The concept of efficiency measurement is based on the definition of a frontier that envelopes observed production plans. The effect of pollution on productive efficiency is typically studied by considering pollution as not freely disposable (i.e., there is a cost incurred to dispose of pollution) or by assigning shadow prices to pollution outputs. However, the frontier along with the required technological assumptions (such as convexity) needed for a definition of a frontier may be replaced with the concept of pair-wise dominance. With data from a manufacturing facility, the use of pair-wise dominance allows one to consider a wide spectrum of inputs and outputs. Pair-wise dominance can also be applied to segregate production plans into sets according to their relative environmental performance and productive efficiency. These sets are used to identify reference production plans upon which distance-based measures of performance are defined. This research applies pair-wise dominance to time series data from a printed circuit board manufacturing facility to illustrate the approach. The proposed approach is compared to the Data Envelopment Analysis (DEA) approach. It was observed that for detailed production data the proposed approach was more informative concerning the measurement of productive efficiency than the standard methods. / Ph. D.

Foram realizados dois experimentos para comparar os efeitos da Monensina (MON, DSM Nutritional Products Ltd.), uma mistura de óleos funcionais (OF; Crina® Ruminants, DSM Nutritional Products Ltd.) isoladamente ou associado com enzima amilolítica (OFA; Crina- Ronozyme Rumistar™) em dietas de vacas em lactação. No experimento 1, oito vacas holandesas multíparas (576 ± 100 Kg peso corporal, e 146,5 ± 35,1 dias em lactação e 35.1 ± 4,0 kg/d de produção de leite no início do experimento) canuladas no rúmen foram distribuídas em quadrado latino replicado com períodos experimentais de 21 dias para determinar os efeitos da MON, OF e OFA sobre a digestibilidade dos nutrientes, fermentação ruminal, síntese de proteína microbiana, metabolitos sanguíneos, produção e composição do leite, utilização de energia e nitrogênio de vacas em lactação. Os tratamentos nos experimentos foram: controle (CON), sem aditivo; monensina (MON), adição de 13mg/Kg MS de monensina; óleos funcionais (OF), fornecimento de 44 mg Crina/Kg MS e óleos funcionais associado a enzima amilolítica (OFA), adição de 44 mg Crina/Kg e 330 KNU de enzima com atividade amilolítica por Kg de MS. Os dados foram analisados através de contrastes ortogonais para avaliar o efeito de aditivos (C1), comparar ionóforo com óleos funcionais (C2) e óleos funcionais isolados ou combinados com enzima amilolítica (C3). Embora não tenha sido encontrado efeito sobre a ingestão de nutrientes, os aditivos tenderam a aumentar (P=0,058) a digestibilidade da proteína bruta. No entanto, MON tendeu a aumentar (P=0,085) a digestibilidade da fibra em detergente neutro em comparação a OF e OFA. Os aditivos diminuíram (P=0,026) a concentração de nitrogênio amoniacal (NH3-N) no rúmen, notadamente a MON e OFA. Os tratamentos contendo OF apresentaram menor pH (P=0,017) e maior NH3-N no rúmen (P=0,004). Não foram encontradas diferenças na produção e composição do leite, mas o fornecimento de aditivos melhorou a eficiência produtiva (P= 0,004). No experimento 2, trinta vacas multíparas da raça holandesa (574±68 Kg peso corporal, 30.9±4,1 Kg/dia de produção de leite e 152,2 ± 54,1 dias em lactação no início do experimento) foram distribuídas em um delineamento em blocos ao acaso em três tratamentos: MON, OF e OFA, previamente descrito no experimento 1. Os tratamentos foram proporcionados ao longo de 9 