Integração de fatores de risco na avaliação de cenários estratégicos no sistema elétrico português

Abstract

O setor energético é intrínseco à sustentabilidade de um país, impresso intimamente na sociedade em que vivemos. No entanto, preocupações relacionadas com o futuro deste setor e o seu papel nas alterações climáticas têm surgido nos últimos anos, resultando numa crescente incorporação das energias renováveis no sistema elétrico nacional. Além da problemática ambiental associada aos combustíveis fósseis, esta inclusão é motivada pelo potencial económico e a segurança de abastecimento claramente relacionada com a escassez de recursos. Estas preocupações globais têm vindo a ser reconhecidas pelo governo e politicas Portuguesas. Contudo, a apresentação de um plano, que permita uma trajetória satisfatória para as várias componentes que se relacionam com o sistema elétrico, constitui um processo complexo, mas crucial para cumprir com as metas de sustentabilidade. E, com a introdução das energias renováveis, o risco no sistema tende a aumentar, pelo que a gestão dos riscos assume uma maior relevância no planeamento energético. Nesse sentido, este trabalho procede à avaliação de cenários do sistema elétrico nacional, simulados pelo modelo EnergyPLAN para 2030. As simulações resultantes são sujeitas a uma análise crítica quanto à sua sustentabilidade, determinando quais os impactos esperados da integração de energias renováveis a longo prazo. Explorou-se o sistema numa ótica de mercado interligado, contemplando fatores de custo, de emissão de CO2 e de risco da oferta de eletricidade. A influência da variabilidade das fontes de energia renováveis foi abordada através da combinação dos resultados obtidos por simulação de Monte Carlo no software @Risk e o modelo determinístico EnergyPLAN. Os resultados evidenciam o impacto da variabilidade de energia injetada na rede, por parte das renováveis quando estas apresentam uma participação elevada no sistema. De acordo com os resultados obtidos, nas circunstâncias mais prováveis será de esperar que a integração das energias renováveis seja bem-sucedida, sendo até possível operar como um sistema próximo de 100% renovável em cenários otimistas. Contudo, num cenário de cuja produção correspondente a 36% da produção total, os resultados implicam um agravamento nos custos de 54% e a redução das emissões de CO2 é apenas de 50% em relação ao cenário mais provável de ocorrer, colocando em causa as metas energéticas do país e da sua viabilidade económica. Destaca-se a importância da interligação com Espanha, que se revela fundamental para a viabilidade técnica das soluções, especialmente em cenários extremos de escassez ou de excesso de eletricidade para o sistema elétrico. Quanto à esfera ambiental, nota-se que as emissões tendem a diminuir significativamente, mesmo em circunstâncias pessimistas de produção renovável as simulações apontam para um decréscimo das emissões comparativamente com a situação atual.

The energy sector is intrinsically related to the sustainability of a country and intimately linked to the society we live in. However, concerns related with the future of this sector and its role in climate change have appeared in the last years, resulting in a crescent incorporation of renewable energy sources on the national electricity system. Besides the environmental concerns related to fossil fuels, the inclusion of renewables is motivated by their economic potential and security of supply related to a shortage of resources. These global concerns have been recognized by the Portuguese government and its policies. However, the creation of a plan, that allows a satisfactory trajectory for the various components related to the electricity system, is a complex but crucial process to meet sustainable goals. The introduction of renewable energy sources resulted in an intensification of risks in the electricity system, and therefore risk management is becoming increasingly relevant for the success of energy planning. In this sense, this work proposes to evaluate scenarios of the national electricity system simulated by the EnergyPLAN model for 2030. The resulting simulations were critically evaluated in what concerns their sustainability, determining the expected impacts of the integration of renewable energies in the long term. This dissertation addressed the influence of risks in the electricity system, highlighting the variability of renewable energy sources. For this, a combination of deterministic results and simulation with @Risk software was proposed. The interconnected market perspective was considered, cost and CO2 emission factors were estimated. The results show the impact of the variability of energy injected into the grid for scenarios with a large share of renewables. Under the most likely circumstances, the expectations were for a successful integration of renewable energies and, in some periods, the system would be operating almost as a 100% renewable system, under the optimistic scenario. However, in the case of a 36% renewable production can lead to a serious deterioration of costs of 54% and reduction emissions of 50% compared to the scenario most likely to happen, undermining the country's energy goals and economic viability. The outputs highlight the importance of interconnection with Spain, which is fundamental for the technical feasibility, especially for extreme scenarios of scarcity or excess electricity for the electrical system. As for the environmental sphere, it is noted that CO2 emissions tend to decrease significantly and even under the pessimistic scenario of renewable production, a reduction of emissions is expected.