Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Comportamento dos Preços do MIBEL Tendo em
Conta Cenários de Aumento de Veículos Elétricos
António José Mendes Cruz de Sousa
V
ERSÃOF
INALDissertação realizada no âmbito do
Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Major Energia
Orientador: Prof. Dr. João Tomé Saraiva
Coorientador: Eng. José Carlos Sousa
iii
Resumo
A proteção do meio ambiente, o aumento do preço e a progressiva escassez do petróleo têm criado condições favoráveis para ocorrer o incremento da mobilidade elétrica com a introdução massiva de veículos elétricos no parque automóvel de um país ou conjunto de países. O aumento do número de veículos elétricos que se ligam à rede elétrica com o propósito de carregar as suas baterias tem grande impacto num Sistema Elétrico de Energia, na produção de energia elétrica e por sua vez nos preços da energia.
Assim, nesta Dissertação foi desenvolvida uma aplicação computacional que permite avaliar o impacto do carregamento de veículos elétricos no preço do mercado diário de eletricidade existente entre Portugal e Espanha, MIBEL. Para tal é necessário introduzir num ficheiro de Input, o número de veículos cujas baterias se encontrem a carregar em cada hora e a potência de cada bateria, em kW.
Ao longo desta Dissertação foram realizadas simulações em relação a alguns cenários específicos de forma a tirar conclusões quanto à variação do aumento de preços. Depois, compararam-se os resultados mais importantes deste estudo, ou seja, a influência do aumento de veículos elétricos a carregar (20000, 50000 e 100000), o valor da potência unitária de cada bateria (3 kW, 20 kW e 50 kW) e os dias de muita e pouca produção hídrica, de muita e pouca produção eólica, de muita e pouca produção térmica.
Tendo em conta os cenários descritos anteriormente é possível concluir que o aumento da potência unitária das baterias tem um impacto maior que o aumento do número de veículos elétricos a carregar. Quanto aos outros cenários considerados, conclui-se que nos dias de elevada produção hídrica e pouca produção térmica o aumento percentual do preço é mais elevado se comparado com o dos restantes dias selecionados.
v
Abstract
The protection of the environment, the rising prices and the progressive oil shortage have created great conditions for the increase of electric mobility with the massive introduction of electric vehicles on the vehicle fleet of a country or group of countries. The increase of electric vehicles that connect to the Electric Grid for charging their batteries has a major impact on the Electric Power System, in the production of electric energy and on the energy prices.
So, in this Master Thesis, was developed an application that allows to evaluate the impact of the charging electric vehicles on the price of the daily market of electricity existing between Portugal and Spain, the MIBEL. For that, it’s necessary to introduce an Input file which contains the number of charging vehicles every hour and the power of each battery, in kW.
This Master Thesis has simulations from specific scenarios to make conclusions about the variation of the energy price increase. Then, the most important results of this study were compared the influence of the increase of charging electric vehicles (20000, 50000 and 100000), the unit power of each battery (3 kW, 20 kW and 50 kW) and the days of high and low hydroelectric production, high and low wind production and high and low heat production.
In conclusion, the increase in unit power of batteries has a bigger impact than the increase of the number of charging electric vehicles. In the other cases, in the days of high hydroelectric production and low heat production, the percentage of energy price increase is higher than the other days selected.
vii
Palavras-Chave
Mercados de Eletricidade, Preços, Veículos Elétricos
Keywords
ix
Agradecimentos
Em primeiro lugar, gostaria de agradecer ao orientador desta Dissertação, o Professor Doutor João Tomé Saraiva, pela oportunidade de estudar este tema, pela disponibilidade apresentada e pela ajuda despendida ao longo do semestre.
Gostaria também de gratificar a instituição, a Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, por fornecer todas as condições para o estudo e a realização desta Dissertação.
Agradeço a colaboração, o fornecimento de dados e as discussões tidas com colaboradores da EDP Gestão da Produção S.A., nomeadamente com o Engenheiro José Carlos Sousa.
Dirijo um agradecimento especial à minha família, particularmente aos meus pais, à minha irmã e à minha avó pelo apoio e incentivo constantes e pelos ensinamentos de vida transmitidos.
Por último, mas não menos importante, gostaria de agradecer aos meus amigos pela ajuda, pela boa disposição e pelo bom ambiente fundamentais na elaboração desta Dissertação.
