The development of suitable long term flood risk intervention strategies is a challenge. Climate change alone is a significant complication but in addition complexities exist trying to identify the most appropriate set of interventions, the area with the highest economical benefit and the most opportune time for implementation. All of these elements pose difficulties to decision makers. Recently, there has been a shift in the current practice for appraising potential strategies and consideration is now being given to ensure flexible, adaptive strategies to account for the uncertain climatic conditions. Real Options in particular is becoming an acknowledged approach to account for the future uncertainties inherent in a flood risk investment decision. Real Options facilitates adaptive strategies as it enables the value of flexibility to be explicitly included within the decision making process. Opportunities are provided for the decision maker to modify and update investments when knowledge of the future state comes to light. In this thesis the use of Real Options in flood risk management is investigated as a method to account for the uncertainties of climate change. Each Intervention strategy is purposely designed to capture a level of flexibility and have the ability to adapt in the future if required. A state of the art flood risk analysis tool is employed to evaluate the risk associated to each strategy over future points in time. In addition to Real Options, this thesis also explores the use of evolutionary optimisation algorithms to aid the decision making process when identifying the most appropriate long term strategies. Although the risk analysis tool is capable of quantifying the potential benefits attributed to a strategy, it is not necessarily able to identify the most appropriate. Methods are required which can search for the optimal solutions according to a range of performance metrics. Single and multi-objective genetic algorithms are investigated in this thesis as a method to search for the most appropriate long term intervention strategies. The Real Options concepts are combined with the evolutionary multiobjective optimisation algorithm to create a decision support methodology which is capable of searching for the most appropriate long term economical yet robust intervention strategies which are flexible to future change. The methodology is applied to two individual case studies, a section of the Thames Estuary and an area on the River Dodder. The results show the inclusion of flexibility is advantageous while the outputs provide decision makers with supplementary knowledge which previously has not been considered.

The aim of this study is to evaluate an alternative socio-economical valuation method (i.e., Hybrid Real Options, HRO) to the traditional benefit cost method (CBA) for the evaluation of investments within Intelligent Transportation Systems (ITS). The proposed alternative method will be evaluated by the use of a case study where it is applied and compared to the results of the traditional method. The case study evaluates the socio-economical effects of an investment in Variable Speed Limits along a section of the motorway E18. The results of the study shows that the choice of evaluation methods affects both the investment strategy and the estimated socio-economical benefits of the investment. Using the HRO method yields twice as high socio-economical benefits compared to the CBA method. The main reason for this being that HRO account for risk and uncertainties wheras CBA only accounts for the most probable outcome of the investment. The choice of method is a complex task that involves many stakeholders however a more critical approach to the choice of socio-economical evaluation method is advocated based on the results of this study.

[pt] A demanda por commodities mineral e energético no mundo vem sofrendo um forte aumento nos últimos anos causado principalmente pelo crescimento da economia chinesa. No setor de minério de ferro movimentos de aquisições e consolidações são cada vez mais freqüentes pois grandes grupos siderúrgicos buscam, por meio de aquisições, garantir o fornecimento de seu principal insumo e se proteger contra a forte variação do preço no mercado e, por outro lado, empresas de mineração, ao se consolidarem, se protegem contra essas ameaças. A avaliação de novos projetos de mineração é fundamental para identificar o valor da empresa ao considerarmos que uma empresa de mineração é um portfólio de projetos. Dada as características de alguns projetos de mineração, o uso da Teoria de Opções Reais permite uma avaliação mais eficiente do valor destes projetos em função das flexibilidades gerenciais e incertezas de mercado. Esta dissertação procura rever e aplicar os conceitos de opções reais utilizando a probabilidade neutra ao risco e processo estocástico com drifts de crescimento da variável de incerteza através de um projeto de mineração hipotético com a opção de expandir sua capacidade em um prazo de 5 anos. / [en] The world demand for mineral and energetic commodities is rising strongly in the last years due mainly to the growth of the Chinese economy. In the iron ore industry movements of merger and acquisition are more frequent therefore steel producers groups are looking to, by means of acquisition, guarantee their iron ore supply and to protect against the huge volatility of price in the market. On the other hand mining companies are protecting their business against these threats by merger operations. In this context, the valuation of new mining projects is essential to identify the enterprise value, considering that a mining company is a portfolio of projects. Given the characteristics of some mining projects, the use of the Real Option Theory allows a more efficiently valuation be done in presence of flexibilities and market uncertainties. This thesis intent to apply the concepts of real option, considering the risk neutral probability and stochastic process with growth drift of the variable of uncertainty, thru a hypothetic mining project, which holds a capacity expansion option that can be exercised in the five year time.

