica e solar com evoluções muito significativas nos 2 cenários; •As restantes tecnologias renováveis também terão um aumento, notando-se mais no cenário “Renováveis”. Mais detalhadamente, discriminam-se todos os valores por tecnologia relativos à evolução da capacidade instalada e ordem de mérito no anexo B, figura B.8. 5.2.3 Refinação do petróleo Neste módulo, como já referido, para qualquer um dos cenários considerados assume-se que a capacidade de 2014 se mantém igual em 2030. As restantes variáveis relativas às caraterísticas técnicas dos processos são consideradas constantes. 5.3 Recursos Como mencionado na introdução do capítulo, visto que se efetua uma estimativa dos potenciais recursos renováveis no país, não se considera existir qualquer alteração até 2030 em qualquer um dos cenários, uma vez que a capacidade disponível ultrapassa largamente as capacidades de produção de energia instaladas. 78 Cenários de evolução do sistema energético português Capítulo 6 Resultados Nesta seção são apresentados os resultados relativos aos módulos da procura, transformação e recursos, bem como ao balanço energético nacional, aos custos de produção e às emissões de GEE, sendo apresentado no final uma síntese dos principais dados. 6.1 Procura Os resultados relativos à evolução da procura de energia final, obtidos para os cenários referidos no capítulo anterior, encontram-se ilustrados na figura 6.1. Para o cenário “Referência”, representado na figura pela linha a preto, assiste-se a um aumento da procura de energia final de 2,7% no período ilustrado, isto é, de 14 656 490tep em 2014 para 15 058 125tep em 2030. Ora, apesar da redução generalizada da intensidade energética nas várias utilizações finais e fontes de energia dos setores de atividade, não foi suficiente para permitir uma diminuição da procura de energia. Como fatores justificados tem-se então o aumento previsto do nível de atividade dos vários setores (número de alojamentos no setor Doméstico, atividade económica (VAB) nos setores dos Serviços, da Indústria e “Outros” e dos quilómetros percorridos pelos transportes de passageiros e mercadorias) que levaram a um maior consumo energético. A comprovação destes fatores com a procura é explícita pela análise dos consumos do cenário “Economia” (linha a vermelho), pois este tem como únicas diferenças em relação ao cenário “Referência” os níveis de atividade dos setores da procura, ou seja, a menor taxa de crescimento do VAB e o valor constante de pkm e tkm desde 2014. Assim, não existindo uma evolução tão significativa da atividade económica, os resultados refletiram-se nos consumos de energia, que tiveram uma redução de 11% entre 2014 e 2030. No cenário “Sustentabilidade”, linha a verde, verifica-se uma tendência para a procura de energia final contrária à referida anteriormente pelo cenário “Referência”. Tendo este cenário contributos mais ousados no aumento de eficiência energética, nota-se um decréscimo no consumo final até 2030 de 14% relativamente ao ano base, isto é, de 14 656 490tep em 2014 para 12 611 616tep em 2030. Esta diminuição resulta não só de uma maior utilização de equipamentos e 79 80 Resultados transportes energeticamente mais eficientes, mas também devido ao aumento da eficiência para os setores dos Serviços, da Indústria e da Agricultura e pescas. Figura 6.1: Evolução da procura nos diferentes cenários estudados. Em relação ao estudo individualizado das atuações do cenário “Sustentabilidade” pode-se afirmar que: •A redução da procura neste cenário não resulta da soma direta dos subcenários “Eficiência energética”, “Nível atividade Doméstico”, “Transportes” e “Renováveis”, mas sim de uma combinação entre eles; •Entre os vários subcenários, os que apresentam um maior impacto nos consumos de energia são o dos “Transportes” e o da “Eficiência energética”, com reduções entre 2014 e 2030 de 9% e 3%, respetivamente; •O subcenário “Nível atividade Doméstico” não pressupõe impacto, pois esta alternativa apenas diz respeito à maior utilização de fontes de energia menos poluentes face às energias mais poluentes no setor Doméstico. De referir ainda que o subcenário “Renováveis” (linha amarela a tracejado) apresenta um consumo igual ao cenário “Referência”, em virtude de apresentar diferenças só no módulo da Transformação na produção de eletricidade, portanto apresentam as mesmas caraterísticas de consumo entre ambas. Como nota inicial, pode-se reter que a procura de um crescimento económico que satisfaça as necessidades da população e o combate às alterações climáticas podem seguir um rumo sustentável através do desenvolvimento tecnológico que permita uma maior eficiência e, não somente à custa da redução do consumo. A contribuição de cada setor na evolução da procura de energia final em Portugal Continental pode ser vista na figura 6.2 pelos resultados dos cenários “Referência” e “Sustentabilidade” para o período entre 2014 e 2030. 