Capítulo 4 – PROBLEMAS DE DESPACHO 4.1 Geração Termoelétrica No Brasil a geração de energia elétrica é obtida em sua grande maioria, 70%, por usinas hidráulicas. A tabela 4.1 nos mostra a distribuição de geração de energia de diferentes fontes no Brasil. Tabela 4.1 – Geração de Energia Elétrica no Brasil Empreendimentos em Operação Tipo Capacidade Instalada % Total % N.° de Usinas (kW) N.° de Usinas (kW) Hidráulica 866 79.789.368 67,33 866 79.789.368 67,33 Gás Natural 93 11.050.530 9,33 127 12.334.813 10,41 Processo 34 1.284.283 1,08 Petróleo Óleo Diesel 817 4.012.437 3,39 846 6.536.240 5,52 Óleo Residual 29 2.523.803 2,13 Biomassa Bagaço de Cana 308 5.623.446 4,75 377 7.271.941 6,14 Licor Negro 14 1.240.798 1,05 Madeira 39 327.767 0,28 Biogás 9 48.522 0,04 Casca de Arroz 7 31.408 0,03 Nuclear 2 2.007.000 1,69 2 2.007.000 1,69 Carvão Mineral Carvão Mineral 9 1.594.054 1,34 9 1.594.054 1,34 Eólica 46 794.336 0,67 46 794.336 0,67 Importação Paraguai 5.650.000 5,46 8.170.000 6,9 Argentina 2.250.000 2,17 Venezuela 200.000 0,19 Uruguai 70.000 0,07 Total 2.273 118.497.752 100 2.273 118.497.752 100 Fonte: Aneel, 2010 40 Mesmo com a inserção de novas fontes energéticas no sistema elétrico brasileiro, a grande maioria da geração de energia elétrica do país provém da geração hidráulica. O restante da energia elétrica é provido por usinas termoelétricas a óleo combustível, carvão, gás natural e combustível nuclear. As vantagens da geração hidroelétrica são principalmente o baixo custo operacional, as emissões de poluentes praticamente nulas e a água que é uma fonte renovável. Por outro lado, as hidroelétricas necessitam de grandes investimentos durante o processo de construção, sem contar o tempo necessário para finalização da obra. Além disso, acarretam sérios impactos ambientais como devastação da fauna e da flora originais, alterações climáticas e perda da biodiversidade local. Outro fator agravante é a incerteza relacionada à chuva, podendo comprometer a geração de energia em períodos de intensa estiagem. As usinas termoelétricas representam uma solução em curto prazo, tanto para o suprimento da demanda quanto para a expansão do sistema de geração. No setor técnico, as usinas termoelétricas representam uma saída para a diversificação da matriz energética e possibilitam a elevação da competitividade. A geração termoelétrica é constituída de centrais de vapor, a gás natural, a gás e a vapor, centrais a motor, na sua maioria a diesel e com recente introdução dos motores a gás natural. Esta ocorre através da liberação de energia em forma de calor, por meio da combustão de algum tipo de combustível renovável ou não renovável. O combustível mais utilizado na geração termoelétrica no Brasil é o gás natural, com perspectivas de grande crescimento futuramente. Isto se deve a sua grande oferta potencial e aos preços competitivos e, principalmente, à disponibilidade de abastecimento desse combustível através da implantação do gasoduto Bolívia - Brasil, somado a projetos que viabilizam a exploração de gás natural em território nacional, buscando uma meta de 12% de participação do gás natural no consumo de energia primaria no Brasil. A tabela a seguir nos mostra parte da participação das termoelétricas no setor de geração de energia elétrica brasileiro. Tabela 4.2 – Dez maiores termoelétricas atualmente em operação no Brasil Nome MW Local Combustível Gov. Leonel Brizola 1058 Duque de Caxias - RJ Gás Natural Santa Cruz 1000 Rio de Janeiro - RJ Gás Natural Mario Lago 923 Macaé - RJ Gás Natural 41 Norte Fluminense 869 Macaé - RJ Gás Natural Uruguaiana 640 Uruguaiana - RS Gás Natural Jorge Lacerda III e IV 625 Capivari de Baixo - SC Carvão Mineral Sepé Tiaraju 563 Canoas - RS Gás Natural Mauá Blocos I a IV 553 Manaus - AM Óleo Diesel Presidente Médice A B 446 Candiota - RS Carvão Mineral Jorge Lacerda I e II 232 Capivari de Baixo - SC Carvão Mineral Fonte: Aneel, 2008. As unidades