Os custos da energia nuclear no estudo The Future of Nuclear Power (MIT)

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1 Os custos da energia nuclear no estudo The Future of Nuclear Power (MIT) Gonçalo Bruno Santos Dias Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Júri Presidente: Orientador: Vogal: Prof. Doutor Paulo José da Costa Branco Prof. Doutor João José Esteves Santana Prof. Doutor Rui Manuel Gameiro de Castro Outubro de 2009

2 Agradecimentos Esta dissertação marca não só o final de uma grande etapa na minha vida, mas também o início de outra. Este percurso teria sido impossível de realizar sozinho... O tema da dissertação é ambicioso. Todas as dificuldades foram ultrapassadas graças ao Prof. João Santana que transformou grandes momentos em conversas agradáveis sobre análise económica. Para si professor, o meu muito obrigado! Posso agradecer aquilo que sou hoje aos meus pais. Para eles vai o meu maior agradecimento, pelos enormes sacrifícios e por toda a ajuda prestada que permitiu com que estivesse aqui a dedicar-lhes estas palavras. À minha mãe que marcou especialmente presença nestes últimos meses, que respondeu com serenidade ao meu mau humor e impaciência. inúmeras correcções sempre pertinentes. Ao meu pai pelas À minha irmã mais nova, Catarina, por todas as críticas construtivas, rigor científico sem esquecer a enorme ajuda dada nesta incursão pelo Mundo do L A T E X. Aos colegas Bruno Veigas e Roberto Cabrita que tão importantes foram nos primeiros anos do Técnico; Ricardo Carona e Dario Figueira pelas diversas horas de trabalho em conjunto; João Coelho, Hugo Martins, Sílvia Cortez e Hélder Correia que tornaram menos penosa esta minha passagem pela Secção de Energia. Uma palavra de apreço ao Patrick Dumont, Luís Santos, Luís Filipe, Ricardo Mourão, Carlos Anjos e Frédéric Marques pela sua presença, sincera opinião e espírito crítico. Aos Bombeiros Voluntários de Leiria com os quais partilhei responsabilidades e dedicação em troca de uma nova forma de estar e ver a vida... A todos que de uma forma ou de outra acreditaram em mim, tornaram esta caminhada mais aprazível, e aos quais, mesmo não lhes prestando a devida atenção, não deixaram de estar presentes e dar o seu apoio. Espero retribuir com a minha amizade sempre que for necessário. Ao Malhadinhas... i

3 Resumo Considerando o crescimento anual do consumo de energia eléctrica, assim como o aumento do preço dos combustíveis fósseis, impõe-se a necessidade da criação de fontes alternativas de energia eléctrica. A produção de energia eléctrica a partir de combustíveis fósseis é a maior causadora das emissões crescentes de CO 2 - gás do efeito de estufa que contribui para o aquecimento global. A presente tese recria parte do estudo publicado pelo MIT que aborda os custos associados à construção de uma central nuclear. Assim, foi elaborado o modelo económico similar ao proposto pelo MIT. A partir do modelo criado é interessante analisar diferentes cenários e verificar a sensibilidade dos vários parâmetros no resultado final. À construção de uma central nuclear estão associados riscos específicos, como os dos custos de construção, desempenho operacional, regulamentares e de mercado. É importante saber como reduzir os riscos ou transferi-los para quem os consiga gerir de forma mais eficiente. Concluiu-se que as taxas da dívida e de retorno para os investidores são fundamentais para a viabilidade económica do projecto e para o cálculo final do preço de energia eléctrica. Importante é também a relação dívida/investimento que pode originar uma redução significativa no preço da energia eléctrica. Palavras-chave: energia nuclear, investimento, risco, análise de custos. ii

4 Abstract Considering the annual growth in electricity consumption, as well as the rising price of fossil fuels, we face the need to develop alternative sources of energy. The production of electricity from fossil fuels is the leading cause of increasing emissions of CO 2. This thesis re-creates part of the study published by MIT that discusses the costs associated with building a nuclear power plant. So it was developed the economic model similar to that proposed by the MIT. From the model created is interesting to analyze different scenarios and determine the sensitivity of various parameters on the final result. To the construction of a nuclear power plant are associated with specific risks, such as the construction costs, operating performance, regulatory and market. It is important to know how to reduce risks or transfer them to those who can manage them more efficiently. It was concluded that the debt rates and return to investors are essential for the viability of the project and the final calculation of the price of electricity. Also important is the debt/investment that can lead to a significant reduction in the price of electricity. Keywords: nuclear power, investment, risk, cost analysis. iii

5 Índice 1 Introdução 1 2 O Nuclear Aspectos gerais da produção em Portugal Energia nuclear Investimento Riscos específicos Riscos regulamentares e políticos Riscos de construção Riscos de operação e desempenho Riscos de mercado Análise em Portugal O estudo do MIT Capitais Próprios Amortizações Receitas Despesas operacionais Retornos dos investidores Análise de erros iv

6 5 Casos de estudo Actualização da taxa de juro da dívida Redução do preço da electricidade Redução da taxa de retorno dos investidores Redução do investimento O caso finlandês O caso finlandês com retorno a 8% Atraso na entrada em funcionamento Conclusões 37 Bibliografia 39 v

7 Lista de Tabelas 4.1 Tabela de custos da central em $/kw e Percentagens aplicadas na amortização por ano de projecto Parâmetros do estudo Resultados obtidos por simulação (milhes$) Erros relativos máximos da simulação Tabela de custos da central em $/kw e vi

8 Lista de Figuras 2.1 Repartição por tecnologia da energia comercializada pela EDP Potência instalada no sistema eléctrico nacional Ilustração do processo de fissão Relação entre risco e retorno Variação dos capitais próprios dos investidores Evolução da Euribor em Variação dos capitais próprios para as diferentes taxas de juro Variação dos capitais próprios para as diferentes taxas de juro e de retorno Variação dos capitais próprios para os diferentes preços de electricidade Variação dos capitais próprios para as diferentes taxas de retorno Variação dos capitais próprios para as diferentes taxas de retorno Variação dos capitais próprios para diferentes margens de dívida e investimento Variação dos capitais próprios para a solução do MIT e finlandesa Variação dos capitais próprios para os preços minimos possíveis Variação dos capitais próprios para a solução do MIT e finlandesa Variação dos capitais próprios para a solução do MIT Variação dos capitais próprios para a solução do MIT Variação dos capitais próprios para a solução finlandesa vii

