Nitrogen management and the future of food: Lessons from the management of energy and carbon

The food system dominates anthropogenic disruption of the nitrogen cycle by generating excess fixed nitrogen. Excess fixed nitrogen, in various guises, augments the greenhouse effect, diminishes stratospheric ozone, promotes smog, contaminates drinking water, acidifies rain, eutrophies bays and estuaries, and stresses ecosystems. Yet, to date, regulatory efforts to limit these disruptions largely ignore the food system. There are many parallels between food and energy. Food is to nitrogen as energy is to carbon. Nitrogen fertilizer is analogous to fossil fuel. Organic agriculture and agricultural biotechnology play roles analogous to renewable energy and nuclear power in political discourse. Nutrition research resembles energy end-use analysis. Meat is the electricity of food. As the agriculture and food system evolves to contain its impacts on the nitrogen cycle, several lessons can be extracted from energy and carbon: (i) set the goal of ecosystem stabilization; (ii) search the entire production and consumption system (grain, livestock, food distribution, and diet) for opportunities to improve efficiency; (iii) implement cap-and-trade systems for fixed nitrogen; (iv) expand research at the intersection of agriculture and ecology, and (v) focus on the food choices of the prosperous. There are important nitrogen-carbon links. The global increase in fixed nitrogen may be fertilizing the Earth, transferring significant amounts of carbon from the atmosphere to the biosphere, and mitigating global warming. A modern biofuels industry someday may produce biofuels from crop residues or dedicated energy crops, reducing the rate of fossil fuel use, while losses of nitrogen and other nutrients are minimized.

Desempenho econômico de um sistema de produção de biomassa da cana energia

O uso da biomassa como fonte de energia elétrica corresponde a uma alternativa de grande importância para o planejamento estratégico do crescimento econômico de diversos países. A vasta extensão territorial e o clima favorável ao desenvolvimento da agricultura no Brasil trazem como vantagem o poder de planejar sua matriz energética utilizando variadas fontes primárias renováveis. A cana-de-açúcar destaca-se pela rusticidade e grande produtividade. O bagaço como um subproduto resultante do processamento da cana é utilizado como fonte para a cogeração de energia e pode contribuir significativamente para a descentralização das fontes de energia nacional. Com o desenvolvimento da tecnologia de etanol de segunda geração, a busca pela maior produção de biomassa ganha relevância. Os programas de melhoramento identificaram que se caso com redução de 25 a 35% da sacarose na cana, a planta teria um potencial de aumento de mais de 100% da biomassa. Os híbridos derivados de programas de melhoramento da espécie Saccharum spp., direcionados exclusivamente para a produção de biomassa, foram denominados de cana energia. Tendo em vista o potencial de produtividade da cultura e consequentemente de geração de energia, torna-se necessário conhecer se esse potencial se traduz em resultado econômico. Com esse enfoque, o objetivo deste trabalho foi analisar a viabilidade econômica da produção de biomassa da cana energia. Para tanto foi desenvolvido um modelo em planilha eletrônica e o modelo foi empregado na simulação de cenários e alternativas. A planilha integra modelos de balanço hídrico, produtividade da cultura e distribuição de chuvas, e suas relações com aspectos econômicos e produtivos. O preço de venda da biomassa, a produtividade da cultura e a distância de transporte se mostraram como os itens que mais influem sobre os indicadores de viabilidade econômica. Diferentemente da eficiência gerencial, a eficiência de campo corresponde a um fator de grande importância a ser considerado para reduzir o custo de produção. A análise da área de colheita como uma variável crítica indicou que existem módulos ideais para a utilização de máquinas agrícolas, reduzindo o seu custo operacional devido ao uso melhor atribuído das máquinas na propriedade. A análise da textura do solo como variável crítica mostrou que o cultivo da planta em diferentes tipos de solos reflete em diferentes custos operacionais, produtividade potencial e no montante de investimento. O ano de reforma corresponde a um fator crítico para a viabilização da atividade. Para o cenário base, o indicador de atratividade financeira apresenta um Valor Presente Líquido de 6,4 milhões de reais e uma Taxa Interna de Retorno de 15,2%, com um horizonte de 20 anos de produção. As análises de sensibilidade mostram que as variáveis que mais impactam nos indicadores de viabilidade econômica financeira são o preço de venda da biomassa e a produtividade média da lavoura.