6.1 Procura 81 Figura 6.2: Evolução da procura de energia final por setor. Para o cenário “Referência”, o setor dos Serviços é o que apresenta um maior aumento da procura de energia final no período estudado (cerca de 15%). O setor dos Transportes também teve um crescimento da procura na ordem dos 10%, sendo este o setor com maior consumo de energia a nível nacional, logo é onde se deve tomar mais medidas e esforços para uma redução da procura. De seguida, apresenta-se os setores da Agricultura e Pescas e da Construção e Obras Públicas, representados pelo setor “Outros”, com um aumento de consumo de 6%. No entanto, continua a ser o setor com o menor peso no consumo energético total. No sentido inverso, os setores da Indústria e Doméstico apresentam uma redução do consumo entre 2014 e 2030 da ordem dos 1% e 16%, respetivamente. Deste modo, o peso relativo de cada setor foi o seguinte em 2030: 38,3% para os Transportes, 29,3% para a Indústria, 14,2% para os Serviços, 13,7% para o Doméstico e 4,5% para os “Outros”, em que como principal aspeto a reter é o facto do setor dos Serviços ter ultrapassado o Doméstico em termos da procura de energia. Para o cenário “Sustentabilidade”, verifica-se que apenas há um aumento dos consumos de energia final nos setores dos “Serviços” e nos “Outros” com mais 5% e 6%, respetivamente, do que a resultante no ano base. Porém, estes aumentos são bastante mais moderados do que no cenário anterior, principalmente no setor dos Serviços. Nos restantes setores há reduções dos consumos da ordem dos 11% para a Indústria, 19% para o Doméstico e 24% para os Transportes. Em termos do peso relativo de cada setor em 2030, verifica-se que o setor dos Transportes, tal como para o cenário “Referência”, é o que apresenta um maior peso (31,8%), seguido do setor da Indústria (31,4%), Doméstico (16%), Serviços (15,4%) e Outros (5,3%). A figura 6.3 apresenta a evolução dos consumos por fonte de energia para os cenários “Referência” e “Sustentabilidade”. Relativamente às fontes de energia utilizadas destaca-se o facto de os derivados do petróleo se manterem os principais responsáveis pela procura de energia final do país, representando 48% para o cenário “Referência” e 42% para o “Sustentabilidade” do consumo total no período analisado. O consumo de eletricidade terá um peso ligeiramente superior no cenário “Sustentabilidade” do que no “Referência” (deverá contribuir em 27% para a satisfação dos consumos em 2030 contra 25% no cenário “Referência”). O carvão, tal como para o ano base, praticamente já não tem expressão na procura de energia final do país. Também se verifica que o gás natural ganha peso no consumo total da procura, sendo essa expressão mais notória no cenário “Sustentabilidade”. 82 Resultados Figura 6.3: Evolução da procura de energia final por fonte de energia. Em relação à repartição dos consumos por utilização final de energia, verifica-se que apesar de, em valor absoluto, haver uma redução significativa da procura no setor Doméstico (figura 6.4), as diferenças de peso relativo das utilizações finais entre os cenários considerados não são muito diferentes. Em termos relativos, há um acréscimo do peso do aquecimento das águas na estrutura dos consumos energéticos de um alojamento nos 2 cenários, justificado pelo aumento dos níveis de conforto. Em simultâneo há um decréscimo do peso relativo das utilizações de iluminação, equipamentos elétricos e cozinha, fruto do desenvolvimento de equipamentos mais eficientes. As restantes utilizações têm pesos aproximadamente iguais nos cenários referidos. Em termos absolutos, no setor dos Serviços (figura 6.5), a procura aumenta em relação a 2014 em qualquer um dos cenários, ainda que