9 Acrónimos BCE EDP E&C EETS EPR EUA IEA IRD MACRS MIT O&M REN TGCC Banco Central Europeu Energias de Portugal Engenharia e Construção Esquema de Comércio de Emissões da União Europeia Reactor de Pressão Europeu Estados Unidos da América Agência Internacional de Energia Instituto de Radioproteção e Dosimetria Modified Accelerated Cost Recovery System Massachusetts Institute of Technology Operação e Manutenção Redes Energéticas Nacionais Turbina a Gás de Ciclo Combinado viii

10 Lista de Símbolos C ap P ro Capitais Próprios C Decom Custo de desmantelamento C F uel Custo da unidade de combustível C incr Custos de capital incremental C n,decom Custo do desmantelamento no ano n C n,fuel Custo associado ao combustível no ano n C n,income Proveitos de exploração do ano n C n,incr Custo de capital incremental no ano n C n,omf Custos fixos de operação e manutenção no ano n C n,omv Custos variáveis de operação e manutenção no ano n C n,op Despesas operacionais no ano n C n,waste Custo associado aos resíduos no ano n C o Overnight cost CO 2 Dióxido de Carbono C OMf Custos fixos de operação e manutenção C OMv Custos variáveis de operação e manutenção C T OT Custo total de construção C W aste Taxa de resíduos nucleares Debt n Valor da dívida paga no ano n Debt remaining,n Valor da dívida remanescente no ano n Debt T OT AL Total da dívida contraída ix

11 Dep n Amortizações no ano n e dep Percentagem do valor a amortizar no ano n e f e om Taxa associada à inflação do preço do combustível Taxa associada à actualização do preço referente a O&M HR i Poder calorífico (BTU/kWh) Taxa de inflação anual I n Pagamento de juros no ano n Inv L n N Total real investido Potência instalada (MWe) Número de anos Anos de vida da central Net profit,n Lucro dos investidores no ano n p n Preço da electricidade no ano n Q r Produção eléctrica anual (GWh/ano) Taxa de retorno dos investidores R n x X Receita proveniente da venda de electricidade no ano n Valor aproximado de X Um número com valor exacto X n Despesas referentes ao ano n t Taxa de juro anual da dívida tax rate Taxa de impostos anual T ax income,n T ax payment,n δ Δ Φ Rendimentos tributáveis no ano n Impostos pagos sobre os rendimentos no ano n Erro relativo Erro absoluto Factor de capacidade x

12 Capítulo 1 Introdução Considerando o crescimento anual do consumo de energia eléctrica assim como o previsível aumento do preço dos combustíveis fósseis, impõe-se a necessidade da criação de fontes de energia eléctrica. A produção de energia eléctrica a partir de combustíveis fósseis (nomeadamente o gás natural e o carvão) é a maior contribuidora das emissões crescentes de Dióxido de Carbono (CO 2 ) - gás do efeito de estufa que contribui para o aquecimento global. Actualmente há poucas hipóteses realistas de reduzir as emissões de CO 2 na produção de energia eléctrica [1]. No entanto, a referência aponta as seguintes soluções, sem as descriminar, para ajudar a resolver o problema energético: aumento da eficiência na produção e no consumo de energia eléctrica; expansão da utilização de fontes de energia renovaveis como eólica, solar, biomassa e geotérmica; redução das emissões de CO 2 da produção de energia eléctrica através de combustíveis fósseis e sequestro permanente do carbono; acréscimo da utilização da energia nuclear. Nos dias de hoje, a energia nuclear pode não ser uma opção rentável. Ao contrário de outras tecnologias, o nuclear requer o envolvimento do governo em aspectos como a segurança, desenvolvimento e tratamento de resíduos. O Presidente da República pronunciou-se pelo não adiamento da discussão aberta sobre o nuclear, valorizando a aposta nas energias renováveis, embora acreditando não ser suficiente [2]. No futuro, quando o preço das emissões de CO 2 atingir um valor elevado, a energia nuclear pode ser importante, senão vital, para a produção de energia eléctrica. A substituição de centrais 1

13 térmicas de carvão e fuel por centrais a gás já é uma opção mais amiga do ambiente, mas pode ser insuficiente no que toca a emissões de gases com efeito de estufa. No ano de 2008 Portugal ultrapassou a emissão destes gases em 7% sobre a meta definida para o período entre pelo protocolo de Quioto [3]. O presente trabalho tem como objectivo a recriação de um modelo económico-matemático que permita calcular os custos associados à construção e exploração de uma central nuclear, com base no estudo elaborado pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT) [1]. Com o mesmo modelo, é importante recriar diferentes cenários e inclusivé comparar com projectos em desenvolvimento, analisando os mesmos do ponto de vista económico. Desta forma é possível definir e quantificar os custos na construção de uma central nuclear para produção de energia eléctrica. O presente estudo encontra-se dividido em 6 capítulos. O actual enquadra o panorama energético existente e apresenta a estrutura da dissertação. O segundo capítulo aborda a temática do nuclear, com especial atenção à sua utilização para produção de energia eléctrica. O terceiro, estuda os problemas de investimento e os riscos associados à construção de uma nova central nuclear. O modelo económico desenvolvido pelo MIT para os custos de construção e manutenção de uma central nuclear é apresentado no capítulo quarto. No quinto, é recriado o estudo do MIT para diferentes cenários mais reais que alteram o investimento e custos de uma nova central nuclear. Por fim, no sexto capítulo são analisadas as conclusões do presente trabalho. 2

14 Capítulo 2 O Nuclear 2.1 Aspectos gerais da produção em Portugal A produção de energia eléctrica é proveniente de dois tipos de fontes: não renováveis ou convencionais; renováveis. Por fontes de energia não renováveis ou convencionais consideram-se os combustíveis fósseis como, por exemplo, derivados do petróleo, carvão, gás natural e urânio utilizados nas centrais termoeléctricas. A água, vento, sol, ondas, marés, biomassa e geotermia são fontes renováveis usadas na produção de energia eléctrica em sistemas que podem combinar diferentes tecnologias. Em Portugal, a electricidade que chega aos consumidores provém maioritariamente de centrais instaladas no nosso país (termoeléctricas a carvão, gás natural, fuelóleo, biomassa e centrais renováveis principalmente hidroeléctricas e eólicas), sendo que a restante energia necessária para fazer face ao consumo é importada de Espanha. A esta importação estão também associados os custos de produção, através dos quais poderá ser vantajoso importar energia. Segundo a Energias de Portugal (EDP) Serviço Universal é possivel analisar a repartição, por tecnologia, da energia comercializada em 2008, ver Figura 2.1. Em Portugal continental a potência instalada aumentou cerca de 50% durante o período entre 2000 e Este aumento deve-se em grande parte às centrais a gás natural, eólicas e grandes hídricas [4]. Na Figura 2.2 é visivel a potência instalada por tipo de produção durante o período referido. 3