semanas. Contrates ortogonais foram utilizados para comparar MON com óleos funcionais isolados ou com amilase. Não foram observadas diferenças na ingestão de nutrientes e digestibilidade quando comparado MON com os tratamentos com OF. No entanto, tratamentos contendo óleos funcionais tendem a aumentar (P=0,062) a ingestão de MS das vacas. Não foi observado efeito de interação tempo tratamento. Os tratamentos contendo óleos funcionais apresentaram menor teor de lactose e proteína no leite (P≤0.039) em comparação a MON. Concluindo, todos os aditivos tiveram pequeno efeito sobre a digestibilidade e ingestão de nutrientes, sem alterar a produção de leite das vacas. Contudo, os aditivos diminuíram a concentração de amônia ruminal, em especial a MON. Não foi encontrado efeito sinérgico quando se combinou óleos funcionais com enzima amilolítica. / Two experiments were carried out to compare the effects of monensin (MON, DSM Nutritional Products Ltd.,), a blend of functional oils (FO; Crina® Ruminants, DSM Nutritional Products Ltd.) alone or associated with amylolytic enzyme (FOA; Crina- Ronozyme Rumistar™) in a dairy cow diet. In experiment 1, eight multiparous Holstein cows (576±100 kg LW, 146±35 DIM, and 35.1±4.0 kg/d milk yield at the start of experiment, cannulated in the rumen were assigned into a replicated Latin square experiment design with 21-d periods in order to determine the effects of MON, FO or FOA on nutrient digestibility, ruminal fermentation, microbial protein synthesis, blood metabolites, milk yield and composition, energy and nitrogen utilization of dairy cows. Treatments in experiments were: control (CON), with no additive; MON, addition of 13 mg monensin/kg diet DM; FO, provision of 44 mg Crina/kg diet DM and FOA, addition of 44 mg Crina and 330 KNU of enzyme with amylolytic activity per kg diet DM. Data were analyzed through orthogonal contrasts to evaluate the effect of additives (C1), compare ionophore with functional oils (C2), and contrast functional oils alone or with amylolytic enzyme (C3). Although no effects were found on nutrient intake, additives tended to increase (P=0.058) crude protein digestibility. Yet, MON tended to increase (P=0.085) neutral detergent fiber digestibility in comparison with FO and FOA. Additives decreased (P=0.026) ammonia nitrogen concentration (NH3-N) in rumen, notably due to MON and FOA. Treatments containing FO showed lower (P=0.017) pH and higher (P=0.004) NH3-N in rumen. No differences were found on milk yield and composition, but the provision of additives improved (P=0.04) productive efficiency (kg milk ÷ kg DM intake) of cows. In experiment 2, thirty multiparous Holstein cows (574±68 kg LW, 152,2±54,1 DIM and 30.9±4.1 kg/d milk yield at the start of experiment) were assigned to a randomized block design experiment and distributed to three treatments: MON, FO or FOA, as previously described in Experiment 1. Treatments were provided throughout 9 weeks. Orthogonal contrasts were also used to compare MON with functional oils (C1) and essential oils alone or with amylase(C2). No differences were detected on nutrient intake and digestibility when comparing MON with FO-treatments. However, treatments containing functional oils tended to increase (P=0,062) DM intake of cows. No treatment by time interaction effect was observed. Treatments containing functional oils had lower (P≤0.039) lactose and protein content in milk than MON. In conclusion, all additives had small effect on nutrient intake and digestibility, without altering milk production of cows. Nonetheless, feed additives decreased ammonia concentration in rumen notably because of MON. No synergetic effect was found when combining FO with amylolytic enzyme.

