A Ação das Agências Reguladoras no Uso Eficiente da Água para Irrigação e Produção de Energia

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1 Documentos Técnico-Científicos A Ação das Agências Reguladoras no Uso Eficiente da Água para Irrigação e Produção de Energia David Ricardo Colaço Bezerra Professor do Curso de Mestrado em Economia da Universidade Federal de Pernambuco PIMES Fernando de Mendonça Dias Professor da Faculdade de Boa Viagem Francisco S. Ramos Professor da Universidade Federal de Pernambuco Resumo Aborda o uso múltiplo da água vis-à-vis o problema da regulação. Apresentado um tradeoff na utilização da água decorrente da disputa por este recurso por uma geradora de energia e uma empresa de irrigação, no qual o emprego da água em um ambiente de privatização dar-se-á onde houver um maior retorno. Contudo, a rentabilidade da geradora depende da garantia de fornecimento do insumo água. Caso contrário imperará o desestímulo nos investimentos potenciais deste setor. Analisa, com o uso de teoria dos jogos, o comportamento das agências reguladoras de água e energia quando estas atuam de forma descoordenada ou coordenada em relação à rentabilidade da geradora. Conclui que a adoção de garantias explícitas, quanto à rentabilidade da geradora, é compatível com um equilíbrio em subjogos onde consumidores maximizam bem-estar pelo uso da energia, geradora maximiza lucro e se mantém a viabilidade do setor de irrigação. Palavras-chave: Uso Múltiplo da água, Agência Reguladora; Irrigação; Produção de Energia. 783 Revista Econômica do Nordeste, Fortaleza, v. 32, n. Especial p , novembro 2001

2 1- INTRODUÇÃO Atualmente vêm sendo realizadas várias discussões em relação ao uso racional da água, dado que sua escassez tornou-se uma questão relevante neste princípio de século. Esta problemática já é motivo de estudos há bastante tempo nos países desenvolvidos. Considerando-se esse aspecto, e o consequente aumento do valor econômico da água, é mister o estabelecimento de uma efetiva gestão da utilização da água no Brasil, sob pena do país perder e arcar com grandes problemas futuros. As características hidrográficas brasileiras induziram a expansão da oferta de energia elétrica a partir de usinas hidrelétricas. Esse aspecto atualmente recrudesce o problema advindo do crescimento da irrigação dos produtos agrícolas, que se torna um importante concorrente das geradoras de energia. Além disso, ocorre o crescente consumo humano de água em função do aumento populacional. Como resultado de todos esses fatores, vem aumentando a discussão a respeito do uso múltiplo da água. Um dos pontos fundamentais desta discussão é o problema do seu custo de oportunidade, bem como sua utilização eficiente sob o ponto de vista econômico, uma vez que os agentes que controlam este uso podem tomar decisões de natureza privada que resultarão em perda de bem-estar para as populações locais. O nordeste brasileiro é um exemplo típico desta questão. A região é abastecida quase totalmente pela energia elétrica gerada nas usinas controladas pela estatal Companhia Hidrelétrica do Vale do São Francisco (CHESF), onde quase todas estão localizadas ao longo do rio São Francisco. Por outro lado, predominam no Nordeste amplas áreas de semi-árido e agreste decorrentes tanto dos reduzidos níveis pluviométricos, quanto da irregularidade dos mesmos. Como alternativa ao abastecimento d água nas regiões de semi-árido nordestino, o governo brasileiro estuda a possibilidade de implementar um projeto para a transposição do rio São Francisco a partir da abertura de um canal que levaria água para os Estados de Pernambuco, Paraíba, Rio Grande do Norte e Ceará. Todavia, as águas deste rio são utilizadas para a difusão de projetos de irrigação, em uma política iniciada no final da década de 1970 por incentivo da CODEVASF 1. Atualmente, os principais projetos de irrigação nesta região localizam-se na região em torno dos municípios de Juazeiro (BA) e Petrolina (PE), nacionalmente conhecidas pelas excelentes condições de desenvolvimento de culturas de alto valor agregado. De fato, a elevada