Paulo Sergio Capriglione
A Energia Renovável na Matriz Energética
Brasileira
São Paulo
A ENERGIA RENOVÁVEL NA MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA
Dissertação apresentada à Escola de
Economia de São Paulo da Fundação
Getúlio Vargas – FGV-EESP, como
requisito para obtenção do título de Mestre
em Finanças e Economia Empresarial.
Orientador: Prof. Dr. Alexandre Lahóz
Mendonça de Barros
A ENERGIA RENOVÁVEL NA MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA
Dissertação apresentada à Escola de
Economia da Fundação Getúlio
Vargas (FGV/EESP) como requisito
para obtenção do título de Mestre em
Finanças e Economia Empresarial.
Data de aprovação:
___/___/_____
Banca Examinadora:
Prof. Dr. Alexandre Lahóz Mendonça
de Barros (Orientador)
FGV-EAESP
Prof. Dr. Paulo Furquim de Azevedo
FGV-EAESP
Capriglione, Paulo Sergio.
A Energia Renovável na Matriz Energética Brasileira / Paulo Sergio
Capriglione. - 2007.
107 f.
Orientador: Alexandre Lahóz Mendonça de Barros.
Dissertação (mestrado) - Escola de Economia de São Paulo.
1. Energia -Brasil. 2. Política energética - Brasil. 3. Produto interno bruto -
Brasil. I. Barros, Alexandre Lahóz Mendonça de. II. Dissertação (mestrado) -
Escola de Economia de São Paulo. III. Título.
AGRADECIMENTOS
Para a realização deste trabalho devo muito a algumas pessoas e
instituições, por diferentes razões, e eu gostaria de agradecer
especialmente:
Ao meu orientador, Prof. Dr. Alexandre Lahóz Mendonça de Barros, por
compartilhar comigo o tema desta pesquisa, sendo um interlocutor disposto
a oferecer estímulos e, principalmente, a percorrer novos caminhos, ouvir
com interesse e ânimo todas as questões, dúvidas e problemas que surgiam
durante o processo de reflexão. Por ser um interlocutor paciente e generoso
e pela coragem de ousar trabalhar com novas idéias e conceitos, correndo
os riscos inerentes a esta atitude. Por sua amizade, principalmente.
À Profa. Dra. Márcia Azanha de Moraes e ao Prof. Dr. Paulo Furquim de
Azevedo, que me ofereceram, também durante a apresentação, muitas
sugestões, exemplos e críticas fundamentais à reelaboração e aprumo da
abordagem que eu vinha fazendo de meu tema. Por suas instigantes
argüições na Banca.
Ao Prof. Alexandre Chibebe Nicolella, pelas importantes orientações nos
preocedimentos econométricos e no tratamento dos dados utilizados neste
trabalho.
À minha família, por todo apoio, carinho e amor, especialmente à minha
esposa, Nancy, e aos meus filhos, Mariane e Renato, por suportarem
pacientemente os extensos fins de semana que passei distante da vida
familiar durante dois anos. No entanto, são eles mesmos a razão disto tudo,
e é a eles que ofereço a minha conquista.
Ao Banco Itaú BBA S.A., que financiou durante 24 meses meu curso.
ÍNDICE
LISTA
DE
TABELAS...vi
LISTA
DE
FIGURAS...vii
SUMÁRIO...viii
ABSTRACT...ix
I.
INTRODUÇÃO ... 10
II.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 14
II.I.
CONCEITOS DE ENERGIA ... 14
II.II.
RECURSOS NATURAIS E CRESCIMENTO ECONÔMICO... 18
II.II.I.
RECURSOS NATURAIS... 18
II.II.II.
CRESCIMENTO ECONÔMICO... 21
II.III.
INTENSIDADE ENERGÉTICA... 27
II.IV.
ELASTICIDADE ENERGIA/PIB... 31
II.V.
CURVA DE KUZNETS ... 33
III.
MATRIZES ENERGÉTICAS ... 35
III.I.
ANÁLISE DA MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA ... 35
III.II.
ENERGIA RENOVÁVEL NA MATRIZ ENERGÉTICA DE
OUTROS PAÍSES ... 39
III.II.I.
MATRIZ ENERGÉTICA DO JAPÃO ... 42
III.II.II.
MATRIZ ENERGÉTICA DO CANADÁ... 43
IV.
ANÁLISE DOS DADOS ... 45
IV.I.
DISTRIBUIÇÃO DAS FONTES ENERGÈTICAS... 47
IV.II.
CÁLCULO DA INTENSIDADE ENERGÉTICA ... 48
IV.II.I.
INTENSIDADE ENERGÉTICA POR FONTE ... 51
IV.III.
ANÁLISE ECONOMÉTRICA ... 58
IV.III.I.