Transmission and Transport of Energy in the Western U.S. and Canada: A Law and Policy Road Map

This collection of short essays arose from the inaugural meeting of the Idaho Symposium on Energy in the West, which was held in November, 2014. The topic for this first Symposium was Transmission and Transport of Energy in the Western U.S. and Canada: A Law and Policy Road Map. The essays in this collection provide a notable introduction to the major energy issues facing the West today. Topics include: building a resilient legal architecture for western energy production; natural gas flaring; transmission planning for wind energy; utilities and rooftop solar; special considerations for western states and the Clean Power Plan; the Clean Power Plan's implications for the western grid; siting renewable energy on public lands; and implications of utility reform in New York and Hawaii for the Northwest.

Estratégias de comercialização e investimento, com ênfase em energias renováveis, suportadas por modelos de otimização especializados para avaliação estocástica de risco x retorno.

A comercialização de energia elétrica de fontes renováveis, ordinariamente, constitui-se uma atividade em que as operações são estruturadas sob condições de incerteza, por exemplo, em relação ao preço \"spot\" no mercado de curto prazo e a geração de energia dos empreendimentos. Deriva desse fato a busca dos agentes pela formulação de estratégias e utilização de ferramentais para auxiliá-los em suas tomadas de decisão, visando não somente o retorno financeiro, mas também à mitigação dos riscos envolvidos. Análises de investimentos em fontes renováveis compartilham de desafios similares. Na literatura, o estudo da tomada de decisão considerada ótima sob condições de incerteza se dá por meio da aplicação de técnicas de programação estocástica, que viabiliza a modelagem de problemas com variáveis randômicas e a obtenção de soluções racionais, de interesse para o investidor. Esses modelos permitem a incorporação de métricas de risco, como por exemplo, o Conditional Value-at-Risk, a fim de se obter soluções ótimas que ponderem a expectativa de resultado financeiro e o risco associado da operação, onde a aversão ao risco do agente torna-se um condicionante fundamental. O objetivo principal da Tese - sob a ótica dos agentes geradores, consumidores e comercializadores - é: (i) desenvolver e implementar modelos de otimização em programação linear estocástica com métrica CVaR associada, customizados para cada um desses agentes; e (ii) aplicá-los na análise estratégica de operações como forma de apresentar alternativas factíveis à gestão das atividades desses agentes e contribuir com a proposição de um instrumento conceitualmente robusto e amigável ao usuário, para utilização por parte das empresas. Nesse contexto, como antes frisado, dá-se ênfase na análise do risco financeiro dessas operações por meio da aplicação do CVaR e com base na aversão ao risco do agente. Considera-se as fontes renováveis hídrica e eólica como opções de ativos de geração, de forma a estudar o efeito de complementaridade entre fontes distintas e entre sites distintos da mesma fonte, avaliando-se os rebatimentos nas operações.

Risco de mercado na comercialização de energia elétrica: uma análise estruturada com foco no ambiente de contratação livre - ACL.

A motivação para o desenvolvimento desse trabalho surge em um momento em que se verifica uma participação cada vez mais significativa das fontes energéticas renováveis não convencionais no País. Não obstante, o cenário de evolução evidencia que o arcabouço regulatório e as regras de mercado não acompanharam as especificidades inerentes à exploração dessas fontes. Assim, para que se mantenha adequado ritmo de inserção na matriz energética, devem ser buscadas opções para que fontes alternativas sejam cada vez mais competitivas na atual configuração do mercado energético. A contribuição dessa pesquisa, portanto, centra-se na análise dos riscos de mercado incorridos por esses geradores de fontes intermitentes de energia ao comercializarem energia no ambiente de contratação livre. Nessa perspectiva, a Dissertação foi desenvolvida abordando tipos de geração de energia e suas características técnicas e econômicas, legislação do setor elétrico, regras de comercialização, balanço energético do sistema, formação de preços no mercado de curto prazo e precificação de contratos no ACL, diferença de preços entre submercados, requisitos de flexibilidade e sazonalidade nos contratos de venda a consumidores livres e seu impacto na precificação de contratos, identificação de comportamento energético complementar para mitigação de riscos de mercado entre fontes renováveis e rebatimento na formulação de mecanismo de hedge, análise de portfólio de contratos e estratégia ótima de contratação de energia para agentes geradores atuando no ACL. Como resposta ao desafio de equacionar o impasse surgido na comercialização de fontes de produção sazonal, propõe-se um modelo para definir estratégias de contratação para agentes geradores e comercializadores a partir da complementação energética entre diferentes tipos de fontes, de forma a maximizar os ganhos de comercialização para um risco estabelecido. Busca-se a composição ideal dessas fontes na carteira de um comercializador para minimizar o risco de exposição à volatilidade dos preços do mercado de curto prazo. Isso é possível em virtude das compensações energéticas feitas entre as diferentes fontes em um portfólio combinado, mitigando a receita em risco decorrente das variações que existem nos preços de curto prazo e na produção energética. De forma complementar, estruturou-se um modelo de negócio no qual uma empresa detentora de ativos de geração hidrelétrica compra os direitos de produção de uma eólica e/ou biomassa para incorporar ao seu portfólio e vender como contrato por quantidade. Determinou-se o volume de energia a ser comprado de cada fonte, o preço, a estratégia mais indicada de contratação e a mitigação de fatores de risco contemplados nos contratos de venda, buscando maximizar os ganhos de comercialização condicionada a critérios de risco pré-fixados.

