As abordagens de planeamento energético dependem do agente de planeamento e do âmbito do exercício. Vários conceitos estão intimamente associados ao planejamento energético. O planejamento de recursos é considerado básico, ou seja, uma previsão de quais serão as fontes de energia no futuro. O planeamento energético pode ser feito assumindo que a procura evoluirá de forma “natural” (crescente), ou que será reduzida através da implementação de medidas de eficiência energética. A crise energética da década de 1970 pôs fim a um período de preços relativamente estáveis ​​da energia e de uma relação estável entre oferta e procura. Os conceitos de gestão da procura de energia, planeamento de menor custo e planeamento integrado de recursos (IRP) surgiram com uma nova ênfase na necessidade de reduzir a procura de energia através de novas tecnologias ou simplesmente poupar energia.[8][9]​.

Podem ser distinguidas 3 áreas principaisː[4]​.

Quando falamos em “planeamento energético” normalmente pensamos apenas em eletricidade, mas se um país decidiu utilizar estes tipos de energia, as 3 áreas são importantes e devem ser coordenadas. Por exemplo, se estiver a ser estudada uma central de ciclo combinado num determinado local, devemos ter em conta o gasoduto que a fornecerá gás natural e até os contratos com os países produtores que permitirão a sua importação.

O planeamento energético é necessário porque, por um lado, as necessidades energéticas de um território variam ao longo do tempo, normalmente de forma global (mas este aumento pode incluir energias cuja utilização está a diminuir - por exemplo o carvão - e outras cujo crescimento compensa aquelas que estão a diminuir). Por outro lado, os instrumentos para satisfazer esta procura que cresce ao longo do tempo (linhas de transmissão, centrais eléctricas; o raciocínio é feito com planeamento eléctrico, mas com os outros 2 é análogo) não são postos em funcionamento de um dia para o outro, mas demoram muito tempo[4]​ (um ano para uma linha de transmissão eléctrica, dependendo da sua extensão, dificuldades orográficas, etc.; 2 anos para uma central de ciclo combinado; 10 anos ou mais para construir uma central nuclear...)[10]​ e têm um custo enorme. Se forem construídos a um ritmo mais lento do que o necessário, ocorrem consequências muito negativas, como apagões ou estrangulamento do crescimento económico. E se isso for feito a uma taxa mais elevada, muito dinheiro estará a ser desperdiçado.[11]​ Por razões semelhantes, o planeamento dos transportes é necessário. O facto de o planeamento da energia ou dos transportes ser realizado numa economia não significa de forma alguma que esta a torne uma economia planeada ou centralizada.

Embora o planeamento energético nacional seja normalmente realizado pelo sector público (governos, ministérios), a implementação deste planeamento (construção de centrais eléctricas, linhas de transmissão, etc.) pode ser realizada pelo sector privado,[4]​ desde que lhe sejam oferecidos incentivos adequados. Normalmente, a construção de uma infra-estrutura será licitada a longo prazo (20 anos ou mais) e com condições e taxas que ofereçam rentabilidade suficiente. O planeamento energético pode ser normativo (vinculativo ou obrigatório) ou indicativo (voluntário).

Os principais objectivos são normalmente 4ː suficiência, qualidade, segurança e sustentabilidade do abastecimento.

Como objetivos secundários podem ser citadosː[3]​.

Uma maior integração dos sistemas de fornecimento de energia e das fronteiras ambientais locais e globais expande o âmbito do planeamento energético, tanto no seu conteúdo como na sua perspectiva temporal. O planeamento energético sustentável deve considerar os impactos ambientais da produção e consumo de energia, particularmente à luz da ameaça das alterações climáticas globais, um processo de longo prazo causado em grande parte pelas emissões de gases com efeito de estufa provenientes dos sistemas energéticos globais.

As perspectivas da indústria de energia renovável dos EUA para 2022 mostram políticas de apoio de uma administração focada no combate às alterações climáticas, sugerindo que esta indústria irá crescer.[13] O Presidente Joe Biden tem defendido o desenvolvimento da indústria de energia limpa nos EUA e em todo o mundo para combater agressivamente as alterações climáticas. Biden expressou a sua intenção de se afastar da indústria petrolífera (porque esta produz emissões de gases com efeito de estufa).[14]​ A sua administração de 2022 apela a um "Plano para as Alterações Climáticas e Justiça Ambiental", que visa alcançar a geração de energia eléctrica 100% livre de emissões de dióxido de carbono até 2035, e a neutralidade de carbono até 2050 nos EUA.[15]​.