REVISÃO DAS TÉCNICAS ECONOMÉTRICAS... 58
IV.III.I.I.TESTE DE RAÍZ UNITÁRIA... 59
IV.III.I.II.TESTE DE JOHANSEN PARA COINTEGRAÇÃO... 60
IV.III.I.III.VARIÁVEL INSTRUMENTAL ... 60
IV.III.II.MODELO DE REGRESSÃO ... 61
IV.III.II.I.CARACTERÍSTICAS DAS VARIÁVEIS DE INTERESSE ... 62
V.CONCLUSÃO ... 69
BIBLIOGRAFIA ... 71
APÊNDICE A – EQUIVALÊNCIAS DE UNIDADES... 73
APENDICE B – PIB E OFERTA INTERNA DE ENERGIA... 73
LISTA DE TABELAS
1 Variação da intensidade energética
∆
IE/IE para algumas regiões de 81 a 91...29
2 Geração Hidrelétrica no mundo em 2002...44
3 Teste de raiz unitária para as variáveis de interesse...65
4 Valores da OIE brasileira desde 1940...74
LISTA DE FIGURAS
1 Evolução dos recursos renováveis com o estoque...21
2 Participação dos principais energéticos na matriz brasileira ao longo do tempo...35
3 Evolução das principais fontes energéticas nos países da OECD...41
4 Participação das fontes energéticas na matriz japonesa...43
5 Evolução da matriz energética canadense...43
6 Participação das fontes renováveis e não renováveis na matriz brasileira desde 1940...47
7
∆
IE/IE para as fontes renováveis e variação da energia renovável desde 1945...48
8
∆
IE/IE para fontes não renováveis e variação da energia não renovável desde 1945...49
9
∆
IE/IE para OIE total e variação da OIE desde 1945...49
10 Intensidade energética do Brasil, em tEP/mil R$ de 2005...50
11 Índice de intensidade energética, considerando o valor da IE em 1945 igual a 100...51
12 Intensidade energética do Petróleo, em tEP/mil R$ de 2005...52
13 Intensidade energética do Carvão Mineral e seus derivados, em tEP/mil R$ de 2005...53
14 Intensidade energética do Urânio e Derivados, em tEP/mil R$ de 2005...54
15 Intensidade energética Hidráulica e Eletricidade, em tEP/mil R$ de 2005...54
16 Intensidade energética da Lenha e Carvão Vegetal, em tEP/mil R$ de 2005...56
17 Intensidade energética da Cana-de-açúcar e Derivados, em tEP/mil R$ de 2005...57
18 Intensidade energética de outras fontes renováveis, em tEP/1000 R$ de 2005 ...58
19 OIE das fontes renováveis (a) e não renováveis desde 1940...62
20 Série de tempo do PIB a partir de 1970...63
21 Série de tempo para OIE das fontes renováveis a partir de 1970...63
22 Série de tempo para OIE das fontes não-renováveis a partir de 1970...64
SUMÁRIO
No Brasil, a participação das fontes renováveis na matriz energética
sempre foi muito alta. Este arranjo torna o Brasil um caso único, quando
comparado com outros países de porte econômico e renda média
equivalentes às suas e permite prever que esta opção de planejamento
energético, iniciada na década de 50, trará vantagens comparativas que
poderão vir a beneficiá-lo no longo prazo.
Esta constatação motivou a elaboração deste trabalho, cujo objetivo
principal é avaliar a evolução da energia renovável na matriz energética
brasileira desde 1940, comparando-a com a de outros países. Uma das
ferramentas utilizadas para entender a influência da energia renovável na
matriz energética brasileira foi a elaboração de um modelo de regressão
entre a demanda anual de energia e o Produto Interno Bruto neste período.
Os resultados obtidos permitiram mapear estes impactos, bem como
determinar a relação de causalidade entre as variáveis de interesse. Como
subproduto desta análise, calculou-se a elasticidade energia - PIB, que
trouxe algumas conclusões interessantes e importantes para a definição dos
parâmetros com vistas a subsidiar as previsões de investimento de longo
ABSTRACT
The share of renewable energy in the Brazilian Energy Matrix has
always been at high level. This approach makes Brazil a particular case in
the world for a country with its economic figures, like GDP per capita and
economic structure. This level of renewable energy in the energy matrix,
caused by an option of the government energy policy in the 50’s, would bring
to Brazil comparative advantages and benefits in the long run. This single
position has caused the development of this work, whose main objective is to
evaluate the renewable energy in the Brazilian energy matrix since 1940,
comparing it with those of other countries. Also to understand the influence of
the renewable energy we developed a regression model between annual
energy demand and GDP. The results obtained with the use of this model
allowed us to map the impacts of this policy and have a good comprehension
of the causality between those variables. Also, the calculation of energy-GDP
elasticity brought some important conclusion, like the definition of certain
I. INTRODUÇÃO
Jean Baptiste Say, ilustre economista afirmou: "As riquezas naturais
são inesgotáveis e não constituem objeto das ciências econômicas". A
própria ciência econômica mostrou o quanto a afirmação de Say estava
errada. Os economistas clássicos definiam os recursos naturais como uma
fonte inesgotável de fatores de produção, o que levou a um crescimento
econômico, baseado no desperdício e em emissões de poluentes físicos,
químicos e biológicos no meio ambiente.
Desde o final do século XVIII, quando o reverendo Thomas Robert
Malthus escreveu o conhecido ensaio sobre crescimento da população e
produção de alimentos, os economistas vêm se preocupando com a
necessidade de que os recursos despendidos para o desenvolvimento
econômico de hoje não comprometa o desenvolvimento econômico das
gerações futuras. Malthus acreditava que em algum momento da História, os
recursos naturais necessários para satisfazer as necessidades do homem
não seriam suficientes. A Revolução Industrial trouxe mudanças tecnológicas
radicais e crescente ocupação da superfície pelo Homem; a partir de então
se verificou que os modos de produção adotados estavam consumindo os
recursos de maneira desenfreada e as previsões para a existência do próprio
Homem tornaram-se sombrias.
A partir da década de 60 iniciaram-se vários debates sobre este tema,
que foram crescendo em importância. Nesta atmosfera nasceu o Clube de
Roma, em 1968, congregando cientistas, economistas e altos funcionários
governamentais. Este grupo foi criado com a finalidade de interpretar o que
foi denominado, sob uma perspectiva ecológica, “sistema global”. O aumento
dos preços do petróleo, o aumento da crise da dívida internacional nos
países emergentes, o desequilíbrios fiscais e a diminuição da produtividade
com o aumento dos salários reais, na década de 70, geraram expectativas
negativas de longo prazo, quanto ao aumento da entropia e ao declínio das
reservas naturais disponíveis (Nordhaus, 1992), deixando sempre a
1972 foi apresentado um estudo denominado
The Limits to Growth
,
desenvolvido por Donella Meadows e outros e patrocinado pelo Clube de
Roma. Este trabalho é reconhecido atualmente como um marco nos debates
sobre a importância do desenvolvimento de uma economia sustentável. O
conceito de uma economia sustentável é muito importante e representa a
própria essência do estudo da economia, como definiu o economista inglês
Lionel Robbins: "A economia é a ciência que estuda as formas de
comportamento humano resultantes da relação existente entre as ilimitadas
necessidades a satisfazer e os recursos que, embora escassos, se prestam
a usos alternativos".
