Transição Energética

EAE1317 — Economia do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais

Rafael Pucci

2026-11-03

Aula Passada

Taxonomia dos Recursos Não-Renováveis
Reciclagem
Alocação Intertemporal
- Sem Substitutos
- Com Substitutos
- Custo Marginal Crescente
- Recurso Parcialmente Renovável

Referência: Tietenberg e Lewis, cap. 6

Agenda

Transição Energética
Alguns Desafios
- Volatilidade de preços
Como induzir transição energética?
- Caso dos veículos elétricos
Minerais Críticos
- Poder de mercado e geopolítica
Energia de Biomassa
- Potencial e riscos

Transição Energética

Por que importa?

Maior parte das emissões vem do setor de energia (~75%)

Fonte: Climate Watch Historical Country Greenhouse Gas Emissions Data (CC BY 4.0). Figura reelaborada a partir dos dados.

Transição Energética

Por que importa?

Geração de eletricidade e transporte são as maiores subcategorias.

Fonte: Climate Watch Historical Country Greenhouse Gas Emissions Data (CC BY 4.0). Figura reelaborada a partir dos dados.

Transição Energética

Por que importa?

Há, também, outras dimensões importantes além da crise climática.

Segurança energética: conflito entre Ucrânia e Rússia; guerra no Irã.
Sustentabilidade: recursos não-renováveis são finitos.
Ganho de eficiência: energia renovável pode ser mais barata no longo prazo.

Transição Energética

Vale a pena?

Ganhos com redução de danos compensam custos mais altos de energia.
Mas altos investimentos serão necessários.

Cenário de emissão líquida zero em 2050	2030	2040	2050
Danos evitados (agudos e crônicos)	1,6	4,8	9,3
Custos da política de mitigação	−0,8	−0,7	−1,6
Benefício líquido	0,7	4,1	7,7

PIB mundial, desvio em relação ao cenário de referência (%). Valores aproximados, lidos do gráfico do FMI a partir de NGFS (2023).

Transição Energética

Quanto custa?

Para alcançar um cenário de zero emissões líquidas (net zero): US$ 3,5 trilhões por ano entre 2021 e 2050.
Em 2024, investimentos alcançaram US$ 2,1 trilhões (ainda aquém).

Energia elétrica	Edificações	Transporte
Geração sem carbono: 1.300	Reformas: 230	Recarga nas estradas: 130
Redes: 900	Bombas de calor: 130	Aviação: 70
Armazenamento e flexibilidade: 200	Aquecimento renovável: 140	Navegação: 40

Investimento médio necessário por ano, 2021 a 2050, em US$ bilhões. Fonte: National Public Utilities Council.

Transição Energética

Quanto custa?

Aumento da dívida pública → 15% no longo prazo.

Aumenta a dívida	p.p. do PIB	Reduz a dívida	p.p. do PIB
Investimento verde	+22	Receita de carbono	−26
Juros reais	+9	Crescimento do PIB	−5
Transferências focalizadas	+7
Perda de outras receitas	+7
Subsídios verdes	+2	Dívida/PIB, total	+16

Economia emergente representativa, variação acumulada da dívida entre 2023 e 2050. Valores aproximados, lidos do gráfico do FMI (Fiscal Monitor, out. 2023).

Alguns Desafios

Uma questão recorrente sobre energias renováveis é seu custo.

Muitas vezes, é mais caro gerar energia com fontes renováveis.

Além disso, há riscos envolvidos.

Fontes renováveis, como solar e eólica, dependem de condições climáticas incertas.
Dias de pouco vento ou sol podem causar queda de oferta e aumento de preço.

Alguns Desafios

Hong et al. (2025) estudam a volatilidade de preço para energia renovável, tentando entender sua importância para a transição energética.

Como?

Usando dados de geradoras e distribuidoras, investigam a introdução de exigências em relação ao seus portfólios de renováveis e não-renováveis.
Aproveitam o fato de que, em muitos estados dos EUA, empresas de capital aberto precisaram aumentar uso de renováveis, enquanto empresas municipais, não.
Comparam esses dois grupos de empresas antes e depois da política.

Alguns Desafios

Diferenças-em-Diferenças → firmas que precisaram aumentar share de renováveis (tratadas) e isentas (controles).

Preço e volatilidade aumentam após exigência de renováveis.