Em um contexto global de aumento da demanda por produtos agrícolas, especialmente de proteína animal, concomitante às mudanças climáticas e escassez de áreas para expansão agrícola, o processo de intensificação sustentável da pecuária é colocado como um importante \"piloto\" frente às políticas públicas setoriais. O Plano ABC, exemplo deste tipo de política pública, destina recursos através do Programa ABC para a recuperação de pastagens degradadas. A identificação de pastagens degradadas se dá através de indicadores de baixa produtividade da pecuária, principalmente pautados na baixa lotação animal. Esta premissa nem sempre é verdadeira, pois há áreas com baixa capacidade de suporte, em função de limitações físicas, mas que não se encontram necessariamente degradadas. A utilização de modelos biofísicos de crescimento de forragem é uma possível alternativa de abordagem à problemática, que pode auxiliar na identificação espacial de áreas onde a pecuária poderia se intensificar sem implicar em impactos ambientais, de modo a melhor direcionar políticas públicas que busquem estimular este processo. O objetivo deste estudo foi determinar para o estado de São Paulo a eficiência na produção e o yield gap (lacuna de produtividade) explorável da pastagem via modelagem mecanística para identificar as áreas com maior potencial de intensificação da pecuária e compará-las com a geografia de aplicação do crédito agrícola do Programa ABC para recuperação de pastagens degradadas. O estudo foi organizado da seguinte forma: a primeira parte (Capítulo 2) apresenta uma discussão acerca das áreas de pastagem com maior potencial de incremento de produtividade com base nas simulações no CROPGRO Perennial Forage para crescimento da pastagem de modo a definir a eficiência produtiva e os yield gaps da pastagem para o estado de São Paulo; a segunda parte (Capítulo 3) traz a análise de desempenho do Programa ABC em relação à aplicação desse recurso para recuperação de pastagem degradada (RPD), ou seja, avaliar se o crédito está sendo aplicado em regiões de maior potencial para incremento de produtividade, com base nos valores de yield gap explorável encontrados anteriormente. A eficiência média atual da produção de pastagens (razão entre produtividade real e produtividade atingível) encontrada via simulação no estado de São Paulo foi de 46,4% e um yield gap médio explorável de 5,8 Mg.ha-1.ano-1 de biomassa úmida. Estes resultados indicam que há um significativo espaço para incremento de produtividade das pastagens neste estado. A priorização de áreas de maior yield gap para intensificação pode contribuir para a redução da pressão por abertura de novas áreas de pastagem em locais com baixo potencial produtivo, áreas estas que podem ser ocupadas para produção agrícola ou para a regularização ambiental, evitando a expansão do desmatamento. O presente estudo buscou contribuir, através de resultados em escala estadual, para futuros estudos em escala nacional, mostrando que o uso de modelos mecanísticos como o CROPGRO Perennial Forage podem ser instrumentos de grande utilidade na avaliação e no direcionamento de políticas públicas condizentes com a construção de diretrizes para o desenvolvimento rural sustentável. / In a global context of increasing demand for agricultural resources, especially animal protein, combined with climate change and scarcity of areas for agricultural expansion, the process of sustainable intensification of livestock farming is placed as an important public policie issue. The ABC Plan, an example of this type of public policy, allocates resources through the ABC Program for the recovery of degraded pastures. The identification of degraded pastures occurs through indicators of low productivity of livestock, mainly based on low animal stocking (UA.ha-1). This premise is not always true, as there are areas with low support capacity , due to physical limitations, but that are not necessarily degraded. The use of biophysical models of forage growth is an alternative approach to this problem, which may help in the spatial identification of areas where livestock could be intensified without environmental impacts, in order to guide public policies seeking to stimulate this process . The objective of this study was to determine pasture yield efficiency and yield gap for São Paulo State , using models to identify areas with the greatest potential for livestock intensification and compare them with the geography of the ABC program application. The study was organized as follows: the first part (Chapter 2) presents a discussion about pasture areas with the greatest potential for productivity increase, based on simulations in CROPGRO Perennial Forage for the growth of Brachiaria brizantha cv Marandu in order to define the productive efficiency and the yield gaps of the pasture for São Paulo State; the second part (Chapter 3) presents the performance analysis of the ABC Program in relation to the application of this resource for degraded pasture recovery (RPD), i.e., to evaluate if the credit is being applied in regions with greater potential for productivity increase, based on the explorable yield gap values previously found. The current average efficiency of pasture production (ratio between real productivity and attainable productivity) found by simulation in São Paulo State was 46.4% and an average yield gap of 5.8 Mg.ha-1.year-1 . These results indicate that there is a significant space to increase pasture productivity in this State. Prioritization of areas with a higher yield gap for intensification may contribute to the reduction of pressure for opening new pasture areas in areas with low productive potential, areas that can be occupied for agricultural production or for environmental regulation, avoiding the expansion of deforestation.The present study sought to contribute, through statewide results, to future studies on a national scale, showing that the use of mechanistic models, such as CROPGRO Perennial Forage, can be very useful for evaluating and directing public policies aimed at rural sustainable development.