Muitos países da OCDE e alguns estados dos EUA estão a avançar no sentido de uma regulamentação mais rigorosa dos seus sistemas energéticos. Por exemplo, muitos países e estados têm adoptado metas para as emissões de CO e outros gases com efeito de estufa. À luz destes desenvolvimentos, um planeamento energético integrado e abrangente poderá tornar-se cada vez mais importante[16].

O planeamento energético sustentável adopta uma abordagem mais holística ao problema da previsão das necessidades energéticas futuras. Baseia-se num processo estruturado de tomada de decisão baseado em 7 etapas principais:

1. Exploração do contexto da situação atual e futura.

2. Formulação de problemas e oportunidades específicos que devem ser abordados como parte do processo de planeamento energético sustentável. Isto pode incluir questões como o pico petrolífero ou a recessão que as restrições energéticas podem causar.

3. Desenvolvimento de uma série de modelos para prever o impacto provável de diferentes cenários. Tradicionalmente, isto consistiria em modelos matemáticos, mas está a evoluir para incluir "metodologias de sistemas suaves", tais como grupos focais, investigação etnográfica entre pares, cenários lógicos "e se", etc.

4. Com base no resultado de uma ampla gama de exercícios de modelagem, revisões de literatura científica, discussões em fóruns abertos, etc., a informação é analisada e estruturada num formato facilmente interpretável.

5. Esta informação é então interpretada para determinar o âmbito, a escala e as prováveis ​​metodologias de implementação das medidas necessárias para atingir os objectivos desejados.

6. A qualidade é verificada examinando ativamente cada uma das etapas anteriores e determinando se foi realizada com rigor, sem preconceitos e se promove os objetivos do desenvolvimento sustentável.

7. As políticas, regulamentos, procedimentos ou tarefas decididas são publicadas, com a ideia de que são realizadas através da política energética. Isto é, para ser eficaz, a política energética tem de se basear no planeamento energético. É claro que, caso se observe que as previsões do planejamento não são cumpridas (menor consumo, escassez de insumos, surgimento de novas tecnologias, redução acentuada no custo das existentes, etc.), o planejamento energético inicial pode (e deve) ser alterado para acomodar. A política energética tomará então este planeamento energético modificado como guia.

Um planeamento energético sensato é uma necessidade para todos os países, excepto os muito pequenos e bem ligados aos seus vizinhos. A sua falta, ou erros na mesma, podem levar a graves crises energéticas.[17]​.

O planeamento energético pode ser realizado através de diferentes programas informáticos, para cobrir diferentes períodos de tempo e com diferentes resoluções (ou seja, pequenas, médias ou grandes divisões de tempo ou espaço). Existem múltiplas plataformas disponíveis para todos os tipos de análise de planeamento energético, com focos em diferentes áreas e um crescimento significativo em termos de software ou plataformas de modelação disponíveis nos últimos anos. Existem diferentes tipos de software de planejamento energético: comercial, de código aberto, educacional, gratuito e usado por governos (estes últimos são frequentemente projetados de forma personalizada).[18]​.

Eletrificação

Uma opção energética possível é trocar todas as máquinas que atualmente utilizam combustíveis fósseis ou gás natural por máquinas que utilizam apenas eletricidade. Isto inclui carros, camiões, barcos, aparelhos de aquecimento... Trata-se não só de os disponibilizar aos consumidores a um preço acessível, mas também de proibir aparelhos que emitem dióxido de carbono. Isto é conhecido como descarbonizar a economia ou alcançar uma economia com impacto neutro no clima. Para eliminar a dependência dos combustíveis fósseis, toda a electricidade deve ser gerada a partir de fontes renováveis. Em 2020, 60,3% da energia gerada nos Estados Unidos veio de combustíveis fósseis, 19,7% de centrais nucleares e 19,8% de energias renováveis.[19]​ Os Estados Unidos e muitos outros países ainda dependem fortemente de combustíveis fósseis. Para a descarbonização, seria necessário construir mais centrais de energia renovável, como eólica, solar ou hidroeléctrica.