Os debates sobre o desenvolvimento mundial embasado em uma
economia sustentável começaram a se tornar mais freqüentes, ao mesmo
tempo em que cientistas começavam a chamar a atenção sobre os efeitos
causados, na atmosfera terrestre, pelos gases provenientes, principalmente,
da queima de combustíveis fósseis. O principal efeito é popularmente
conhecido como efeito estufa. Uma das atitudes tomadas para criar
restrições na emissão de gases e diminuir o efeito estufa foi a criação do
Protocolo de Kyoto, cuja assinatura dos países participantes foi conseguida
após várias rodadas de negociações internacionais.
Após a assinatura do protocolo de Kyoto, em agosto de 1992, um
novo ciclo mundial de encontros para discutir o desenvolvimento sustentável
iniciou-se com o
World Summit on Sustainable Development
e continuou
através de uma nova rodada no
Brasília Regional Conference on Renewable
Energy
, em 2003. Este ciclo diferiu dos anteriores pela forma como foram
concluídos, pois através deles foi definida quantitativamente, incluindo datas
limite para implantação, a necessidade de expansão do uso das fontes
renováveis no mundo e o aumento do percentual de energia produzida pelas
fontes renováveis.
Historicamente, a participação das fontes renováveis na matriz
energética da grande maioria dos países é muito pequena, situando-se na
renováveis sempre foi muito alta e ainda hoje apresenta uma matriz
energética com característica única para um país de seu porte econômico e
renda média. A participação da energia renovável na matriz energética
brasileira, atualmente, é muito maior que em outros países com porte
econômico similar. Entretanto, parece inevitável que no Brasil a médio e
longo prazo haja uma maior dependência dos combustíveis fósseis
(particularmente do gás natural), uma vez que novos aproveitamentos de
energia renovável, em especial a hidrelétrica pelo potencial natural brasileiro,
vão necessitando de maiores investimentos para serem implantados.
O objetivo deste trabalho consiste em avaliar a evolução da energia
renovável na matriz energética brasileira. Para atingir este objetivo foi feita
no item II uma revisão bibliográfica da teoria que envolve os conceitos de
energia, com ênfase na Primeira e na Segunda Lei da Termodinâmica, de
recursos naturais, de crescimento econômico e de intensidade energética.
Em particular, para o crescimento econômico foi pesquisada a influência da
entropia no crescimento dos países e procurou-se justificar, com o auxílio da
equação geral do crescimento que esta fonte de recursos não representa
limitação, pois a fonte primária da entropia consumida pelos países é o sol e
enquanto ele emitir seus raios em direção à Terra, haverá disponibilidade de
consumo do recurso entropia. No item III, foi feita uma revisão histórica dos
principais aspectos da matriz energética brasileira e mundial, com o objetivo
de descrever e entender a participação das principais fontes renováveis na
matriz energética. Para auxiliar o entendimento da elevada participação das
fontes renováveis na matriz energética brasileira buscou-se comparações
com as matrizes de outros países. Após uma seleção foram escolhidos o
Canadá e o Japão, por serem países com alto consumo energético, mas
disponibilidades de recursos naturais e políticas energéticas diferentes.
Finalmente, no item IV foi feita uma análise econométrica dos dados
referentes à oferta interna de energia no Brasil desde 1945 e ao Produto
Interno Bruto para determinar a elasticidade Energia PIB. Utilizando o
método dos Mínimos Quadrados Ordinários foram feitas algumas regressões
entre estas duas variáveis, oferta interna de energia e produto interno bruto.
regressões, ora tendo a energia como variável dependente e o PIB como
variável independente, ora a energia como variável independente e o PIB
como variável dependente. Nos modelos de regressão foram feitos testes de
raiz unitária e testes de cointegração de Johansen. Para evitar o viés de
omissão, em função da característica da relação entre energia e PIB foi
utilizado o método da variável instrumental que é um método de estimação
que permite reconhecer a presença da variável não-observada. Além da
determinação do modelo económétrico que permitisse regredir a Oferta
interna de energia com o PIB foi feita uma análise para determinar qual a
relação de causalidade entre elas, utilizando o método da Causalidade de
Granger. Os resultados encontrados foram bastante satisfatórios e estão em
II. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
II.I. CONCEITOS DE ENERGIA
Energia se refere ao potencial inerente de um sistema para realizar
uma ação ou executar um trabalho. Apesar de todos nós termos um
sentimento do que é energia, é muito difícil elaborar uma definição precisa
para ela. Na verdade a Física aceita a energia como conceito primitivo, sem
definição, ou seja, apenas caracterizando-a. A conversibilidade é uma
característica fundamental da energia, para que possa ser adequadamente
utilizada. Sob certas circunstâncias, determinada forma de energia pode se
transformar em outra, possibilitando seu uso mais adequado e eficiente às
necessidades e disponibilidades do momento, logicamente em função da
tecnologia disponível. Uma medida usual de energia para estudos
econômicos é a tonelada equivalente de petróleo (tEP)
1.
