Transição Energética

Disciplina de Planejamento Energético e Ambiental - 1º trimestre

Ensino Remoto Emergencial

Professores:
Prof. Alexandre Szklo (szklo@ppe.ufrj.br)
Prof^a. Joana Portugal Pereira (joana.portugal@ppe.ufrj.br)
Prof. Roberto Schaeffer (roberto@ppe.ufrj.br)

Horário: Quarta (9h00m – 12h30m)

Apresentação

A disciplina é composta por quatro blocos centrais: (i) conceitos sobre transições energéticas, (ii) fatores determinantes de transformações e transições energéticas, (iii) transições de demanda de energia e padrões de consumo e (iv) geopolítica das transições energéticas e implicações para a sustentabilidade.

Objetivos

• Compreender a evolução dos conceitos de transição e transformação energética e sua aplicação em estudos de caso de evoluções tecnológicas;
• Descrever os principais fatores determinantes da transição energética;
• Reconhecer as novas dinâmicas de geopolítica entre os blocos do hemisfério Norte e o Sul Global;
• Compreender as metodologias de modelagem integrada para desenvolver cenários de transições energéticas de baixo carbono;
• Identificar a influência da pandemia da covid-19 nas possíveis trajetórias energéticas de baixo carbono e portfólios tecnológicos no curto- e médio-prazo;
• Identificar os setores da economia e regiões do globo mais afetados ou que potencialmente beneficiarão com as mudanças inerentes a possíveis transições energéticas no futuro.

Metodologia

A disciplina é composta por 13 aulas em formato remoto com blocos expositivos de conteúdo teórico, discussão de casos práticos, exposição de artigos acadêmicos recentes e apresentação oral dos trabalhos dos alunos. Recomenda-se que os alunos participem ativamente nas sessões e se preparem previamente às aulas, através da leitura antecipada da bibliografia indicada

Avaliação

A avaliação da disciplina (individual) inclui dois critérios:

• Trabalho escrito (70%) – formato de artigo científico com cerca de 6000-8000 palavras. Haverá penalizações caso o trabalho seja entregue após o prazo final de submissão.
• Apresentação oral (30%) – curto vídeo (5-8 min), enfatizando as principais conclusões de um artigo selecionado pelo aluno sobre trasições energéticas (ver bibliografia recomendada). O vídeo deverá mencionar os seguintes ítens: os objetivos do trabalho, a metodologia adotada, resultados e conclusões do estudo. Os vídeos serão avaliados considerando quatro requisitos: (i) conteúdo, (ii) clareza, (iii) estrutura e (iv) comunicação.

Bibliografia recomendada

Os arquivos e referências bibliográficas serão partilhados com os alunos em uma pasta compartilhada do Software Mendeley.

Nota: materiais adicionais serão propostos ao longo do curso.

Ementa

Aula 1: Introdução (05/05/2021)

• Apresentação do escopo e objetivos da disciplina
• Estrutura das aulas & Método de avaliaçã
• Introdução ao tema da disciplina: conceito de transição à luz de Smill

Aula 2: Transição à luz da evolução tecnológica (12/05/2021)

• Conceitos de evolução tecnológica
• Caso aplicado aos automóveis

Aula 3: Transições justas (19/05/2021)

• Custos das transições energéticas de baixo carbono
• Benefícios associados a transições de baixo carbono
• Potenciais impactos em setores da economia (divest/keep in the ground): estudos de caso sobre o phaseout do carvão

Aula 4: Equidade das transições energéticas (26/05/2021)

Igualdade social, regional e de género nas transições energéticas

Aula 5: Ativos afundados em transições energéticas de baixo carbono (02/06/2021)

Impactos e benefícios em diversos setores da economia em transições energéticas de baixo carbono

Aula 6: Transições energéticas face à pandemia da Covid-19 (09/06/2021)

• Implicações da pandemia na demanda e produção de energia
• Efeitos diretos das emissões de GEE e poluentes atmosféricos
• Transições energética no contexto pós-pandemia (V, W, U, L)

Aula 7: Apresentação e debate sobre trabalhos dos alunos (16/06/2021)

Aula 8: Segurança alimentar, bioenergia e mudança do uso do solo (23/06/2021)

• Expansão de bioenergia e potenciais conflitos com uso do solo
• Trajetórias de demanda de alimentos
• Impactos das mudanças climáticas na segurança alimentar
• Cadeias de abastecimento alimentar resilientes a impactos das mudanças climáticas
• Transições diante da pandemia da Covid-19

Aula 9: Mobilidade e acessibilidade no século XXI (30/06/2021)

• Conceitos de mobilidade e acessibilidade
• Evolução de padrões de mobilidade
• Transporte individual versus transportes públicos e modos suaves

Aula 10: Segurança energética e segurança hídrica (07/07/2021)

• Pilares de segurança energética
• Disponibilidade de recursos hídricos

Aula 11: Recursos e materiais críticos nas transições energéticas (14/05/2021)

• Demanda de materiais e recursos energéticos em transições energéticas
• Mercados de minérios internacionais
• Potenciais conflitos com dimensões dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

Aula 12: Technological, Sectoral and Regional Leaders in Decarbonization (21/07/2021)

Lideres de transições energéticas de baixo carbono

Aula 13: Seminário final (28/07/2021)

• Esclarecimentos sobre trabalho final
• Avaliação geral da disciplina
• Sugestões sobre melhorias do formato das aulas remotas

Tópico I: Introdução a Modelos Quantitativos

1. Sistemas de Apoio a Decisão 

2. Modelos de Otimização para o Planejamento Energético

• Planejamento a Longo Prazo
• Planejamento a Médio Prazo
• Planejamento a Curto Prazo