de forma mais significativa no cenário “Referência”. Desagregando o setor por qualquer cenário se verifica que o peso de cada subsector é igual e permanece inalterado ao longo do tempo, uma vez que cada subsector tem o mesmo peso no VAB e se consideram ganhos de eficiência iguais para todos os subsectores. No setor da Indústria (figura 6.6), existe uma redução do consumo nos 2 cenários, apesar de no “Referência” essa percentagem ser de apenas 1%. Tal como no setor anterior, uma vez que cada subsetor da indústria tem igual peso no VAB, o peso de cada um ao longo do tempo permanece inalterado. As indústrias com maior consumo de energia são as indústrias do papel, de cimento e de alimentação e tabaco. No setor dos Transportes (figura 6.7), apenas no cenário “Referência” há um aumento da procura em termos absolutos relativamente a 2014. Para este setor verifica-se um aumento do peso dos veículos de passageiros relativamente aos de mercadorias no caso do cenário “Referência” (de 79% em 2014 para 82% em 2030). No cenário “Sustentabilidade” existe uma forte diminuição dos consumos devido aos objetivos tecnológicos implementados e às políticas de incentivo ao uso de transportes públicos. Neste cenário houve um aumento do peso dos transportes de mercadorias de 1% no período analisado. Por fim, no setor com menor peso no consumo final de energia (“Outros”) verifica-se na figura 6.8 um aumento de 6% da procura nos 2 cenários estudados. 6.1 Procura 83 Figura 6.4: Evolução do consumo por utilização final (setor Doméstico). Figura 6.5: Evolução do consumo por utilização final (setor dos Serviços). Figura 6.6: Evolução do consumo por utilização final (setor da Indústria). Figura 6.7: Evolução do consumo por utilização final (setor dos Transportes). 84 Resultados Figura 6.8: Evolução do consumo por utilização final (setor "Outros"). 6.2 Transformação 6.2.1 Transporte e Distribuição de Energia Na tabela 6.1 são apresentados os resultados relativos às perdas de eletricidade e gás natural nas redes de transporte e distribuição. Tabela 6.1: Evolução das perdas energéticas nos diferentes cenários. Perdas 2014 Cenário "Referência" 2030 Cenário "Sustentabilidade" 2030 (tep) Eletricidade 438 206 394 831 312 875 Gás Natural 4 135 2 133 1 770 Através da tabela, é possível constatar que, nos cenários “Referência” e “Sustentabilidade” a quantidade de energia perdida diminui de 2014 para 2030, como consequência direta dos valores atribuídos nas reduções percentuais das perdas. No entanto, há que indicar que as perdas no cenário “Sustentabilidade” foram menores que as do cenário “Referência”, visto que houve um decréscimo da produção como consequência da menor procura. 6.2.2 Produção de Eletricidade No que se refere aos resultados obtidos no módulo da produção de eletricidade, a figura 6.9 permite analisar a sua evolução, nos cenários “Referência” e “Sustentabilidade” (de onde faz parte o subcenário “Renováveis)”. De salientar que os cálculos do módulo da transformação são orientados pela procura, isto é, cada módulo produz a quantidade de energia final necessária para satisfazer os requisitos de consumo e de exportação. Assim, nos cenários onde se verificar um menor consumo de eletricidade, a sua produção também será mais baixa. Desta forma, a análise dos resultados permite verificar que o cenário “Sustentabilidade” é o que apresenta uma menor produção de eletricidade em 2030, por ser igualmente aquele em que os requisitos elétricos em termos de energia final são menores, passando-se a situação inversa com o cenário “Referência” que produz mais energia elétrica. Relativamente à evolução da produção de eletricidade por tecnologia, os resultados obtidos são demonstrados na figura 6.10. 