Fundamentos sobre a Dinâmica do En-ROADS🔗

Ao usar o En-ROADS, preste atenção em quando e quanto os ajustes do controle deslizante resultam em desvios do cenário de linha de base. Peça ao seu público para refletir sobre por que isso aconteceu para iluminar o pensamento sobre a dinâmica do sistema climático e energético que o En-ROADS simula.

A maior parte da dinâmica no En-ROADS pode ser respondida por estas explicações:

Interações Complexas entre Oferta e Demanda de Energias Concorrentes🔗

1. Atrasos e Rotação do Capital Social🔗

Novas fontes de energia (por exemplo, renováveis e novas fontes de energia de carbono zero) demoram décadas (não anos) para crescer o suficiente para competir com carvão, petróleo e gás globalmente. Uma das principais fontes desses atrasos é que a nova infraestrutura de energia só é construída quando a infraestrutura antiga é sucateada ou há necessidade de atender ao aumento da demanda de energia.

Apenas cerca de 6% de toda a infraestrutura de energia do mundo muda a cada ano, já que infraestruturas como usinas a carvão e refinarias de petróleo podem ser usadas por 30 anos ou mais. Assim, embora as novas fontes de energia de carbono zero possam representar a maior parte da participação de mercado do novo capital de energia, levará muitos anos para que o antigo capital físico se transforme e seja sucateado. O clima só é beneficiado quando o carvão, o petróleo e o gás são retirados e, na ausência de outras intervenções, esse valor é relativamente pequeno — cerca de 3% ao ano.

Isso aborda questões como:

• “Por que subsidiar energias renováveis, nucleares ou uma nova fonte de energia de carbono zero ajuda a evitar mais aquecimento?”

Essa dinâmica também é relevante para o aumento da eficiência energética. No entanto, o capital físico que utiliza energia, como veículos, edifícios e indústria, tem uma vida útil média muito menor (10 a 15 anos). Pode-se promover aumentos de eficiência energética de carros novos imediatamente, por exemplo, mas a eficiência energética média de todos os carros demora décadas para melhorar, pois leva tempo para que todos os carros velhos e ineficientes sejam retirados das ruas.

• Para ilustrar este ponto:* Mova o controle deslizante Novo Carbono Zero para um grande avanço. Examine o gráfico “Fontes Globais de Energia Primária” e observe que, mesmo com o crescimento das fontes de baixo carbono, leva várias décadas até que a capacidade suficiente de combustível fóssil seja retirada para causar grande impacto. Observe que o carvão, o petróleo e o gás natural crescem constantemente nas décadas de 2020 e 2030 e leva tempo para que as emissões de gases de efeito estufa se afastem do cenário de Linha de Base.

Visualize este cenário no En-ROADS.

Implicações desta dinâmica: Políticas que meramente promovem alternativas aos combustíveis fósseis demoram várias décadas para reduzir as emissões de dióxido de carbono — a infraestrutura existente leva muito tempo para ser sucateada. Assim, atingir as metas climáticas também requerem desincentivos diretos à construção e uso de infraestrutura de combustíveis fósseis.

Para saber mais, assista a este vídeo sobre Rotação do Estoque de Capital.

2. Efeitos de Preço e Demanda🔗

A demanda de energia cai se os preços da energia subirem e a demanda aumenta se os preços caírem. Pessoas e empresas são mais propensas a tomar medidas para economizar energia (como desligar as luzes quando não estão sendo usadas) ou investir em eficiência energética (como comprar aparelhos com eficiência energética ou isolamento térmico de edifícios) quando os preços da energia são altos. As políticas devem ser elaboradas para permitir que as pessoas que têm uma alta carga de energia (uma grande proporção de sua renda para pagar pela energia) tenham acesso a energia acessível e melhorias de eficiência energética.

Quando um alto preço do carbono é definido, por exemplo, a demanda de energia cai porque os preços da energia aumentam. Por outro lado, a demanda de energia aumenta quando os preços caem quando um tipo de energia, como renovável ou uma nova fonte de energia de carbono zero, é subsidiada ou experimenta um avanço na melhoria de custo.