[pt] A crescente preocupação ambiental e dependência energética de combustíveis fósseis têm aumentado a importância do desenvolvimento de combustí­veis renováveis e menos poluentes. Dentro deste cenário, o Biodiesel é uma alternativa que apresenta diversas vantagens em relação ao diesel fóssil, ou Petrodiesel, além de possuir propriedades fí­sicas semelhantes. Neste trabalho mensurou-se o valor que advêm da flexibilidade existente para o produtor de Biodiesel da escolha do insumo utilizado na sua produção através da Teoria de Opções Reais. Os resultados encontrados indicam que essa opção de escolha de insumos tem valor quando se assume que os preços futuros destes insumos seguem processos estocásticos como o Movimento de Reversão à  Média e o Movimento Geométrico Browniano, o que pode ser suficiente para viabilizar o uso de insumos que não seriam recomendados pela análise tradicional. Como esses processos estocásticos geram diferentes resultados, a seleção do modelo e dos parâmetros utilizados são fatores importantes na valoração desta classe de projetos. / [en] There has been a growing concern in recent years about the quality of our environment and dependence on fossil fuels to supply the energy needs of the world, which has created an interest in the development of renewable and less polluting energy sources. One of such alternatives is the Biodiesel, which has many advantages relative to the fossil based Diesel, or Petrodiesel, aside from being physically equivalent. We use the real options approach to determine the value of the managerial flexibility that a Biodiesel plant has to switch inputs among different grain commodities. Our results indicate that the option to choose inputs has value if we assume that the future prices follow stochastic processes such as Geometric Brownian Motion and Mean Reversion Models, and can be sufficient to recommend the use of input commodities that would not be recommended the traditional valuation methods. Given that each of these models provides different option values, the choice of model and parameters has a significant impact on the valuation of this class of projects.

O objetivo desta tese de doutorado foi investigar o efeito da flexibilidade na tomada de decisão em uma usina sucroenergética, sob a abordagem da teoria de Opções Reais com simulação de Monte Carlo. Para isso, partiu-se de uma análise econométrica das séries de tempo dos preços do etanol hidratado, da gasolina veicular e do açúcar VHP (Very High Polarized). Dessa análise foi possível verificar que as séries de preços do etanol e do açúcar são modeladas pelo movimento de reversão à média. Além disso, constatou-se que no curto prazo ocorreu uma transmissão de preços do açúcar e da gasolina para o preço do etanol. Por outro lado, a série de preços do açúcar não foi influenciada pelas demais e a da gasolina não foi influenciada pela do açúcar e muito pouco pela do etanol. Nesse sentido, percebe-se que não houve uma interdependência simultânea entre os preços desses três produtos. Adicionalmente, para o restante da análise, foi considerada uma usina fictícia com a hipótese de contar com a flexibilidade para escolher a proporção a ser produzida entre açúcar e etanol, definida como opção de conversão e também com a opção de parada temporária, com a qual é possível interromper a produção na usina, a fim de reduzir perdas caso os custos de produção ultrapassassem os preços do produto a ser vendido. Sob tais hipóteses, buscou-se quantificar o efeito marginal das contribuições das flexibilidades gerenciais na tomada de decisão em investimentos sucroenergéticos. Pelos resultados encontrados, a tomada de decisão que leva em conta as flexibilidades identificadas consegue aumentar em até 88,14% o valor esperado do VPL de uma usina sucroenergética e reduzir o risco de o VPL ser negativo. Assim, esse trabalho propõe que as flexibilidades gerenciais trazem maiores retornos para usinas sucroenergéticas. Não só, mas também, essas flexibilidades mitigam os efeitos de crises no setor. / The goal of this PhD Thesis was to investigate the effect of flexibility in decision making in a sugar cane plant under the Real Options theory with Monte Carlo simulation approach. For this, we started with an econometric analysis of the time series of the prices of hydrous ethanol, vehicular gasoline and VHP (Very High Polarized) sugar. From this analysis it was possible to verify that the ethanol and sugar price series are modeled by the mean reversion movement. In addition, it was found that in the short-term sugar and gasoline prices were transmitted to the price of ethanol. On the other hand, the series of sugar prices was not influenced by the others and that of gasoline was not influenced by sugar and very little by ethanol. In this sense, it can be seen that there was no simultaneous interdependence between the prices of these three products. In addition, for the rest of the analysis, it was considered a fictitious plant with the hypothesis of switch output option and also with the temporary shutdown option. Under these hypotheses, we sought to quantify the marginal effect of the contributions of managerial flexibilities in decision-making on sugar cane investments. Based on the results obtained, decision-making that considers flexibilities can increase the expected value of NPV of a sugar cane plant by up to 88.14% and reduce the risk of NPV being negative. Thus, this work proposes that managerial flexibilities bring greater returns to sugarcane plants. Not only that, but also, these flexibilities mitigate the effects of crises in the sector.