Outro problema potencial que surge com o uso de energia renovável é a transmissão dessa energia. Um estudo da Universidade de Princeton descobriu que os locais com maior potencial renovável estão no Centro-Oeste. No entanto, os locais com maior procura de energia são as cidades costeiras.[20]​ Para utilizar eficazmente a eletricidade proveniente destas fontes renováveis, mais linhas de transmissão de alta tensão teriam de ser construídas, porque quanto mais longe a fonte de eletricidade estiver do seu consumo, mais se perde na transmissão. Isto é parcialmente evitado se a transmissão for realizada em alta tensão. A quantidade total de energia (GW) que a rede é capaz de conduzir teria que aumentar. Sem este aumento, o carro eléctrico não poderia generalizar-se, uma vez que a sua procura de energia não poderia ser satisfeita.

Potência nuclear

A energia nuclear é uma fonte de energia controversa: alguns a consideram limpa,[21]​ porque não emite gases de efeito estufa (GEE), e outros, suja,[22]​ porque gera resíduos radioativos, tóxicos há milhares de anos, e podem causar acidentes como Chernobyl ou Fukushima. Durante a construção da usina nuclear, o processo de extração do urânio e seu transporte até a usina, ocorrem emissões de GEE, mas o processo de obtenção de energia do urânio em si não produz essas emissões.[23]​ O tempo que leva para os resíduos radioativos deixarem de ser radioativos depende de sua meia-vida. O armazenamento seguro de resíduos radioativos é caro,[24]​ problemático e gera forte oposição social.[25]​.

O apoio público à energia nuclear é uma consideração importante na condução do planeamento energético. Acidentes como Chernobyl, Fukushima ou Three Mile Island mancharam a reputação da energia nuclear. A maioria das pessoas está preocupada com os impactos ambientais e na saúde de um acidente numa central nuclear e acredita que o risco não vale a pena. No entanto, uma minoria acredita que é necessário construir mais centrais nucleares, porque considera que o perigo das alterações climáticas é muito maior do que o perigo nuclear (este é um falso dilema, porque o aquecimento global pode ser combatido sem recorrer à energia nuclear).[26]​ Por exemplo, de acordo com uma pesquisa de 2022, 40% dos espanhóis consideram a energia nuclear como negativa ou muito negativa, enquanto apenas 32% a consideram muito positiva ou algo positiva.[27]​.

A maioria das emissões globais de gases de efeito estufa provocadas pelo homem são derivadas do setor de energia, que contribui para 72,0% das emissões globais.[28]​ A maior parte dessa energia vai para a produção de eletricidade e calor (31,0%), sendo o próximo maior contribuinte a agricultura (11%), seguida pelos transportes (15%), silvicultura (6%) e manufatura (12%).[28]​ Existem vários compostos moleculares diferentes que são classificados. como gases de efeito estufa, incluindo dióxido de carbono, metano e óxido nitroso. O dióxido de carbono é o gás de efeito estufa mais emitido, respondendo por 76% das emissões globais. O metano é o segundo gás de efeito estufa mais emitido, com 16%, principalmente pela agricultura. Finalmente, o óxido nitroso representa 6% dos gases de efeito estufa emitidos globalmente. A agricultura e a indústria são os maiores emissores de óxido nitroso.[29]​.

Os desafios no setor energético incluem eliminar a dependência do carvão, por ser o combustível que mais emite dióxido de carbono por unidade de energia elétrica produzida (1.001 gramas de COeq/kWhe, quando uma hidrelétrica emite apenas 4 gramas, ou seja, 250 vezes menos; ver Intensidade de emissões). O carvão continua a ser fundamental na matriz energética de muitos países como a Índia ou a China (outros, como a Noruega, em 2022 já produzirão 98% da sua eletricidade com fontes renováveis).[30]​ O planeamento energético avalia a situação energética atual e estabelece as mudanças que devem ser feitas para satisfazer a procura futura em condições de suficiência, qualidade e segurança de abastecimento.[31]​.

