Conforme foi apresentado neste trabalho, empreendimentos térmicos a GN são sempre leiloados na modalidade por disponibilidade e, até a presente data, não houve nenhum leilão especí co para fonte termelétrica a gás natural. O único leilão que deveria ter negociado exclusivamente empreendimentos térmicos a GN foi o nono LER, porém o mesmo não teve nenhum produto negociado. Com o aumento da penetração da energia eólica e a insegurança acerca da geração hidrelétrica por conta dos baixos níveis de volume de água armazenados, as termelétricas a GN podem ser uma opção bastante interessante para trazer mais segurança no abastecimento de energia elétrica no país.
As termelétricas que antes atuavam pontualmente, hoje representam uma ge- nerosa fração da geração de energia. No entanto, mesmo com essa mudança drástica no cenário energético brasileiro, pouco foi alterado no formato dos leilões de termelétrica
desde o primeiro leilão até o mais recente. Dentre as fontes fósseis utilizadas na geração termelétrica, o GN é a fonte mais importante, representando, no ano de 2017, 7,94% da capacidade instalada da matriz energética brasileira, seguida do petróleo, com 6,13%, e do carvão com 2,27%. Além de ser a fonte fóssil mais representativa, a única fonte com capacidade instalada maior que o GN é a hídrica, que representa 61,13%. Ainda assim, como foi apresentado na Figura 5.3, ainda existe um grande potencial de expansão de geração termelétrica a GN.
A proposta deste trabalho é que a comercialização de energia elétrica produzida por novos empreendimentos termelétricos a GN seja feita através de um leilão duplo modi cado de compra de gás natural e venda de energia elétrica. Esse formato de leilão tenta solucionar alguns dos principais problemas na comercialização deste tipo de energia. Este leilão seria realizado na modalidade quantidade e teria como produtos pacotes de fornecimento de energia por um pré-determinado número de horas, como mostra o exemplo da Figura 6.10.
Figura 6.10: Estrutura do leilão proposto Fonte: Elaboração própria
horas de fornecimento de energia elétrica. De um lado deste leilão estão as distribuidoras de GN dispostas a vender um volume de GN por 1.500 horas, 2.500 horas e/ou 6.000 horas e do outro lado estão os empreendedores de térmica a GN dispostos a comprar um determinado volume de GN e a vender energia elétrica por 1.500 horas, 2.500 horas ou 6.000 horas. O leilão ocorreria da seguinte maneira, para cada um dos produtos do leilão vai haver um preço mínimo de venda de GN e um preço teto de venda de energia elétrica. A compra de GN será através de leilão fechado ascendente e a venda de energia elétrica será através de leilão fechado descendente e os lances de compra de gás natural e de venda de energia elétrica terão clock simultâneo.
Cada um dos três produtos que estão sendo negociados foram idealizados para uma tecnologia de geração térmica a GN diferente, conforme a análise feita das curvas de triagem das tecnologias. O produto "1.500 horas" foi projetado para usinas de ciclo Brayton com turbina a gás industrial, o produto "2.500 horas" foi projetado para usinas de ciclo Brayton com turbinas aeroderivativas e o produto "6.000 horas" foi projetado para usinas de ciclo combinado. Desse modo, cada produto terá uma curva de demanda de GN e uma curva de oferta de energia elétrica, como apresenta a Figura 6.10, e um ponto ótimo que equilibra as duas curvas.
O leilão terá apenas uma fase composta de uma etapa contínua e uma etapa discriminatória, como ilustram as Figuras 6.11 e 6.12. Na etapa contínua os participantes têm que dar simultaneamente um lance de venda de energia elétrica e um lance de compra de gás natural. A cada rodada da etapa contínua o preço corrente de venda de energia elétrica será subtraído de um decremento mínimo e o preço corrente de compra de gás natural sera adicionado de um incremento mínimo. A medida que o valor de venda de energia elétrica diminui e o preço de compra de GN aumenta, os participantes podem manter ou diminuir o número de lotes de energia elétrica e de GN que estão dispostos a vender e comprar, respectivamente. Uma vez que a quantidade de lotes esteja entre a demanda e uma margem pré-determinada, a etapa contínua é encerrada e é dado início a etapa discriminatória.