rentabilidade dos projetos de irrigação na região do sub-médio São Francisco, considerada uma das melhores do mundo para o cultivo de diversas culturas, tornaram esta área prioritária em termos do desenvolvimento agrícola dos dois estados mais desenvolvidos do Nordeste; que são Pernambuco e Bahia. Neste sentido, inicia-se um debate sobre a possível existência de geração, transposição e irrigação a partir do uso compartilhado da vazão de um mesmo curso d água, para o caso do rio São Francisco. Tal discussão deve ser ainda sujeita a um ambiente competitivo dada a intenção de privatização não apenas do controle das geradoras, como também do controle sobre o uso da água. Desta forma, o problema deve ser analisado em um ambiente onde a atitude privada dos agentes é adicionada ao já existente problema de uso múltiplo da água. Alguns modelos têm analisados os aspectos de usos multiplos da água. Entre estes, pode-se citar Fernandez (2000), que eviden- 1 Companhia de Desenvolvimento do Vale do São Francisco, empresa do Governo Federal responsável pela criação de condições para o desenvolvimento da agricultura irrigada na região. Revista Econômica do Nordeste, Fortaleza, v. 32, n. Especial p , novembro

3 cia o tratamento assimétrico dado pelo Governo Federal na medida em que prioriza o setor energético, onde o autor preconiza a eqüidistância entre os setores usuários a fim de maximizar o bem-estar social; Silva & Souza (2000) colocam a questão do custo de oportunidade da água na sua utilização tanto como insumo energético quanto não-energético; Dias, Bezerra & Ramos (2000) observam o conflito no uso das águas em um contexto de demandas e ofertas lineares onde a prioridade é dada aos consumidores de energia. Este artigo propõe um modelo onde, ao longo do curso de um rio, convivem uma empresa privada geradora de energia elétrica e um grande projeto privado de irrigação. Neste modelo, a utilização das águas e a produção de energia estarão sujeitas a regulação através de duas agências governamentais distintas e independentes entre si. Inicialmente supõe-se que as agências operem de maneira descoordenada, onde cada uma delas resolve um problema de otimização de bem-estar considerando unicamente o próprio setor, sem levar em consideração efeitos cruzados e, como resultado, são possíveis situações onde a rentabilidade da geradora é comprometida pelo consumo de água do projeto de irrigação. A adição de um projeto de transposição torna a viabilidade da geradora, enquanto um negócio privado, dramaticamente comprometida. Entretanto, políticas coordenadas de controle das águas a serem implementadas por ambas as agências, a partir de um objetivo específico, podem evitar o problema. A função objetivo utilizada é inicialmente colocada a partir do bem-estar da agência reguladora do setor de energia, sendo esta composta pelo bem-estar dos consumidores e pela garantia de rentabilidade da geradora. É demonstrada a existência de uma solução para este modelo, onde se impõe que agência que regula o uso das águas maximize seu bem-estar restrito ao consumo de energia elétrica. 2 - O MODELO Introdução A co-existência de geradoras com grandes projetos de irrigação à montante do curso de um rio, objetivando ambos a maximização de lucros, supõe a intervenção estatal através de políticas regulatórias operando de forma coordenada, de modo a garantir a rentabilidade das geradoras ao mesmo tempo em que protege os consumidores de seu poder de mercado. A operação de tais políticas implica na imposição de uma regra sobre o uso da água, bem como na autoridade, por parte de uma das agências, em regular seu uso. O problema decorre da demanda de água para os projetos de irrigação 2 em contraposição a necessidade da vazão para a produção de energia elétrica 3. Embora sejam utilizados reservatórios para o controle da vazão, uma maior demanda final implica na liberação de um maior volume de água. A água consumida na irrigação não pode ser utilizada na produção de energia, dado seu consumo excludente. Deste modo, a geração de energia pode ficar comprometida em um ambiente onde existe