15 Figura 2.1: Repartição por tecnologia da energia comercializada pela EDP Figura 2.2: Potência instalada no sistema eléctrico nacional 2.2 Energia nuclear A energia nuclear consiste em reacções nucleares controladas para produzir energia. Há duas formas de aproveitar a energia nuclear para convertê-la em calor: a fusão e a fissão [5]. A fusão consiste na colisão de dois átomos para formar um terceiro mais pesado, libertando energia sob a forma de calor. Este processo só ocorre naturalmente em estrelas, como o Sol. Por outro lado, a fissão consiste na quebra do núcleo de um átomo instável em dois outros mais 4

16 leves. Este processo ocorre com a colisão do núcleo pesado com um neutrão térmico. Deste modo liberta-se uma grande quantidade de energia na forma de calor e radiação, como ilustrado na Figura 2.3. Actualmente este tipo de reacção já é utilizada não só para produção de energia eléctrica, mas também para propulsão naval e para armamento bélico [6]. Embora, actualmente, seja usado quase somente o urânio, podiam ser usados outras substâncias como o plutónio ou o tório. Figura 2.3: Ilustração do processo de fissão A energia nuclear sofreu uma enorme expansão nos anos 60 devido à forte subida do preço dos combustíveis, o que originou que diversos países procurassem alternativas para evitar a dependência energética. Toda a expectativa inicial em relação ao nuclear foi decrescendo e deu origem a desconforto com a ocorrência de alguns acidentes relevantes e as primeiras interrogações sobre o uso e processamento dos resíduos radioactivos [7]. A fissão nuclear do urânio é usada em diversas centrais nucleares em todo o mundo, principalmente em países como a França, Japão, Estados Unidos, Alemanha, Brasil, Suécia, Espanha, China, Rússia, Coreia do Norte, entre outros [5]. A principal vantagem da energia nuclear obtida por fissão é a não dependência dos combústiveis fósseis. Associada, no passado, ao armamento militar, começou a ser defendida por ecologistas uma vez que não emite gases com efeitos de estufa. 5

17 O grande problema em torno do nuclear é, acima de tudo, a segurança e o risco ambientais. Isto não significa que todas as outras formas convencionais de produção de energia sejam isentas de risco, mas acima de tudo é a dimensão dos mesmos riscos associados ao nuclear que preocupa a opinião pública e vai sendo capa de jornal. É importante referir que se não fosse todo o mediatismo em torno do nuclear, esta opção provavelmente estaria no topo da lista de opções para enfrentar o aquecimento global e a crescente escalada no consumo de energia. As vantagens seriam várias, entre as quais se podem destacar [7]: 1. estabilidade de geração; 2. estabilidade de preços; 3. preços competitivos; 4. não contribuição para o aquecimento global; 5. ausência de emissão de partículas sólidas e gases contaminantes. Os grandes opositores do nuclear defendem-se com o perigo radioactivo resultante da actividade. Está provado que uma simples fuga de material radiactivo, mesmo em pequenas quantidades, causa efeitos nefastos para a vida humana e meio ambiente. Esta radiação é também responsável por doenças como a leucemia e até mesmo a morte [8]. Assim, a implementação do nuclear necessita da aceitação pública desta fonte de energia; no entanto, grande parte das pessoas mostra-se contra à construção de uma central como forma de satisfazer as necessidades futuras de energia. Para perceber a atitude das pessoas face ao nuclear, o estudo do MIT [1] sondou 1350 adultos nos Estados Unidos da América (EUA) sobre a energia nuclear, tendo surgido resultados inesperados: As opiniões públicas dos EUA são criadas fundamentalmente pela sua percepção da tecnologia, e não em função da política ou dados demográficos como os rendimentos, educação e sexo. A avaliação pública dos EUA sobre os resíduos nucleares, segurança e custos é essencial para decisões sobre a futura implementação desta tecnologia. Os aperfeiçoamentos tecnológicos que reduzem os custos e aumentam a segurança podem aumentar o apoio público da tecnologia. Nos EUA as pessoas não associam as preocupações sobre o aquecimento global com a produção de energia isenta de emissões de carbono do nuclear. 6

18 A sensibilização pública pode ajudar a melhorar a compreensão sobre a ligação entre o aquecimento global, o uso de combústiveis fósseis, com a necessidade de produção sem emissões de carbono. Os próprios autores do estudo do MIT acreditam que não existe um projecto de uma central nuclear totalmente isenta de risco [1]. No entanto, a segurança é possível, apostando na prevenção através da elaboração de planos e regulamentos específicos para o efeito. Na história do nuclear há dois grandes acidentes a registar, o primeiro em 1979 em Three Mile Island (EUA) e o segundo em 1986 em Chernobil (Ucrânia). O acidente de Chernobil foi sem dúvida o mais grave, mas que é impossivel de se repetir uma vez que as actuais centrais usam a água em vez da grafite como moderador nuclear [9]. Actualmente os reactores funcionam com água pressurizada (EPR), o que os torna mais seguros uma vez que o sistema automático de segurança não pode ser bloqueado [10]. No acidente de Three Mile Island já se usavam reactores de água pressurizada, mas ainda foi no início dos reactores de segunda geração, quando actualmente os novos projectos já incluem reactores de terceira geração. Os reactores de terceira geração são um melhoramento dos anteriores. As melhorias incluem um aumento de vida útil, maior eficácia no ciclo do combustível e na eficiência térmica, sistemas de segurança passivos e um design padronizado que permite uma redução de custos de manutenção e de capital. Um grande problema a ultrapassar, em todo o Mundo, é a gestão de resíduos a longo prazo. Uma vez que apresentam algum perigo, é importante que os países criem normas e programas para a eliminação e tratamento dos mesmos. Muitos peritos independentes concordam que os repositórios geológicos são capazes de isolar os resíduos com segurança em relação à biosfera. No entanto a aplicação deste método é um processo muito exigente com uma grande ênfase operacional e regulamentar [1]. Actualmente, em Portugal não existe know how na construção de centrais nucleares. Em Junho de 2005 Patrick Monteiro de Barros anunciou a intenção de construir uma central nuclear em Portugal num investimento de 3500 milhões de euros para uma unidade de 1600MW utilizando a tecnlogia EPR [11]. A ideia do empresário era um investimento unicamente com capitais privados. Um projecto desta dimensão, por ser pioneiro, iria trazer conhecimento e desenvolvimento tecnológico ao país. Acreditamos que este investimento privado tivesse sido motivado pelo projecto finlandês, em construção, com condições muito favoráreis. Este projecto é abordado mais à frente no trabalho. 7