Solar Photovoltaic Energy Project Development on Brownfields: Leveraging Policy Incentives and Project Financing Mechanisms

This study evaluates the practice of redeveloping Brownfields with solar photovoltaic renewable energy technology. Utilizing renewable energy as a strategy to reuse contaminated or potentially contaminated property is a relatively new convention. While the benefits of redeveloping Brownfields are well established, ongoing challenges and limited literature on the subject complicate the practice. Challenges, opportunities, and benefits related to renewable energy development on Brownfields are identified and analyzed. Strategic leveraging of federal, state, local, and utility incentives for renewable energy and Brownfield revitalization, and gap finance tools is explored and evaluated. A comparison of three photovoltaic Brownfield projects is analyzed for critical success and failure factors, and lessons learned. A recommendation of best practices is made based on findings and results.

Sustainable Energy Plan for a Small Island Economy: St. Vincent & the Grenadines

This paper defines a sustainable energy plan to provide the basis for renewable energy initiatives that will increase energy security, reduce negative economic impacts and provide a cleaner environment. The hotel, agriculture, transportation, construction, utility, government and private sectors will play pivotal roles in achieving targets and will see significant gains. Government policies, educational campaigns and financial incentives will be required to facilitate and encourage renewable energy development and entrepreneurship. Utilization of solar energy, energy conservation measures and the use of efficient and alternative fuel vehicles by the commercial/industrial and private sectors will be crucial in meeting targets. The utility company will be charged with developing large scale renewable energy applications and with improving efficiency of the electrical system.

A New Euro-Mediterranean Energy Roadmap for a Sustainable Energy Transition in the Region. MEDPRO Policy Paper No. 3, February 2013

This paper addresses the urgent need for a sustainable energy transition in the southern and eastern Mediterranean region. It analyses the unsustainable burden of universal energy subsidies and calls for new development paths unlocking the huge potential for low-cost energy efficiency and demand-side management as well as for renewable energy. It argues that a new structure of regional and interconnected energy markets is needed. It then proposes some original approaches regarding the financing of this sustainable energy transition and finally calls for an ambitious, Euro-Mediterranean Energy Roadmap, which should contribute not only to the economic and environmental development of the region, but also to its social and political stability.

The EU regime on biofuels in transport: Still in search of sustainability. Egmont Paper No. 68, July 2014