ausência de regulação e larga utilização de água para irrigação, com a geradora a jusante. Nesta conjuntura, a decisão de transposição assemelha-se a um jogo com três agentes onde, na ausência de autoridade regulatória, cada um busca maximizar o próprio benefício privado pelo consumo da água, considerando seu preço igual a zero. Uma vez que o consumo pelos dois primeiros agentes (irrigantes e canal de transposi- 2 Parte da vazão do rio bombeada para a irrigação não retorna ao mesmo, o que significa que o impacto sobre a capacidade de produção da geradora cresce com o tamanho da área irrigada. Em torno de 70%. 3 Note que a demanda de energia tende a crescer com o desenvolvimento econômico e social da região. 785 Revista Econômica do Nordeste, Fortaleza, v. 32, n. Especial p , novembro 2001

4 ção) é excludente, o volume restante para a geradora seria residual e, desta maneira, a viabilidade de uma geradora privada poderia ficar comprometida. Assim, devido ao conflito inerente ao exercício da atividade econômica neste caso, a interferência governamental torna-se necessária. Entretanto, se o Estado atuar a partir de agências regulatórias que agem de forma independente, tendo por meta apenas conciliar os próprios interesses, o problema de viabilidade na produção privada de energia elétrica pode não ser resolvido, devido à ainda presente possibilidade de colapso no abastecimento d água para as usinas. No modelo apresentado neste artigo, mesmo quando ambas as agências buscam maximizar o bem-estar dos consumidores, pode haver colapso no abastecimento. Como será visto, entretanto, mesmo no caso de haver uma transposição, a imposição de uma política integrada para ambas as agências, onde a viabilidade na produção privada de energia é prioritária, pode evitar que tais colapsos venham a ocorrer, de forma a preservar a rentabilidade para o setor de energia elétrica O Modelo Parte-se da consideração que a regulação do Estado para o problema em questão é feita através de duas agências reguladoras: a primeira - R A -, controla o uso da água pelos irrigantes; a segunda - R E -, controla a geradora de energia elétrica. Inicialmente, é suposto que os reguladores agem de forma não cooperativa. Uma firma F, produzindo uma commodity q, e uma empresa geradora G, produzindo energia elétrica e, utilizam as águas de um rio. Ambas estão localizadas em suas margens, onde a produção potencial de energia por G é afetada pela quantidade de água utilizada por F, situada a montante. Supõe-se, adicionalmente, um ambiente de informação perfeita, completa e simétrica. O volume de água utilizada por F, h F, é função da quantidade de q, que depende, por sua vez, da tarifa δ estabelecida pela agência reguladora R A e dos preços dos demais insumos. Analogamente, a agência reguladora R E determina a tarifa θ de energia elétrica para os consumidores. Determinados tais valores, as firmas F e G definem q e e de forma a otimizar os lucros individuais, definindo assim o volume de água utilizado. Neste sentido, os agentes F e G resolvem um problema de maximização para os diversos valores de δ e θ. De posse destas informações, ambas as agências podem incorporar os valores genéricos de q e e obtidos por F e G, determinando as tarifas δ e θ que maximizam o bem-estar dos consumidores. A estrutura deste modelo utiliza, portanto, um procedimento de indução retroativa de forma a determinar o equilíbrio resultante da ação dos agentes na economia, sendo similar à proposta por Gibbons (1992) para a determinação de tarifas internacionais O Comportamento das Firmas i) O Comportamento da firma de irrigação (F) A firma F produz q segundo uma função de produção com rendimentos decrescentes de escala, onde w i é o vetor-preço dos outros insumos, e enfrenta uma demanda normal dada por, onde p é o preço do bem. Supondo que os mercados de todos os insumos, exceto o da água, estejam em equilíbrio, o problema da firma F é dado por: (1) Supondo convexidade da função custo e que a quantidade de água utilizada é diretamente proporcional à produção de q, tem-se que: (2) ou seja, existe um nível ótimo de produção do bem q para a firma F O Comportamento da geradora de energia elétrica (G) A geradora de energia elétrica produz segundo uma função produção qualquer dada por Revista Econômica do Nordeste, Fortaleza, v. 32, n. Especial p , novembro

