Essays on energy and climate change

Abstract

Energy resource management is fundamental to the global economy and the well-being of its population. At the same time, changes in the climatic system threaten to deeply affect both the demand for energy and the energy supply. Firstly, it is important to understand how the existing resources can be used efficiently. Therefore, the first chapter of this thesis studies optimal operation a liquefied natural gas (LNG) importation terminal with storage, since LNG is increasingly being considered an key form of energy in the transition from fossil fuels to renewable energy sources. The main results suggest that the operation of existing infrastructure can be improved considerably. Secondly, we would like to know more about how vital societal functions could be affected by changes in the climate. In this respect, the second chapter investigates the impact of climate change on electricity demand: this chapter develops a method for incorporating weather uncertainty in electricity demand scenario generation under a non-stationary climate, then performs a case study using the method for the case of Brazil. In brief, the main results point to a significant increase in the uncertainty of electricity demand due to changes in the cliamte. Finally, after exploring the impact of climate change, it is natural to ask what can be done to mitigate the effects. The third chapter therefore performs an exploratory analysis on one of the most ambitious global efforts to mitigate climate change – the Clean Development Mechanism (CDM) – in which projects in developing countries implement greenhouse gas reduction measures to earn credits, which can be sold to entities in developed countries with reduction targets. The research aimed to uncover intended and unintended consequences of the mechanism, and thus learn valuable lessons which must be considered in future efforts. Mainly, the results suggest that mitigation projects in the poorest regions are the most sensitive to the price of carbon credits.

Gestão de recursos energéticos fundamental para a economia global e o bem-estar da população. Ao mesmo tempo, mudanças no sistema climático podem afetar profundamente a demanda por energia e o suprimento de energia. Primeiramente, é importante entender como os recursos existentes podem ser usados eficientemente. Por isso, o primeiro capítulo desta tese estuda a operação ótima de terminais de importação de gás natural liquefeito (GNL) com armazenamento. GNL cada vez mais considerado uma forma de energia chave e na transição de combustíveis fósseis as fontes renováveis. Os resultados principais sugerem que a operação de infraestrutura existente pode ser melhorada consideravelmente. Em segundo lugar, gostaríamos saber mais sobre como funções vitais da sociedade poderiam ser afetadas por mudanças no clima. Nesse contexto, o segundo capítulo examina o impacto de mudanças climáticas na demanda de energia elétrica: esse capítulo desenvolve um método para incorporar incerteza meteorológica na geração de cenários de demanda de energia elétrica sob um clima não-estacionária, e subsequentemente usa o método para estudar o caso do Brasil. Em resumo, o resultado principal sugere um aumento significativo na incerteza da demanda de energia elétrica devida as mudanças no clima. Finalmente, depois de investigar os impactos de mudanças climáticas, é natural perguntar o que pode ser feito para mitigar seus efeitos. Por isso, o terceiro capítulo apresenta uma análise exploratória de um dos esforços mais ambiciosos de mitigar mudanças climáticas – o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) – em que projetos em países em desenvolvimento realizam medidas de redução de emissões de gases de efeito estufa para ganhar créditos, que podem ser vendidos a entidades em países desenvolvidos com metas de redução. O objetivo da pesquisa foi descobrir consequências intencionais e não-intencionais do mecanismo, e assim e a aprender lições valiosas que devem ser considerados para esforços futuros. Os resultados sugerem que projetos de mitigação nas regiões mais pobres são os mais sensíveis ao preço de créditos de carbono.