Preço de EE Quantidade Demanda Etapa contínua Etapa discriminatória
Figura 6.11: Etapas inicial e discriminatória - venda de energia elétrica Fonte: Elaboração própria
Preço de GN Quantidade Demanda Etapa contínua Etapa discriminatória
Figura 6.12: Etapas inicial e discriminatória - compra de GN Fonte: Elaboração própria
Na etapa discriminatória os participantes devem submeter um lance de venda de energia elétrica de valor igual ou menor ao preço nal da etapa contínua e um lance de compra de gás natural de valor igual ou superior ao preço nal da etapa contínua, mantendo o número de lotes de seu último lance. Após o último participante submeter seus lances, a etapa discriminatória será encerrada. Para cada produto, os lances de venda de energia elétrica serão então ordenados em ordem crescente e divididos em patamares de valor, como mostra a Figura 6.13.
Figura 6.13: Lances vencedores Fonte: Elaboração própria
Esses patamares de valor serão limitados da seguinte maneira:
p0 ≤ li, ∀li ∈ L (6.6)
onde li é o lance de venda de energia elétrica do participante i e L é o conjunto composto
dos lances nais de venda de energia elétrica da etapa contínua.
P atamar1 = {li|li ≥ ( p0+ α%) , ∀li ∈ L} (6.7)
ou seja, P atamar1 é o conjunto de lances que estão dentro da faixa {p0, (p0+ α%)}. De
forma geral,
pn ≤ li, ∀li ≥ pn−1+ α%, li ∈ L (6.8)
P atamarn+1 = {li|li ≥ ( pn+ α%) , li ∈ L} (6.9)
Para cada patamar de valor de lances de venda de energia elétrica, começando pelo patamar1, serão alocados primeiro aqueles que tiverem dado lance de compra de GN
maior. Por exemplo, supondo que os participantes verde, vermelho e azul sejam os únicos no patamar1 da Figura 6.13 e que eles tenham dado os lances de preço de gás natural
apresentados na Figura 6.14. O participante vermelho, que ofereceu comprar o GN a um valor maior entre os três participantes, seria o primeiro a ter seus lotes alocados, seguido
do participante verde e do participante azul, como mostra a Figura 6.15.
Figura 6.14: Lances de preço de GN do patamar1
Fonte: Elaboração própria
Figura 6.15: Alocação dos lotes do patamar1
Fonte: Elaboração própria
As alocações de lote serão feitas para cada produto em ordem crescente de patamar, do patamar1 até o patamarn+1, priorizando os participantes de cada patamar
que estão dispostos a comprar GN a um valor maior, até que a demanda de cada produto seja satisfeita.
Após o término do leilão caberá aos órgãos responsáveis pela sua organização alocar nas distribuidoras de gás as demandas de GN de cada empreendedor, como ilustra a Figura 6.16. Essa alocação será feita através de contratos bilaterais, respeitando que a quantidade de GN demandada pelos empreendimentos térmicos será igual a quantidade
contratada de GN e que o preço a ser pago pelo GN pelos empreendedores será o valor de seu lance na etapa discriminatória.
D
1D
2D
3D
m...
E
1E
2E
3E
n...
Figura 6.16: Alocação da demanda de GN Fonte: Elaboração própria
O principal intuito deste formato de leilão é promover a competição no preço de gás natural, que como foi apresentado anteriormente, tem grande impacto no custo de geração da térmica a GN e minimizar a incerteza que existe tanto no lado do empreendedor de térmica a GN como no lado da distribuidora de GN acerca do número de horas de geração de energia e necessidade de uso de GN.