5 , com, onde h G é a água consumida pela geradora, sendo v G a vazão pós-captação para irrigação e é o vetor de preços dos demais insumos. A função de demanda inversa por energia elétrica é dada por, com, e, consequentemente, estabelecida a tarifa a geradora define o nível ótimo de energia O Problema Quando não há Coordenação Entre as Agências Veja-se o caso em que não há nem coordenação na política de utilização de água por parte das agências R A e R E, nem transposição do rio O Comportamento da agência reguladora de águas 5 (R A ) A agência reguladora de águas maximiza uma função W A composta: a) pelo bem-estar dos consumidores do bem q, U c =u c (q,e); b) pelo bem-estar dos produtores de q, U p =u p (q,e), onde e é a quantidade de energia efetivamente produzida; e c) pela receita oriunda da tarifa sobre a água consumida pela empresa irrigante, que pode ser completa ou parcialmente revertida aos consumidores 6 : (3) Como em Dias, Bezerra & Ramos (2000) a água é vista como um bem da União e, dado que a informação é completa, o problema para a agência R A torna-se: 4 A geradora está sendo tratada como monopolista. Sobre a existência de poder de mercado versus competitividade no setor de energia elétrica, ver Borenstein e Bushnell (1999) e Green (1996). 5 Para uma maior abrangência de análise sobre os aspectos de bem-estar da regulação benefícios e custos -, ver o trabalho de Hahn (1998). 6 Aqui, a agência reguladora de águas considera que a imposição de uma tarifa acresce os custos da empresa que produz o bem q, impactando negativamente os consumidores deste bem. (4) Ora, dado que a firma F tem retornos decrescentes, a função demanda é normal e pode-se demonstrar que: (5) ou seja, existe um preço de equilíbrio compatível com o problema da agência e o objetivo da firma F, onde a produção ótima de q será: O Comportamento da agência reguladora de energia elétrica (R E ) (6) Os consumidores são supostos obterem utilidade do consumo de e, ao passo que a firma G preocupa-se apenas com seus lucros individuais π G. Neste caso, a agência funciona como um ponderador entre o poder de mercado da geradora e o bem-estar dos consumidores, determinando uma tarifa para a energia que compatibilize os interesses de ambos. Desta forma, a função de bem-estar da agência de energia elétrica pode ser dada por: (7) E, desta forma, o problema da agência é definido como: (8) Supondo que o custo marginal da geradora seja coberto pela percentagem do preço de energia 787 Revista Econômica do Nordeste, Fortaleza, v. 32, n. Especial p , novembro 2001

6 relativa ao peso que a agência R E atribui à geradora (isto é, ) 7, tem-se que: (9) Ou seja, existe uma tarifa ótima imposta pela agência R E que é compatível com a maximização de lucros da geradora. Desta maneira, define-se um modelo onde a agência R A escolhe δ* que maximiza W A, e a agência R E determina θ* que maximiza W E. A firma G, por sua vez, dado θ*, determina e* que maximiza π E, enquanto a firma F, dado δ*, determina q* que maximiza π F, o que determina o resultado do jogo. Quando não há transposição, pode-se definir a vazão do rio na localização da geradora v G como: (10) onde v é a vazão do rio antes da ação dos irrigantes. Uma vez que F consome h F independentemente do comportamento de G, pode-se determinar que ela não poderá maximizar seus lucros se, onde é a vazão necessária para a produção de e*. Sob a hipótese de que a vazão de um rio é não crescente, o que pode ocorrer por desmatamento em suas cabeceiras, assoreamentos ou baixas taxas pluviométricas 8, tem-se no mínimo que: (11) Ou seja, assume-se neste modelo que a vazão do rio permanecerá constante ao longo do tempo (t). 7 Hipótese considerada razoável, pois se o custo marginal da geradora fosse maior do que o que ela recebe efetivamente por unidade de energia, ela não começaria a operar. 