Efeito da exigência de renováveis	Estimativa
Volatilidade mensal do preço da eletricidade	+4,3 p.p. ao ano
Lucro médio das firmas	não muda (o regulador repassa o custo)
Estados com exigência de renováveis (1991 a 2020)	32, dos quais 14 isentam as municipais

Números do texto de Hong et al. (2025).

Alguns Desafios

Autores verificam que aumento da volatilidade levou a uma maior percepção de risco, por parte de investidores, para as empresas com exigência de renováveis.

↑ Corporate Bond Yields

Medida de risco	Renováveis	Fósseis
Aumento do spread de crédito das tratadas	+69 a 100 pontos-base
Volatilidade imputada dos ativos	39%	23%

O risco a mais não é repassado ao consumidor: fica com firmas e investidores (Hong et al. 2025).

Alguns Desafios

Em seguida, autores simulam diferentes cenários de produtividade e volatilidade, comparando energias renováveis e não-renováveis.

A alocação ótima de investimento em energia “verde” vai de 19% no cenário base para

48%, se a volatilidade for igual entre renováveis e não-renováveis;
22%, se produtividade for igual entre renováveis e não-renováveis;
25%, se produtividade for duas vezes maior para renováveis.

Ou seja, risco tem papel importante na alocação ótima de energia renovável.

Por que a volatilidade pesa tanto?

Intuição de carteira: dois ativos com o mesmo retorno esperado. Com volatilidades iguais, metade vai para cada um.
Com a volatilidade imputada por Hong et al. (39% contra 23%), a carteira de menor risco põe 21% no verde. É a ordem de grandeza dos 19% do cenário base.

Alguns Desafios

Conclusão dos autores é de que o risco associado às fontes renováveis pode ser tão relevante quanto sua produtividade para descarbonização.

Ou seja, não bastaria gerar tanta eletricidade quanto não-renováveis.
Seria necessário diminuir o risco para investimentos em renováveis.

Referência: Hong, Harrison, Jeffrey D. Kubik, and Edward P. Shore. 2025. Renewable Asset Price Volatility and Its Implications for Decarbonization. NBER Working Paper No. 33789. https://doi.org/10.3386/w33789.

Como induzir transição energética?

Além de enfrentar desafios relacionados ao custo e à incerteza de fontes renováveis, é preciso pensar na melhor forma de induzir sua adoção.

Impostos sobre não renováveis ou subsídio às renováveis?

Bushnell et al. (2022) investigam essa questão na adoção de veículos elétricos.

O que importa mais para o comprador de um veículo: preço da gasolina ou da energia elétrica?

Como induzir transição energética?

Variável de interesse: venda de veículos elétricos por habitante, por setor censitário da Califórnia, de 2014 a 2017.

Estratégia de Identificação 1: painel

Regressão com dados em painel, usando variação (exógena) nos preços de gasolina e energia elétrica.
Efeitos fixos de setor censitário e de período: cada local é comparado com ele mesmo ao longo do tempo.
A variação vem dos reajustes das tarifas reguladas de eletricidade e das oscilações do preço da gasolina.

Como induzir transição energética?

Estratégia de Identificação 2: descontinuidade na fronteira entre distribuidoras

Na Califórnia, distribuidoras municipais cobram uma fração da tarifa das de capital aberto.
Setores censitários vizinhos se defrontam com decisões de transporte e infraestrutura de carregamento parecidas
- Mas pagam tarifas muito diferentes.

Distribuidora (Baía de São Francisco)	Controle	US$ por kWh, 2018
PG&E	capital aberto	0,40
San Francisco (CCSF)	municipal	0,33
Alameda	municipal	0,26
Palo Alto	municipal	0,19
Santa Clara	municipal	0,12

Tarifa residencial, faixa mais alta de consumo. Valores aproximados, lidos da fig. 1 de Bushnell et al. (2022).

Como induzir transição energética?

Em ambas as estimações, aumento no preço da gasolina tem efeito de 4 a 6 vezes maior na venda de veículos elétricos do que aumento equivalente no preço da energia elétrica.

Equivalente no custo por milha: um centavo a mais por milha na gasolina pesa de 4 a 6 vezes o que pesa um centavo a mais por milha na eletricidade.

Ou seja, o comprador dá pouco peso à conta de luz que o carro vai gerar.

No entanto, se custo operacional do carro (preço do “combustível”) aumenta, deveria haver menor demanda.

Por que o efeito do preço seria diferente entre gasolina e eletricidade?