6.2 Transformação 85 Figura 6.9: Evolução da produção de eletricidade nos diferentes cenários. Figura 6.10: Evolução da produção de eletricidade por tipo de energia. Analisando a evolução da produção de eletricidade por tecnologias destaca-se o aumento do peso da produção renovável no cenário “Sustentabilidade” quando comparado com o cenário “Referência”. Neste caso, do ponto de vista dos recursos disponíveis, podem ocorrer períodos significativos em que o sistema opera a 100% com recurso às fontes renováveis e à cogeração, tal como é visto a partir do ano 2027. A confirmar-se esta situação, este cenário representa um desafio significativo à inovação da gestão do sistema, com diversos aspetos a explorar, tais como as microredes e a utilização da tecnologia hídrica reversível para armazenamento. A menor contribuição dos combustíveis fósseis (carvão e gás natural), associada à diferente inércia que estas tecnologias apresentam em termos de tempo de resposta, favorece claramente uma estratégia que privilegie o gás natural relativamente ao carvão, pois o gás natural é uma tecnologia com um tempo de resposta superior ao carvão e menos poluente. No caso do cenário “Referência” também há um aumento do peso das energias renováveis na produção elétrica e uma redução das fontes de origem fóssil, porém não tão significativos como no cenário anterior. Em relação à percentagem de fontes de energia renovável na produção de energia elétrica, a figura 6.11 demonstra os resultados para os cenários no período de 2014 a 2030. Em 2014, o valor percentual era de 59,8% de fontes de energia renovável para a produção de eletricidade em Portugal Continental. Em 2030, no cenário “Sustentabilidade”, foi possível atingir 92 Resultados Figura 6.20: Evolução das emissões por tipo de combustível. Figura 6.21: Evolução das emissões por centro produtor de energia elétrica. 6.6 Custos de produção de eletricidade Também neste estudo é efetuado uma análise de custo-benefício no sistema energético, mais especificamente na análise dos resultados dos custos associados à produção de eletricidade, sem o cálculo dos subsídios. De modo a estudar como a capacidade instalada influencia os custos de produção incluiu-se o cenário “Renováveis” (para além dos 2 cenários principais), que em relação ao “Referência” aumentou a sua capacidade instalada de origem renovável. Os gráficos das figuras 6.22,6.23 e6.24 mostram os custos desagregados por tecnologia para cada um dos cenários. Figura 6.22: Custos associados à produção de energia elétrica no cenário "Referência"por centro produtor. 6.6 Custos de produção de eletricidade 93 Figura 6.23: Custos associados à produção de energia elétrica no cenário "Sustentabilidade"por centro produtor. Figura 6.24: Custos associados à produção de energia elétrica no cenário "Renováveis"por centro produtor. Em termos gerais verifica-se que os custos de produção são mais baixos para o cenário “Sustentabilidade”. Há uma redução dos custos de produção a partir do carvão devido à menor procura desta fonte, tal como do recurso ao gás natural. Os custos com a produção hídrica e a eólica são os mais expressivos ao longo deste período nos vários cenários, uma vez que existe um maior recurso a estas tecnologias no futuro. Apesar dos custos reais de produção aumentarem com a capacidade instalada, o recurso a estas energias renováveis e, a consequente diminuição do recurso a fontes de origem fóssil, fazem diminuir o custo global de produção de energia elétrica, como se pode ver entre os cenários “Referência” e “Renováveis”. No cenário “Sustentabilidade”, com potências instaladas iguais às do cenário “Renováveis”, logo com maior recurso a energias renováveis, aliado ao facto da procura de eletricidade diminuir significativamente, leva a que grande parte da eletricidade seja produzida por energias renováveis, o que constitui um custo de produção significativamente inferior em relação a 2014 (redução de cerca de 42%). 94 Resultados Portanto, este módulo demonstra que aliado ao facto de as tecnologias renováveis serem mais “limpas”, este fator torna esta opção ainda mais viável. 6.7 Síntese dos resultados Na seguinte tabela apresenta-se uma síntese dos principais resultados obtidos para os anos de 2014 e de 2030, nos cenários “Referência” e “Sustentabilidade”. Tabela 6.3: Síntese dos principais resultados. Critério Unidade 2014 2030 2030 Referência Sustentabilidade Procura de energia final Mtep 14,66 15,06 12,61 Perdas de energia nas redes tep 442 342 396 964 314 645 Produção de eletricidade Mtep 3,90 4,10 3,68 Share renováveis na produção elétrica % 60 84 94 Custos da produção elétrica Índice 2014 = 100 100 68,49 57,71 Consumo de recursos primários Mtep 21,39 22,67 21,04 Emissões de GEE totais MtCO2eq. 80,58 75,95 66,62 Emissões de GEE per capita tCO2eq./pessoa 8,16 8,12 7,12 Capítulo 7 Conclusões A caraterização do ano de 2014 permitiu tirar diversas