[pt] Segundo a Associação de Comércio Exterior do Brasil, o minério de ferro representou 12,8 porcento do total exportado pelo Brasil em 2012, se mantendo como primeiro produto, em valor, na pauta de exportação brasileira. Nesse contexto, o complexo Carajás, localizado no sudeste do estado do Pará em operação desde 1985, destaca-se por ser a maior reserva do país e por ter o minério com maior teor de ferro do mundo. Este trabalho tem como objetivo avaliar o projeto de expansão de Carajás, conhecido como projeto S11D,através da teoria de opções reais, buscando considerar o valor da flexibilidade gerencial existente no projeto e potenciais incertezas de mercado de forma a obter uma avaliação mais eficaz de um ativo tão representativo para o país. Os resultados indicam que a opção de expansão aumenta do valor do projeto de 77 bilhões de dólares para 99 bilhões de dólares, indicando o valor da opção em 22 bilhões de dólares. / [en] According to the Brazilian External Association of Commerce, iron ore represented 12,8 percent of total export revenue in 2012, being the first product, at value, on the Brazilian export market share. In this context, Carajás Complex, located at south east of Pará State in operation since 1985, express itself from being the biggest reserve in the country and for having the highest iron ore content of the world. The target of this work is to evaluate the Carajás expansion project, known as S11D project, through Real Option Theory, considering the value of management flexibility existing in this project and potential market uncertainties in which obtain a valuation more efficient from an asset so representative to the country. The results indicate that the expansion option raises the project value from 77 billion dollars to 99 billion dollars, resulting the option value of 22 billion dollars.

[pt] O WiMAX é um padrão de tecnológico de broadband wireless que tem o potencial de oferecer infra-estrutura para conectividade de última milha para clientes corporativos e residências, abrangendo grandes distâncias e oferecendo uma alternativa ao DSL e cabo. Este novo padrão wireless é percebido pelas empresas de telecomunicações como uma oportunidade de ganhar penetração em localidades onde ainda não são oferecidas soluções de banda larga. Como qualquer padrão wireless, o WiMAX necessita de faixas de espectros de freqüência para operar, e como as faixas de freqüências são bens públicos e escassos, as mesmas são licitadas pelo órgão regulador garantindo exclusividade no seu uso. Este trabalho avalia quanto uma empresa pode ofertar numa licitação de blocos de freqüência na faixa de 3,5GHz que serão utilizados para operar um rede WiMAX tanto pelo método tradicional do FCD quanto pela teoria das opções reais. No mercado de telecomunicações, este tipo de projeto apresenta grandes incertezas e também significativas flexibilidades gerenciais, o que indica que a teoria de opções reais pode ser mais adequada para este tipo de análise. Os resultados obtidos conferem isso e as opções do projeto aumentaram seu valor em 149%, permitindo à empresa elevar o valor máximo a ser ofertado na licitação em até 58% do valor original obtido pelo FCD, aumentando as chances de vencer a licitação e investir em um projeto rentável. / [en] WiMAX is a broadband wireless technology developed as an alternative to DSL and cable, to offer infrastructure last mile connectivity for business and residential clients, covering great distance. This new wireless standard is considered in telecommunication marketing as an opportunity to offer broadband in areas where this service does not exist. As any wireless standard, WiMAX requires spectrum allocations to operate, and as frequency bands are scarce public assets, they are bid out by the regulatory agency to assure exclusivity. In this dissertation we value the bid for some frequency bands of the 3,5GHz WiMAX frequency spectrum, under both Discounted Cash Flow methods (DCF) and Real Option Valuation. In the telecommunications market, this type of project presents great uncertainty and flexibility, which implies that real option valuation is the best alternative for this analysis. The results shows that the options embedded in the project increase its value by up to 149% when compared to the DCF approach. This allows the firm to increase the value of its bid by up to 58%, increasing its chances of wining a profitable project.

