[pt] Este estudo tem como motivação as incertezas relacionadas ao suprimento de gás natural no Brasil nos próximos anos em função de possíveis atrasos nos projetos do Pré-Sal. Para mitigar o risco da produção de gás natural ficar aquém da planejada para os próximos anos, a Petrobras vem ampliando as alternativas para a oferta de gás natural através da construção de terminais de regaseificação de Gás Natural Liquefeito (GNL). Dentro deste cenário é analisada a viabilidade de construção de um Complexo Gás-químico para a produção de fertilizante nitrogenado e outros produtos químicos, considerando que a planta tem a opção de complementar o suprimento pleno do complexo por meio da importação de GNL nos períodos em que a oferta de gás natural for insuficiente para atender o consumo total desta planta. É utilizada a distribuição triangular e processos estocásticos de reversão à média para modelaras incertezas relativas às variáveis suprimento e preço, respectivamente, e simulação de Monte Carlo para o apreçamento da opção de troca de insumos. Os resultados obtidos indicam que a opção por GNL como complementação do suprimento pleno do Complexo aumenta o valor do projeto, comprovando que este é uma alternativa economicamente viável e atrativa. / [en] This study was motivated by the uncertainties related to the natural gas supply in Brazil in the coming years due to possible delays in the Pre-Salt projects. To mitigate the risk of natural gas production falling short of planned for the coming years, Petrobras has been expanding the alternatives for the natural gas supply by building regasification of Liquefied Natural Gas (LNG) terminals. Within this scenario is analyzed the feasibility of building a gas chemical complex to produce nitrogenous fertilizer and other chemicals, considering that the plant has the option to complement the plentiful supply of the complex by importing LNG in periods that the natural gas supply is insufficient to meet the total consumption of this plant. The triangular distribution and stochastic mean reversion is used to model uncertainties regarding supply and price variables, respectively, and Monte Carlo simulation for pricing the option to switch inputs. The results indicate that the choice of LNG as a supply of full complementation of he complex increases the value of the project, proving that this is a viable and economically attractive alternative.

[pt] O gás natural liquefeito (GNL) tem importante papel na cadeia de suprimento de gás natural e energia elétrica no país. No Brasil, o produto importado visa prioritariamente o atendimento da demanda termelétrica para este insumo. O modelo de geração termelétrico é flexível e a característica principal deste modelo é a necessidade de se garantir uma oferta de combustível flexível para usinas que deverão suprir uma demanda termelétrica igualmente flexível. O objetivo deste trabalho é modelar e avaliar o desempenho de um modelo causal de regressão dinâmica em previsões de demandas de GNL, de longo prazo, para o atendimento das usinas termo-elétricas a gás natural e comparar a capacidade preditiva com modelos tradicionais univariados, vastamente discutidos na literatura, como o ARIMA e o amortecimento exponencial. Foram estabelecidos cenários da variável explicativa a fim de avaliar como tais cenários influenciam a demanda do GNL. O produto desenvolvido nessa dissertação mostrou a viabilidade dos modelos causais serem utilizados como ferramenta para a simulação da demanda de GNL considerando cenários das variáveis causais What if analysis. / [en] Liquefied natural gas (LNG) plays an important role in the country s natural gas and electricity supply chain. In Brazil, the imported product primarily targets the supply of thermoelectric demand for this input. The thermoelectric generation model is flexible and the main characteristic of this model is the need to guarantee a flexible fuel supply for plants that must meet an equally flexible thermoelectric demand. The objective of this work is modeling and evaluate the performance of a causal dynamic regression model in long-term LNG demand forecasts, for supplying of natural gas thermoelectric plants and to compare the predictive capacity with traditional models widely discussed in the literature, such as the ARIMA and the dynamic regression model. Scenarios of the explanatory variable were established in order to evaluate how the explanatory variables influences LNG demand. The product developed in this dissertation showed the viability of causal models to be used as a tool for the simulation of LNG demand considering scenarios of the causal variables. What if analysis.