conclusões iniciais sobre a matriz energética portuguesa. Uma delas é a sua dependência por combustíveis fósseis, mais especificamente o petróleo e seus derivados, em todos os setores do módulo da procura final no sistema energético, correspondendo mesmo à quase totalidade no peso do consumo de energia no setor dos Transportes. Por sua vez, a eletricidade é a segunda fonte de energia com maior procura e a utilização do carvão como fonte primária é relativamente baixa, sendo já estabelecida em quantidades residuais. O setor Doméstico apresentava, em 2014, 17% do peso do consumo de energia nacional. O seu estudo permitiu verificar um elevado peso das lenhas e resíduos vegetais neste setor (cerca de 31% dos consumos), o que demonstra utilizações da energia sob formas pouco eficientes na transformação de energia útil, como é o caso das lareiras abertas. Realça-se ainda uma fonte em crescimento, o solar térmico, que estabelece o reforço de energias menos poluentes e mais eficientes. De destacar os elevados consumos relacionados com a “cozinha” e com o “aquecimento ambiente”, com aproximadamente 39% e 22%, respetivamente, dos consumos no setor Doméstico, explicados naturalmente pelo consumo de lenhas. O setor dos Serviços representa 13% da procura nacional e apresenta um consumo de eletricidade muito significativo, derivado da sua utilização em praticamente todas as utilizações finais. Os subsetores que apresentam maior consumo são os do comércio a retalho em estabelecimentos não especializados, isto é, as grandes superfícies comerciais, da iluminação pública e da restauração. O setor da Indústria, em 2014, representa 30% do consumo de energia, estando como uma das áreas com maior procura energética. Também neste setor a eletricidade tem um papel relevante, mas é de se destacar a utilização do calor com cerca de 27% de uso nas indústrias. Os subsetores que consomem mais são os da indústria do papel, do cimento e da alimentação e tabaco. O setor dos Transportes é o setor com maior procura em Portugal Continental, apresentando uma dependência quase total dos derivados de petróleo. A repartição dos consumos por subsetor evidencia uma clara procura nos transportes rodoviários. Já em relação ao setor “Outros”, desagregado pela Agricultura e pescas e Construção e obras públicas, esta área é a que apresenta a menor contribuição para o consumo energético do país, 95 96 CONCLUSÕES representando apenas 5% do total. Neste setor, os produtos petrolíferos têm a maior predominância em ambos os subsetores. O presente trabalho procurou analisar as consequências das opções estratégias atuais até 2030, pelo cenário “Referência” e o impacto de estratégias alternativas no sistema energético, pelos cenários “Sustentabilidade” e “Economia”. Desta forma, pretendeu-se mostrar que as opções estratégicas atuais relativas ao sistema energético português poderão ter impactos significativos e totalmente diferentes caso se opte pela continuação da estratégia atual ou pela adoção de novas medidas ao nível da gestão da procura (maior eficiência dos equipamentos, processos e combustíveis, maior utilização dos transportes públicos, uso de fontes mais “limpas”) e da promoção do aproveitamento de recursos endógenos que o nosso país nos oferece para a produção elétrica, tais como a exposição solar, o vento, a água, entre outras. A opção alternativa prevê então o aumento da eficiência energética. Assim, no cenário “Referência” a procura energética deverá crescer cerca de 2,7% até 2030 e continuará a assentar predominantemente em combustíveis fósseis (cerca de 60% do total de energia final consumida), onde somente os setores Doméstico e da Indústria apresentaram reduções de consumo. Apesar da redução de intensidades energéticas nos vários setores, esse aumento de eficiência não foi suficiente para permitir uma diminuição da procura, em virtude da subida dos níveis de conforto no setor Doméstico, dos crescimentos económicos nos setores dos Serviços e “Outros” e do aumento do nível de atividade dos transportes de passageiros e mercadorias. A produção de eletricidade a partir de fontes renováveis deverá corresponder a 84%. Como consequência direta destas tendências na procura e oferta de energia, as emissões de GEE deverão ser 5,7% inferiores face a 2014, o que evidencia que as estratégias