Considerando as fontes de energia atualmente consumidas pela
sociedade estas podem ser classificadas em dois tipos: fontes primárias,
originadas de processos fundamentais da natureza, como a energia
proveniente da irradiação solar, a energia nuclear, proveniente dos núcleos
dos átomos ou a energia gravitacional; e as fontes secundárias, derivadas
das primeiras, representando apenas transformações e/ou diferentes formas
daquelas, tais como a energia da biomassa, cuja origem é a energia solar,
das marés, cuja origem primeira é gravitacional devida ao movimento entre
terra e lua e a energia geotérmica, cuja origem vem das altas temperaturas
existentes no interior da Terra. Sob a ótica física a energia se manifesta sob
diversas formas, dentre as quais podemos destacar:
•
radiação;
•
química;
•
nuclear
•
térmica
•
mecânica
•
elétrica
•
magnética
•
elástica
Outra forma de classificar as fontes energéticas é com relação à
categoria dos recursos naturais que as originam. Desta forma, as fontes
podem ser classificadas em renováveis (eólica, solar, geotérmica, hidráulica
e biomassa) e as não-renováveis (petróleo, carvão mineral e atômica).
Em termos mundiais, segundo a
Energy Information Association
(EIA),
órgão do governo dos Estados Unidos, a geração primária de energia foi de
421 bilhões de MBTU, ou 10,61x10
9tEP. A geração primária, também em
2003, nos países da
Organisation for Economic Co-operation and
Development
(OECD) foi de 5,90x10
9tEP. Para situar o Brasil neste
contexto, a demanda brasileira, neste mesmo ano, foi de 0,20 x10
9tEP, ou
1,89% da demanda mundial.
Os sistemas
2trocam energia uns com os outros transformando a
energia de uma fonte em outro tipo de energia que pode ser utilizado pelo
homem. Por exemplo, a energia irradiada pelo sol que é transformada em
energia química. Esta energia, depois de transformada é utilizada pela
sociedade sob diversas formas; porém, na sua totalidade, os processos de
conversão e transferência de energia são governados por duas leis
fundamentais: a Primeira e a Segunda Lei da Termodinâmica. A Primeira Lei
da Termodinâmica é em essência a lei de conservação de massa e energia,
que estabelece uma mudança necessariamente qualitativa entre massa e
energia, não podendo haver nem criação e nem destruição da mesma
(Georgescu-Roegen,1999). Pela Primeira Lei da Termodinâmica, o balanço
energético de um sistema genérico pode ser resumido através da igualdade,
na qual a energia útil obtida de um sistema é igual à energia consumida pelo
sistema, deduzidas as perdas ocorridas neste sistema. Outra definição
importante é a da eficiência mecânica no uso da energia de um determinado
sistema, que é dada pela razão entre a energia útil obtida do sistema e a
2
Definição utilizada por Georgescu-Roegen (1999): um sistema é um conjunto de elementos
energia consumida pelo mesmo.
Para discorrer sobre a Segunda Lei da Termodinâmica (SLT) vamos
utilizar as definições de Georgescu-Roegen (1999) e o exemplo da
combustão em um pedaço de carvão. Antes do início da queima, toda
energia química está livre no sentido de estar disponível para ser utilizada e
realizar algum tipo de trabalho. A energia livre liberada na reação é a
máxima quantidade de energia que pode realizar trabalho útil. Durante o
processo de queima, contudo, a energia vai perdendo sua qualidade de
aproveitamento, de forma que ao final da combustão ela se dissipa
completamente no meio ambiente, tornando-se energia dispersa, isto é,
energia numa forma tal que não pode ser mais utilizada para o mesmo
propósito.
Ainda segundo Georgescu-Roegen (1999), para analisar a SLT é
necessário definir um conceito mais amplo da variável entropia, que pode ser
vista como um índice da quantidade relativa de energia dissipada em uma
determinada estrutura isolada, ou mais precisamente, quão uniforme a
energia está distribuída nesta estrutura. Em outras palavras, alta entropia
significa uma estrutura na qual grande parte ou toda a energia encontra-se
dispersa e baixa entropia significa uma estrutura na qual grande parte ou
toda energia está livre.
O fato comum que envolve a interpretação da SLT diz que o calor
sempre flui do corpo mais quente para o corpo mais frio e jamais em sentido
contrario, cujo enunciado generalizado é que a entropia do universo (ou de
uma estrutura isolada) aumenta constantemente e irreversivelmente.
Atualmente, este conceito é interpretado como a transformação de ordem
em desordem. A idéia vem da observação que a energia livre é uma
estrutura ordenada, enquanto que energia dispersa é caótica e distribuída
desordenadamente. Georgescu-Roegen (1999) trata da irreversibilidade dos
processos entrópicos com bastante detalhe no seu livro. O interesse dos
economistas na irreversibilidade dos processos entrópicos é que se estes
recursos na vida humana, uma vez que os recursos naturais poderiam ser
utilizados tantas vezes quantas necessárias, até o infinito, e a humanidade
simplesmente se preocuparia em utilizar com maior ou menor velocidade os
estoques existentes. Outra questão de interesse, porém de natureza mais
geral, diz respeito a uma fraqueza humana, ou mais especificamente à
dificuldade do ser humano em admitir suas limitações para entender o
tempo, o espaço, a matéria e a energia. Por conta desta fraqueza é que,
mesmo que ninguém consiga sustentar ser possível aquecer uma caldeira
apenas com cinzas de carvão, o que seria contrário à SLT, de tempos em
tempos alguém busca provar que é possível com auxílio de algum
equipamento engenhoso retornar alta entropia para a condição de baixa
entropia. Ou seja, o homem está sempre disposto a acreditar que deve
existir alguma forma de energia que permita auto-gerar potência
perpetuamente. Em um processo econômico, insumos com baixa entropia
são transformados em produtos com alta entropia. Este é o limite imposto
pela física. A ciência econômica deve incorporar essa limitação.
