Impacto da Integração das Fontes Renováveis
Alternativas de Energia no Sistema
O SIN do Futuro
Rio+20
Dalton O. C. Brasil
Conteúdo
•
Introdução – Fontes de Energia Renovável
•
Perspectiva de Integração de Fontes Renováveis
no Mundo
•
Perspectiva de Integração de Fontes Renováveis
Alternativas no Brasil
•
Oportunidades da Integração das Fontes
Renováveis Alternativas
•
O Sistema de Transmissão do Futuro
(Inteligente)
•
Integração de Fontes Renováveis no SIN
Fontes Renováveis de Energia
•
Principais Tipos de Fontes Renováveis de
Energia:
•
Biocombustível
•
Biomassa
•
Geotérmica
•
Hidráulica
•
Marés
•
Ondas marítimas
•
Solar
•
Vento
Perspectiva de Integração de
Fontes Renováveis no Mundo
Perspectiva de Geração Eólica no Mundo
52,8 42,4 28,0 21,2 14,6 6,2 6,1 5,7 4,6 4,0 29,5 0 10 20 30 40 50 60China USA Germany Spain India Italy France UK Canada Portugal Rest of World
G
W
Capacidade Instalada MW (Junho 2011) – Top Ten
Final 2011: Total 240 GW aproximadamente 3% da demanda mundial de eletricidade. Fonte: WWEA (World Wind Energy Association).
Perspectiva de Geração Eólica no Mundo
Investigações mostram que para até 20% uniformemente distribuído não deve haver dificuldade na integração e operação.
Fonte: WWEA (World Wind Energy Association).
21 18 16 14 9 2 1,2 0 5 10 15 20 25
Dinamarca Portugal Espanha Irlanda Alemanha EUA China
%
Perspectiva de Geração Eólica no Mundo
Fonte: EWEA (European Wind Energy Association).
0 50 100 150 200 250 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 G W
Potência Instalada Geração Eólica Comunidade Européia
Perspectiva de Geração Solar no Mundo
Final 2011: Total 70 GW aproximadamente 0,9% da demanda mundial de eletricidade. Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association).
0 10 20 30 40 50 60 70 80 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 G W
Capacidade Instalada PV no Mundo
Perspectiva de Geração Solar no Mundo
Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association). 24,7 12,8 4,9 4,4 4,4 3,1 2,7 2,0 2,0 1,3 0 5 10 15 20 25 30 C a p a ci d a d e I n st a la d a ( G W )
Top Ten PV em 2011
Perspectiva de Geração Solar no Mundo
Cenário Moderado.
Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association).
0 50 100 150 200 250 2011 2012 2013 2014 2015 2016 G W Ano
Previsão Capacidade Instalada PV no Mundo
Outros Asia America Europa
Perspectiva de Geração Solar no Mundo
Preços Planta Grande: Inclui investimento, instalação e engenharia. Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association).
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 E u $ /kW p
Evolução Preços Plantas PV
Perspectiva de Geração Solar no Mundo
LCOE - Levelised Cost of Electricity.
Preços Planta Grande: Inclui todos custos de investimento e operação. Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association).
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 E u $ /kW h
Custo de Geração PV
Cenário 1 Cenário 2Perspectiva de Geração Solar no Mundo
CPS: Concentrating Solar Power (Fontes Termo Solares).
Fonte: U.S. Department of Energy (Energy Efficiency & Renewable Energy).
Capacidade Instalada CPS 2010
(MW)
Plantas em Construção CPS 2010
(MW)
Espanha
731 Espanha
548
EUA
508 EUA
10.843
Iran
67 China
96
Israel
6 África/Oriente Médio
160
Austrália
3 Austrália
10
Alemanha
2
França
1
Perspectiva de Integração de
Fontes Alternativas no Brasil
Matriz Energética Brasileira Atual
Em 2011, a capacidade instalada hidráulica representou 75% do total; entretanto, a geração hidráulica foi de 91%.
2011 2014 Demanda Máxima – MW 71.133 86.898 Capacidade Instalada– MW 111.618 136.213 Hidro 83.276 89.218 Térmica 18.235 28.516 Pequenas Plantas 10.107 18.479
Cap. Armazenamento– MWmes 284.259
-Produção – TWh 493,7 -Hidro 450,2 -Térmica 41,6 -Eólica 1,9 -Carga de Energia – TWh 491,3 592,0 2011 2013 LTs (>230kV) - km 102.717 122.503 +3.400km + 3. 45 0k m
A Perspectiva do Plano Decenal 2020
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 G WEvolução da Capacidade Instalada
Eólica Biomassa PCH Térmica Nuclear Hidro
Hidro Nuclear Térmica PCH Biomassa Eólica
2011 84,7 GW (73,4 %) 2,0 GW (1,7 %) 17,8 GW (15,4 %) 4,2 GW (3,6 %) 5,4 GW (4,7 %) 1,3 GW (1,1 %) 2020 115,1 GW (67,3 %) 3,4 GW (2,0 %) 25,5 GW (14,9 %) 6,4 GW (3,8 %) 9,2 GW (5,4 %) 11,5 GW (6,7 %)
Perspectiva de Geração Eólica no Brasil
•
Mapa Brasileiro Disponível: 143,5 GW•
Nova Avaliação (EPE – O Globo 24.07.11): 300 GW• Considerando as novas tecnologias das
plantas eólicas e as últimas medidas no Brasil (e.g. Atlas Eólico do Espírito Santo, 06.06.2009) a capacidade instalada total pode ser superior a 300 GW.