Em um contexto global de aumento da demanda por produtos agrícolas, especialmente de proteína animal, concomitante às mudanças climáticas e escassez de áreas para expansão agrícola, o processo de intensificação sustentável da pecuária é colocado como um importante \"piloto\" frente às políticas públicas setoriais. O Plano ABC, exemplo deste tipo de política pública, destina recursos através do Programa ABC para a recuperação de pastagens degradadas. A identificação de pastagens degradadas se dá através de indicadores de baixa produtividade da pecuária, principalmente pautados na baixa lotação animal. Esta premissa nem sempre é verdadeira, pois há áreas com baixa capacidade de suporte, em função de limitações físicas, mas que não se encontram necessariamente degradadas. A utilização de modelos biofísicos de crescimento de forragem é uma possível alternativa de abordagem à problemática, que pode auxiliar na identificação espacial de áreas onde a pecuária poderia se intensificar sem implicar em impactos ambientais, de modo a melhor direcionar políticas públicas que busquem estimular este processo. O objetivo deste estudo foi determinar para o estado de São Paulo a eficiência na produção e o yield gap (lacuna de produtividade) explorável da pastagem via modelagem mecanística para identificar as áreas com maior potencial de intensificação da pecuária e compará-las com a geografia de aplicação do crédito agrícola do Programa ABC para recuperação de pastagens degradadas. O estudo foi organizado da seguinte forma: a primeira parte (Capítulo 2) apresenta uma discussão acerca das áreas de pastagem com maior potencial de incremento de produtividade com base nas simulações no CROPGRO Perennial Forage para crescimento da pastagem de modo a definir a eficiência produtiva e os yield gaps da pastagem para o estado de São Paulo; a segunda parte (Capítulo 3) traz a análise de desempenho do Programa ABC em relação à aplicação desse recurso para recuperação de pastagem degradada (RPD), ou seja, avaliar se o crédito está sendo aplicado em regiões de maior potencial para incremento de produtividade, com base nos valores de yield gap explorável encontrados anteriormente. A eficiência média atual da produção de pastagens (razão entre produtividade real e produtividade atingível) encontrada via simulação no estado de São Paulo foi de 46,4% e um yield gap médio explorável de 5,8 Mg.ha-1.ano-1 de biomassa úmida. Estes resultados indicam que há um significativo espaço para incremento de produtividade das pastagens neste estado. A priorização de áreas de maior yield gap para intensificação pode contribuir para a redução da pressão por abertura de novas áreas de pastagem em locais com baixo potencial produtivo, áreas estas que podem ser ocupadas para produção agrícola ou para a regularização ambiental, evitando a expansão do desmatamento. O presente estudo buscou contribuir, através de resultados em escala estadual, para futuros estudos em escala nacional, mostrando que o uso de modelos mecanísticos como o CROPGRO Perennial Forage podem ser instrumentos de grande utilidade na avaliação e no direcionamento de políticas públicas condizentes com a construção de diretrizes para o desenvolvimento rural sustentável. / In a global context of increasing demand for agricultural resources, especially animal protein, combined with climate change and scarcity of areas for agricultural expansion, the process of sustainable intensification of livestock farming is placed as an important public policie issue. The ABC Plan, an example of this type of public policy, allocates resources through the ABC Program for the recovery of degraded pastures. The identification of degraded pastures occurs through indicators of low productivity of livestock, mainly based on low animal stocking (UA.ha-1). This premise is not always true, as there are areas with low support capacity , due to physical limitations, but that are not necessarily degraded. The use of biophysical models of forage growth is an alternative approach to this problem, which may help in the spatial identification of areas where livestock could be intensified without environmental impacts, in order to guide public policies seeking to stimulate this process . The objective of this study was to determine pasture yield efficiency and yield gap for São Paulo State , using models to identify areas with the greatest potential for livestock intensification and compare them with the geography of the ABC program application. The study was organized as follows: the first part (Chapter 2) presents a discussion about pasture areas with the greatest potential for productivity increase, based on simulations in CROPGRO Perennial Forage for the growth of Brachiaria brizantha cv Marandu in order to define the productive efficiency and the yield gaps of the pasture for São Paulo State; the second part (Chapter 3) presents the performance analysis of the ABC Program in relation to the application of this resource for degraded pasture recovery (RPD), i.e., to evaluate if the credit is being applied in regions with greater potential for productivity increase, based on the explorable yield gap values previously found. The current average efficiency of pasture production (ratio between real productivity and attainable productivity) found by simulation in São Paulo State was 46.4% and an average yield gap of 5.8 Mg.ha-1.year-1 . These results indicate that there is a significant space to increase pasture productivity in this State. Prioritization of areas with a higher yield gap for intensification may contribute to the reduction of pressure for opening new pasture areas in areas with low productive potential, areas that can be occupied for agricultural production or for environmental regulation, avoiding the expansion of deforestation.The present study sought to contribute, through statewide results, to future studies on a national scale, showing that the use of mechanistic models, such as CROPGRO Perennial Forage, can be very useful for evaluating and directing public policies aimed at rural sustainable development.