7 Conclusão
Diante do aumento da penetração de fontes renováveis como eólica e solar, além da, já existente, majoritária participação das hidrelétricas na matriz energética brasileira, as termelétricas a gás natural se destacam como uma fonte capaz de trazer segurança no abastecimento de energia elétrica. Dentre as fontes fósseis, o GN é a menos poluente. Além disso, com o desenvolvimento da tecnologia de ciclo combinado a e ciência da usina térmica a GN quase dobrou, comparada com a de ciclo Brayton ou ciclo Rankine.
No entanto, mesmo que tenha uma e ciência muito superior as outras tecnolo- gias de geração a GN, a usina de ciclo combinado possui um custo de investimento muito maior. Por isso, quando utilizada em um fator de capacidade baixo, possui um custo de geração de energia (R$/MWh) mais alto que as demais. Deste modo, as curvas de triagem são uma boa metodologia de análise de custos preliminar, comparando os custos anuais de produção de energia das tecnologias de acordo com o fator de capacidade da mesma.
Neste trabalho foram comparados os custos de geração de três tecnologias de geração térmica a GN: ciclo Brayton com turbina a gás industrial CS, ciclo Brayton com turbinas aeroderivativas CSA e ciclo combinado CC. A usina de ciclo Brayton com turbina a gás industrial possui a menor e ciência entre as três, porém, é a que possui menor custo de investimento, o que justi ca o fato de que para um fator de capacidade baixo, ela é a tecnologia mais econômica. A usina de ciclo Brayton com turbinas aeroderivativas tem e ciência apenas um pouco maior que a de ciclo simples, porém, tem um custo de investimento superior, sendo a tecnologia mais econômica das três apenas em uma pequena faixa do fator de capacidade. Por m, a usina de ciclo combinado é a que tem o maior tempo de construção e que demanda o maior valor de investimento, mas ela possui uma e ciência muito maior que as outras duas tecnologias e é a melhor opção para um fator de capacidade elevado.
O cenário energético brasileiro mudou muito nos últimos anos, principalmente do ano de 2010 para o ano de 2017. As termelétricas passaram a ser acionadas por um período maior de tempo, atuando não só em demandas de pico, mas também na base. En- tretanto, a sistemática dos leilões de comercialização de energia elétrica não acompanhou estas mudanças. Embora geração termelétrica a GN tenha grande representatividade na nossa matriz elétrica, esta fonte possui um grande potencial de crescimento.
Além de aumentar a segurança do abastecimento de energia elétrica, o aumento da geração termelétrica a GN estimula o mercado interno de gás natural no país. O atual modelo de leilão de comercialização de energia térmica a GN pouco incentiva novos empreendimentos no setor, pois traz muitas incertezas para os dois lados da negociação.
Um dos grandes problemas é a falta de competitividade nos preços de venda do gás natural para as termelétricas, pois os mesmos são feitos através de contratos prévios acordados entre a distribuidora de GN e o empreendedor. Outro grande problema é que as térmicas a GN são contratadas por disponibilidade, e nesse tipo de contratação não há uma determinação exata de quanto de energia elétrica as usinas irão, de fato, gerar por ano. Essa incerteza também é re etida nos contratos de gás, pois as distribuidoras acabam impondo cláusulas de take-our-pay que determinam a contratação e o pagamento de uma quantidade mínima anual de GN ainda que o mesmo não seja utilizado por completo.
Este trabalho propõe uma nova maneira de comercializar energia térmica a GN, capaz de conciliar a contratação de gás natural e de energia elétrica e promover a competitividade dos preços de GN. Diferente das outras termelétricas, a térmica a gás natural requer uma coordenação em tempo real do gás, já que o mesmo é difícil de ser armazenado. Comercializar a energia térmica através de um leilão duplo com contrato por quantidade torna o abastecimento de gás mais previsível e o suprimento de energia térmica a GN mais seguro. Ainda, o método de determinação do vencedor do leilão proposto consegue estimular o mercado de gás sem deixar de lado a modicidade tarifaria, pois dá prioridade aos participantes que estão dispostos a vender energia elétrica a um preço menor e a comprar o gás natural a um preço maior.