Tema Segurança Hídrica Painel: Roberto Schaeffer, COPPE/UFRJ

Tema Segurança Hídrica Painel: Roberto Schaeffer, COPPE/UFRJ

Vulnerabilidade da Geração Hidrelétrica às Mudanças Climáticas no Brasil Prof. Roberto Schaeffer Programa de Planejamento Energético COPPE/UFRJ IV Conferência Regional sobre Mudanças Globais: O Plano Brasileiro para um Futuro Sustentável - Painel Segurança Hídrica 6 de abril de 2011 Memorial da América Latina, São Paulo

Esta apresentação se baseia no Estudo de Vunerabilidade do Sistema Hidroelétrico Brasileiro às Mudanças Climáticas, realizado pela COPPE/UFRJ para o MCT, e nos trabalhos abaixo listados: 1. Lucena, A. F. P., Schaeffer, R., Szklo, A. S. Least-cost Adaptation Options for Global Climate Change Impacts on the Brazilian Electric Power System. Global Environmental Change, v.20, p.342-350, 2010. 2. Lucena, A. F. P., Szklo, A. S., Schaeffer, R., Dutra, R. M. The Vulnerability of Wind Power to Climate Change in Brazil. Renewable Energy, v.35, p.904-912, 2010. 3. Lucena, A. F. P., Szklo, A. S., Schaeffer, R. Renewable Energy in an Unpredictable and Changing Climate. Modern Energy Review, v.1, p.22-25, 2009. 4. Lucena, A. F. P., Szklo, A. S., Schaeffer, R. The Vulnerability of Renewable Energy to Climate Change in Brazil. Energy Policy, v.37, p.879-889, 2009.

Introdução Sistema energético brasileiro é fortemente dependente de energias renováveis, especialmente de hidreletricidade Mudanças nas condições climáticas podem comprometer a produção de energia renovável Objetivo: analisar a vulnerabilidade do sistema energético brasileiro, em particular da hidreletricidade, às mudanças climáticas, e propor medidas de adaptação

Mudanças Climáticas vs. Fontes Renováveis de Energia Fontes renováveis representam importante alternativa para a mitigação das mudanças climáticas globais (MCG) Mas, por serem fortemente dependentes de condições climáticas, podem se tornar mais vulneráveis aos próprios impactos do fenômeno que procuram evitar

Estrutura dos Estudos Realizados

Matriz Energética Brasileira Fontes renováveis responderam por 45% de toda a energia consumida no país em 2010 Hidreletricidade representou 85% da geração elétrica no mesmo ano Potencial eólico bruto é estimado em 1,26TW, capaz de gerar mais de 3.000TWh/ano 15% do consumo de combustíveis no setor de transportes veio do etanol, quase suplantando a gasolina em importância

Impactos das MCG sobre a Segurança Energética (Oferta e Demanda) MCG podem afetar a produção/consumo de energia ao alterar: Regime de chuvas hidreletricidade e produção de biocombustíveis Temperatura hidreletricidade (pela maior evaporação em reservatórios e competição pelo uso da água), termeletricidade, produção de biocombustíveis e demanda de energia Regime de ventos potencial eólico

Hidreletricidade: modelagem Cenários Climáticos A2 e B2: precipitação e temperatura Vazões naturais afluentes aos reservatórios das hidrelétricas Novo conjunto de séries de vazão Séries mensais de 75 anos (2025-2100) 195 usinas no Sistema Interligado Nacional (configuração do PDE 2015) Modelo de operação do sistema hidrelétrico SUISHI-O Energia Firme (garantida) Fator de capacidade Energia Média (geração média ao longo do tempo)