Foram realizados dois experimentos para comparar os efeitos da Monensina (MON, DSM Nutritional Products Ltd.), uma mistura de óleos funcionais (OF; Crina® Ruminants, DSM Nutritional Products Ltd.) isoladamente ou associado com enzima amilolítica (OFA; Crina- Ronozyme Rumistar™) em dietas de vacas em lactação. No experimento 1, oito vacas holandesas multíparas (576 ± 100 Kg peso corporal, e 146,5 ± 35,1 dias em lactação e 35.1 ± 4,0 kg/d de produção de leite no início do experimento) canuladas no rúmen foram distribuídas em quadrado latino replicado com períodos experimentais de 21 dias para determinar os efeitos da MON, OF e OFA sobre a digestibilidade dos nutrientes, fermentação ruminal, síntese de proteína microbiana, metabolitos sanguíneos, produção e composição do leite, utilização de energia e nitrogênio de vacas em lactação. Os tratamentos nos experimentos foram: controle (CON), sem aditivo; monensina (MON), adição de 13mg/Kg MS de monensina; óleos funcionais (OF), fornecimento de 44 mg Crina/Kg MS e óleos funcionais associado a enzima amilolítica (OFA), adição de 44 mg Crina/Kg e 330 KNU de enzima com atividade amilolítica por Kg de MS. Os dados foram analisados através de contrastes ortogonais para avaliar o efeito de aditivos (C1), comparar ionóforo com óleos funcionais (C2) e óleos funcionais isolados ou combinados com enzima amilolítica (C3). Embora não tenha sido encontrado efeito sobre a ingestão de nutrientes, os aditivos tenderam a aumentar (P=0,058) a digestibilidade da proteína bruta. No entanto, MON tendeu a aumentar (P=0,085) a digestibilidade da fibra em detergente neutro em comparação a OF e OFA. Os aditivos diminuíram (P=0,026) a concentração de nitrogênio amoniacal (NH3-N) no rúmen, notadamente a MON e OFA. Os tratamentos contendo OF apresentaram menor pH (P=0,017) e maior NH3-N no rúmen (P=0,004). Não foram encontradas diferenças na produção e composição do leite, mas o fornecimento de aditivos melhorou a eficiência produtiva (P= 0,004). No experimento 2, trinta vacas multíparas da raça holandesa (574±68 Kg peso corporal, 30.9±4,1 Kg/dia de produção de leite e 152,2 ± 54,1 dias em lactação no início do experimento) foram distribuídas em um delineamento em blocos ao acaso em três tratamentos: MON, OF e OFA, previamente descrito no experimento 1. Os tratamentos foram proporcionados ao longo de 9 semanas. Contrates ortogonais foram utilizados para comparar MON com óleos funcionais isolados ou com amilase. Não foram observadas diferenças na ingestão de nutrientes e digestibilidade quando comparado MON com os tratamentos com OF. No entanto, tratamentos contendo óleos funcionais tendem a aumentar (P=0,062) a ingestão de MS das vacas. Não foi observado efeito de interação tempo tratamento. Os tratamentos contendo óleos funcionais apresentaram menor teor de lactose e proteína no leite (P≤0.039) em comparação a MON. Concluindo, todos os aditivos tiveram pequeno efeito sobre a digestibilidade e ingestão de nutrientes, sem alterar a produção de leite das vacas. Contudo, os aditivos diminuíram a concentração de amônia ruminal, em especial a MON. Não foi encontrado efeito sinérgico quando se combinou óleos funcionais com enzima amilolítica. / Two experiments were carried out to compare the effects of monensin (MON, DSM Nutritional Products Ltd.,), a blend of functional oils (FO; Crina® Ruminants, DSM Nutritional Products Ltd.) alone or associated with amylolytic enzyme (FOA; Crina- Ronozyme Rumistar™) in a dairy cow diet. In experiment 1, eight multiparous Holstein cows (576±100 kg LW, 146±35 DIM, and 35.1±4.0 kg/d milk yield at the start of experiment, cannulated in the rumen were assigned into a replicated Latin square experiment design with 21-d periods in order to determine the effects of MON, FO or FOA on nutrient digestibility, ruminal fermentation, microbial protein synthesis, blood metabolites, milk yield and composition, energy and nitrogen utilization of dairy