Like other regions of the world, the EU is developing biofuels in the transport sector to reduce oil consumption and mitigate climate change. To promote them, it has adopted favourable legislation since the 2000s. In 2009 it even decided to oblige each Member State to ensure that by 2020 the share of energy coming from renewable sources reached at least 10% of their final consumption of energy in the transport sector. Biofuels are considered the main instrument to reach that percentage since the development of other alternatives (such as hydrogen and electricity) will take much longer than expected. Meanwhile, these various legislative initiatives have driven the production and consumption of biofuels in the EU. Biofuels accounted for 4.7% of EU transport fuel consumption in 2011. They have also led to trade and investment in biofuels on a global scale. This large-scale expansion of biofuels has, however, revealed numerous negative impacts. These stem from the fact that first-generation biofuels (i.e., those produced from food crops), of which the most important types are biodiesel and bioethanol, are used almost exclusively to meet the EU’s renewable 10% target in transport. Their negative impacts are: socioeconomic (food price rises), legal (land-grabbing), environmental (for instance, water stress and water pollution; soil erosion; reduction of biodiversity), climatic (direct and indirect land-use effects resulting in more greenhouse gas emissions) and public finance issues (subsidies and tax relief). The extent of such negative impacts depends on how biofuel feedstocks are produced and processed, the scale of production, and in particular, how they influence direct land use change (DLUC) and indirect land use change (ILUC) and the international trade. These negative impacts have thus provoked mounting debates in recent years, with a particular focus on ILUC. They have forced the EU to re-examine how it deals with biofuels and submit amendments to update its legislation. So far, the EU legislation foresees that only sustainable biofuels (produced in the EU or imported) can be used to meet the 10% target and receive public support; and to that end, mandatory sustainability criteria have been defined. Yet they have a huge flaw. Their measurement of greenhouse gas savings from biofuels does not take into account greenhouse gas emissions resulting from ILUC, which represent a major problem. The Energy Council of June 2014 agreed to set a limit on the extent to which firstgeneration biofuels can count towards the 10% target. But this limit appears to be less stringent than the ones made previously by the European Commission and the European Parliament. It also agreed to introduce incentives for the use of advanced (second- and third-generation) biofuels which would be allowed to count double towards the 10% target. But this again appears extremely modest by comparison with what was previously proposed. Finally, the approach chosen to take into account the greenhouse gas emissions due to ILUC appears more than cautious. The Energy Council agreed that the European Commission will carry out a reporting of ILUC emissions by using provisional estimated factors. A review clause will permit the later adjustment of these ILUC factors. With such legislative orientations made by the Energy Council, one cannot consider yet that there is a major shift in the EU biofuels policy. Bolder changes would have probably meant risking the collapse of the high-emission conventional biodiesel industry which currently makes up the majority of Europe’s biofuel production. The interests of EU farmers would have also been affected. There is nevertheless a tension between these legislative orientations and the new Commission’s proposals beyond 2020. In any case, many uncertainties remain on this issue. As long as solutions have not been found to minimize the important collateral damages provoked by the first generation biofuels, more scientific studies and caution are needed. Meanwhile, it would be wise to improve alternative paths towards a sustainable transport sector, i.e., stringent emission and energy standards for all vehicles, better public transport systems, automobiles that run on renewable energy other than biofuels, or other alternatives beyond the present imagination.

Energy Signaling in the Regulation of Gene Expression during Stress

Maintenance of homeostasis is pivotal to all forms of life. In the case of plants, homeostasis is constantly threatened by the inability to escape environmental fluctuations, and therefore sensitive mechanisms must have evolved to allow rapid perception of environmental cues and concomitant modification of growth and developmental patterns for adaptation and survival. Re-establishment of homeostasis in response to environmental perturbations requires reprogramming of metabolism and gene expression to shunt energy sources from growth-related biosynthetic processes to defense, acclimation, and, ultimately, adaptation. Failure to mount an initial 'emergency' response may result in nutrient deprivation and irreversible senescence and cell death. Early signaling events largely determine the capacity of plants to orchestrate a successful adaptive response. Early events, on the other hand, are likely to be shared by different conditions through the generation of similar signals and before more specific responses are elaborated. Recent studies lend credence to this hypothesis, underpinning the importance of a shared energy signal in the transcriptional response to various types of stress. Energy deficiency is associated with most environmental perturbations due to their direct or indirect deleterious impact on photosynthesis and/or respiration. Several systems are known to have evolved for monitoring the available resources and triggering metabolic, growth, and developmental decisions accordingly. In doing so, energy-sensing systems regulate gene expression at multiple levels to allow flexibility in the diversity and the kinetics of the stress response.

Comparative alternative/clean fuel provisions of the Clean Air Act and the Energy Policy Act.

Mode of access: Internet.

Geothermal energy program summary : fiscal year 1988 /

"U.S. Department of Energy, Programs in Renewable Energy"--Cover.

Solar thermal energy systems.

Report year ends Sept. 30.

We empower America with new energy choices.

Mode of access: Internet.

Biomass Energy in Perspective: USA and European experience

Review of US and European experience with biomass energy projects