19 Capítulo 3 Investimento A construção de uma central nuclear é um projecto ambicioso, quer do ponto de vista da engenharia, quer do ponto de vista económico. Um investimento que ronda os 3000 milhões de dólares requer garantias de sucesso, não só para garantir 50% através de dívida à banca, mas também para investir os outros 50% em capitais próprios que só terão um retorno esperado ao final de 40 anos. Estas são as condições estabelecidas no estudo do MIT. A aprovação de um empréstimo, regra geral, carece de garantias de liquidez. Para a construção de uma central nuclear, o risco é acrescido não só devido ao montante envolvido, mas também pelo facto de o conhecimento da tecnologia ser reduzido e muito ainda há para explorar e descobrir. Garantias financeiras de tal valor não é algo acessível a qualquer empresa, muito menos a um investidor particular. Neste campo, o envolvimento de entidades governamentais terá um papel fundamental. Caso o governo se empenhe no projecto, e seja garantia de crédito por parte dos investidores, mais facilmente o crédito será concedido, assim como torna possível negociar a taxa de juros da dívida, mesmo tratando-se de um projecto com algum risco associado. O projecto de construção de uma central nuclear, tal como explicado para contrair a dívida, dificilmente estará acessivel a uma pessoa em nome individual, ou qualquer empresa. Um investimento de 1500 milhões de dólares com retorno a 40 anos é um investimento com algum risco. Este risco reflecte-se na taxa de retorno exigido pelos investidores, isto é, quanto maior for o risco do investimento maior será o retorno exigido por parte dos investidores, partindo do princípio que não há investimento sem risco, ver Figura 3.1. Um projecto onde será necessário investir milhões de dólares terá que ser bem avaliado, por forma a reduzir os riscos associados. 8

20 Figura 3.1: Relação entre risco e retorno 3.1 Riscos específicos À construção de uma central nuclear estão associados riscos específicos, como os riscos dos custos de construção, desempenho operacional, regulamentares e riscos de mercado. Tradicionalmente, muitos destes riscos são suportados pelos consumidores. A liberalização do sector energético tem sido o mote para uma transformação gradual na indústria em muitos países desenvolvidos e em desenvolvimento nos últimos 20 anos. Segundo o modelo teórico de mercado eléctrico descentralizado, os investidores suportam o risco de incertezas associadas à construção e obtenção de autorizações, risco de custos de construção e os riscos associados à utilização da central [12]. Nalguns países, quando a legislação o permite, parte dos riscos que afectam os investidores podem ser transferidos para os distribuidores e consumidores, através de contratos a longo prazo e/ou uma integração vertical. O retorno do investimento exigido pelos investidores está também associado aos riscos de construção e operação que vão ser suportados por estes, que por sua vez pode afectar o financiamento do projecto e a competitividade da energia nuclear face a outras tecnologias. Além disso, a dimensão do projecto de uma central nuclear e a quantidade de capital investido faz com que a tecnologia seja mais sensível a riscos de mercado como o preço final da electricidade. De acordo com Dominique Finon e Fabien Roques [12] o sucesso da energia nuclear em mercados liberalizados está no poder da indústria em cooperar com as autoridades reguladoras e de segurança, fornecedores e consumidores de forma a alocar a divisão dos riscos de modo a conseguirem ser geridos. Ao conseguir-se deslocar os riscos de pré-construção, construção, operação e de mercado para terceiros (reguladores, fabricantes, consumidores, etc), os produtores ficam 9

21 numa posição mais favorável para atrair investidores. A escolha do regime financeiro entre as diversas opções disponíveis é influenciada pela atribuição dos diferentes riscos. No passado, os grandes investimentos eram financiados através de companhias com recurso a dívidas, mas actualmente estão disponíveis uma vasta gama de opções que podem ir desde o project finance a hybrid financing [13]. O project finance consiste no financiamento de projectos de longa duração através de uma complexa estrutura financeira em que a dívida do projecto e os capitais próprios são usados para o financiar. Neste tipo de projectos, estão envolvidos um conjunto de patrocinadores e uma união de bancos que garantem empréstimos para a realização do projecto, onde a sua garantia provém do resultado do exercício, ao invés do património em geral [14]. De forma algo semelhante hybrid financing pode ser definido como uma combinação entre capitais próprios e dívida [15]. Contando com os riscos específicos que a energia nuclear e as alternativas existentes para a alocação contratual de riscos, é essencial identificar as possíveis combinações de financiamento e de organizações que permitam que alguns dos riscos sejam transferidos do produtor. Dominique Finon e Fabien Roques [12] defendem que há 4 grandes tipos de riscos específicos associados à construção de uma central nuclear: riscos regulamentares e políticos riscos de construção riscos de operação e desempenho riscos de mercado Muitos destes riscos estão intrinsecamente ligados e até se podem sobrepor, mas é importante reduzi-los ou desviá-los do produtor/investidor para outras partes. Os riscos de mercado não são exclusivos da energia nuclear, mas em grande parte são aumentados pelo longo tempo de construção da central, o elevado investimento e a ausência de correlação entre os custos de produção e os custos horários da electricidade Riscos regulamentares e políticos É importante considerar que os riscos associados a regulamentação ou opção política são exógenos e não estão inerentes à gestão do projecto. Todas as tecnologias de produção de energia estão sujeitas ao risco de alterações regulamentares 10