cows. Treatments in experiments were: control (CON), with no additive; MON, addition of 13 mg monensin/kg diet DM; FO, provision of 44 mg Crina/kg diet DM and FOA, addition of 44 mg Crina and 330 KNU of enzyme with amylolytic activity per kg diet DM. Data were analyzed through orthogonal contrasts to evaluate the effect of additives (C1), compare ionophore with functional oils (C2), and contrast functional oils alone or with amylolytic enzyme (C3). Although no effects were found on nutrient intake, additives tended to increase (P=0.058) crude protein digestibility. Yet, MON tended to increase (P=0.085) neutral detergent fiber digestibility in comparison with FO and FOA. Additives decreased (P=0.026) ammonia nitrogen concentration (NH3-N) in rumen, notably due to MON and FOA. Treatments containing FO showed lower (P=0.017) pH and higher (P=0.004) NH3-N in rumen. No differences were found on milk yield and composition, but the provision of additives improved (P=0.04) productive efficiency (kg milk ÷ kg DM intake) of cows. In experiment 2, thirty multiparous Holstein cows (574±68 kg LW, 152,2±54,1 DIM and 30.9±4.1 kg/d milk yield at the start of experiment) were assigned to a randomized block design experiment and distributed to three treatments: MON, FO or FOA, as previously described in Experiment 1. Treatments were provided throughout 9 weeks. Orthogonal contrasts were also used to compare MON with functional oils (C1) and essential oils alone or with amylase(C2). No differences were detected on nutrient intake and digestibility when comparing MON with FO-treatments. However, treatments containing functional oils tended to increase (P=0,062) DM intake of cows. No treatment by time interaction effect was observed. Treatments containing functional oils had lower (P≤0.039) lactose and protein content in milk than MON. In conclusion, all additives had small effect on nutrient intake and digestibility, without altering milk production of cows. Nonetheless, feed additives decreased ammonia concentration in rumen notably because of MON. No synergetic effect was found when combining FO with amylolytic enzyme.

Wind power becomes one of the most promising energy sources in the electricity generation sector in Texas over the past decade by declining levelized cost of wind energy. However, recent studies show that the wind farms in Texas are relatively less productive. Hence, this study aims to find out reasons of inefficiencies by constructing a two-stage performance assessment of wind farms in Texas. In the first stage of analysis, comprehensive input- and output-oriented Data Envelopment Analysis (DEA) models are applied to evaluate productive efficiencies of the 95 large utility-scale wind farms by using pre-determined three input and two output variables. The sensitivity analysis is provided for the robustness of the DEA models with different combinations of input and output variables of the original model. The slack analysis and projection data are obtained for inefficient wind farms to find out optimal input-output variables. Tobit regression models are conducted for the second stage of the analysis to investigate the reasons of inefficiencies. DEA results indicate that half of the wind farms were operated efficiently in Texas during 2016. 13 wind farms were performed at the most productive scale size, ten wind farms should reduce their operational size to improve production efficiency, and 72 wind farms have the notable potential to increase their production efficiency by expanding operational sizes with modern wind turbine technologies. The sensitivity analysis shows the importance of each input-output variables. Tobit regression models indicate that elevation of the site, rotor diameter, hub height, and brand of the turbine have significant contributions to the relative efficiency scores of the wind farms, and the age of turbine has a negative impact on the productive efficiency of the wind farms.