Ao subsidiar fontes de energia de baixo carbono, como as renováveis, observe o aumento do consumo final de energia. A propagação econômica da energia eólica e solar em todo o mundo diminui os preços gerais da energia e aumenta a demanda por energia:

Visualize este cenário no En-ROADS.

Por outro lado, implementar um preço de carbono faz com que os custos de energia aumentem e o consumo diminua:

Visualize este cenário no En-ROADS.

Por que o ciclo de feedback preço-demanda enfraquece alguns dos efeitos positivos de subsidiar energias renováveis ou outras fontes de energia de carbono zero?

O ciclo de feedback preço-demanda é uma das razões pelas quais subsidiar formas de energia renovável e de carbono zero é menos eficaz na redução das emissões de CO₂ do que você poderia esperar.

Aqui estão os pontos-chave a serem lembrados sobre essa dinâmica:

1. As energias renováveis ou outras formas de energia de baixo ou zero carbono só ajudam o clima quando substituem carvão, petróleo e gás, evitando que essas fontes emitam gases de efeito estufa.
2. Quando você subsidia energia renovável ou nuclear ou adiciona uma inovação em uma nova fonte de energia de carbono zero que é muito barata, isso reduz o custo geral da energia e a demanda aumenta.
3. Esse aumento na demanda por energia enfraquece os efeitos positivos das energias renovável/nuclear/nova de carbono zero por dois motivos:
   • A maior demanda por energia é atendida em sua maior parte por energia de baixo carbono, mas, como resultado, menos energia de baixo carbono está disponível para substituir os combustíveis fósseis.
   • Parte do aumento da demanda pode ser atendida por combustíveis fósseis que de outra forma não seriam necessários, que emitem gases de efeito estufa.

Se as únicas fontes de energia disponíveis não emitissem CO₂, então um aumento na demanda de energia não afetaria o clima. Mas, na maioria dos cenários, é importante desincentivar a queima de carvão, petróleo e gás, além de incentivar fontes de energia de baixo carbono.

Para saber mais, assista a este vídeo sobre o ciclo de retroalimentação (feedback loop) preço-demanda.

3. Competição entre Fontes de Energia: “Crowding Out” (Efeito de deslocamento) e “Squeezing the Balloon” (Espremendo o Balão)🔗

Muitos assumem que, se o mundo promovesse várias fontes de energia de carbono zero de longo prazo, como nuclear, eólica e solar, sua contribuição para a mitigação de carbono seria aditiva. Mas, ao contrário disso, eles realmente competem entre si. Mais de um, menos de outro.

Isso aborda questões como:

• “Por que não ajudou ter um avanço em uma nova oferta de energia de carbono zero neste cenário dominado por renováveis?”

Para ilustrar este ponto: Veja o gráfico “Fontes Globais de Energia Primária” nos três cenários abaixo. No primeiro gráfico, subsidiamos apenas as renováveis; no segundo, há um avanço em uma nova oferta de energia de carbono zero; no terceiro gráfico, vemos um subsídio para renováveis e uma novo avanço de carbono zero. Dica: Para ver a temperatura em 2100 com duas casas decimais, posicione o mouse sobre a temperatura.

No cenário a seguir, um alto subsídio para Renováveis leva a uma redução de 0,1 grau Celsius na temperatura da Linha de Base:

Visualize este cenário no En-ROADS.

Um grande avanço no Novo Carbono Zero leva a uma redução de 0,16 grau Celsius por si só:

Visualize este cenário no En-ROADS.

Quando combinados, em vez de ver uma redução aditiva de 0,26 grau Celsius, vemos apenas uma redução de 0,2 grau na temperatura da Linha de Base devido as ofertas de energia estarem competindo entre si por participação de mercado:

Visualize este cenário no En-ROADS.

Para saber mais, assista a este vídeo sobre "Crowding Out e Squeezing the Balloon."

4. Políticas Complementares: Eletrificação🔗

No En-ROADS as energias renováveis, nucleares e novas energias de carbono zero produzem energia na forma de eletricidade. Construções, indústria e transporte precisam ser capazes de usar eletricidade para usar essas fontes de energia mais limpas. A eletrificação das construções e da indústria (por exemplo, através da mudança para bombas de calor elétricas) e transporte (mudança de motores de combustão interna para veículos elétricos) é, portanto, essencial para mudar o mix de energia. Observe no En-ROADS como subsidiar significativamente as energias renováveis leva a uma redução de 0,1 grau Celsius na temperatura:

Visualize este cenário no En-ROADS.