xi
Índice
Resumo ... iii Abstract ... v Palavras-Chave ... vii Keywords ... vii Agradecimentos ... ix Índice... xi Lista de figuras ... xvLista de tabelas ... xxi
Abreviaturas e Símbolos ... xxiii
Capítulo 1 ... 1 Introdução... 1 1.1. Contexto ... 1 1.2. Objetivos ... 2 1.3. Estrutura da Dissertação ... 2 Capítulo 2 ... 5
MIBEL- Mercado Ibérico de Eletricidade ... 5
2.1. Introdução... 5
2.2. Dados históricos ... 5
2.3. Objetivos ... 7
2.4. Estrutura e o modelo do MIBEL ... 7
2.4.1. Mercado grossista ... 8 2.4.2. Mercado retalhista ... 9 2.5. Modelos do MIBEL ... 9 2.5.1. Pool e Diário/intradiário ... 9 2.5.2. Curva de oferta ... 10 2.5.3. Curva de procura... 10
2.5.4. Preço de Encontro do Mercado ... 11
2.5.5. Propostas Complexas ... 13
2.5.6. Contratos bilaterais ... 14
2.5.8. Mercado de serviços de sistema ... 16
2.5.9. Estrutura temporal do MIBEL ... 16
2.5.10. Separação de mercados – Market Splitting ... 18
2.6. Supervisão dos mercados ... 20
Capítulo 3 ... 21
Veículos Elétricos ... 21
3.1. História dos veículos elétricos ... 21
3.2. Tipo e configuração de veículos elétricos ... 22
3.2.1. Battery Electric Vehicles ... 22
3.2.2. Hybrid Electric Vehicles ... 23
3.2.3. Fuel Cell Vehicles ... 24
3.3. Impacto na rede elétrica ... 25
3.3.1. Dumb charging ... 26
3.3.2. Smart charging ... 27
3.3.3. Carregamento baseado na tarifa bi-horária ... 27
3.4. A utilização de VE em Portugal... 27
3.4.1. Aspetos gerais ... 27
3.4.2. Rede de Postos de Carregamento ... 28
Capítulo 4 ... 31
Descrição da metodologia e da aplicação desenvolvida ... 31
4.1. Introdução... 31
4.2. Exemplo de cálculo ... 32
4.2.1. Reta CB ... 34
4.2.2. Reta AB ... 34
4.2.3. Novo ponto C’ ... 36
4.2.4. Cálculo do novo preço, correspondente ao ponto B’ ... 37
4.3. Pressupostos do programa desenvolvido ... 38
4.4. Funcionamento e dinâmica do programa ... 39
4.4.1. Início e leitura de dados ... 41
4.4.2. Tratamento dos dados ... 44
4.4.2.1. Definição temporal ... 44
4.4.2.2. Download dos ficheiros das curvas agregadas de oferta e de procura do MIBEL 45 4.4.2.3. Leitura dos ficheiros das curvas agregadas de oferta e de procura do MIBEL 46 4.4.2.4. Não ocorrência de market splitting ... 47
4.4.2.5. Ocorrência de market splitting ... 52
4.4.2.6. Apresentação e escrita de resultados ... 57
4.4.2.6.1. M – Voltar ao Menu ... 58
4.4.2.6.2. S – Apresenta os resultados no ecrã da janela ... 58
4.4.2.6.3. W – Escrever os resultados obtidos num ficheiro Excel, com o formato “.xls” ... 59
4.4.2.6.4. E – Fechar o programa ... 60
4.5. Utilização de uma interface gráfica ... 60
4.6. Melhorias que podem ser efetuadas ... 61
Capítulo 5 ... 63 Resultados... 63 5.1. Introdução... 63 5.2. Pressupostos considerados ... 64 5.3. Níveis de carregamento ... 64 5.4. Análise de resultados ... 65 5.4.1. Dia comum ... 66
5.4.1.1. Cenário 1 – número de veículos elétricos 20000 (5000 para PT e 15000 para ES) e nível 1 de carregamento (3 kW) ... 68
5.4.1.2. Cenário 2 – número de veículos elétricos 50000 (10000 para PT e 40000 para ES) e nível 1 de carregamento (3 kW) ... 72
xiii
5.4.1.3. Cenário 3 – número de veículos elétricos 100000 (20000 para PT e 80000 para
ES) e nível 1 de carregamento (3 kW) ... 75
5.4.1.4. Cenário 4 – número de veículos elétricos 20000 (5000 para PT e 15000 para ES) e nível 2 de carregamento (20 kW) ... 79
5.4.1.5. Cenário 5 – número de veículos elétricos 20000 (5000 para PT e 15000 para ES) e nível 2 de carregamento (50 kW) ... 83
5.4.2. Dia com muita produção hídrica ... 87
5.4.3. Dia com muito pouca produção hídrica ... 92
5.4.4. Dia com muita produção eólica ... 97
5.4.5. Dia com muito pouca produção eólica ... 102
5.4.6. Dia com muita produção térmica ... 107
5.4.7. Dia com muito pouca produção térmica ... 112
5.4.8. Dia de mudança da hora de inverno para a hora de verão ... 117
5.4.9. Dia de mudança da hora de verão para a hora de inverno ... 121
5.4.10. Comparação entre dias ... 125
5.4.10.1. Influência do aumento do número de veículos elétricos ... 125
5.4.10.2. Influência do aumento da potência unitária de cada bateria ... 127
5.4.10.3. Influência dos dias selecionados anteriormente ... 129
Capítulo 6 ... 133
Conclusão ... 133
xv
Lista de figuras
Figura 2.1 - Estrutura organizacional do MIBEL. ... 8
Figura 2.2 - Curvas agregadas de oferta e procura e o ponto de interseção correspondente ao preço de encontro do mercado e à quantidade negociada. ... 11
Figura 2.3 - Representação gráfica da Função de Benefício Social. ... 13
Figura 2.4 - Tipos de negociações utilizadas por Portugal no MIBEL (dados referentes a outubro de 2015)... 15
Figura 2.5 - Horário dos mercados intradiários do MIBEL. ... 18