22 sobre a protecção ambiental; no entanto, os projectos nucleares enfretam regulamentos específicos e riscos políticos. A complexidade e a duração de inquérito público adicionam mais incertezas à fase de licenciamento como acontece em muitos países. Se a isto juntarmos o risco de alterações de políticas e requisitos regulamentares durante a fase de planeamento e construção, por exemplo devido a alterações no governo, o risco será significativamente maior. De igual forma, mas já durante a fase de operação, surge o risco associado a retroactivos, decisões políticas de retirada de serviço, etc. No passado, em particular nos EUA e na Alemanha, deu-se o atraso de construção e conclusão de centrais devido a problemas de licenciamento, oposição local, origem da água de arrefecimento, requisitos de construção, controlo de qualidade, etc. [16]. A energia nuclear tem dificuldade em criar uma grande aceitação social em parte devido à politização que se tem criado à sua volta. O apoio governamental podia ser usado como credibilidade para facilitar o investimento privado, o que implicaria o empenho e o compromisso dos principais partidos políticos. Delmas e Heiman [17] defendem que reabrir a opção nuclear exige uma forte liderança política para reduzir os riscos no licenciamento e regulamentação em diferentes níveis: os regulamentos de segurança; criação de uma solução para o problema da eliminação dos resíduos nucleares; a estabilidade da estrutura legal e provisão de seguro em caso de acidente nuclear; processo político para a aceitação da localização de construção da central e de tratamento de resíduos. Desta forma, cabe aos governos e entidades reguladoras na área da segurança desempenhar de forma clara e consistente os procedimentos de licenciamento e de autorização de instalação. Só através da cooperação dos serviços públicos, reguladores e fornecedores é possivel reduzir os riscos durante a fase de licenciamento e certificação segundo as normas de segurança. Uma garantia adicional é ser o governo responsabilizado por suportar custos adicionais relativos a qualquer imprevisto devido a alterações regulamentares Riscos de construção Miller e Lessard [18] mostraram que numa análise a 60 grandes projectos de engenharia de 1000 milhões de dólares, os factores críticos do mau desempenho são uma grande proporção de propriedade pública devido a limitações orçamentais, problemas de gestão em grandes projectos, e o simples facto de ser pioneiro. Estes dois últimos factores são de extrema importância no projecto de centrais nucleares. 11

23 Quando comparada com outras tecnologias de produção de energia eléctrica, a construção de uma central nuclear é caracterizada por um grande período de tempo (3 anos para preparação do projecto, 5 a 6 anos para construção), e grandes movimentações de dinheiro (3000 milhões para uma central nuclear de 1000MW comparado com 600 milhões para uma central equivalente de ciclo combinado) [12]. Segundo a Agência Internacional de Energia (IEA), os riscos de construção de uma central nuclear aumentam dado a quantidade de capital inerente a projectos deste tamanho: um atraso na construção de 24 meses vai aumentar o custo do kwh da energia nuclear em 10% comparado com os 3% para o gás e dos 7% para o petróleo [19]. Uma possível maneira de atenuar os riscos de construção é alocá-los em diferentes partes, ou transferi-lo em parte ou na sua totalidade para os fornecedores. Criar um consórcio entre o fornecedor do reactor, os investidores e eventualmente a empresa de Engenharia e Construção (E&C), com o consórcio a comprometer-se com um preço contratado pode ser uma solução [20]. Com um preço fixo contratado aumentava o incentivo em controlar os custos de construção por todas as partes intervenientes. Outra solução mais directa é estabelecer um contrato chave na mão que transferia os riscos de construção para o fornecedor. Os fornecedores podem estar interessados em assumir uma maior parte dos riscos de construção, com o intuito de fazer renascer a energia nuclear; por exemplo a AREVA 1 assume a maior parte dos riscos de construção da primeira unidade de EPR, o reactor Finish Olkiluoto 3 com um preço total de projecto no valor de 3,2 biliões de euros [12] Riscos de operação e desempenho Uma nova tecnologia ainda por explorar, vê o seu grau de incerteza variar consoante o uso de projectos anteriores, ou se forem apresentados projectos novos. Na fase de operação isto também pode afectar a fiabilidade técnica. No caso específico de uma central nuclear, tanto a complexidade como as especificações de engenharia acrescentam problemas à compreensão dos riscos por investidores externos. O risco de desempenho pode ser atribuído ao fornecedor do equipamento, por exemplo através de uma garantia durante o tempo de vida útil. Em projectos de gás de ciclo combinado há grandes fornecedores (General Electric, Alstom e Siemens) que assumem os riscos de operação: o contrato é estabelecido, acordando um factor de utilização nominal de 91% durante o tempo de vida útil do equipamento. Através de dados empíricos dos reactores existentes, pode ser arriscada a aposta para um reactor ainda pioneiro, e é pouco provável que os forncedores assumam esse risco [12]. Mas este risco foi assumido pela AREVA no caso finlandês. 1 Empresa de soluções para produção de energia nuclear e transporte de energia. 12

24 3.1.4 Riscos de mercado Os riscos de mercado são decorrentes da flutuação do preço do combustível, CO 2 e de energia. Não são específicos para a energia nuclear, mas a larga escala dos projectos expõe os investidores a maiores riscos do que qualquer outra tecnologia de menor produção [21]. Nos Estados Unidos, um grande número de produtores usando turbinas a gás de ciclo combinado (TGCC) foi à falência em quando o preço do gás disparou para o triplo, porque passaram a funcionar a meia carga. Uma central nuclear não está exposta ao mesmo risco de despacho que uma central de TGCC, uma vez que os baixos custos variáveis fazem com que esteja sempre a funcionar à plena carga [12]. O custo do CO 2 na Europa é uma componente adicional do risco. O interesse pelas tecnologias livres de carbono, como a energia nuclear, é reforçada pelo custo adicional atribuído à produção de energia através de combustíveis fósseis pelas políticas ambientais e pelo preço das emissões de CO 2. Mas o risco associado ao preço do CO 2 (nem com a volatilidade do subsídio do Esquema de Comércio de Emissões da União Europeia (EETS), nem com a incerteza de qualquer esquema de preços de emissões de carbono com outros países a discutir a introdução de tais políticas) vai originar um aumento dos riscos de mercado podem realmente afectar o nuclear. Isto acontece porque as centrais marginais são fósseis, o que justifica a correlação entre o preço da electricidade e o preço do CO 2. Isto implica que que a produção com origem em combústiveis fósseis fixe um preço de electricidade que cubra os riscos do combústivel e do CO 2, ao contrário das centrais nucleares. Torna-se então difícil avaliar e desenvolver estratégias por parte dos investidores uma vez que o risco associado ao preço do CO 2 é em grande parte de natureza política [12]. Dominique e Fabien [12] enumeram diferentes opções para os investidores assegurarem qualquer investimento em mercados de produção de electricidade, transferindo parte do risco de mercado para outras partes: Contratos de longo prazo entre novos produtores e grandes compradores; O modelo de produção cooperativa; Combinação de estruturas de organização vertical e horizontal. 3.2 Análise em Portugal Portugal não pode ser comparado em tudo com os restantes países europeus. Devido a inúmeros factores, há necessidade de adaptar os problemas do investimento à realidade em que vivemos. A 13