Wind power is one of the most promising renewable energy sources that has gained enormous attention, especially in the electricity generation sector over the past decade in the United States. In this study Data Envelopment Analysis (DEA) is implemented to quantitatively evaluate the relative efficiencies of the 236 large utility-scale wind farms. Input- and output-oriented CCR (Charnes, Cooper, and Rhodes) and BCC (Banker, Charnes, and Cooper) models are applied to pre-determined three input and three output variables. The sensitivity analysis is conducted for the robustness of DEA by introducing seven new models with the various combinations of input and output variables of the original model. Tobit regression models are developed for the second stage of the analysis to investigate the effects of specifications of the wind turbine technologies. DEA results indicate that two-thirds of the wind farms are operated efficiently. On average, 70% of the wind farms have a considerable potential for further improvement in operational productivity by expanding these wind farm projects, 24% of them should reduce their operational size to increase their productivity level, and 6% of them are operating wind power at the most productive scale size. Nonparametric statistical tests show that the most efficient wind farms are located in Oklahoma because of the relatively high wind speed resources. Tobit regression model indicates the selection of the brand of the wind turbine has a significant contribution to the productive efficiency of the wind farms. The results of this study shed some light on the current efficiency assessments of the 236 large utility-scale wind farms in the United States and the future of wind energy for both energy practitioners and policy makers.

The average global surface temperature increased by 0.85 °C since 1850 because of irrepressible increase of the concentration of greenhouse gases (GHG). Electricity generation is the primary source of GHG emissions in the United States. Hence, renewable energy sources, which produce a negligible amount of GHG emissions, have gained enormous attention, especially in the electricity generation sector over the past decade. Wind power is the second largest renewable energy source to generate electricity in the United States. Therefore, in this study, a two-stage Data Envelopment Analysis (DEA) is developed to quantitatively evaluate the relative efficiencies of the 39 state's wind power performances for the electricity generation. Both input- and output-oriented CCR (Charnes, Cooper, and Rhodes (1978)) and BCC (Banker, Charnes, and Cooper (1984)) models are applied to pre-determined four input and six output variables. The sensitivity analysis is conducted to test the robustness of the DEA models. Tobit regression models are conducted by using the DEA results for the second stage analysis. The DEA results indicate that more than half of the states operate wind power efficiently. Tobit regression indicates that early installed wind power was more expensive and less productive relative the currently installed wind power. Findings of this study shed some light on the current efficiency assessments of the states and the future of wind energy for both energy practitioners and policy makers.

Linkages between Complex Adaptive Systems (CAS) thinking and efficiency analysis remain in their infancy. This research associates the basic building blocks of the CAS 'flocking' metaphor with the essential building block concepts of Data Envelopment Analysis (DEA). Within a proposed framework DEA "decision-making units" (DMUs) are represented as agents in the agent-based modeling (ABM) paradigm. Guided by simple rules, agent DMUs representing business units of a larger management system, 'align' with one another to achieve mutual protection/risk reduction and 'cohere' with the most efficient DMUs among them to achieve the greatest possible efficiency in the least possible time. Analysis of the resulting patterns of behavior can provide policy insights that are both evidence-based and intuitive. This research introduces a consistent methodology that will be called here the Complex Adaptive Productive Efficiency Method (CAPEM) and employs it to bridge these domains. This research formalizes CAPEM mathematically and graphically. It then conducts experimentation employing using the resulting CAPEM simulation using data of a sample of electric power plants obtained from Rungsuriyawiboon and Stefanou (2003). Guided by rules, individual agent DMUs (power plants) representing business units of a larger management system,'align' with one another to achieve mutual protection/risk reduction and 'cohere' with the most efficient DMUs among them to achieve the greatest possible efficiency in the least possible time. Using a CAS ABM simulation, it is found that the flocking rules (alignment, cohesion and separation), taken individually and in selected combinations, increased the mean technical efficiency of the power plant population and conversely decreased the time to reach the frontier. It is found however that these effects were limited to a smaller than expected sub-set of these combinations of the flocking factors. Having been successful in finding even a limited sub-set of flocking rules that increased efficiency was sufficient to support the hypotheses and conclude that employing the flocking metaphor offers useful options to decision-makers for increasing the efficiency of management systems. / Ph. D.