As abordagens de planeamento energético dependem do agente de planeamento e do âmbito do exercício. Vários conceitos estão intimamente associados ao planejamento energético. O planejamento de recursos é considerado básico, ou seja, uma previsão de quais serão as fontes de energia no futuro. O planeamento energético pode ser feito assumindo que a procura evoluirá de forma “natural” (crescente), ou que será reduzida através da implementação de medidas de eficiência energética. A crise energética da década de 1970 pôs fim a um período de preços relativamente estáveis ​​da energia e de uma relação estável entre oferta e procura. Os conceitos de gestão da procura de energia, planeamento de menor custo e planeamento integrado de recursos (IRP) surgiram com uma nova ênfase na necessidade de reduzir a procura de energia através de novas tecnologias ou simplesmente poupar energia.[8][9]​.

Podem ser distinguidas 3 áreas principaisː[4]​.

Quando falamos em “planeamento energético” normalmente pensamos apenas em eletricidade, mas se um país decidiu utilizar estes tipos de energia, as 3 áreas são importantes e devem ser coordenadas. Por exemplo, se estiver a ser estudada uma central de ciclo combinado num determinado local, devemos ter em conta o gasoduto que a fornecerá gás natural e até os contratos com os países produtores que permitirão a sua importação.

O planeamento energético é necessário porque, por um lado, as necessidades energéticas de um território variam ao longo do tempo, normalmente de forma global (mas este aumento pode incluir energias cuja utilização está a diminuir - por exemplo o carvão - e outras cujo crescimento compensa aquelas que estão a diminuir). Por outro lado, os instrumentos para satisfazer esta procura que cresce ao longo do tempo (linhas de transmissão, centrais eléctricas; o raciocínio é feito com planeamento eléctrico, mas com os outros 2 é análogo) não são postos em funcionamento de um dia para o outro, mas demoram muito tempo[4]​ (um ano para uma linha de transmissão eléctrica, dependendo da sua extensão, dificuldades orográficas, etc.; 2 anos para uma central de ciclo combinado; 10 anos ou mais para construir uma central nuclear...)[10]​ e têm um custo enorme. Se forem construídos a um ritmo mais lento do que o necessário, ocorrem consequências muito negativas, como apagões ou estrangulamento do crescimento económico. E se isso for feito a uma taxa mais elevada, muito dinheiro estará a ser desperdiçado.[11]​ Por razões semelhantes, o planeamento dos transportes é necessário. O facto de o planeamento da energia ou dos transportes ser realizado numa economia não significa de forma alguma que esta a torne uma economia planeada ou centralizada.

Embora o planeamento energético nacional seja normalmente realizado pelo sector público (governos, ministérios), a implementação deste planeamento (construção de centrais eléctricas, linhas de transmissão, etc.) pode ser realizada pelo sector privado,[4]​ desde que lhe sejam oferecidos incentivos adequados. Normalmente, a construção de uma infra-estrutura será licitada a longo prazo (20 anos ou mais) e com condições e taxas que ofereçam rentabilidade suficiente. O planeamento energético pode ser normativo (vinculativo ou obrigatório) ou indicativo (voluntário).

Os principais objectivos são normalmente 4ː suficiência, qualidade, segurança e sustentabilidade do abastecimento.

Como objetivos secundários podem ser citadosː[3]​.

Uma maior integração dos sistemas de fornecimento de energia e das fronteiras ambientais locais e globais expande o âmbito do planeamento energético, tanto no seu conteúdo como na sua perspectiva temporal. O planeamento energético sustentável deve considerar os impactos ambientais da produção e consumo de energia, particularmente à luz da ameaça das alterações climáticas globais, um processo de longo prazo causado em grande parte pelas emissões de gases com efeito de estufa provenientes dos sistemas energéticos globais.

As perspectivas da indústria de energia renovável dos EUA para 2022 mostram políticas de apoio de uma administração focada no combate às alterações climáticas, sugerindo que esta indústria irá crescer.[13] O Presidente Joe Biden tem defendido o desenvolvimento da indústria de energia limpa nos EUA e em todo o mundo para combater agressivamente as alterações climáticas. Biden expressou a sua intenção de se afastar da indústria petrolífera (porque esta produz emissões de gases com efeito de estufa).[14]​ A sua administração de 2022 apela a um "Plano para as Alterações Climáticas e Justiça Ambiental", que visa alcançar a geração de energia eléctrica 100% livre de emissões de dióxido de carbono até 2035, e a neutralidade de carbono até 2050 nos EUA.[15]​.