25 nível político, desde 1976, com o início da II República, Portugal já teve 17 governos constitucionais [22]. Isto é um factor de uma enorme instabilidade política onde o panorama político tem sido dominado por dois partidos. A construção de uma central nuclear, abrangendo duas legislaturas, implicaria um largo consenso nacional, a fim de minimizar o risco político da sua construção. Portugal, como um pouco por todo o Mundo, atravessa um período conturbado tanto na economia como na gestão de projectos. Os grandes projectos em Portugal também são afectados por riscos, e a prova disso são as alegadas derrapagens ocorridas em grandes projectos como a Expo98 e o Euro2004 [23] [24]. A produção de energia nuclear em Portugal além de algo ambicioso é também pioneiro. O simples facto de estar envolvido num projecto pioneiro poderá compensar o risco de não haver experiência e conhecimento adquirido na área. A mitigação do risco de operação é possivel alocando-o a fornecedores através de contratos ou garantias para os equipamentos ou serviços contratados. Os riscos de mercado não passam despercebidos em Portugal. A flutuação do preço dos combustíveis (que afecta igualmente os mercados europeu e americano, assim como as emissões de CO 2 que ano após ano ultrapassam o limite estabelecido pelo Protocolo de Quioto) pode despertar o interesse em novas tecnologias e o nuclear tem sido objecto de discussão nesta matéria. O Prof. Mira Amaral, opositor da aposta nuclear nos anos 80, aquando Ministro da Indústria e da Energia, é hoje em dia um dos defensores do nuclear como forma de obtenção de energia. Defende ainda que a produção de energia através de fontes renováveis não é uma solução como única alternativa às fontes de energia fóssil. Mostra ainda o receio que se atrase a saída de funcionamento de velhas centrais, devido ao cinismo político, não apostando em novas centrais mais seguras [25]. 14

26 Capítulo 4 O estudo do MIT Neste capítulo é estudado o modelo económico utilizado pelo MIT para calcular o custo de construção e operação de um centro electroprodutor durante a sua vida económica. Para facilitar todos os cálculos e não deturpar os valores em questão, estes serão indicados utilizando como unidade monetária o dólar americano ($). Um conceito importante para avaliar a competitividade económica entre as diversas fontes de produção de energia é o custo nivelado (levelized cost). O valor real do custo nivelado é equivalente ao preço de electricidade que seria necessário, durante o periodo de vida da central, para cobrir as despesas de operação, pagamento de juros e amortizações da dívida, impostos e assegurar uma dada rentabilidade para os investidores. 4.1 Capitais Próprios Uma central nuclear necessita de um investimento significativo antes de começar a produzir energia eléctrica. Recorrendo ao modelo de cash flows (fluxos de caixa) podemos definir o overnight cost (C o ), que representa o custo de construção do projecto se não forem considerados juros durante a sua construção. Desta forma podemos calcular o overnight cost da seguinte forma X n C o = Σ (1 + i) n (4.1) onde X n representa as despesas referentes ao ano n, e i a taxa de inflação anual, sendo que no estudo é de 3%. No estudo efectuado, considera-se um modelo de financiamento repartido por 50% de capitais próprios e outros 50% de empréstimo contraído. 15

27 Tabela 4.1: Tabela de custos da central em $/kw e ano Inv C o C T OT $/kw e Desta forma, o custo total da central irá ser superior ao overnight cost, uma vez que na actualização dos pagamentos efectuados, temos que ter em conta que a taxa de juro da dívida anual (t) e a taxa de retorno dos investidores (r) (t = 8% e r = 15%), e desta forma podemos calcular o custo total de construção (C T OT ) com recurso à tabela 4.1. ( 1 X n C T OT = Σ 2 (1 + r) n + 1 ) X n 2 (1 + t) n (4.2) O total de despesas indicado corresponde apenas à soma de todos os pagamentos efectuados, não tendo em conta todas as valorizações de capital nem as actualizações económicas adjacentes. Da equação 4.2 é possível retirar então as parcelas referentes ao investimento em capitais próprios e à dívida contraída. ( ) 1 X n C ap P ro = Σ 2 (1 + r) n ( ) 1 X n Debt T OT AL = Σ 2 (1 + t) n (4.3) (4.4) 4.2 Amortizações Após começar a trabalhar, a central vai desvalorizar durante um período especificado. O tratamento das amortizações é importante no cálculo dos impostos, uma vez que a amortização é uma despesa dedutivel. No presente estudo foi utilizado um modelo de amortização acelerada da maioria dos activos (Modified Accelerated Cost Recovery System (MACRS)) a 15 anos, o que permite que sejam deduzidas quantias mais elevadas durante os primeiros anos de funcionamento da central. Na Tabela 4.2 está indicado as percentagens a amortizar utilizando o MACRS em função do número de anos pretendido [26]. 4.3 Receitas A única fonte de receita da central provém da venda de energia eléctrica. O preço da electricidade vendida é estabelecido, recorrendo a um processo iterativo, por forma a que o retorno aos investi- 16

28 Tabela 4.2: Percentagens aplicadas na amortização por ano de projecto Ano de recuperação dores (15%) fosse cumprido no fim da vida útil da central. A actualização do preço de electricidade (p n ), em cents/kw h, é feita tendo em conta a inflação anual. p n+1 = p n (1 + i) (4.5) A receita resultante da venda de electricidade (R n ), em milhes$/ano, é função não só do preço da electricidade mas também da produção eléctrica anual (Q). Q = L Φ 8760 (4.6) 103 Desta forma conseguimos calcular Q onde Φ representa o factor de capacidade (85%) e L representa a potência instalada. Uma central de 1000MWe com um factor de capacidade de 85% produz 7446GWh por ano. 17