[pt] A metodologia tradicional do fluxo de caixa descontado, amplamente adotado pelas empresas para avaliar investimentos e tomar decisões, possui diversas limitações quando a análise está sujeita a incertezas e existem flexibilidades gerenciais. A teoria de opções reais surge como uma metodologia mais adequada para este tipo de cenário, uma vez que permite a avaliação do investimento em função das flexibilidades incluídas no projeto que podem ser modeladas de maneira semelhante ao cálculo do valor de uma opção financeira do mercado de capitais. Este trabalho analisa um investimento para um projeto de uma empresa que capta recursos através da formação de um fundo de Venture Capital. A utilização do método de opções reais para avaliação de projetos financiados através deste tipo de captação é recomendada, uma vez que os mesmos encontram-se em estágio de desenvolvimento inicial, submetidos a um ambiente de forte incerteza e com a existência de flexibilidades gerenciais que afetam a tomada de decisão. A indústria de Venture Capital é tipicamente representada por empresas de elevado crescimento nos primeiros anos de investimento e forte volatilidade dos retornos esperados (incerteza). O projeto apresentou VPL negativo quando a abordagem tradicional é utilizada e, ao aplicar a metodologia de opções reais, foi possível perceber que este resultado subestima o valor do projeto e leva a uma tomada de decisão não ótima. A partir deste trabalho, conclui-se que, em cenários de grande incerteza e existência de flexibilidades, como é o caso de investimentos de Venture Capital, o método de valoração mais adequado é a metodologia de opções reais. / [en] The traditional discounted cash flow method, which is commonly used by companies to analyze capital budgeting investments, has important limitations when uncertainty and managerial flexibility are present. For these types of project, option pricing methods are more appropriate, since they allow the value of these managerial flexibilities to be adequately captured and valued. In this work we analyze the investment in a project through a venture capital fund, and show that the use of the real option method for the valutation of this type of projects and financing scheme is recommended, given these projects are in the initial stages of development, have a high degree of uncertainty and allow significant managerial flexibility. The Venture Capital industry is typically represented by firms with high growth rates in their initial years and high volatility of the expected returns. The results show that the project has a negative NPV under the traditional discounted cash flow method, but with real option valuation the project value was significantly higher, which shows that non optimal decisions may occur if project flexibility is not valued. We conclude that when high levels of uncertainty and flexibility exist, such as is the case of investments in Venture Capital projects, the real options method provides a more adequate value for the project.