[pt] A Indústria de Gás Natural apresenta as características de uma indústria de rede. Assim, no caso de ocorrer uma falha em qualquer dos seus agentes ou modais logísticos, há impacto sobre toda a cadeia, com a possibilidade de torná-la inoperante. Esta indústria nasceu e cresceu de forma localizada, gerando mercados consumidores regionais. As regiões consumidoras de gás natural apresentam peculiaridades marcantes e diferentes em vários fatores, como: infraestruturas, volumes consumidos, produções, reservas provadas, formulações do preço e modais utilizados na exportação e importação. Com base nestas características pode-se inferir sobre a maturidade da Indústria de gás natural de cada região, bem como identificar desafios e oportunidade no atendimento do mercado consumidor. Esta dissertação analisa os fatores que determinam a regionalização do gás natural, as características regionais, os principais mercados mundiais e a estrutura da indústria no mercado brasileiro. Descreve as principais tecnologias atuais utilizadas no crescimento neste mercado gasífero, focando a revolução do Shale Gas no mercado norte-americano e a técnica do gasoduto virtual. Para esse fim, utilizou-se revisão narrativa da literatura internacional e nacional sobre a indústria e o mercado do gás natural, com ênfase em logística. / [en] The Natural Gas Industry has the characteristics of a network industry characteristic. Therefore, in the event of failure in any of the logistics agents or modals, there is impact over the entire chain, with the possibility of making it inoperative. This industry was born and raised in a localized way, generating regional consumers markets. Natural gas consuming regions have significant and different peculiarities in many factors, such as: infrastructures, consumed volumes, production, proven reserves, price formulations and modals used in exportation and importation. Based on these features, the maturity of Natural Gas Industry of each region can be inferred, as well as identifying challenges and opportunities in the consumer market service. This paper analyzes the factors which define the natural gas regionalization, regional characteristics, key global markets and industry structure in the Brazilian market. It outlines the main current technologies used in the growth of the gas Market, focused on the Shale Gas revolution in the North American market and in the virtual gas pipeline techniques. To this purpose, we used a narrative review of national and international literature on the natural gas industry and market with emphasis on logistics.

[pt] Atualmente, as termoelétricas abastecidas por Gás Natural (GN) são responsáveis por 11 porcento da geração de energia elétrica no Brasil, consumindo 40 porcento da demanda de gás do país. Esse consumo de GN é sazonal e inconstante, pois é utilizado como substituto para a energia hidrelétrica, que depende do nível pluviométrico dos locais onde estão suas usinas. Devido a essa peculiaridade da matriz energética brasileira e a dependência do país por gás importado gerou-se uma necessidade de estabelecer estoques flutuantes de Gás Natural, armazenados em estado liquefeito (GNL) em navios metaneiros. O principal objetivo desse estoque é que, na eventualidade da necessidade de despacho da geração das termoelétricas, o país tenha uma quantidade de gás suficiente para permitir uma produção de energia termoelétrica por 30 dias. Entretanto, esse modelo de estoque contingencial de GNL é ineficiente e tem custo muito elevado. Essa dissertação demonstra a viabilidade técnica e econômica da substituição dos estoques flutuantes de GNL em navios metaneiros pela utilização de espaços subterrâneos em cavernas abertas por dissolução de rocha salina em domos onshore, apresentando um dimensionamento anual do tamanho do estoque, ou quantidades de cavernas, para atender a crescente necessidade de estoque de GN ao longo do tempo. Como objetivo secundário, o trabalho apresenta uma análise da utilização desses estoques subterrâneos em ambiente offshore, como um pulmão contingencial para manutenção da produção de petróleo do pré-sal na eventualidade de uma ocorrência interromper o fluxo regular de escoamento do gás produzido nas plataformas. / [en] Currently, the power plants fueled by natural gas (NG) are responsible for 11 percent of the electric power generation in Brazil, consuming 40 percent of gas demand in the country. The gas consumption of power plants is seasonal and volatile, since it is directly related to the level of rainfall in locations where there are hydroelectric plants. Due to this peculiarity of the Brazilian energy matrix and the country s dependence on imported gas, there is a need to establish floating stocks of Liquefied Natural Gas (LNG) in LNG carriers. The main objective of this stock is that, if it is necessary to dispatch the generation of the power plants fueled by Natural Gas, the country has a sufficient stock of NG to allow the production of the thermoelectric generation during 30 days of operation. However, this model of contingency stock of Natural Gas is inefficient and has a very high cost. This dissertation demonstrates the technical and economic feasibility of replacing the floating LNG carriers stocks by the use of open underground caves by dissolving rock salt domes onshore, presenting a prediction of the annual stock size and the necessary quantity of caves to meet the growing need for NG stock over time. As a secondary objective, the dissertation presents an analysis of the use of these stocks in underground offshore environment, as a contingency lung for the maintenance of the pre-salt oil reservoirs production in the event of an occurrence that causes the interruption of the regular flow of the runoff from the gas produced in the platforms.