Georgescu-Roegen (1999) ainda analisa o conceito de negentropia,
introduzido por Schrödinger (1943) para explicar que um sistema vivo
exporta entropia para manter sua própria entropia em nível baixo, ou seja, é
a perda de entropia de um sistema causada pelo maior fluxo de saída de
entropia que de entrada. Um exemplo na termodinâmica é dado pela troca
de calor entre um sistema com temperatura (frio) menor que outro (quente)
através de um sistema intermediário, que interliga os dois sistemas. Neste
caso, o sistema de interligação estará em equilíbrio, pois emite tanta energia
quanto recebe. Porém, como em termodinâmica, uma das definições de
entropia diz que esta é dada pela quantidade de calor, dividida pela
temperatura do meio, o fluxo de entropia que entra no sistema intermediário
vinda do sistema quente será menor que o fluxo de entropia que sai do
sistema intermediário e vai para o sistema frio. Ou seja, no sistema
intermediário há uma perda líquida de entropia, embora a quantidade total de
II.II. RECURSOS NATURAIS E CRESCIMENTO
ECONÔMICO
Ao considerarmos a interface da economia com o meio ambiente, o
processo econômico tem seu inicio através das atividades de extração de
recursos naturais. Portanto, a revisão deste trabalho será iniciada pelas
definições que envolvem os recursos naturais e, em seguida, as que
envolvem crescimento econômico.
II.II.I. RECURSOS NATURAIS
A questão econômica fundamental que envolve o consumo de
recursos naturais diz respeito ao consumo das fontes de baixo custo de
aproveitamento, ou seja, é a taxa com a qual as fontes de baixo custo serão
exauridas ao longo do tempo.
Os recursos naturais são normalmente categorizados como
renováveis ou não-renováveis (exauríveis). Os recursos renováveis se
auto-regeneram, ou seja, são repostos pela natureza (energia solar, eólica,
hidroelétrica, biomassa e outras). Recursos não-renováveis são aqueles que,
depois de esgotados não podem mais ser produzidos (combustíveis fósseis,
urânio enriquecido, carvão mineral, gás natural e outros). Os recursos
não-renováveis têm sua quantidade total disponível na natureza limitada, logo
qualquer utilização num certo período de tempo significará que haverá
menos deste recurso disponível para próximos períodos. Contudo, a
distinção entre exauríveis e renováveis pode se confundir, uma vez que
recursos renováveis podem ser exauridos, se não forem gerenciados de
maneira sustentável. Por vezes, um recurso pode ter algumas características
de recursos renováveis e outras de exauríveis, como por exemplo, o solo.
Como recursos naturais utilizados na produção podem-se destacar o
qualquer forma de energia natural que se encontra no espaço sideral. Neste
estudo será analisado o uso da energia renovável na produção.
A base da teoria econômica para os recursos não renováveis foi
formulada por Gray (1914) e Hotelling (1931). Estas análises foram
desenvolvidas, em um determinado contexto histórico, no qual os recursos
mundiais exauríveis (florestas, minerais e outros, renováveis e não
renováveis) estariam sendo extraídos rapidamente e vendidos a preços
relativamente baixos.
Uma fonte renovável, segundo Weil (2005), é aquela que pode ser
reabastecida por processos naturais e pode ser utilizada repetidamente.
Algumas fontes renováveis não são afetadas pela quantidade utilizada num
determinado período de tempo. O exemplo mais simples é a luz solar. A
quantidade de luz solar disponível a cada ano é aproximadamente a mesma
e a quantidade usada em qualquer ano não afeta a quantidade disponível
nos anos futuros. Para outras fontes renováveis a situação é mais complexa;
por exemplo, com relação às plantas e animais, embora esses recursos
possam regenerar-se, a quantidade de recursos disponíveis depende do
consumo passado e a velocidade com a qual se realiza a regeneração
depende do uso. Se for utilizado mais do que o possível a fonte pode ser
extinta.
Gordon (1954) foi o primeiro a formular de forma compreensiva as
regras para a utilização dos recursos renováveis ao longo do tempo. Em
seus estudos, utilizou a atividade da pesca e considerou seus recursos sob
duas condições distintas: uma que considerou o acesso livre aos recursos e
outra com os recursos sob propriedade exclusiva. Em suas conclusões
mostrou que sob a condição de acesso livre, os recursos poderiam se
exaurir até chegar próximo à extinção. Gordon (1954) mostrou, também, que
para os recursos renováveis, a decisão, de qual quantidade ótima deve ser
considerada é independente de quando utilizá-la, pois se os recursos não
forem consumidos, seu estoque aumenta naturalmente. Com o passar do
aumentará a taxa potencial de sua utilização.
Para ilustrar o processo que ocorre com as fontes renováveis,
pode-se construir uma relação matemática simples. Define-pode-se
St
como o estoque
de recursos no início do período
t
,
Ht
é a quantidade de determinado recurso
consumido no período
t
e
Gt
é a quantidade que cresce no período
t
. A
variação no estoque de um período para o outro será a diferença entre a
quantidade que aumenta e a quantidade consumida. Isto é:
t t 1 t t t
S
S
+S
G
H
∆
=
−
=
−
O aumento dos recursos é uma função de duas variáveis: do estoque
existente do recurso S e da capacidade de regeneração do meio ambiente. A
capacidade máxima é definida como a maior quantidade do recurso que
pode existir na natureza caso nunca tenha sido consumido. Se o estoque do
recurso é igual à capacidade máxima existente no meio ambiente, então não
haverá crescimento do estoque. Se o nível de estoque de recursos tem
valores próximos à capacidade máxima do meio ambiente, menores
quantidades de estoque significarão maiores taxas de crescimento. Por outro
lado, se o estoque é baixo, então um segundo fator deve ser considerado, o
tempo para regeneração, ou seja, o estoque só voltará a crescer se o tempo
com baixo consumo for longo o suficiente para permitir que o estoque volte à
máxima taxa de consumo sustentável. Esta situação ocorre no uso dos
aqüíferos subterrâneos.
A figura 1 mostra uma curva em forma de arco que representa o
crescimento de um recurso renovável como função de seu estoque. A forma
exata da curva depende do tipo de recurso considerado.