E adicionar uma política para aumentar a eletrificação do transporte reduz ainda mais a temperatura e aumenta a demanda por energias renováveis:

Visualize este cenário no En-ROADS.

Da mesma forma, em outro cenário, taxar o petróleo não é suficiente para desestimular o uso desse combustível:

Visualize este cenário no En-ROADS.

Você também deve adicionar políticas que incentivem a eletrificação, o que permite que coisas que dependiam do petróleo usem outras fontes de energia.

Visualize este cenário no En-ROADS.

5. Economias de Escala e Aprendizagem🔗

Os custos de oferta de energia, como as renováveis, caem à medida que a experiência cumulativa é adquirida por meio de um ciclo de feedback de aprendizado, também conhecido como “economia de escala”. Cada duplicação da capacidade instalada cumulativa de renováveis reduz os custos em cerca de 20%, criando um ciclo de reforço (conhecido como “taxa de progresso taxa de progresso: A quantidade relativa de redução de custo por duplicação da produção cumulativa de uma tecnologia. No caso das energias renováveis, estima-se que a taxa de progresso seja de 20%, ou seja, por cada duplicação da produção, os custos diminuem 20%. Os custos diminuem à medida que as cadeias de suprimentos, os modelos de negócios e as indústrias de produção crescem. Também conhecido como efeito de aprendizado ou curva de aprendizado/experiência.”. Aumentar a capacidade (1) e a instalação (2) de novas fontes de energia leva a um aumento da aprendizagem (3), a uma diminuição do preço (4), ao aumento da atratividade das renováveis (5) e, portanto, a uma capacidade e instalações ainda maiores:

Isso aborda questões como:

• “Por que devemos ter esperança?”
• “Como podemos arcar com uma transição para uma economia de baixo carbono?”
• “Os custos das renováveis não são proibitivos?”

A dinâmica das economias de escala é uma boa notícia quando se trata de energias renováveis. Nas últimas duas décadas, o preço da energia renovável caiu significativamente e a instalação de fontes renováveis cresceu exponencialmente. (Você pode ver essas tendências de 1990 a 2020 nos gráficos "Comparação de Modelos - Histórico" no En-ROADS).

A taxa de progresso taxa de progresso: A quantidade relativa de redução de custo por duplicação da produção cumulativa de uma tecnologia. No caso das energias renováveis, estima-se que a taxa de progresso seja de 20%, ou seja, por cada duplicação da produção, os custos diminuem 20%. Os custos diminuem à medida que as cadeias de suprimentos, os modelos de negócios e as indústrias de produção crescem. Também conhecido como efeito de aprendizado ou curva de aprendizado/experiência. para energias renováveis é de 0,80, o que é bastante baixo em comparação com outras fontes de energia, como nuclear e carvão (0,98). Lembre-se, uma taxa de progresso de 0,80 significa que cada duplicação da capacidade instalada cumulativa reduz os custos em 20%. Para o carvão, cada duplicação da capacidade instalada cumulativa reduz os custos em apenas 2%. O carvão e outras fontes de energia mais antigas já alcançaram reduções de custo significativas devido aos avanços tecnológicos nas últimas décadas.

Isso também aborda a questão “Por que subsidiar energias renováveis é útil?”

Os subsídios reduzem o custo das renováveis, o que leva a mais instalação de renováveis e mais experiência cumulativa (aceitação social, treinamento de instaladores e engenheiros, maior disponibilidade de fábricas para fazer as peças etc.). O ciclo de aprendizado é mais rápido do que seria sem os subsídios. A mesma coisa ocorreria sem subsídios, mas seria mais lento. Enquanto isso, mais carvão, petróleo e gás seriam queimados e emitiriam gases de efeito estufa.

Para ilustrar este ponto: Observe o gráfico “Demanda de Energia Primária Renovável” em um cenário em que as renováveis são subsidiadas. O subsídio aumenta o crescimento exponencial que é impulsionado e sustentado pela figura do ciclo de reforço da aprendizagem mostrada acima.