Muitos países da OCDE e alguns estados dos EUA estão a avançar no sentido de uma regulamentação mais rigorosa dos seus sistemas energéticos. Por exemplo, muitos países e estados têm adoptado metas para as emissões de CO e outros gases com efeito de estufa. À luz destes desenvolvimentos, um planeamento energético integrado e abrangente poderá tornar-se cada vez mais importante[16].

O planeamento energético sustentável adopta uma abordagem mais holística ao problema da previsão das necessidades energéticas futuras. Baseia-se num processo estruturado de tomada de decisão baseado em 7 etapas principais:

1. Exploração do contexto da situação atual e futura.

2. Formulação de problemas e oportunidades específicos que devem ser abordados como parte do processo de planeamento energético sustentável. Isto pode incluir questões como o pico petrolífero ou a recessão que as restrições energéticas podem causar.

3. Desenvolvimento de uma série de modelos para prever o impacto provável de diferentes cenários. Tradicionalmente, isto consistiria em modelos matemáticos, mas está a evoluir para incluir "metodologias de sistemas suaves", tais como grupos focais, investigação etnográfica entre pares, cenários lógicos "e se", etc.

4. Com base no resultado de uma ampla gama de exercícios de modelagem, revisões de literatura científica, discussões em fóruns abertos, etc., a informação é analisada e estruturada num formato facilmente interpretável.

5. Esta informação é então interpretada para determinar o âmbito, a escala e as prováveis ​​metodologias de implementação das medidas necessárias para atingir os objectivos desejados.

6. A qualidade é verificada examinando ativamente cada uma das etapas anteriores e determinando se foi realizada com rigor, sem preconceitos e se promove os objetivos do desenvolvimento sustentável.

7. As políticas, regulamentos, procedimentos ou tarefas decididas são publicadas, com a ideia de que são realizadas através da política energética. Isto é, para ser eficaz, a política energética tem de se basear no planeamento energético. É claro que, caso se observe que as previsões do planejamento não são cumpridas (menor consumo, escassez de insumos, surgimento de novas tecnologias, redução acentuada no custo das existentes, etc.), o planejamento energético inicial pode (e deve) ser alterado para acomodar. A política energética tomará então este planeamento energético modificado como guia.

Um planeamento energético sensato é uma necessidade para todos os países, excepto os muito pequenos e bem ligados aos seus vizinhos. A sua falta, ou erros na mesma, podem levar a graves crises energéticas.[17]​.

O planeamento energético pode ser realizado através de diferentes programas informáticos, para cobrir diferentes períodos de tempo e com diferentes resoluções (ou seja, pequenas, médias ou grandes divisões de tempo ou espaço). Existem múltiplas plataformas disponíveis para todos os tipos de análise de planeamento energético, com focos em diferentes áreas e um crescimento significativo em termos de software ou plataformas de modelação disponíveis nos últimos anos. Existem diferentes tipos de software de planejamento energético: comercial, de código aberto, educacional, gratuito e usado por governos (estes últimos são frequentemente projetados de forma personalizada).[18]​.

Eletrificação

Uma opção energética possível é trocar todas as máquinas que atualmente utilizam combustíveis fósseis ou gás natural por máquinas que utilizam apenas eletricidade. Isto inclui carros, camiões, barcos, aparelhos de aquecimento... Trata-se não só de os disponibilizar aos consumidores a um preço acessível, mas também de proibir aparelhos que emitem dióxido de carbono. Isto é conhecido como descarbonizar a economia ou alcançar uma economia com impacto neutro no clima. Para eliminar a dependência dos combustíveis fósseis, toda a electricidade deve ser gerada a partir de fontes renováveis. Em 2020, 60,3% da energia gerada nos Estados Unidos veio de combustíveis fósseis, 19,7% de centrais nucleares e 19,8% de energias renováveis.[19]​ Os Estados Unidos e muitos outros países ainda dependem fortemente de combustíveis fósseis. Para a descarbonização, seria necessário construir mais centrais de energia renovável, como eólica, solar ou hidroeléctrica.