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:00:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ary Jose Apolinario de Souza Junior.pdf: 2249338 bytes, checksum: 50dcc2a40ea92d7f46324859833e953e (MD5) Previous issue date: 2013-06-07 / Esta dissertação tem o objetivo de avaliar a relação entre a variação da eficiência produtiva das distribuidoras de energia elétricas brasileiras e a variação do bemestar dos consumidores de suas respectivas áreas de concessão dentro do novo modelo regulatório brasileiro. Para tanto, utiliza-se da Economia dos Custos de Transação (ECT), como parte integrante da Nova Economia Institucional (NEI). Na Teoria da Regulação vale-se de duas principais correntes: a baseada no Interesse Público e a Teoria da Captura , sendo a última desdobrada em Teoria do Agente-Principal, Escola de Chicago e na conduta das agências reguladoras. Em sequência tem-se os regimes tarifários mais comuns no setor elétrico, entre eles, custo do serviço, price cap, custo marginal (second best) e por comparação. Logo após faz-se uma compilação da história do setor elétrico brasileiro, a qual pontua sua evolução institucional até chegarmos ao atual marco regulatório. Neste último destacam-se os procedimentos de reajuste tarifários vigentes: revisão tarifária periódica, índice de reajuste tarifário e revisão tarifária extraordinária. Para o cálculo da eficiência produtiva utiliza-se a Análise Envoltória de Dados (DEA), aplicada nas informações de 45 distribuidoras nos anos de 2005/2006 (1º ciclo) e 2010 (2º ciclo). Quanto ao bem-estar dos consumidores, as variáveis consideradas foram os índices de qualidade do fornecimento (DEC e FEC), além do índice de satisfação da ANEEL. Por fim, tem-se um teste econométrico para avaliar a relação entre a variação da eficiência produtiva e a variação do bem-estar dos consumidores no setor de distribuição de energia elétrica entre o 1º e 2º ciclos de revisão tarifária periódica. Entre os principais resultados destacam-se a melhoria da eficiência produtiva e de bem-estar dos consumidores entre os ciclos, a evolução do fator de produtividade total e a inexistência de relação de causalidade entre a eficiência produtiva e bemestar dos consumidores com base nas variáveis avaliada / This thesis aims to evaluate the relationship between the variation of productive efficiency of Brazilian electricity distributors and the variation of welfare of consumers of their respective concession areas, within the new regulatory model. To do so, it uses the Transaction Cost Economics (TCE), as part of the New Institutional Economics (NIE). The Theory of Regulation relies on two major currents: the one based on the Public Interest and the Capture Theory , the last one being deployed in the Principal-Agent Theory, Chicago School and in the conduct of the regulatory agencies. In sequence, it has the most common tariff regimes in the electricity sector, among them, service cost, price cap, marginal cost ( second best ) and by comparison. Right after, a compilation of the history of the Brazilian electric sector is made, one which punctuates its institutional development, until the current regulatory framework is reached. In the latter, the existing tariff adjustment procedures stand out: periodic tariff, tariff adjustment index and extraordinary tariff review. To calculate the productive efficiency we use the Data Envelopment Analysis (DEA) applied to the information of 45 distributors in 2005/2006 (1st cycle) and 2010 (2nd cycle). As for the welfare of consumers, the variables considered were the indices of quality of supply (DEC and FEC), besides ANEEL s satisfaction index. At last, there is an econometric test to assess the relationship between the variation of productive efficiency and the variation of welfare of consumers in the sector of electric power distribution between the 1st and 2nd cycles of the periodic tariff revision. Within the main results, we highlight the improvement of the productive efficiency and welfare of consumers between the cycles, the evolution of the total productivity factor and the lack of relationship between the productive efficiency and welfare of consumers based on the evaluated variables