29 R n = p n Q (4.7) Despesas operacionais As despesas operacionais ocorrem durante o período de vida da central e incluem combustível, despesas de operação e manutenção, e custos de desmantelamento. Os gastos com custos incrementais são igualmente tratados como despesas operacionais, em vez de serem aditamentos ao activo, sendo uma simplificação para evitar ter que especificar uma depreciação adicional. Uma vez que as despesas são assumidas para ocorrer anualmente, o erro induzido é pequeno. As despesas não associadas ao combustível podem ser dividas em componentes de custos fixos e custos variáveis e presume-se que aumentem com a inflação. O custo associado ao combustível em cada ano (C n,fuel ) é então calculado através de C n,fuel = C F uel 10 6 HR Q (1 + e f ) n (4.8) onde C F uel representa o custo por unidade de combustível ($/MMBT U), HR corresponde ao poder calorífico associado ao combústível (BT U/kW h), e e f reflecte a taxa associada à variação do preço do combustível (taxa de inflação mais a taxa real de actualização do combustível). O encargo anual com os resíduos (C n,waste ) é calculado em função da taxa de resíduos (C W aste ) da seguinte forma C n,waste = C W aste 10 3 Q (1 + i) n (4.9) Os encargos de Operação e Manutenção (O&M) são divididos anualmente em custos fixos (C n,omf ) e custos variáveis (C n,omv ) C n,omf = C OMf 10 3 L (1 + e om ) n (4.10) C n,omv = C OMv 10 3 Q (1 + e om ) n (4.11) Os encargos fixos anuais estão relacionados com a potência instalada e com a parcela referente aos custos fixos (C OMf ), enquanto que o cálculo anual dos custos variáveis tem em conta a quantidade de energia produzida e a parcela dos custos variáveis (C OMv ). Comum em ambos é a 18

30 taxa de actualização dos custos de O&M (e om ), que reflecte a respectiva taxa real adicionada do valor da inflação. Os custos anuais relativos ao desmantelamento (C n,decom ) são repartidos de igual forma por todos os anos de vida da central, onde C Decom representa o custo total do desmantelamento. C n,decom = C Decom N (4.12) Os custos de capital incremental anuais (C n,incr ) são calculados a partir do custo de capital incremental. C n,incr = C incr 10 3 L (1 + i) n (4.13) O modelo trata os custos incrementais como sendo um custo real distribuído de igual forma por todos os anos de vida da central, revelando-se uma aproximação de forma a simplificar os cálculos. Na realidade estes custos representam uma entrada de dinheiro que se converte posteriormente numa despesa associada, por exemplo, à manutenção dos grupos de geração e dessa forma é tratada como uma despesa de operação. Assim as despesas operacionais (C n,op ) são calculadas através de C n,op = C n,fuel + C n,waste + C n,omf + C n,omv + C n,decom + C n,incr (4.14) 4.5 Retornos dos investidores A solução do modelo em estudo resolve-se fixando o preço real de venda de electricidade, de modo a que seja satisfeita a condição de retorno aos investidores (15%). Os 15% pretendidos são calculados sobre os capitais próprios investidos. Haverá situações em que o lucro líquido dos investidores (Net profit,n ) será insuficiente; nessa altura, o valor em falta será considerado um aumento de capital por parte dos investidores. De maneira idêntica, quando o lucro líquido for superior aos 15% ocorrerá uma diminuição do capital próprio investido. Os proveitos de exploração obtêm-se directamente através da formula C n,income = R n C n,op (4.15) O valor a amortizar durante os primeiros 15 anos de vida da central é calculado segundo o MACRS e o investimento total real efectuado na central da seguinte forma 19

31 Tabela 4.3: Parâmetros do estudo taxa de inflação 3% taxa de juros da dívida 8% retorno do investimento esperado 15% fracção de dívida 50% taxa de impostos 38% período da dívida capacidade instalada anos de vida da central 10 anos 1000MWe 40 anos poder calorífico overnight cost período de construção amortização custo de desmantelamento custo de capital incremental custo de combustível $2000/kWe 5 anos acelerada em 15 anos $350 milhões $20/kWe/ano $0.47/MMBTU taxa real actualização combustível 0.5% taxa de resíduos nucleares custos fixos de O&M custos variáveis de O&M 1mili/kWh $63kWe/ano 0.47mili/kWh taxa real actualização de O&M 1% Dep n = Inv e dep (4.16) A dívida contraída (Debt T OT AL ) é paga durante os 10 primeiros anos de funcionamento da central, de acordo com o estudo elaborado pelo MIT, calculada da seguinte forma Debt n = 80(1 + t) n 1 (4.17) Todos os anos a dívida é reduzida até ser paga na sua totalidade, sendo que o remanescente é calculado através de Debt remaining,n (n) = Debt remaining,n (n 1) Debt n (n) (4.18) O pagamento de juros (I n ) é calculado consoante o montante em dívida no final do ano anterior (Debt remaining,n ). I n = Debt remaining,n t (4.19) 20

32 Os rendimentos tributáveis (T ax income,n ) que posteriormente estão sujeitos a imposto são então calculados por T ax income,n = C n,income Dep n I n (4.20) Os impostos pagos (T ax payment,n ) são calculados por T ax payment,n = T ax income,n tax rate (4.21) Finalmente é possível calcular o resultado líquido (Net profit,n ) uma vez que todos os custos e encargos já foram contabilizados Net profit,n = C n,income I n Debt n T ax payment,n (4.22) Recorrendo ao MATLAB R recriou-se um modelo do estudo económico apresentado pelo MIT que apresenta resultados similares, que se mostram na tabela 4.4. Tabela 4.4: Resultados obtidos por simulação (milhes$) ano preço da electricidade (cents/kwh) receitas despesas de operação - combústivel resíduos O&M fixos O&M variáveis desmantelamento capital incremental proveitos exploração amortizações juros dívida rendimento tributavel impostos lucro investidores