Visualize este cenário no En-ROADS.

Para saber mais, assista a este vídeo sobre Economias de Escala.

6. Danos econômicos causados pelas mudanças climáticas🔗

O aumento da temperatura devido à mudança climática prejudica a economia e reduz o consumo, reduzindo ligeiramente alguns dos efeitos negativos futuros da mudança climática. Um aumento na temperatura global está ligado a mudanças nos padrões climáticos — como desastres climáticos mais frequentes, menores rendimentos de colheitas devido a secas, etc. — que prejudicam a economia. Isso reduz o crescimento do PIB e o consumo global de energia. Menos consumo produz menos emissões de gases de efeito estufa, o que resulta em menor aumento de temperatura. Este é um ciclo de feedback compensatório ou de equilíbrio:

Isso aborda questões como:

• “O En-ROADS leva em conta os custos dos impactos das mudanças climáticas?”
• “Por que as ações de Remoção de Carbono aumentam o Consumo de Energia ou as Emissões de CO₂ da Energia?”
• “Por que as ações sobre Emissões Agrícolas ou Resíduos e Vazamentos aumentam o Consumo de Energia?”

Aqui estão os pontos-chave a serem lembrados sobre essa dinâmica:

1. Essa dinâmica pode ser desligada com o botão “Mudança climática desacelera o crescimento econômico” em Simulação > Suposições > Economia > "Impacto econômico da mudança climática". Isso faz com que a economia continue a crescer sem ser afetada pela mudança climática, causando mais poluição de gases de efeito estufa e mais mudanças climáticas. Observe que alterar as Suposições no En-ROADS afeta apenas o Cenário Atual, e o impacto econômico da mudança climática continuará presente no Cenário de Linha de Base. Veja este cenário no En-ROADS e ligue e desligue o interruptor “Mudanças climáticas desaceleram o crescimento econômico”.

2. Ações (por exemplo, remoção de carbono ou redução de Emissões Agrícolas ou Resíduos e Vazamentos) que reduzem a temperatura sem afetar os custos de energia ou a eficiência energética ainda causarão aumento no consumo de energia. A redução de temperatura causada por essas ações reduz parte do impacto econômico das mudanças climáticas, o que leva a um maior crescimento do PIB e, portanto, mais Consumo Final de Energia e emissões de gases de efeito estufa.
   
   Observe que se as únicas fontes de energia disponíveis não emitem CO₂, então um aumento na demanda de energia devido ao maior crescimento do PIB não teria efeito no clima.

3. As estimativas do efeito das mudanças climáticas na economia, conhecidas como “função de dano”, são variadas. A base da função de dano do Cenário de Linha de Base é um estudo de Burke et al. 2018. Se os usuários quiserem escolher um caminho maior ou menor para a função de dano, eles podem selecionar entre as funções de outros estudos revisados por pares ou criar os seus próprios. Detalhes podem ser encontrados neste FAQ: Por que o En-ROADS inclui a função de dano de Burke et al. (2018) no Cenário de Linha de Base?

Para saber mais, leia o Explicador sobre o Impacto Econômico das Mudanças Climáticas no En-ROADS.

Impulsionadores do cenário de Linha de Base🔗

Para obter uma compreensão mais profunda dos comportamentos do modelo, é importante compreender quais fatores impulsionam o cenário de Linha de Base. Para saber mais sobre este cenário de Linha de Base, visite esta FAQ: En-ROADS Baseline Scenario chapter.

1. Impulsionadores de Crescimento🔗

Nesta simulação, m desafio para limitar o aquecimento futuro é o forte crescimento do PIB PIB: Produto Interno Bruto. O valor total (dinheiro) de bens produzidos e serviços prestados em um país durante um ano. global (Produto Mundial Bruto). Isso é impulsionado pelos controles deslizantes População e Crescimento Econômico. Mais produção e consumo de bens e serviços requerem mais energia. Embora a eficiência energética e as mudanças na mistura de combustíveis possam ajudar a reduzir as emissões de energia, seu sucesso é atenuado pelo crescimento constante do PIB. Reconhecer esse fato leva muitos usuários a explorarem diferentes futuros para a população (por exemplo, empoderando mulheres em países em desenvolvimento, o que poderia diminuir o crescimento populacional) e crescimento econômico medido em PIB per capita (por exemplo, encontrando maneiras de atender às necessidades econômicas sem aumentar consumo).