Distribuição Espacial dos Parques Eólicos no Brasil
Região EOL em Operação ConstruçãoEOL em EOL Outorgadas1998-2012 (*) Total
No. (MW)PI No. (MW)PI No. (MW)PI (MW)PI
N/CO 0 0 0 0 0 0 0
NE 47 865 44 1248 116 3467 5580
SE 1 28 0 0 1 135 163
S 25 579 3 70 33 851 1500
Total 73 1472 47 1318 150 4453 7243
(*) Construção ainda não iniciada. Fonte: ANEEL.
Perspectiva de Geração Biomassa no Brasil
Fonte: Única/COGEN 2009. 0 5 10 15 20 25 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 G WPotencial de Biomassa – Bagaço + Palhas
Geração Biomassa Atual no Brasil
Fonte: ANEEL – Usinas em operação, em construção ou outorgadas.
Tipo Nº Unidades Potência Instalada (MW)
Bagaço 400 10.123,5 Biogás 196 119,6 Casca Arroz 9 36,4 Capim Elefante 7 148,2 Carvão Vegetal 4 27,2 Licor Negro 17 1.529,6 Óleo de Palmiste 2 4,4 Resíduos Madeira 52 498,1 Total 687 12.486,9 S SE CO NE N S/Id 3,6 54,2 19,6 7,4 0,1 15,2
Perspectiva de Geração Solar no Brasil
Fonte: Atlas Brasileiro de Energia Solar – INPE/2006
Valores anuais médios da irradiação solar do Brasil (Faixa de 1.550 a
2.370 kWh/m²).
Valores de referência no mundo:
• Média Europa: 1.200 kWh/m²
Geração Solar Atual no Brasil
Fonte: ANEEL – Usinas em operação outorgada.
Usina Potência Outorgada(kW) Município
Araras - RO 20,5 Nova Mamoré - RO
Tauá 5.000,0 Tauá - CE
IEE 12,3 São Paulo - SP
UFV IEE/Estacionamento 3,0 São Paulo - SP Embaixada Italiana Brasília 50,0 Brasília - DF
PV Beta Test Site 1,7 Barueri - SP Pituaçu Solar 404,8 Salvador - BA Aeroporto Campo de Marte 2,1 São Paulo - SP
Oportunidades de Integração das
Fontes Alternativas no Brasil
Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil
Condicionantes importantes:
•
Nível de participação da geração hidráulica na matriz
energética brasileira (em torno de 70% no período 2011
a 2020)
•
Fontes de característica
intermitente
:
Eólicas e Solares
•
Fontes de característica sazonal: Biomassa (Bagaço e
Palhas)
Expectativa de participação na matriz energética:
•
Fontes renováveis alternativas participando como
fontes complementares e não estruturantes.
Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil
Competitividade - Preços médios atuais (últimos
ACR):
•
Hidráulica
(Madeira/Belo Monte/Teles Pires): 70 R$/MWh
•
Eólica
(LER e A-3/2011): 100 R$/MWh
•
Biomassa (LFA/2007): 120 R$/MWh
•
Solar (?): 500 R$/MWh (*)
Caso plantas micro geração PV:
•
Tarifa típica consumo residencial: 450 R$/MWh
Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil
Regulamentação:
•
Programas de Incentivo: PROINFA para PCH, Eólica e
Biomassa
•
Redução da tarifa de uso do sistema (50%): para
plantas até 30 MW
•
Resolução ANEEL 482/2012: Estabelece as condições
gerais para o acesso de micro geração e mini geração
para o acesso aos sistemas de distribuição e o sistema
de compensação de energia elétrica:
-
Micro geração: até 100 kW
Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil
Impacto:
Eólica
Biomassa
Solar
•
Área:
•
Visual:
•
Ruído:
•
Emissão CO2:
Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil
Complementaridade
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
% e m r el aç ão a o m áx im o
Perfil de Geração Realizada em 2011
O SIN do Futuro
Sistema Inteligente
O SIN do Futuro
O Sistema Elétrico do Futuro conforme Cigré: Electra 256/2011:
•
Redes de distribuição ativas – fluxo bidirecional•
Aplicação de sistemas avançados de medição - necessidade massiva de intercâmbio de informações•
Crescimento aplicação HVDC e eletrônica de potência – impacto na QEE, controle e segurança do sistema•
Necessidade de desenvolvimento e instalação de sistemas de armazenamento de energia – impacto na expansão e operação do sistema•
Novos conceitos para operação e controle de sistemas - interações com consumidor e diferentes tipos de geração•
Novos conceitos de proteção – diferentes características de geração e desenvolvimento do sistema•
Novos conceitos de planejamento – aumento de restrições ambientais e novas soluções tecnológicas para controle das potências ativa e reativa•
Novas ferramentas para avaliação do desempenho de sistemas elétricos•
Otimização do uso da infraestrutura de instalações aéreas, subterrâneas e subaquáticas - consequência no desempenho e confiabilidade do sistemaO SIN do Futuro – Sistema Inteligente
Algumas Aplicações Smart Grids na Transmissão:
•
Sistema de transmissão mais confiável, robusto e controlável.