de geração termoelétrica localizam-se junto aos centros de consumo, o que representa menores perdas na transmissão. No setor econômico, as termoelétricas requerem menores investimentos que as tradicionais hidroelétricas e o período de tempo desde o projeto até a construção é bastante rápido. No setor social, tais usinas contribuem para a introdução da energia elétrica em regiões isoladas, não atendidas pelo sistema interligado. Os aspectos negativos das termoelétricas são, basicamente, o alto custo dos combustíveis utilizados na geração e as indesejáveis emissões de poluentes ao meio ambiente. A produção de energia elétrica em usinas termoelétricas, de maneira econômica e ambientalmente correta, abre novas linhas de pesquisas para os engenheiros, ambientalistas e economistas brasileiros. Segundo Reis et al. (2005), a geração termoelétrica tem se tornado cada vez mais significativa no setor de geração do país, a partir do século XXI, e em constante crescimento. Destacam-se a utilização de derivados do petróleo e carvão mineral nas usinas com ciclo a vapor, do gás natural nas centrais a gás e nas de ciclo combinado, do óleo diesel, gasolina ou gás natural nos motores. Os principais derivados do petróleo utilizados na geração de energia elétrica são o óleo combustível, o óleo diesel e a gasolina, em sua maioria as usinas que utilizam essas fontes são de pequeno porte em áreas rurais ou sistemas isolados. O carvão mineral é encontrado em cinco grandes regiões do país com destaque para a região meridional que se encontra em uma situação economicamente interessante a exploração. No estado do Rio Grande do Sul estão a maioria dos recursos carboníferos. Em virtude da pouca ocorrência de combustível mineral, da baixa qualidade do carvão disponível, e ainda dos impactos ambientais negativos, esse recurso tem pouca participação na geração elétrica do país. Segundo Miller (1987), a eficiência global das unidades térmicas é determinada medindo-se a entrada de combustível e a saída de energia elétrica e expressando-se os 42 resultados para várias cargas sob a forma de uma relação ou taxa. As curvas obtidas são chamadas curvas de entrada-saída A figura 4.1 mostra a curva de entrada e saída de uma unidade de geração termoelétrica. A entrada para a unidade mostrada na ordenada pode ser colocada em termos de quantidade de combustível convertida em calor por hora, H(Btu/h). A saída é normalmente a saída líquida de eletricidade da unidade, P(MW). A característica mostrada é idealizada, ou seja, convexa e suave. Figura 4.1- Curva de Entrada-Saída Típica de uma Unidade Térmica Curvas semelhantes são desenvolvidas para cada unidade geradora. Os dados necessários para a obtenção da curva de entrada-saída podem ser obtidos de cálculos de projetos ou de testes de taxa de calor. Quando os testes de taxa de calor são usados, os pontos encontrados não caem em uma curva suave. A curva da figura 4.1 é convertida em custo de combustível pela multiplicação da entrada de combustível, em Btu/h, pelo equivalente custo de combustível, em termos de $/Btu, onde $ é uma unidade monetária simbólica. O custo de combustível de uma unidade de geração termoelétrica é considerado como custo variável, pois pode ser afetado pelo carregamento das unidades geradoras com diferentes taxas de combustível, pela combinação da operação hidráulica e térmica, pelos requisitos diários de carga e pela compra e venda de energia. Estes custos são substancialmente controlados pelos operadores do sistema. O custo da geração termoelétrica pode ser minimizado, respeitando as restrições operacionais e de demanda, através de uma estratégia de otimização determinada pelo problema de despacho econômico (PDE), que será explorado neste trabalho. No documento UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO FACULDADE DE ENGENHARIA CAMPUS DE BAURU. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (páginas 52-56)