Como induzir transição energética?

Autores argumentam que consumidores entendem melhor como o preço da gasolina impacta seu orçamento.

Ao abastecer o carro, fica evidente quanto se gastou.
No caso da eletricidade, é mais difícil calcular quanto do consumo de energia da casa é atribuível ao carro.

Para política pública, isto é relevante.

Aponta para qual intervenção pode ser mais eficiente se o objetivo for incentivar compra de veículos elétricos.

Referência: Bushnell, James B., Erich Muehlegger, and David S. Rapson. 2022. Energy Prices and Electric Vehicle Adoption. NBER Working Paper No. 29842. https://doi.org/10.3386/w29842.

Imposto ou subsídio?

Em aulas passadas, imposto e subsídio agiam na mesma margem, com sinais opostos.

Aqui a margem não é a mesma para o consumidor. O preço da gasolina é visto na bomba; o custo da recarga se perde na conta de luz.

Baratear a eletricidade para quem recarrega move pouco a compra do elétrico.
Encarecer a gasolina tem mais efeito.

Com dados da Califórnia, os autores calculam quanto o governo deveria pagar a quem compra um carro elétrico. A resposta é positiva: vale subsidiar.

Mas esse valor é o saldo de duas forças que puxam em direções opostas: uma favorece subsídio; a outra, imposto.

Duas margens, sinais opostos

O instrumento de preço ótimo soma duas correções:

Externalidade: na Califórnia, o imposto da gasolina já cobre o dano, mas a tarifa de luz fica acima do custo social marginal.

→ Subsidiar o elétrico.
“Erro” do comprador: muitos pagam tarifa maior do que a média, mas subestimam custo do elétrico na conta de energia, o que aumenta compra deste tipo de veículo.

→ Taxar o elétrico.

Saldo do artigo: subsídio de cerca de US$ 200 a 300 por ano.

Minerais Críticos

Do carro elétrico à mina

Carros elétricos precisam de baterias, que, por sua vez, precisam de lítio, níquel e cobalto.

Baterias de veículos elétricos são 80% da capacidade instalada de baterias anual no mundo.
Respondem por 65% da demanda mundial de lítio e por 45% da de cobalto.

A cadeia tem três elos, todos concentrados: mineração (Austrália, Indonésia, RDC), refino e baterias (empresas chinesas refinam de 65% a 80% e fabricam cerca de 70% das baterias), montadoras.

Domínguez-Iino, Elliott e Hsiao (2026) perguntam: se poucos países controlam esses minerais, como seu poder de mercado afeta a transição?

Minerais mais concentrados que o petróleo

Petróleo: os três maiores produtores somam 39%.
Lítio: a Austrália sozinha produz metade.

Um modelo com dois minerais

Dois minerais, lítio ($\ell$) e níquel ($n$). Duas baterias: $L$ (LFP) usa só lítio; $N$ (NMC) usa lítio e níquel, em proporção fixa.

Com fabricação competitiva, o preço da bateria é o custo dos minerais:

\[p_L = p^{\ell}\, r^{\ell}_{L}, \qquad p_N = p^{\ell}\, r^{\ell}_{N} + p^{n}\, r^{n}_{N}\]

$r^{m}_{j}$ é a composição química: quilos do mineral $m$ por unidade da bateria $j$.

As baterias são substitutas: $\delta_{LN}=\partial d_L/\partial p_N>0$.

O efeito próprio domina: $\delta_{NN}=\partial d_N/\partial p_N<0$ e $\delta_{LN}+\delta_{NN}<0$ (a demanda total cai quando uma bateria encarece).

O níquel encarece. E o lítio?

\[\frac{\partial d^{\ell}}{\partial p^{n}}=\underbrace{\delta_{LN}\, r^{\ell}_{L}\, r^{n}_{N}}_{(1)\;>\;0}+\underbrace{\delta_{NN}\, r^{\ell}_{N}\, r^{n}_{N}}_{(2)\;<\;0}\]

(1) Substituição: a bateria $N$ fica mais cara, a demanda migra para $L$, que usa lítio. A demanda por lítio sobe.

(2) Complementaridade: a bateria $N$ vende menos. Como ela também usa lítio, a demanda por lítio cai.

Se a soma é positiva, lítio e níquel são substitutos brutos. Se é negativa, são complementos brutos.

Qual força domina é uma questão empírica.

Por que o sinal importa?