8 Situações tais como as apresentadas atualmente para o rio São Francisco, no nordeste Brasileiro. Admitindo-se que energia elétrica representa um insumo básico para as atividades da região e que há expansão demográfica da mesma, podemos supor que a demanda por energia sofrerá um incremento com o passar dos anos. Tal hipótese pode ser integrada ao modelo adicionando-se o elemento temporal à função demanda de energia, supondo que este mercado observa, ao menos, uma taxa de crescimento vegetativo, o que pode ser expresso, por: com (12), onde f > 0 (13) Com relação à firma de irrigação, podemos supor que sua produção não decrescerá uma vez que existe ao menos um crescimento vegetativo na demanda, de forma que: com (14), onde (15) Ora, por (11), (13) e (15), tem-se que: t / t > t, v G < h G * (16) Isto é, o consumo rival de água por parte dos irrigantes em relação à geradora implicará na existência de níveis residuais de oferta de água incompatíveis com a geração de energia, dada a insuficiência na vazão do rio. Por fim, nesta seção não é preciso preocupar-se com a questão da transposição, pois se sem transposição chega-se a um colapso no abastecimento de energia, com mais razão chegar-se-á a um colapso com a transposição O Problema Quando há Coordenação Entre as Agências Focalizemos, agora, o caso em que há coordenação entre as atividades das agências, no Revista Econômica do Nordeste, Fortaleza, v. 32, n. Especial p , novembro

7 tocante à utilização da água pelas empresas (firma F e geradora G) em um ambiente com transposição do rio. A transposição, tratada aqui, implicará numa redução constante da vazão do rio, v T >0, no percurso entre a firma de irrigação e a geradora de energia. Observam-se agora os resultados esperados quando as agências operam de maneira coordenada. É suposto que o objetivo primário é preservar a rentabilidade do negócio de produção de energia, de forma a viabilizar a exploração privada do setor. Neste caso, são possíveis situações onde a agência de águas altera a taxa δ de forma a reprimir a demanda por água (se chegar ao ponto onde isso é necessário), de forma a permitir que a firma G produza e*. Desta forma, a agência R A passará a resolver o seguinte problema: (17) ora, ainda utilizando as hipóteses de que a firma F tem retornos decrescentes à escala e a função demanda é normal, então: o que implica que existe: Usuário de Irrigação (19.1) (19.2) (19.3) Geradora (18) (19.4) (19.5) (19.6) Ou seja, dado que existe solução para a expressão (18), existe uma taxa δ que é compatível com um nível positivo de q, ao mesmo tempo em que o preço θ viabiliza o negócio de produção de energia, mesmo considerando o consumo excludente de água por F. Tal resultado implica que mesmo com a transposição pode-se ter níveis de preço e produção positivos para q e e, quando há coordenação nas ações das agências. É irrelevante, aqui, estudar o problema das ações das agências de forma coordenada sem transposição, pois se com transposição (e menos disponibilidade de água para geradora) obtevese um resultado que dirime o conflito na utilização de água, com mais razão ainda tem-se um resultado satisfatório para o caso de atividades coordenadas sem transposição (onde a disponibilidade de água para a geradora é maior). É importante observar, considerando-se a prioridade das agências em maximizar o bem estar social, que o comportamento das variáveis em (18) e (19.x) são relevantes a partir do momento em que se atinge uma situação em que o nível residual de água para a geradora é exatamente o nível necessário para a produção ótima de energia. Antes disso, dado que não há escassez da água em relação à produção de energia não há razão para majorar o preço da água, o que resultaria numa diminuição do bem-estar dos consumidores de q. 3 - CONCLUSÃO Este trabalho demonstrou que, com a ação coordenada de agências de controle do governo, é possível a criação de um sistema viável para uma geradora privada de energia, mesmo quando o curso d água em que ela se localiza é sujeito a uma transposição. Da mesma forma, conclui-se que, caso os setores sejam regulados de maneira independente, a possibilidade de haver problemas na geração de energia não pode ser afastada e, de fato, sob determinadas hipóteses, o problema é esperado ocorrer. Demonstra-se aqui que tais conclusões permanecem robustas mesmo quando as firmas 789 Revista Econômica do Nordeste, Fortaleza, v. 32, n. Especial p , novembro 2001