3. Incertezas e Complexidades na Tomada de Decisões em Planejamento Energético

Tópico II: Modelos para Previsão em Séries Temporais Aplicadas ao Planejamento Energético

1. Processos Estocásticos

2. Estimação da Tendência

3. Estimação da Sazonalidade 

4. Processos Estacionários e não Estacionários 

5. Modelos Auto-Regressivos AR(p) 

6. Modelos de Médias Móveis MA(q) 

7. Modelos Auto-Regresivos de Médias Móveis ARMA(p,q) 

8. Modelos Auto-Regresivos Integrados de Médias Móveis ARIMA(p,d,q) 

9. Previsão de Vazões Naturais 

10. Aplicações ao Setor Energético

Tópico III: Gestão de Riscos no Setor Energético 

1. Conceitos Iniciais sobre Gestão de Risco 

2. Volatilidade do Mercado de Energia 

3. Principais Tipos de Risco do Setor Energético

• Risco de Mercado, Risco de Crédito, Risco de Liquidez, Risco Operacional, Risco de Compliance ou Legal

4. Quantificação dos Riscos do Mercado de Energia

• Value-at-Risk (VaR)
• Simulação Histórica
• Simulação de Monte Carlo
• Modelo de Variâncias-Covariâncias
• Conditional Value-at-Risk (CVaR)

5. Risco-Retorno de Markowitz

6. Otimização de Portfólios Projetos Energéticos

7. Aplicação de Metodologias de Avaliação do Risco Operacional no Setor de
Energético

Tópico IV: Planejamento da Operação Energética 

1. Planejamento Energético e Modelagem de Sistemas Energéticos 

2. Planejamento da Operação 

3. Modelagem de Sistemas Hidrotérmicos Utilizada no Brasil 

4. Solução do Modelo Hidrotérmico 

5. Formação dos Custos Marginais de Operação (CMO) 

6. Formação do Preço de Liquidação das Diferencias (PLD) 

7. Modelos de Otimização Não-Linear

Conteúdo da disciplina:

O curso dá uma visão do processo de planejamento da expansão do Sistema Energético enfocando tanto a eletricidade como combustíveis fósseis e biomassa. O curso debate o Plano Decenal de Energia (horizonte de dez anos) e o Plano Nacional de Energia (horizonte 2050), enfocando os aspectos técnicos, econômicos e ambientais. Finalmente o curso apresenta o modelo MESSAGE, usualmente utilizado no planejamento da expansão do setor energético. As aulas estão estruturadas da seguinte maneira:

Módulo 1: Introdução ao Planejamento da Expansão e da Operação do Sistema Interligado Nacional

(Aula 1 – 06/05)

1. Introdução ao Planejamento Expansão e à Operação do Sistema Interligado Nacional

Módulo 2: O PDE 2030 e o Plano Nacional de Energia 2050

(Aula 2 – 13/05)

1. O PDE 2030

(Aula 3 – 20/05)

2. O PNE 2050 (Comportamento do Consumidor e Demanda de Energia)

(Aula 4 – 27/05)

3. O PNE 2050 (Recursos Energéticos)

Módulo 3: Palestra e Apresentação das Propostas de Trabalho

                                                                        (Aula 5 – 10/06)

1. Palestra a definir

(Aula 6 – 17/06)

2. Apresentação das propostas de trabalho

Módulo 4 Apresentação de Ferramenta de Planejamento do Sistema Energético

(Aula 7 – 24/06)

1. Modelo MESSAGE

(Aula 8 – 01/07)

2. Modelo MESSAGE

(Aula 9 – 08/07)

3. Modelo MESSAGE

(Aula 10 – 15/07)

4. Modelo MESSAGE

Módulo 5 – Avaliação

(Aula 11 – 22/07)

1. Apresentação de Trabalhos

(Aula 12 – 29/07)

2. Apresentação de Trabalhos (Obs: Se a turma for pequena convidamos e não precisar dois dias de apresentação, podemos convidar um palestrante).

Avaliação:

30% relativo à participação do aluno em sala, medida pela presença e pelos comentários sobre a bibliografia, que deve ser lida antes das aulas.

70% relativo ao trabalho final.

Metodologia Científica e Integridade na Pesquisa Acadêmica:

Com intuito de auxiliar os alunos na utilização das boas práticas da metodologia científica e manter a integridade na pesquisa acadêmica, a COPPE organizou uma série de apresentações que estão disponíveis no site www.coppe.ufrj.br/ensino/metodologia.htm. Assim, recomenda-se fortemente que os alunos se familiarizem com todo este material antes de preparar o trabalho final, a fim de evitar problemas.

Módulo 1:

1. Fundamentos da Análise Insumo-Produto
2. Origens da Teoria Insumo Produto
3. Aplicações da Matriz Insumo-Produto
4. Matriz Insumo-Produto Regional
5. Matriz Insumo-Produto Interregional
6. Modelo Multiregional

Módulo 2:

7. Organização de Dados da Matriz Insumo Produto
8. Manipulação de Matrizes Simétricas e Assimétricas
9. Matriz Insumo-Produto Nacional
10. Análises Econômicas Com a MIP Nacional

Módulo 3:

11. Multiplicadores do Modelo Insumo-Produto
12. Métodos não Censitários

Módulo 4:

13. Análise Energética
14. Matriz Insumo-Produto Energética
15. Matriz Insumo-Produto Ambiental
16. Modelos de Energéticos
17. Modelos de Equilíbrio Geral Computável

Apresentação dos Trabalhos Finais
Avaliação: Seminário e Monografia