O pico da curva
S*
representa a máxima taxa de consumo
sustentável, que é a maior quantidade de recursos que pode ser utilizado
num período sem diminuir a quantidade de recursos disponíveis para uso
G
(T a x a de c re sc im e nt o do re c urso e m t )M á x im a t a x a de c onsum o sust e nt á ve l
S
(e st oque do re c urso)S*
Ca pa c ida de(e st oque ót im o)
m á x im a
Figura 1: Evolução dos recursos renováveis com o estoque
Em resumo, para um recurso que ainda não foi utilizado, o estoque
será igual à capacidade máxima. Se o recurso for consumido com a taxa
máxima sustentável, o estoque diminuirá temporariamente antes de
estabilizar no ponto de estoque ótimo
S*
. Contudo, se a utilização do recurso
for maior que a taxa máxima sustentável por um grande período o estoque
cairá abaixo de
S*
e poderá atingir zero. Uma vez que o estoque cai abaixo
de
S*
, o estoque não poderá ser recuperado, simplesmente, reduzindo a
utilização à taxa máxima sustentável, é necessária uma utilização menor que
esta até que atinja novamente o ponto ótimo.
II.II.II. CRESCIMENTO ECONÔMICO
O crescimento econômico no longo prazo é função da acumulação
dos fatores e do aumento da produtividade dos mesmos. O produto real,
Y
é
resultado da combinação dos seguintes fatores de produção: trabalho,
L
,
que é constituído de uma parcela da população, conhecida como
economicamente mobilizável; capital,
K,
que compreende o conjunto de
riquezas acumuladas pela sociedade, das quais a população
economicamente ativa se utiliza para o exercício das atividades de
recursos naturais,
R
e progresso tecnológico,
A.
A busca do equilíbrio entre os fatores de produção acima é uma
condição essencial para a manutenção do desenvolvimento econômico da
forma como conhecemos hoje. Caso contrário, os caminhos traçados podem
levar a uma rota de colisão com a natureza. A disponibilidade das reservas
naturais, renováveis ou não, não depende apenas dos níveis e das
dimensões de suas ocorrências, mas também de sua interação com os
demais fatores de produção, notadamente do nível de capacitação
tecnológica. Por outro lado, o nível de conhecimento e a racionalização do
uso, é que permitem utilizar as reservas naturais corretamente e viabilizar
seu efetivo aproveitamento na produção. O crescimento econômico utiliza-se
dos recursos naturais, no processo de geração de riquezas. Os recursos
naturais, por representarem um fator de produção limitado, assim como os
demais fatores, devem ser utilizados com maior produtividade, sem
sobrecarregar sua capacidade de utilização como fonte de geração de novos
recursos. O processo de desenvolvimento econômico deve se sustentar
numa utilização racional dos recursos, ou seja, que se tornem mais
duradouros e saudáveis nas relações entre a natureza fonte destes recursos
e as necessidades do homem.
Para estudar os efeitos dos recursos naturais no produto de um país
faremos uma análise simplificada, conforme proposto por Nordhaus (1992).
Utilizaremos o modelo geral para uma economia fechada, que é uma
extensão do modelo neoclássico tradicional de crescimento. Para determinar
Y
corrigido para todas as externalidades envolvidas no processo econômico
utilizaremos a função
G
, que corrige o produto interno bruto,
X
e as
externalidades,
P
. O produto real corrigido será
Y=G(X,P)
Seja
F
uma função de produção clássica, suave (infinitamente
diferenciável) e com retornos constantes de escala, na qual todos os fatores
possuem produtos marginais positivos (primeiras derivadas parciais do
decrescentes (segundas derivadas parciais do produto com relação aos
fatores de produção negativas) podemos reescrever a função G, como.
Y=G(X,P)=F(L,R,T,K,A)
Neste modelo, os fatores de produção são fluxos tais que,
L
representa o fluxo de trabalho, que é proporcional à população
economicamente ativa,
R
é o fluxo de recursos naturais, incluindo os
renováveis e os não-renováveis,
T
é o fluxo de terras do país,
K
é o serviço
do capital, proporcional ao estoque de capital e
A
representa o nível de
tecnologia. Sem perda da generalidade,
Y
pode ser convenientemente
reescrito na forma de uma função de produção do tipo Cobb-Douglas
generalizada, ou seja, uma função potencia, onde os expoentes são as
elasticidades do produto com relação aos fatores de produção. Teremos
então o produto Y
a b c d
Y=A*L *R *T *K
(I)
Onde, num determinado período
t
de tempo, os expoentes que
representam a participação de cada respectivo fator de produção no produto
são funções das proporções dos fatores de produção:
Y
L
a
a(L,R,T,K,t)
*
L
Y
∂
=
=
∂
Y R
b
b(L,R,T,K,t)
*
R Y
∂
=
=
∂
∂
=
=
∂
Y
T
c
c(L,R,T,K,t)
*
T
Y
∂
=
=
∂
Y K
d
d(L,R,T,K,t)
*
K
Y
Este modelo geral, que inclui os recursos naturais, pode ser simulado,
para uma economia fechada, com auxílio de técnicas de solução de
equações diferenciais, por exemplo, para calcular o efeito da diminuição de
um determinado fator no crescimento de longo prazo de um país. Uma
algumas simplificações na equação geral, que facilitam o tratamento
matemático e permitem de forma analítica avaliar a importância do fator de
produção no processo histórico de crescimento. Nordhaus utiliza este
modelo para realizar simulações, estima a limitação dos diversos recursos
naturais, como minerais, energia, efeito estufa e outros, no crescimento
econômico e apresenta os resultados individuais.
Um resultado interessante mostrado por Nordhaus (1992) é a
limitação que o recurso entropia poderia introduzir no crescimento mundial.