Se a Indonésia restringe oferta de níquel para elevar o preço, temos:

	Substitutos brutos	Complementos brutos
Preço do lítio	sobe	cai
Austrália (lítio)	ganha de carona	perde
Interesses dos dois países	alinhados	em conflito
Bateria $L$ (LFP)	encarece	barateia

Com complementos, a política da Indonésia funciona como um imposto sobre a bateria $N$ e um subsídio à bateria $L$. A adoção total cai, mas cai menos.

Simulação: eliminar o maior produtor

Sai do mercado	Lítio	Níquel	Cobalto	Bateria L	Bateria N
Austrália (50% do lítio)	+107	−1,1	−3,7	+9,5	+9,5
Indonésia (53% do níquel)	−1,8	+76	−3,4	−0,2	+3,6
RDC (74% do cobalto)	−6,2	−3,7	+865	−0,6	+14,1

Variação média de preço (%), Domínguez-Iino et al. (2026), tabela 2. Bateria L: LFP; bateria N: NMC e NCA.

O preço do mineral que falta dispara; o dos outros dois cai: é a assinatura empírica da complementaridade.

Sem lítio australiano, as duas baterias encarecem (insumo comum). Sem níquel ou cobalto, a LFP fica até mais barata.

A China: dona de minas em três minerais

Multinacionais chinesas têm participação em minas de lítio, níquel e cobalto pelo mundo. Controlar vários minerais tem duas forças opostas.

Anticompetitiva: as baterias $L$ e $N$ são substitutas; quem controla os dois minerais deixa de competir entre elas.
Pró-competitiva: na bateria $N$, lítio e níquel são complementos. Donos separados ignoram que o preço alto de um reduz a venda do outro; um dono só leva isso em conta e restringe menos (complementaridade de Cournot, 1838).

Como os minerais são complementos brutos, a segunda força domina, ainda que por pouco.

Coordenação vertical: a China é a maior compradora de baterias. Mineral caro prejudica as próprias montadoras.

Multinacionais ou países?

Quem exerce o poder de mercado	Preço das baterias	Quantidade
Austrália e Indonésia, cada uma por si	+2,7%	−2,6%
Minas chinesas de lítio e níquel, coordenadas	+0,6%	−0,6%

Valores aproximados, lidos da fig. 15 de Domínguez-Iino et al. (2026).

Cenário “Top producers”: principais produtores de cada mineral impõem impostos sobre a produção para maximizar excedente do produtor e receita do imposto.
Cenário “China”: escolha de impostos que maximizam excedente e receita das empresas com controle chinês, levando em consideração a complementaridade entre minerais.

Cartel chinês é menos prejudicial do que cartel de cada país separadamente.

Multinacionais ou países?

Possível interpretação:

Se maiores produtores de minerais nacionalizarem recursos (a exemplo da OPEP), preços serão maiores e transição energética pode ser atrasada.
Mecanismo de coordenação horizontal (via multinacionais chinesas) pode facilitar transição.

Referência: Domínguez-Iino, Tomás, Jonathan T. Elliott, and Allan Hsiao. 2026. Critical Minerals, Geopolitics, and the Green Transition. Working paper. https://tdomingueziino.github.io/critical_minerals.pdf.

Energia de Biomassa

Mais próximo de casa: transição energética baseada em fontes como etanol ou bagaço de cana.

Ideia é que cana-de-açúcar absorve carbono ao crescer, compensando parcialmente emissões posteriores de veículos movidos a etanol.

Há grande expectativa sobre o potencial da biomassa como fonte de energia de baixo carbono, especialmente no Brasil.

Entretanto, há desafios.

Energia de Biomassa

Com agravamento da crise climática, retorno das plantações diminui.

Cada hectare de cana-de-açúcar plantada produz menos matéria-prima para etanol.

Como essa queda de produtividade pode afetar o potencial de redução de carbono da biomassa?

Para produzir a mesma quantidade, agricultores precisam ocupar área maior.
No Brasil, muitas vezes isso significa mais desmatamento, fazendo aumentar as emissões.

Quanto a área precisa crescer?

Produção = produtividade × área. Para manter a produção, a área cresce na razão inversa da produtividade: $A=Q/y$.

Queda da produtividade	Área necessária
10%	+11%
20%	+25%
30%	+43%

A área cresce mais que a perda de produtividade; a diferença aumenta com a perda: $1/(1-0{,}3)=1{,}43$.