33 É interessante verificar como se processa o retorno por parte dos investidores, uma vez que o mesmo não é perceptível na tabela. Até ao 25 o ano de funcionamento, devido à falta de lucro da central, a parcela de investimento feito é aumentada. De forma idêntica, quando o lucro exceder os 15% pretendidos, o excedente é deduzido aos capitais próprios até que o mesmo se anule e todo o dinheiro seja recuperado. Toda esta variação pode ser observada na Figura 4.1. Figura 4.1: Variação dos capitais próprios dos investidores Na realidade, os capitais próprios no último ano em estudo não chegariam a zero, iriam para valores negativos. Queria isto dizer, que além do retorno esperado de 15% ainda havia um lucro adicional. 4.6 Análise de erros É importante analisar se o modelo criado apresenta resultados que não distorçam o estudo original. Na impossibilidade de calcular o erro em todos os valores, por falta de dados sobre o estudo original, irão ser analisados apenas os valores publicados os quais já permitem analisar a tendência do erro sobre a recriação do modelo. Neste sentido é importante definir os conceitos de erro absoluto (Δ) e de erro relativo (δ). Seja X um valor exacto e x um valor aproximado de X, então o erro absoluto é definido através de 22

34 Δ = X x (4.23) Ao quociente entre o erro absoluto e o módulo do valor exacto dá-se frequentemente o nome de erro relativo δ = Δ X (4.24) Foram analisados, nos anos indicados pelo estudo, todos os termos com o intuito de verificar o erro máximo do modelo recriado. Usando os dados do estudo, calcularam-se os erros relativos, para todos os anos disponíveis, e foi escolhido o erro relativo máximo de cada parcela e/ou cálculo, como pode ser visto na Tabela 4.5. Tabela 4.5: Erros relativos máximos da simulação erro máximo [%] preço da electricidade 0.00 receitas 0.15 despesas de operação combustível resíduos O&M fixos O&M variáveis desmantelamento capital incremental 0.00 proveitos exploração 0.47 amortizações 0.00 juros 7.69 dívida 0.92 rendimento tributável 0.56 impostos 1.41 lucro investidores 0.64 Um erro que salta à vista é aquele que está associado aos juros (7.69%) mas que convém analisar ao pormenor a forma como ele ocorre. Diz respeito ao ano 10 de funcionamento da central. A discrepância entre o estudo e o modelo é de 1 milhão de dolares em 13 milhões. Em diversas áreas 1 milhão é um valor exorbitante para ser encarado como erro, mas neste caso particular em que o valor total de construção da central supera os 2000 milhões, este erro não coloca em causa a fiabilidade do modelo, até porque o erro pode estar associado a arredondamentos, uma vez que a diferença corresponde a uma unidade do valor em causa. Como é visível na Tabela 4.4, 23

35 o erro associado ao cálculo dos juros não mostra repercussões nos cálculos seguintes que estão directamente ligados. Desta forma, é aceitável usar a simulação como forma de analisar o estudo do MIT e efectuar alterações que permitam recriar a viabilidade do mesmo perante novas situações. 24

36 Capítulo 5 Casos de estudo O estudo do MIT [1] data do ano de Desde então, o panorama económico, político e ambiental sofreu alterações que é oportuno actualizar e analisar com recurso ao modelo criado. A nível económico, as taxas de juro têm vindo a baixar, o investimento público tem-se retraído, os investidores tendem a diminuir o risco. As preocupações ambientais com as alterações climáticas, as emissões de CO 2, a depedência dos combustíveis fósseis assim como a crise que se viveu em torno do preço dos mesmos, reavivou o interesse na energia nuclear. 5.1 Actualização da taxa de juro da dívida No primeiro semestre de 2008, os mercados da Zona Euro e dos Estados Unidos assistiram a um aumento das taxas de juro levado a cabo pelo aumento do risco do crédito e as restrições de liquidez no mercado financeiro. No entanto, face ao agravamento da situação financeira, no segungo semestre, o Banco Central Europeu (BCE) viu-se obrigado a baixar a taxa de juro por diversas vezes, medida também tomada pela Reserva Federal norte-americana [27]. A evolução da taxa de juro Euribor está representada na figura 5.1. O valor médio da Euribor está abaixo dos 5 pontos percentuais, pelo que 5% é um valor credível para taxa de juro de empréstimo contraído para a construção de uma central nuclear. Mantendo todas as condições inalteradas e baixando a taxa de juro dos 8% para os 5%, é importante estudar qual a margem de retorno que os investidores podiam exigir por forma a que o investimento fosse viável, mantendo o preço de electricidade no valor estabelecido de 6.91cents/kW h. Um indicador simples da rentabilidade do projecto é analisar a variação da parcela correspondente aos capitais próprios. Na realidade esta parcela corresponde ao investimento feito, e o facto de 25

37 Figura 5.1: Evolução da Euribor em 2008 variar todos os anos está relacionado com a taxa de retorno exigido por parte dos investidores. Se no ano n não for possível obter o retorno exigido, o remanescente é adicionado aos capitais próprios e, de maneira semelhante, é retirado aos capitais próprios quando o retorno dos investidores no ano n é superior ao exigido. Com um projecto a 40 anos, a viabilidade do mesmo pode ser feita de uma forma simples analisando o valor dos capitais próprios ao final do quadrigésimo ano de actividade. Se este valor for zero significa que o retorno dos investidores foi exactamente o previamente estabelecido, enquanto que um valor negativo significa que o retorno é superior ao exigido. Um indicador que inviabilizaria o projecto seria o valor dos capitais próprios serem positivos ao final dos 40 anos de actividade. Isto podia significar que o projecto nunca iria ter o retorno esperado, ou que podia ser necessário aumentar o período do investimento para além dos 40 anos, mas em qualquer caso era necessário analisar a tendência da variação dos capitais próprios. Alterando apenas a taxa de juro para os 5%, é de esperar que o investimento seja recuperado num período de tempo menor. Nestas condições, ao final de 28 anos todo o investimento feito é recuperado, mantendo a taxa de remuneração a 15%, como podemos ver na figura 5.2. Um aspecto interessante de analisar é até que ponto pode aumentar o retorno exigido pelos investidores quando é estipulado a redução da taxa de juro de 8% para 5%. A variação não é linear, e o valor pode ser calculado de forma experimental recorrendo a um método iterativo. Usando os 15% de retorno como ponto de partida, aumenta-se o retorno por forma a que o valor referente aos capitais próprios seja menor ou igual a zero no último ano de actividade. Apesar de ser difícil de comparar, visto ter sido alterado não só a taxa de juro mas também o retorno, é interessante analisar qual a margem de retorno por parte dos investidores que podia ser ganho com a descida da taxa de juros, como pode ser visto na Figura

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