Em seu trabalho, Nordhaus afirma que “Uma das maiores preocupações
daqueles que estudam a ecologia e a sustentabilidade diz respeito às
implicações da termodinâmica na atividade econômica”. Nordhaus utiliza-se
dos conceitos de entropia e negentropia de Georgescu-Roegen (1999), para
quem a entropia é o termo técnico da termodinâmica que designa a medida
da energia não-disponível de um sistema fechado, enquanto que a
negentropia é a medida da energia disponível de um sistema fechado. Para
Georgescu-Roegen:
“
[O]ur whole economic life feeds on low entropy
, to wit, cloth, lumber,
china, copper, etc., all of which are highly ordered [i.e., negentropic]
structures…. Even with a constant population and a constant flow per capita
of mined sources, mankind’s dowry will ultimately be exhausted if the career
of the human species is not brought to an end earlier by other factors.”
3Para Nordhaus (1992), utilizando a abordagem de Georgescu-Roegen
um sistema pode ser representado através do modelo geral de crescimento
para cálculo do produto, com alguns ajustes:
t t t t t, t t
Y
=
min[F(L ,R ,T ,K A ), O ]
η
onde,
Ot
é o consumo humano de negentropia e é razão fixa
consumo-produção de negentropia. Esta equação mostra que o aumento da
entropia (ou a diminuição da negentropia) no processo produtivo é um
atributo essencial da atividade econômica. A equação do balanço da
negentropia para um determinado sistema na superfície da terra é definida
como:
t t 1 t t t
N
=
N
−+ − θ
I
O
(II)
Seja
Nt
o estoque inicial de negentropia,
It
o fluxo líquido de entrada
de negentropia proveniente da energia solar e
to fator de perda
4. Pela SLT,
em um sistema fechado a negentropia, medida por
Nt
,
deve diminuir ao
longo do tempo.
Para estimar as limitações ao crescimento impostas pela entropia,
Nordhaus considerou uma economia sem externalidades, e utilizou a
equação (II) acima, sem fazer ajustes, pois esta já inclui as restrições
tecnológicas para as diversas atividades da economia (conversão e
extração). A equação (II) não adiciona nenhuma restrição na atividade
econômica e, portanto mostra que virtualmente todo estoque de negentropia
está contido nas fontes apropriadas de recursos e a restrição ao crescimento
causada pela entropia já está contida nas próprias fontes de energia.
Qualquer correção adicional será dupla contagem. O próprio
Georgescu-Roegen (1999) argüiu que o fluxo de negentropia é enorme relativamente
aos recursos renováveis e não renováveis atualmente utilizados pelo homem
(em exaustão e em estoque). Como o fluxo de energia solar é tão maior que
as outras grandezas envolvidas, Nordhaus (1992) conclui que enquanto a
energia solar chegar à superfície terrestre a limitação ao crescimento
econômico pelo aumento de entropia será zero.
Uma vez que a entropia não representa limitação ao crescimento
econômico, uma análise importante a ser feita é entender a substituição dos
fatores de produção no longo prazo, através da recordação de alguns
conceitos. Como já foi dito, em economias competitivas há uma tendência
4
A quantidade perdida de negentropia na economia atual é muito grande, por exemplo, para voar de
avião por aproximadamente 400 km, um passageiro necessita de um trabalho equivalente a 2.800 J,
enquanto o avião gasta o equivalente a 240 milhões J em combustível, por passageiro.
dos mercados que envolvem os fatores de produção de equilibrarem-se no
longo prazo. Esta noção de equilíbrio de mercado, nos mercados de fator,
tem duas abordagens. A primeira é puramente descritiva e diz respeito ao
equilíbrio de mercado, onde oferta e demanda se igualam. A segunda, de
natureza teórica, é relacionada ao mecanismo causal que se supõe ser o
gerador do equilíbrio, pois na abordagem neoclássica, equilíbrio de mercado
significa também, que oferta e demanda por fatores se equilibram no longo
prazo e a demanda por fatores de produção vai se adaptar à dotação de
recursos produtivos.
O sentido da relação de causalidade entre eles é dado partindo dos
recursos produtivos e chegando à demanda por eles, sendo o primeiro, a
variável independente e o segundo a variável de ajuste ou dependente.
Sob a ótica da teoria neoclássica, o mecanismo básico que é visto em
economias competitivas é o assim chamado princípio da substituição (tanto
na produção, quanto no consumo). A idéia básica é a de que, sob condições
competitivas, qualquer aumento exógeno na dotação disponível de qualquer
fator de produção vai levar no longo prazo a um aumento na demanda por
este fator. Uma explicação para esta idéia, diz respeito a maior
disponibilidade daquele fator em relação à demanda inicial por ele, levando a
uma redução no seu preço em relação aos preços dos demais fatores de
produção. A queda resultante no preço relativo daquele fator terá então o
duplo efeito de
tornar mais baratos: os métodos de produção que usam
aquele fator mais intensivamente (levando à substituição na produção) e o
preço final de bens e serviços, em cuja produção aquele fator é usado em
alta proporção (levando à substituição no consumo).
O efeito deste mecanismo de substituição por uma ou ambas as rotas
acima mencionadas é aumentar a demanda pelo fator de produção cuja
dotação tenha aumentado, uma vez que mudanças apropriadas vão tornar
lucrativo usar este fator mais intensivamente na produção, tanto pela via da
substituição direta (na produção), quanto pela via da substituição indireta de
aumento na demanda por bens mais intensivos no fator que ficou mais
barato, gerando um aumento na demanda derivada por este fator. Contudo,
para que o mecanismo acima descrito opere no sentido postulado pelos
neoclássicos, as funções de demanda por fatores têm que ser
negativamente inclinadas.
II.III. INTENSIDADE
ENERGÉTICA
Quando se pretende comparar os padrões de vida em diferentes
países, utiliza-se o Produto Interno Bruto per capita (PIB/capita), que resulta
da divisão em um determinado ano do valor do PIB pela população do país.