Se a área nova vem de floresta, a emissão do desmatamento desconta o carbono que o etanol evitaria.

Energia de Biomassa

Mesmo que não haja aumento do desmatamento, é razoável supor que biomassa vai competir por espaço com outras culturas agrícolas.

Se não for possível expandir a área de cana-de-açúcar, potencial redutor de emissões também é impactado.

Alternativamente, pode haver encarecimento de alimentos.

Energia de Biomassa

Xu et al. (2022) estudam essa possibilidade.

Mostram que, quanto mais demorarmos para implantar biomassa como combustível alternativo, menor será seu potencial redutor de emissões.
Isto é o que se chama de “positive feedback” → o próprio aquecimento global dificulta sua mitigação.

Referência: Xu, S., Wang, R., Gasser, T. et al. 2022. Delayed use of bioenergy crops might threaten climate and food security. Nature: 609, 299–306. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05055-8.

O atraso em números

Os autores simulam bioenergia com captura de carbono (BECCS) a partir de resíduos de milho, trigo e arroz, num modelo climático em que a produtividade agrícola responde à temperatura, ao CO₂ e ao fertilizante.

Início da mitigação	2040	2050	2060
Aquecimento em 2100	2,5 °C	3,4 °C	4,2 °C
Aquecimento em 2200	1,7 °C	2,6 °C	3,7 °C
Parte devida à perda de produtividade	0,3 °C	0,6 °C	0,8 °C

Em 2100 os três cenários passam de 2 °C. As emissões negativas dos BECCS trazem o aquecimento de volta abaixo da meta até 2200 só com início em 2040.

O aquecimento a partir do qual os BECCS deixam de bastar é de cerca de 2,5 °C, atingido por volta de 2050.

Dez anos que custam caro

Chance de ficar abaixo de 2 °C em 2200, sem e com a perda de produtividade: início em 2040, 93% e 75%; início em 2050, 47% e 3%.

E a comida?

Mesmo com a área agrícola expandida para garantir 2,0 Mcal por pessoa por dia em 2030, a oferta média cai de 2,2 para 1,8 Mcal em 2100 (mitigação em 2040).

Mais fertilizante ajuda pouco: o arroz rende seis vezes mais quando o nitrogênio passa de 5 para 100 kg/ha, mas só 12% mais de 100 para 150 kg/ha.

Atrasar a mitigação de 2040 para 2060 eleva de 81 para 90 os países em desenvolvimento abaixo do nível de subnutrição (1,5 Mcal) em 2100.

Na Índia, na África e no Oriente Médio o déficit passa de 50%.

Concluindo

A energia responde por cerca de três quartos das emissões; a transição é investimento alto com retorno maior, segundo o FMI.
O risco das renováveis pode pesar tanto quanto sua produtividade: reduzir o risco do investidor também é política climática.
Consumidores reagem mais ao preço que veem: a gasolina pesa mais que a conta de luz na compra do carro elétrico.
Os minerais das baterias são complementos: restringir um derruba o preço dos outros. O efeito sobre a transição depende do mineral.
A biomassa perde potencial quanto mais o aquecimento avança: adiar tem custo crescente.

Referências

Bushnell, James B., Erich Muehlegger, e David S. Rapson. 2022. Energy Prices and Electric Vehicle Adoption. NBER Working Paper No. 29842. National Bureau of Economic Research. https://doi.org/10.3386/w29842.

Climate Watch. 2025. Historical GHG Emissions. https://www.climatewatchdata.org/ghg-emissions.

Domínguez-Iino, Tomás, Jonathan T. Elliott, e Allan Hsiao. 2026. «Critical Minerals, Geopolitics, and the Green Transition». https://tdomingueziino.github.io/critical_minerals.pdf.

Hong, Harrison, Jeffrey D. Kubik, e Edward P. Shore. 2025. Renewable Asset Price Volatility and Its Implications for Decarbonization. NBER Working Paper No. 33789. National Bureau of Economic Research. https://doi.org/10.3386/w33789.

International Monetary Fund. 2023. Fiscal Monitor: Climate Crossroads: Fiscal Policies in a Warming World. International Monetary Fund.

Xu, Siqing, Rong Wang, Thomas Gasser, Philippe Ciais, Josep Peñuelas, et al. 2022. «Delayed Use of Bioenergy Crops Might Threaten Climate and Food Security». Nature 609: 299–306. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05055-8.