Modelos input-output multiobjectivo com coeficientes intervalares para o estudo das interacções economia-energia-ambiente

Abstract

O sector energético assume particular relevo no contexto nacional, quer pelas suas repercussões no aparelho produtivo, quer pelas consequências ao nível do emprego, do abastecimento interno, das relações com o exterior e do ambiente. Devido à forte dependência energética do exterior, e ao peso do consumo dos combustíveis fósseis no consumo de energia primária, o país enfrenta grandes desafios ao nível das políticas que deverá seguir, de modo a alcançar as metas estabelecidas para os sectores energético e ambiental, sem descurar as questões económicas e sociais que lhes estão associadas. Os modelos de programação linear multiobjectivo baseados na estrutura linear das relações de produção inter/intra-industriais são utilizados para o estudo das interacções entre a economia, a energia e o ambiente. Estes modelos permitem aos agentes de decisão contemplar diversos eixos de avaliação relacionados, nomeadamente, com estratégias energéticas sustentáveis, o crescimento económico, o bem-estar social e as preocupações ambientais. Deste modo, os agentes de decisão beneficiam de uma ferramenta de análise que permite determinar os impactes ambientais decorrentes de alterações verificadas no nível das actividades económicas, que poderão estar assentes em políticas distintas. Na maioria dos problemas reais, os coeficientes destes modelos não são exactamente conhecidos, porque os dados são escassos, são dificilmente obtidos ou estimados e o sistema a modelar pode estar sujeito a alterações. Portanto, estes modelos de programação matemática para apoio à decisão devem considerar explicitamente, para além de funções objectivo múltiplas e conflituosas, o tratamento da incerteza associada aos coeficientes. A programação intervalar é uma abordagem interessante para o tratamento da incerteza em problemas de programação matemática, porque não requer a especificação das distribuições probabilísticas (como na programação estocástica) ou das distribuições possibilísticas (como na programação difusa) dos coeficientes do modelo. Para a utilização da programação intervalar é necessário apenas dispor de informação acerca da gama de variação dos coeficientes incertos. Um dos principais objectivos desta dissertação consistiu no desenvolvimento de um método interactivo para modelos de programação linear multiobjectivo com coeficientes intervalares, para o estudo das interacções entre a economia nacional, o sistema energético e os impactes ambientais, de modo a auxiliar os agentes de decisão a identificar soluções robustas, ou seja, soluções que se comportem bem em diferentes cenários de coeficientes do modelo. Foi efectuado um vasto trabalho de recolha de dados, de modo a ser desenvolvido um modelo próximo da realidade nacional. Alguns resultados ilustrativos, obtidos através da aplicação desse método interactivo são analisados, enfatizando a utilidade da abordagem proposta no apoio à decisão.

The energy sector is particularly relevant in the national context, due to its impacts on the productive system as well as its consequences on the level of employment, internal supply, external relations and the environment. The high external energy dependency and the weight of the fossil fuels on the primary energy consumption imply the country is faced with great challenges regarding the policies it must follow in order to achieve the targets, which have been imposed both for the energy and environmental sectors, without discarding the economic and social issues that are associated to them. Multiobjective linear programming models based on the linear inter/intra industrial linkages of production are used to study the interactions between the economy, the energy system and the environment. These models allow the decision-makers to incorporate distinct axes of evaluation, namely related with energy sustainable strategies, economic growth, social well-being and environmental concerns. In this manner, the decision-makers benefit from an analytical tool which allows them to assess the environmental impacts, resulting from changes in the level of production of the economic activities that might be sustained by distinct policies. In most real-world situations, the coefficients of these models are not exactly known because data is scarce, difficult to obtain or estimate and the system being modeled might be subject to changes. Therefore, these mathematical programming models for decision support must take explicitly into account, besides multiple and conflicting objective functions, the treatment of the uncertainty associated with the coefficients. Interval programming is an interesting approach to tackle uncertainty in mathematical programming models, since it does not require the specification of the probabilistic distributions (as in stochastic programming) or the possibilistic distributions (as in fuzzy programming) of the model coefficients. Interval programming just assumes that information about the range of variation of the uncertain coefficients is available. One of the main goals of this dissertation consisted in developing an interactive method for multiobjective linear programming problems with interval coefficients, to study the interactions between the national economy, the energy system and the environmental impacts, by supporting the decision-makers in the identification of robust solutions, that is solutions with good performance for different model coefficient settings. An extensive work of data gathering has been made in order to develop a national realistic model. Some illustrative results, obtained by using that interactive method are analysed, emphasizing the usefulness of the proposed approach to provide decision aid to decision-makers.