Outro problema potencial que surge com o uso de energia renovável é a transmissão dessa energia. Um estudo da Universidade de Princeton descobriu que os locais com maior potencial renovável estão no Centro-Oeste. No entanto, os locais com maior procura de energia são as cidades costeiras.[20]​ Para utilizar eficazmente a eletricidade proveniente destas fontes renováveis, mais linhas de transmissão de alta tensão teriam de ser construídas, porque quanto mais longe a fonte de eletricidade estiver do seu consumo, mais se perde na transmissão. Isto é parcialmente evitado se a transmissão for realizada em alta tensão. A quantidade total de energia (GW) que a rede é capaz de conduzir teria que aumentar. Sem este aumento, o carro eléctrico não poderia generalizar-se, uma vez que a sua procura de energia não poderia ser satisfeita.

Potência nuclear

A energia nuclear é uma fonte de energia controversa: alguns a consideram limpa,[21]​ porque não emite gases de efeito estufa (GEE), e outros, suja,[22]​ porque gera resíduos radioativos, tóxicos há milhares de anos, e podem causar acidentes como Chernobyl ou Fukushima. Durante a construção da usina nuclear, o processo de extração do urânio e seu transporte até a usina, ocorrem emissões de GEE, mas o processo de obtenção de energia do urânio em si não produz essas emissões.[23]​ O tempo que leva para os resíduos radioativos deixarem de ser radioativos depende de sua meia-vida. O armazenamento seguro de resíduos radioativos é caro,[24]​ problemático e gera forte oposição social.[25]​.

O apoio público à energia nuclear é uma consideração importante na condução do planeamento energético. Acidentes como Chernobyl, Fukushima ou Three Mile Island mancharam a reputação da energia nuclear. A maioria das pessoas está preocupada com os impactos ambientais e na saúde de um acidente numa central nuclear e acredita que o risco não vale a pena. No entanto, uma minoria acredita que é necessário construir mais centrais nucleares, porque considera que o perigo das alterações climáticas é muito maior do que o perigo nuclear (este é um falso dilema, porque o aquecimento global pode ser combatido sem recorrer à energia nuclear).[26]​ Por exemplo, de acordo com uma pesquisa de 2022, 40% dos espanhóis consideram a energia nuclear como negativa ou muito negativa, enquanto apenas 32% a consideram muito positiva ou algo positiva.[27]​.

A maioria das emissões globais de gases de efeito estufa provocadas pelo homem são derivadas do setor de energia, que contribui para 72,0% das emissões globais.[28]​ A maior parte dessa energia vai para a produção de eletricidade e calor (31,0%), sendo o próximo maior contribuinte a agricultura (11%), seguida pelos transportes (15%), silvicultura (6%) e manufatura (12%).[28]​ Existem vários compostos moleculares diferentes que são classificados. como gases de efeito estufa, incluindo dióxido de carbono, metano e óxido nitroso. O dióxido de carbono é o gás de efeito estufa mais emitido, respondendo por 76% das emissões globais. O metano é o segundo gás de efeito estufa mais emitido, com 16%, principalmente pela agricultura. Finalmente, o óxido nitroso representa 6% dos gases de efeito estufa emitidos globalmente. A agricultura e a indústria são os maiores emissores de óxido nitroso.[29]​.

Os desafios no setor energético incluem eliminar a dependência do carvão, por ser o combustível que mais emite dióxido de carbono por unidade de energia elétrica produzida (1.001 gramas de COeq/kWhe, quando uma hidrelétrica emite apenas 4 gramas, ou seja, 250 vezes menos; ver Intensidade de emissões). O carvão continua a ser fundamental na matriz energética de muitos países como a Índia ou a China (outros, como a Noruega, em 2022 já produzirão 98% da sua eletricidade com fontes renováveis).[30]​ O planeamento energético avalia a situação energética atual e estabelece as mudanças que devem ser feitas para satisfazer a procura futura em condições de suficiência, qualidade e segurança de abastecimento.[31]​.