Isso aborda questões como:

• "Fizemos muito em eficiência energética e energia limpa - por que as reduções das emissões não foram suficientemente altas?"

Para ilustrar este ponto: Consulte a visualização dos Gráficos Kaya abaixo para obter um cenário de baixas emissões com maior eficiência energética e uma transição para fontes de energia de baixo carbono. Embora a Intensidade de Energia do PIB melhore e a Intensidade de Carbono da Energia também diminua, a População Global e o PIB per capita continuam a crescer.

Visualize este cenário no En-ROADS.

Para saber mais, assista a este vídeo sobre os gráficos Kaya.

2. As Emissões Não-CO₂ Afetam Significativamente a Temperatura🔗

Metano (CH₄), N₂O e os Gases Fluorados são controlados pelo controle deslizante Emissões Agrícolas e Resíduos e Vazamentos. Ajustes neles têm um grande impacto na temperatura. Isto implica mudanças significativas na gestão e consumo de gado, gestão de resíduos, uso de fertilizantes e indústria. Atualmente, essas emissões representam cerca de 26% do total de emissões de gases de efeito estufa.

Isso aborda questões como:

• “Fizemos muito em energia – por que não resolvemos a crise climática?”

Para ilustrar este ponto: Consulte os gráficos “Emissões Líquidas de Gases de Efeito Estufa por Gás – Área” e "Emissões Líquidas de Gases de Efeito Estufa" e ajuste os controles deslizantes Emissões Agrícolas ou Resíduos e Vazamentos. Veja o cenário abaixo – reduzir muito as emissões de metano, N₂O e Gases Fluorados reduz significativamente a temperatura em 2100.

Visualize este cenário no En-ROADS.

Dinâmica de Sistemas do Clima🔗

1. Dinâmica da Banheira - As Emissões de CO₂ Devem Ser Iguais ou Inferiores às Remoções de CO₂ para que a Temperatura se Estabilize🔗

A metáfora da banheira ajuda a explicar a dinâmica do aumento da concentração de CO₂ na atmosfera. Se mais CO₂ entra na atmosfera (como a água que flui para uma banheira) do que é removido (como a água que sai da banheira), então a quantidade de CO₂ na atmosfera (a quantidade de água na banheira) continuará a aumentar. Para nivelar a concentração de CO₂ e, portanto, a temperatura, precisamos reduzir as emissões de CO₂ para remoções iguais. Se sua banheira estiver transbordando, feche a torneira primeiro.

Isso aborda questões como:

• “As emissões estão estabilizadas, então por que a temperatura ou a concentração de CO₂ ainda está subindo?”

Para ilustrar este ponto: Consulte os gráficos “Emissões e Remoções de CO₂” e “Concentração de CO₂” em um cenário em que as emissões de CO₂ se estabilizam. Embora as emissões de CO₂ (em vermelho abaixo) tenham diminuído, a concentração de CO₂ (em azul à direita abaixo) continua aumentando porque as emissões são maiores que as remoções.

Visualize este cenário no En-ROADS.

Para saber mais, assista a este vídeo sobre a Banheira de Dióxido de Carbono.

Para entender mais sobre estoques, fluxos e o enquadramento da banheira abaixo, confira nossa série de aprendizado Climate Leader.

2. Demoras (delays) no Sistema Climático🔗

Num cenário de estabilização da concentração de CO₂, a temperatura da superfície global continua a aumentar durante vários anos devido aos desequilíbrios térmicos entre os oceanos e a atmosfera (isto é conhecido como inércia climática). O oceano absorveu a maior parte do calor retido pelos gases de efeito estufa, mas demora para atingir o equilíbrio térmico com a atmosfera. Observe que a simulação no En-ROADS termina em 2100 e o tempo para a temperatura se estabilizar após a estabilização da concentração de CO₂ pode ser posterior a 2100.

Visualize este cenário no En-ROADS.

Por favor, visite support.climateinteractive.org para obter consultas adicionais e suporte.