[pt] A presente tese tem como objetivo estabelecer uma metodologia que permita efetuar uma composição otimizada de uma carteira de ativos reais, determinando os que serão selecionados na carteira, de tal forma que atendam a um conjunto de restrições características da carteira sob análise, e levando em conta a possibilidade de exercer opções reais. Esta otimização se realiza em função da maximização da medida de performance Omega, a qual se define como a relação entre o ganho médio esperada e a perda média esperada da distribuição de retornos ou da distribuição de Valores Presente Líquido (VPL). Esta medida requer que seja previamente definido o nível mínimo de retorno (ou VPL) desejado pelos investidores, que é o limite entre a área de ganhos e a de perdas na distribuição. A medida Omega leva em consideração todos os momentos da distribuição de retornos futuros ou VPL, não se restringindo ao mundo simplificado da Média-Variância. É um fato empírico conhecido que as distribuições de muitas variáveis financeiras não seguem uma distribuição normal e que a maioria dos investidores não possuem funções de utilidade quadrática, fazendo com que a modelagem clássica de composição de carteiras proposta por Markowitz (1952) não seja apropriada nestes casos. Omega permite lidar satisfatoriamente com todo tipo de distribuições, sejam ou não normais. Na presente tese, a abordagem proposta se baseia em métodos numéricos de Simulação de Monte Carlo, para a determinação das distribuições de VPL e o cálculo da medida Omega. / [en] This thesis develops a methodology to determine an optimum composition of a portfolio of real assets. It involves selecting real assets which will be included in the portfolio and taking into consideration all the constraints which apply. The possibility of exercising real options is taken into consideration. The determination of the optimum composition is done by maximizing a performance measure called Omega. Omega measure is defined as the relation between the expected average gain (Expected Chance) vs. the expected average loss (Expected Shortfall) of the returns or Net Present Values (NPV) distribution. This measure requires the decision maker to define previously the minimum desirable level of return or NPV, depending on the context it is being used, which is the border between the gains and losses areas in the distribution. Omega takes into account of all the moments of the distribution of the future returns or NPV, implying it does not restrict to the Mean-Variance world. It is a well known empirical fact that many financial variables don´t follow normal distributions or most investors don´t have quadratic utility functions, which causes the classical model of portfolio composition proposed by Markowitz (1952) inappropriate. The Omega measure can deal satisfactorily in all cases not having normal distributions or even in cases which have normal distributions. In this thesis, the numerical method of Monte Carlo Simulation is used to determine the NPV distribution and calculate Omega measure.

Em finanças corporativas e em análises tradicionais de projetos, os modelos de fluxo de caixa descontado têm prevalecido como a estrutura básica para a grande maioria das análises de geração de valor para as empresas. A evolução da teoria de precificação de opções, contudo, adicionou às teorias e práticas usuais de finanças um novo conjunto de ferramentas necessárias para gerenciar e explorar o valor advindo da incerteza e da volatilidade, que ampliam os parâmetros da geração de valor ao acrescentarem os conceitos da flexibilidade gerencial. Dentro deste contexto, o presente trabalho buscou pesquisar e apresentar a metodologia de avaliação de investimentos em ativos reais com base na teoria de precificação de opções ("opções reais"), suas características, limitações e aplicações em ambientes empresariais caracterizados pela alta volatilidade econômica. Neste sentido, a pesquisa inicia-se com a revisão bibliográfica das diversas teorias utilizadas para a avaliação de projetos de investimento, visando apresentá-las desde sua forma mais básica até os principais métodos mais sofisticados e recentes, cujo escopo incorpora conceitos como o valor do dinheiro no tempo e risco. Finalmente, a título de se demonstrar a aplicabilidade dos métodos apresentados, um exercício teórico simulando um caso real é desenvolvido, levando em consideração um ambiente considerado de grande volatilidade, analisando-se as oportunidades que a metodologia de opções reais pode proporcionar. Como resultado desse trabalho, conclui-se que a análise de opções reais pode ser uma alternativa viável e preferencial às metodologias tradicionais, quando inserida num ambiente de grandes incertezas e flexibilidade gerencial, tal como o ambiente geral que caracteriza a América Latina. / In corporate finance and traditional capital budgeting, discounted cash flow methods have prevailed as the basic structure in most approaches to investment and shareholder value analysis. The evolution of the option pricing theory, however, has added a whole new set of tools to the traditional group of theories and practices, necessary to the good management and exploitation of the value from uncertainty and volatility. These tools broaden the value generation parameters by adding the managerial flexibility and uncertainty concepts. Amid this overall context, the present work has tried to research and present the real asset investment analysis methodology based on the option pricing theory (real options), its characteristics, limitations and applications in business environments characterized by high economic volatility. Therefore, this study begins with the review of several theories used in capital budgeting, aiming to present them from their most basic form, up to the main, most sophisticated and recent methods, which include concepts like time value of the money and risk. Finally, in order to demonstrate the applicability of the methods discussed, a theoretical exercise, which simulates a real case, is developed, considering an environment of high volatility, analyzing the opportunities that the real options theory may grant. As a result of this study, it is concluded that the real options analysis may be a viable and preferable alternative if compared to traditional methodologies, when used in an uncertain environment, in association with managerial flexibility, like the general environment that characterizes the Latin America region.