[pt] No Brasil, a demanda de gás natural possui um comportamento estocástico devido ao consumo das usinas termelétricas, as quais operam em regime de complementariedade ao sistema hidrelétrico. O suprimento de gás natural para estas usinas depende em grande parte do fornecimento de Gás Natural Liquefeito (GNL) spot, importado através de navios metaneiros. Em função do tempo de trânsito dos navios, as compras de GNL devem ocorrer com antecedência em relação ao despacho hidrotérmico. Este descasamento de tempo incentiva a utilização de mecanismos de compatibilização da dinâmica do setor elétrico com a dinâmica da cadeia do gás natural. Uma possibilidade de aumentar a sinergia entre estes domínios é utilizar uma estocagem de gás natural para inserir flexibilidade no sistema. A viabilidade da estocagem dependerá do preço do gás e da demanda ao longo do horizonte de análise. O objetivo deste trabalho é a construção de um modelo de programação linear para dimensionar a capacidade de uma estocagem de gás natural sob incerteza de demanda e de preço de GNL. O modelo apresentado é um híbrido de otimização estocástica, construído para considerar a incerteza do consumo de gás, com otimização robusta, construído para levar em conta a incerteza relacionada aos preços do GNL. O modelo caracteriza o perfil de risco do supridor de gás natural pela utilização do Conditional Value-at-Risk (CVaR) e utiliza um critério de segurança que reproduz um processo de suprimento avesso a risco de déficit. Ao final do trabalho é apresentado um estudo de caso hipotético, utilizando dados públicos do setor elétrico e de gás natural, para avaliar a implantação da estocagem para 2.000 cenários de demanda e patamares distintos de robustez à variação do preço do GNL. / [en] In Brazil, natural gas demand has stochastic behavior since gas-fired power plants operate in conjunction with the hydroelectric system. Natural gas supply to these plants relies upon Liquefied Natural Gas (LNG), imported through cryogenic ships. LNG acquisitions must occur before the natural gas demand is known because of the time of displacement of the ships. This lack of synchronism stimulates the use of harmonizing mechanisms between the electric sector and the natural gas sector. In this context, natural gas storage could be used to introduce flexibility into the system and increase synergy between natural gas supply and demand dynamics. However, the economic performance of the storage will depend on actual gas prices and demand behavior during the period of analysis. This study aims to construct a linear programming model to determine the size of a natural gas storage under demand and LNG price uncertainty. The model is a hybrid of a stochastic optimization algorithm – developed to consider gas demand uncertainty – and a robust optimization algorithm – built to take into account LNG price uncertainty. A convex combination between Conditional Value-at-Risk (CVaR) and expected value is also used to indicate the supplier risk profile as well as a security criterion, introduced to represent a deficit-averse supply process. At the end, a hypothetic case is presented to evaluate the implementation of a natural gas storage. The case presented uses public data from the Brazilian electric and gas natural sectors and considers 2.000 demand scenarios and various levels of robustness to LNG price variation.