Relevância do Tema dada a Situação do SIN

Lógica de Operação do Setor Elétrico

Como está Integrado o SIN

Diferentes Bacias Hidrográficas

Contribuição Relativa das Diferentes Bacias para a Geração Elétrica no País

Sazonalidade de Vazões nas Diferentes Regiões do País

Período Crítico e Energia Firme

baseline 2011-2016- 2021-2026- 2031-2036- 2041-2046- 2051-2056- 2061-2066- 2071-2076- 2081-2086- 2091-2096- baseline 2011-2016- 2021-2026- 2031-2036- 2041-2046- 2051-2056- 2061-2066- 2071-2076- 2081-2086- 2091-2096- baseline 2011-2016- 2021-2026- 2031-2036- 2041-2046- 2051-2056- 2061-2066- 2071-2076- 2081-2086- 2091-2096- baseline 2011-2015 2016-2020 2021-2025 2026-2030 2031-2035 2036-2040 2041-2045 2046-2050 2051-2055 2056-2060 2061-2065 2066-2070 2071-2080 2076-2080 2081-2085 2086-2090 2091-2095 2096-2100 baseline 2011-2016- 2021-2026- 2031-2036- 2041-2046- 2051-2056- 2061-2066- 2071-2076- 2081-2086- 2091-2096- Vazão Variações anuais (fonte: Salati et al., 2009; baseline = 100) Bacias do Sul/Sudeste 49.604 MW = 45,1% 4.198 MW = 3,8% 4.149 MW = 3,8% 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 B2 A2 Paraná 160 140 120 100 80 60 40 20 0 B2 A2 At. Sudeste 160 140 120 100 80 60 40 20 0 B2 A2 At. Sul 660 MW = 0,6% 4.561 MW = 4,1% Nota: Potência instalada em 2015, segundo o Plano Decenal de Expansão (PDE,2015) 200 180 160 140 120 B2 A2 Paraguai 160 140 120 100 B2 A2 Uruguai 100 80 80 60 40 20 0 60 40 20 0

baseline 2011-2016- 2021-2026- 2031-2036- 2041-2046- 2051-2056- 2061-2066- 2071-2076- 2081-2086- 2091-2096- baseline 2011-2016- 2021-2026- 2031-2036- 2041-2046- 2051-2056- 2061-2066- 2071-2076- 2081-2086- 2091-2096- baseline 2011-2015 2016-2020 2021-2025 2026-2030 2031-2035 2036-2040 2041-2045 2046-2050 2051-2055 2056-2060 2061-2065 2066-2070 2071-2080 2076-2080 2081-2085 2086-2090 2091-2095 2096-2100 baseline 2011-2015 2016-2020 2021-2025 2026-2030 2031-2035 2036-2040 2041-2045 2046-2050 2051-2055 2056-2060 2061-2065 2066-2070 2071-2080 2076-2080 2081-2085 2086-2090 2091-2095 2096-2100 baseline 2011-2015 2016-2020 2021-2025 2026-2030 2031-2035 2036-2040 2041-2045 2046-2050 2051-2055 2056-2060 2061-2065 2066-2070 2071-2080 2076-2080 2081-2085 2086-2090 2091-2095 2096-2100 Vazão Variações anuais (fonte: Salati et al., 2009; baseline = 100) Bacias do Norte/Nordeste 16.971 MW = 15,4% 17.280 MW = 15,7% 10.652 MW = 9,7% 120 Amazônia 120 Tocantins Araguaia 120 São Francisco 100 B2 A2 100 B2 A2 100 B2 A2 80 80 80 60 60 60 40 40 40 20 20 20 0 0 0 1.175 MW = 1,1% 842 MW = 0,8% Nota: Potência instalada em 2015, segundo o Plano Decenal de Expansão (PDE,2015) 120 100 80 60 B2 A2 At. Leste 120 100 80 60 B2 A2 Parnaíba 40 40 20 20 0 0

Metodologia SUISHI-O Modelo de simulação da operação de usinas individualizadas simulação estática (i.e. todas as variáveis fora vazão são mantidas constantes ao longo do tempo) com cálculo de energia firme 3 simulações: Cenário Referência vazões mensais médias históricas Cenário A2 vazões médias históricas com impactos de MCG Cenário B2 vazões médias históricas com impactos de MCG

Hidreletricidade: resultados 2035 SUISHI-O Fator de Capacidade Médio Subsistema Histórico A2 B2 S/SE/CO <30MW 58.0% 40.2% 39.7% entre 30 e 300MW 48.5% 31.6% 32.1% >300MW 44.6% 38.7% 39.5% N/NE <30MW 58.0% 43.4% 48.8% entre 30 e 300MW 42.4% 21.5% 23.3% >300MW 74.6% 38.4% 40.4%

Hidreletricidade: resultados 2035 SUISHI-O Variação em Relação ao Cenário Referência Bacia A2 B2 E. Firme E. Média E. Firme E. Média Amazonas -36% -11% -29% -7% Tocantins Araguaia -46% -27% -41% -21% São Francisco -69% -45% -77% -52% Parnaiba -83% -83% -88% -82% At. Leste -82% -80% -82% -80% At. Sudeste -32% 1% -37% -10% At. Sul -26% 8% -18% 11% Uruguai -30% 4% -20% 9% Paraguai -38% 4% -35% -3% Paraná -8% 43% -7% 37% TOTAL -31% 3% -29% 1%

Resultados Representados Graficamente

Resultados SUISHI-O Cenário A2 Energia Média Cenário B2 Variação Percentual >60 40-60 20-40 0-20 0-(-20) (-20)-(-40) (-40)-(-60) <(-60)