8 deparam-se com estruturas gerais de custo e as agências deparam-se com estruturas gerais de demanda, não sendo necessário admitir linearidade como em Dias, Bezerra & Ramos (2000). Deve ser ressaltado, contudo, que as soluções apresentadas partem do pressuposto que a geração de energia é prioritária no ambiente econômico, e que a mesma deve ser obtida a partir da operação privada do sistema, cujo objetivo básico é obter lucros. Utilizando-se hipóteses de crescimento na demanda de energia e bens obtidos a partir da irrigação, conclui-se neste trabalho que o abastecimento entrará em colapso caso não seja implementado uma política coordenada, que garantirá em última instância o volume de água necessário à produção rentável de energia. Na medida em que um projeto de transposição representa uma redução do volume do rio, esta situação deverá ocorrer mais cedo. Contudo, restrições à oferta de água para os irrigantes só podem ser feitas a partir de políticas públicas, pois caso contrário consistiriam em estratégias predatórias por parte da geradora. Desta forma, a viabilidade do negócio privado de geração de energia dependerá, neste caso, em grande parte da legislação e das políticas propostas a respeito do uso das águas. Abstract This article deals with the multiple use of water and the problem of regulation. It presents a trade off in the use of water as a result of the dispute for this resource, for an energy generator and an irrigation company in which the use of water in a privatization context will occur wherever there is better return of investment. However, the performance of the generator depends on the guarantee of water supply. Otherwise, there will be no stimulus in potential investments in this sector. It analyzes, through the game theory, the behavior of water and energy agencies when they work in a non coordenated way or when they are coordenated as to the generator financial performance. It concludes that the use of explicit guarantees as to the generator s financial outcome is compatible with balance in situations in which users maximize welfare through water use, the generator maximizes profit and the irrigation sector maintains its viability. Key-words: Multiple use of water, Regulating Agency, Irrigation, Energy Production. 4 - REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA BORENSTEIN, S.; BUSHNELL, J. An empirical analysis of the potential for market power in California s electricity industry. The Journal of Industrial Economics, v.xlvii, n.3. DIAS, F. M; BEZERRA, D.R.C. & RAMOS, F. S. Conflito no Uso da Água: A Importância da Ação Coordenada das Agências Reguladoras. Revista Econômica do Nordeste, Fortaleza, v.31, número especial, p , FERNANDEZ, J.C. O Princípio dos Usos Múltiplos dos Recursos Hídricos: Uma análise a partir da Bacia do Rio Formoso no Oeste Baiano. Revista Econômica do Nordeste, Fortaleza, v. 31, número especial, p , GIBBONS, R. Game Theory for Applied Economists. Princeton University Press, páginas. GREEN, R. Increasing competition in the British electricity spot market. Journal of Industrial Economics, 44. HAHN, R. Government analysis of the benefits and costs of regulation. Journal of Economic Perspectives, v.12, n.4. Revista Econômica do Nordeste, Fortaleza, v. 32, n. Especial p , novembro

9 LAFFONT, J. J; TIROLE, J. A Theory of Incentives in Procurement and Regulation. MIT Press. MAS-COLELL, A.; WHINSTON, M. D. & GREEN, J. R. Microeconomic Theory. New York: Oxford University Press, SILVA, A.S.; & SOUZA, F. M. C. Um Modelo Dinâmico de Recursos Exauríveis: A Interação entre Água e Energia. Revista Econômica do Nordeste, Volume 31, número especial, p Recebido para publicação em 30.JUL Revista Econômica do Nordeste, Fortaleza, v. 32, n. Especial p , novembro 2001