atuais apesar de não serem ainda mais ambiciosas, já terão algum impacto no futuro. Em alternativa, o cenário “Sustentabilidade”, através da combinação de vários fatores como a mudança de fontes menos poluentes, o aumento da eficiência energética, estratégias para os transportes, redução das perdas nas redes e maior integração de tecnologias renováveis poderá conduzir a uma redução das emissões de cerca de 17% relativamente ano de 2014. A procura de energia final deverá diminuir cerca de 14% quando comparada com os valores atuais, existindo uma redução mais acentuada dos setores Doméstico e Indústria e, principalmente do setor dos Transportes que apresenta o maior peso do consumo nacional. A contribuição de fontes renováveis para a produção de eletricidade aumentará para cerca de 94%, existindo uma grande redução do peso dos combustíveis fósseis na produção elétrica, devido à redução na utilização das centrais a carvão e gás natural. No entanto, este cenário poderá apresentar desafios à gestão do sistema em certos períodos, visto que poderá ocorrer uma satisfação da produção elétrica total a partir de FER e da cogeração. Em relação aos recursos de energia primária, verifica-se que no cenário “Sustentabilidade” há uma menor necessidade de utilização de combustíveis fósseis, ou seja, -12% em 2030 relativamente ao cenário “Referência” e a utilização de recursos renováveis em 2030 é cerca de 6% superior neste cenário relativamente ao cenário “Referência”. Perante todos estes dados, estas medidas adotadas para este cenário evidenciam efetivamente um impacto positivo no CONCLUSÕES 97 combate às alterações climáticas sem comprometer o desenvolvimento do país. Com a análise do cenário “Economia” pretendeu-se mostrar as consequências de um crescimento económico mais lento até 2030, tendo em consideração a redução dos consumos energéticos e a diminuição das emissões de GEE. Desta feita, estes objetivos foram atingidos, porém espera-se que a sua aquisição seja obtida de forma sustentável e que não comprometa o desenvolvimento do país e dos padrões de vida desejados pelas pessoas. É, portanto, imperativa a adoção de estratégias que permitam um desenvolvimento efetivamente sustentável, que beneficie as pessoas e o ambiente. Relativamente ao estudo individualizado dos subcenários do cenário “Sustentabilidade” para a procura e transformação de energia, constata-se que a implementação de medidas ao nível dos subcenários “Transportes” e “Eficiência energética” pode influenciar significativamente os consumos, visto que ou minimiza o aumento do consumo de energia final ou chega mesmo a reduzir esse consumo até 2030. O subcenário “Nível de atividade Doméstico” apenas tem impacto na redução das emissões de GEE, uma vez que este subcenário apenas pressupõe uma transição para fontes energéticas menos poluentes. A análise do cenário “Renováveis” tem como objetivo verificar a influência do aumento de produção de energia elétrica a partir de FER, permitindo-se constatar, para uma procura semelhante, que os custos globais de produção de energia baixam quando se utilizam fontes de energia renovável. Aliado a este aumento de capacidade instalada de FER, se atribuir-se uma diminuição da procura, os custos reais de produção de eletricidade baixam ainda mais, como se verifica no cenário “Sustentabilidade”. Os resultados obtidos, tal como acontece com qualquer outro modelo de simulação, são fortemente influenciados pelos pressupostos adotados. O facto de na atualidade não se saber quais os tipos de utilizações finais, fontes de energia e tecnologias que vão existir ou surgir no futuro, condiciona fortemente o conhecimento da real evolução do sistema energético. Contudo, é de destacar que as decisões tomadas agora só produzirão efeito num futuro próximo e que os seus efeitos poderão ser muito mais significativos se se escolher uma estratégia semelhante à do cenário “Sustentabilidade”, pois neste cenário é notório que os parâmetros Intensidade energética, Dependência externa e Intensidade carbónica terão resultados globais muito inferiores aos atribuídos para o cenário “Referência”. Ao longo do trabalho foram identificadas diversas limitações, cuja uma análise mais aprofundada poderá contribuir para melhorar a representação global do sistema energético português. Desta