A renda per capita é um indicador do crescimento e do desenvolvimento de
um país. Em 2003 o Brasil ocupava a posição número 67 no ranking de
países. Em termos de consumo energético total, o Brasil é o maior
consumidor de energia da América Latina..
Quando se estuda o recurso energia, a intensidade energética,
IE
é
um dos indicadores mais utilizados para comparações econômicas. A
IE
é
calculada através da relação entre energia,
E
e
PIB
, ou seja, a
IE
mede a
relação entre consumo de energia de um país e o crescimento do seu
PIB
.
Este índice dimensiona a eficiência do uso da energia na criação de riqueza.
Há uma vasta literatura sobre o assunto, especialmente em se tratando de
análises econométricas relativas a impactos macroeconômicos decorrentes
de choques nos preços da energia. Da definição de intensidade energética
tem-se
=
E
IE
PIB
A IE é usualmente expressa em tEP por mil dólares americanos de
PIB
para um dado ano de referência. Da definição da intensidade energética
podemos obter as mudanças percentuais como segue:
IE
E
PIB
IE
E
PIB
∆
∆
∆
=
−
(III)
A tabulação dos valores da
IE
através de séries temporais de longo
prazo, segundo Goldemberg (2003), mostra que ela não é constante. Em
particular esta é uma das constatações deste trabalho para a matriz
energética brasileira, pois reflete os efeitos combinados de mudanças na
estrutura do
PIB
, assim como mudanças na combinação das fontes de
energia e na eficiência de seus usos. Neste caso é útil relacionar a energia e
o PIB pela equação:
E
k PIB
γ=
Onde
γ
é a elasticidade de renda do consumo de energia e k é uma
constante.
logE
= γ
logk
+ γ
logPIB
E
PIB
E
PIB
∆
∆
= γ
E
E
PIB
PIB
∆
γ =
∆
Para a maior parte das nações verifica-se que a intensidade
energética tende a declinar ao longo do tempo. Há uma série de
interpretações possíveis para a causa desse declínio: os modelos
paramétricos se concentram nas modificações da eficiência energética
intra-setorial (Tolmasquim, 2000); nos modelos de insumo-produto, verificam-se
as modificações estruturais, bem como aquelas ocorridas na estrutura da
demanda final; e os modelos econométricos testam a relação entre o uso de
energia e a produção (Stern, 1993).
A tabela 1 abaixo relaciona alguns valores das mudanças percentuais
∆
E/E
∆
PIB/PIB
∆
IE/IE
Elasticidade
Sul da Ásia
6,5
5,2
1,3
1,25
Leste da Ásia
7,7
6,6
1,1
1,17
América Latina
2,9
1,8
1,1
1,61
África
4,1
2,7
1,4
1,52
OECD
1,4
3,7
-2,3
0,38
Fonte: Energy in Developing Countries- Asectorial Analysis, OECD/IEA, Paris (1994)
Tabela 1: Variação da intensidade energética
∆
IE/IE para algumas regiões de 1981 a 1991
Deve-se notar que o conjunto de países formados pela OECD foi a
única região em que a variação de
∆
IE/IE
foi negativa no período
considerado. Nota-se ainda que o indicador intensidade energética abrange
o desempenho econômico do setor industrial e o impacto da substituição
energética e tecnológica sobre o consumo de energia deste setor. Em países
como o Brasil, com parque industrial constituído por indústrias maduras,
quando este não se altera em sua estrutura, a análise prospectiva da
intensidade energética é bastante influenciada pelo baixo valor unitário
médio da produção. Para ter uma maior eficiência energética em termos
econômicos, deve-se ter não apenas ganhos tecnológicos no consumo de
energia, mas também alterações de caráter monetário e econômico, pois
existe um limite tecnológico para redução da intensidade energética. Além
deste limite, é fundamental considerar a inserção do país na divisão
internacional do trabalho, uma vez que, para o atual desenvolvimento
tecnológico, a infra-estrutura energética mundial disponível torna-se
insustentável no longo prazo, se expandidos ao nível de todas as nações,
pois continua sendo baseada em processos produtivos intensivos em
energia.
O impacto do crescimento econômico é atenuado pela diminuição da
intensidade energética ocasionada pelos efeitos combinados das mudanças
econômicas estruturais, do progresso tecnológico e dos aumentos nos
preços da energia
Os dados obtidos para realização da análise econométrica deste
trabalho são provenientes do Balanço Energético Nacional (BEN). Os dados
disponibilizada para ser transformada, distribuída e consumida nos diversos
processos produtivos. A menos de ajustes estatísticos, a soma do consumo
final em todos os setores econômicos, com as perdas na distribuição e
armazenagem e com as perdas nos processos de transformação deve ser
igual à OIE.
A contabilização das diferentes formas de energia se dá com a
utilização de fatores de conversão, que levam em consideração a
capacidade de liberação de calor, de cada combustível, quando da sua
combustão completa (conceito de poder calorífico).
5Na matriz energética brasileira o uso eficiente da energia nunca foi
fator prioritário. Aumentar a eficiência com que a energia é utilizada ou
promover a eficiência energética, ou a conservação da energia deve ser
sempre um objetivo a ser alcançado. Existem várias possibilidades para
aumentar a eficiência na utilização das fontes primárias de energia,
conforme Goldemberg (2003):
•
Potencial teórico
representa o que se pode atingir com base
em considerações termodinâmicas nas quais os serviços
decorrentes do uso de energia não são reduzidos, mas a
demanda por energia e as perdas são minimizadas por meio do
processo de substituição, reutilização de materiais, calor e
perdas;
•
Potencial técnico
representa economias de energia que
resultam do uso das tecnologias mais eficientes do ponto de
vista energético, as quais são comercialmente disponíveis, sem
levar em conta considerações econômicas;
5