Aplicação de tecnologia utilizando eletrônica de potência: Elos HVDC,
equipamentos FACTS, SEPs etc.
•
Integração “Amigável” de Fontes Renováveis Alternativas no SIN
(Biomassa, Eólicas, PCH, Solar)
.
•
Utilização mais otimizada das instalações de transmissão –
Capacidade Operativa Dinâmica das instalações de transmissão.
•
Novos recursos de operação através da aplicação de Phasor
Measurement Units (PMU).
•
Maior funcionalidade e confiabilidade no sistema de supervisão do
SIN (REGER).
•
Desafio – Procedimentos e recursos para previsão da curva diária de
carga - despacho centralizado adequado.
Integração de Fontes
Integração de Fontes Renováveis Alternativas no SIN
Integração Amigável das Fontes Renováveis Alternativas:
•
Estabelecimento de requisitos de conexão de forma a:
- Evitar seu desligamento durante faltas e outros distúrbios no
sistema (Ride through capability);
Tensão(pu) Tempo (s) 0 0,5 1 5 1 0,9 0,85 0,2 Duração da falta
-
Colaborar no controle de tensão do seu ponto de conexão;
- Limitar a taxa de variação de potência devido a variação da
velocidade de vento ( Ramp Rate Control);
Integração Amigável das Fontes Renováveis
Alternativas
Geração Eólica (Modalidade geração dispersa):
•
Desenvolver modelos de previsão de geração (até 72 horas antes) a partir do
acompanhamento dos dados históricos, das previsões das condições
climáticas e dos dados topográficos;
•
Estabelecer estratégias de reserva de potência, para fazer frente ao caráter
intermitente do vento e as imprecisões da previsão (particularmente para
variações bruscas de vento);
•
Acompanhamento de desempenho dinâmico do conjunto de parques eólicos
conectados a um mesmo barramento da rede elétrica, em função do eventual
valor baixo de relação de curto-circuito;
•
Estabelecimento de requisitos de supervisão de forma a “enxergar” a geração
eólica em montante adequado.
•
Necessidade de estabelecer centros de despacho regionais para concentrar a
operação e relacionamento de um conjunto destas fontes com o operador do
sistema?
•
Monitoração de valores de indicadores de qualidade de energia elétrica,
Integração Amigável das Fontes Renováveis
Alternativas
Geração Solar (modalidade geração distribuída)
•
Acompanhamento e avaliação dos novos formatos de curvas de carga, tendo
em vista os novos paradigmas esperados a partir do comportamento dos
consumidores resultante a implantação de geração distribuída na rede de
distribuição e gerenciamento de carga;
•
Acompanhamento dos impactos nos carregamentos das linhas de
transmissão, tendo as variações ao longo do dia e em intervalos maiores
(sazonalidade) da geração solar distribuída.
Conclusões
• Aumento progressivo de fontes eólicas no SIN até 2020,
aumentando significativamente sua participação na matriz
energética brasileira;
• Ligeiro aumento da participação da biomassa (bagaço e palhas)
na matriz energética brasileira;
• Possível ingresso de fontes solares, particularmente painéis PV
de pequeno porte. Dúvida na concretização de plantas de maior
dimensão conectadas à rede;
• O SIN do futuro deverá ser mais confiável, robusto e controlável,
integrando adequadamente as fontes renováveis alternativas;
• Importância de prover uma integração “amigável” das fontes
renováveis ao SIN, através de requisitos de conexão e de
procedimentos operativos;
• Desafio de prever curva de carga para efetuar despacho
centralizado e as distribuidoras preverem sua carga para fins de
compra ACR e MUST.
OBRIGADO PELA ATENÇÃO!
Dalton de Oliveira Campones do Brasil
Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil
Intermitência da Geração Solar
Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil
Leilão
Concorrentes
Vencedores
Preço Médio
US$/MWh
(1US$ = 1,6
R$)
Unidades
Instalado
MW
Unidades
Instalado
MW
Proinfa/2002 54 1423 176 LER-2009 441 13341 71 1806 82 LER-2010 425 11213 61 377 77 LFA-2010 1463 84 LER-2011 429 10935 44 1068 63 A-3/2011 34 861 63 Total 6998