forma, por motivos de condicionalismos de tempo, de disponibilidade de informação e de limitações do próprio modelo não foi possível proceder ao seu estudo, mas serão agora expressos para eventuais trabalhos futuros. Ao nível da procura, uma das limitações resulta do facto de apenas terem sido analisadas as consequências do nível de atividade para os setores Doméstico e dos Transportes. O alargamento deste critério aos outros setores poderá destacar a importância que uma transição para fontes menos poluentes e, por consequente, uma maior redução das emissões globais de GEE. Do lado da 98 CONCLUSÕES oferta, uma das limitações identificadas é relativa à formulação da produção de eletricidade, em que se considerou as diferentes tecnologias de uma forma integrada, isto é, sem uma distinção por central. Uma desagregação da informação por central poderia reordenar a ordem de mérito do despacho e influenciar os resultados obtidos relativamente aos combustíveis utilizados e às correspondentes emissões atmosféricas. Em relação a uma análise dos custos-benefícios para cada módulo, associados ao sistema energético, era interessante realizar um trabalho futuro. O LEAP permite analisar os custos associados à procura (custos totais, por atividade e custos de poupança energética), à transformação (custos capitais, custos fixos e variáveis de O&M, custos de combustível), aos recursos (custos da extração dos recursos endógenos, da importação de combustíveis e benefícios da exportação) e aos custos das externalidades ambientais (custos de licença de emissão de GEE). Os únicos analisados neste trabalho são os da transformação, pelo que apesar deste software não ter o objetivo de fornecer uma análise financeira, permite reconhecer este critério nos cenários de modo a avaliá-los. Assim, destacam-se os seguintes temas, para os quais o seu contributo era importante no aumento do conhecimento do atual sistema energético português: •Estudo do peso de cada utilização final de energia na atividade económica dos setores dos Serviços, Indústria, Agricultura e Pescas e Construção e Obras Públicas; •Estudo económico e ambiental do sistema energético português ao nível dos módulos da procura, transformação e recursos. Anexo A Matriz Energética Portuguesa A figura A.1 ilustra a matriz energética em Portugal Continental, dividida pelos vários módulos do sistema: Recursos (primários e secundários), Transformação de energia (Refinação, Transporte e Distribuição e Produção elétrica) e Procura (setores Doméstico, dos Serviços, da Indústria, dos Transportes e "Outros"). De referir que o recurso da Biomassa inclui as lenhas e resíduos vegetais e a fonte Solar é constítuida pela parte fotovoltaica, que tem "ligação direta"ao Transporte e Distribuição de eletricidade e, pela parte térmica, que tanto é utilizada de forma secundária pela ligação às centrais solares térmicas como é usada de forma direta em calor. 99 100 Matriz Figura A.1: Matriz energética de Portugal Continental. Anexo B Caraterização do Sistema Energético Nacional Nas seguintes tabelas são apresentados, com detalhe, os valores considerados para a caraterização dos vários módulos do LEAP, tendo-se indicado valores para 2014 e 2030. Relativamente ao módulo da procura, os setores Doméstico e dos Transportes foram os únicos a apresentar uma desagregação mais específica por nível de atividade, como já referido neste trabalho. Deste modo, as tabelas subjacentes a esses setores têm um maior detalhe, mais concretamente, têm os valores dos níveis de atividade e das intensidades energéticas para cada utilização final e fonte de energia em 2014 e 2030. Os restantes têm o mesmo nível de atividade (100%) para todos os seus constituintes, além de cada as suas intensidades energéticas são calculadas dividindo o valor do consumo pelo nível de atividade geral de cada setor. Para os anos seguintes, a evolução do nível de atividade e eficiência energética também terá a mesma proporção para todos os subelementos. Assim, para estes setores apenas serão apresentados os consumos energéticos em 2014. Figura B.1: Níveis de atividade. 101 108 enti Referências [1] D Connolly et. al. A review of computer tools for analysing the integration of renewable energy into various energy systems, 2010. 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