Resultados SUISHI-O Cenário A2 Energia Firme Cenário B2 Variação Percentual >60 40-60 20-40 0-20 0-(-20) (-20)-(-40) (-40)-(-60) <(-60)

Vulnerabilidade hidrelétrica Conclusões Apenas uma projeção climática aqui mostrada necessidade de ampliar o número de cenários climáticos Comprometimento da confiabilidade do sistema de geração hidrelétrica pelas MCG queda em energia firme Geração média não é fortemente comprometida, embora haja impactos significativos sobre a geração hidrelétrica na região Norte/Nordeste (importância da Bacia do Paraná) Transmissão de eletricidade pode se tornar ainda mais importante

Resultados Fortemente Dependentes do Cenário Climático

Demanda de Eletricidade: Resultados Aumento no consumo de eletricidade pelos aparelhos: Ano Residencial Serviços Cenário A2 Cenário B2 Cenário A2 Cenário B2 2030 17% 13% 9% 4% 2035 20% 26% 12% 8% Aumento no consumo de eletricidade do setor: Ano Residencial Serviços Cenário A2 Cenário A2 Cenário B2 Cenário B2 Cenário A2 Cenário A2 Cenário B2 Cenário B2 2030 3,0% 7.723 2,4% 5.452 3,1% 7.121 1,5% 3.612 2035 4,4% 13.085 6,1% 16.068 4,7% 12.464 3,0% 8.387

Resumo de Adaptação Setor elétrico Cenário A2 variação em 2035 Geração Cap. Instalada TWh var % GW Hidrelétricas PCH -12-30% 0 Med -63-36% 0 Grande -87-28% 0 Bagaço de cana CP 22 bar 0 0% 0.0 CP 42 bar 0 0% 0.0 Cog. Casc. -20-57% -3.7 CEST 99 143% 13.2 BIG-GT 0 0% 0.0 RSU 0 0% 0.0 Eólica 21 39% 10.0 Gás Natural 133 135% 32.9 Nuclear 45 58% 6.1 Carvão Mineral 0 0% 0 Diesel 0 0% 0.0 OC 0 0% 0.0

Resumo da Adaptação Setor elétrico Cenário B2 variação em 2035 Geração Cap. Instalada TWh var % GW Hidrelétricas PCH -12-30% 0 Med -61-35% 0 Grande -80-26% 0 Bagaço de cana CP 22 bar 0 0% 0.0 CP 42 bar 0 0% 0.0 Cog. Casc. -12-100% -2.3 CEST 77 49% 10.3 BIG-GT 0 0% 0.0 RSU 0 0% 0.0 Eólica 24 26% 11.5 Gás Natural 124 147% 30.2 Nuclear 0 0% 0.0 Carvão Mineral 53 134% 8.6 Diesel 0 0% 0.0 OC 0 0% 0.0

Conclusões (1) Comprometimento da confiabilidade do sistema de geração hidrelétrica pelas MCG com impacto significativo sobre a geração hidrelétrica na região Norte/Nordeste Impacto bastante positivo sobre o potencial eólico Impactos desprezíveis sobre a geração termelétrica Aumento na demanda de eletricidade dos setores residencial e de serviços em função de maiores temperaturas

Conclusões (2) Menor confiabilidade do sistema de geração hidrelétrico leva a uma necessidade de maior capacidade instalada de outras fontes, notadamente gás natural, mas também nuclear/carvão, bagaço de cana e geração eólica As opções de adaptação, e seus custos, diferem na medida em que se há diferentes rentabilidades associadas às diferentes opções de geração de EE Maior demanda por gás natural desloca seu consumo na indústria, sendo substituído por óleo combustível, com impactos no comércio externo de petróleo e derivados

Conclusões (3) Segurança energética brasileira pode ser afetada pelas MCG Resultados revelam uma tendência à perda de capacidade de geração hidrelétrica e térmica E uma tendência a ganhos no potencial eólico Impactos negativos previstos das MCG se farão sentir com mais intensidade no Nordeste (apesar das incertezas maiores se situarem justamente nesta região), o que, se confirmado, pode agravar as disparidades econômicas regionais do país A escassez de dados e de ferramentas disponíveis para a avaliação dos efeitos potenciais das MCG sobre o setor de energia é um tipo a mais de vulnerabilidade identificada

Conclusões (4) Necessidade de incorporar os impactos de diferentes projeções climáticas no planejamento energético nacional Maior número de cenários globais e regionais (dowscaling) Necessidade de desenvolvimento de ferramentas para análise de impactos setoriais e integração dos resultados de diferentes setores Necessidade de incorporar projeções de impactos no planejamento setorial Necessidade de melhorar (e disponibilizar) a base de dados histórica e monitorar o clima