Figura 2.6 - Estrutura e funcionamento do market splitting... 19
Figura 3.1 - Nissan Leaf. ... 23
Figura 3.2 – Toyota Prius. ... 24
Figura 3.3 – Toyota Mirai. ... 25
Figura 4.1 – Curvas agregadas de oferta e de procura para a hora 17 do dia 17/10/2016. ... 32
Figura 4.2 – Preço horário do mercado diário. ... 32
Figura 4.3 – Curvas agregadas de oferta e de procura, contendo os pontos C, A e B. ... 33
Figura 4.4 – Curvas agregadas de oferta e de procura, contendo a reta yCB. ... 34
Figura 4.5 – Curvas agregadas de oferta e de procura, contendo a reta yAB. ... 35
Figura 4.6 – Curvas agregadas de oferta e de procura, contendo a reta yC’B’. ... 37
Figura 4.7 – Janela de apresentação. ... 42
Figura 4.8 – Células onde se introduzem os dados temporais e os dados relativos aos veículos elétricos a carregar. ... 42
Figura 4.9 – Excerto da função example_read_input do código. ... 44
Figura 4.11 – Excerto da construção dos links para o download dos ficheiros das curvas e do
preço marginal presente no código. ... 45
Figura 4.12 – Utilização da função URLDownloadToFile para extrair os ficheiros... 46
Figura 4.13 – Utilização da função example_read_first para testar a existência dos ficheiros... 47
Figura 4.14 – Excerto da função exemple_read do código. ... 48
Figura 4.15 – Utilização da função URLDownloadToFile para extrair os ficheiros... 48
Figura 4.16 – Utilização da função example_read2 para calcular o preço marginal. ... 49
Figura 4.17 – Excerto da função exemple_read_VE_Power_single do código. ... 50
Figura 4.18 – Cálculo do novo preço da energia, da diferença de preços e da percentagem de aumento de preço. ... 51
Figura 4.19 – Passagem de todos os valores para a estrutura precos_mercado_valor. ... 51
Figura 4.20 – Utilização da função URLDownloadToFile para extrair os ficheiros das curvas de Portugal e de Espanha. ... 52
Figura 4.21 – Utilização da função URLDownloadToFile para extrair o ficheiro do preço marginal de Portugal e de Espanha. ... 53
Figura 4.22 – Excerto da função example_readPTES do código. ... 54
Figura 4.23 – Cálculo do novo preço da energia, da diferença de preços e da percentagem de aumento de preço para o caso de Portugal. ... 55
Figura 4.24 – Passagem de todos os valores para a estrutura precos_mercado_valor2. ... 56
Figura 4.25 – Cálculo do novo preço da energia, da diferença de preços e da percentagem de aumento de preço para o caso de Espanha. ... 57
Figura 4.26 – Passagem de todos os valores para a estrutura precos_mercado_valor3. ... 57
Figura 4.27 – Apresentação dos resultados do programa no ecrã. ... 58
Figura 4.28 – Apresentação dos resultados do programa no ficheiro Excel. ... 59
Figura 4.29 – Apresentação dos resultados do programa no ficheiro Excel. ... 60
Figura 4.30 – Interface gráfica do programa. ... 61
Figura 5.1 – Diagrama de produção térmica. ... 66
Figura 5.2 – Diagrama de produção hídrica. ... 66
Figura 5.3 – Diagrama de produção hídrica. ... 66
Figura 5.4 – Diagrama de produção eólica. ... 67
Figura 5.5 – Gráfico do preço horário do mercado diário obtido no site da OMIE. ... 67
Figura 5.6 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 70
xvii
Figura 5.8 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a
variação absoluta. ... 71
Figura 5.9 – Gráfico horário da variação percentual do preço novo em relação ao preço antigo. ... 71
Figura 5.10 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 74
Figura 5.11 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 74
Figura 5.12 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a variação absoluta. ... 74
Figura 5.13 – Gráfico horário da variação percentual do preço novo em relação ao preço antigo. .. 75
Figura 5.14 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 78
Figura 5.15 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 78
Figura 5.16 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a variação absoluta. ... 78
Figura 5.17 – Gráfico horário da variação percentual do preço novo em relação ao preço antigo. .. 79
Figura 5.18 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 82
Figura 5.19 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 82
Figura 5.20 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a variação absoluta. ... 82
Figura 5.21 – Gráfico horário da variação percentual do preço novo em relação ao preço antigo. .. 83
Figura 5.22 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 86
Figura 5.23 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 86
Figura 5.24 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a variação absoluta. ... 86
Figura 5.25 – Gráfico horário da variação percentual do preço novo em relação ao preço antigo. .. 87
Figura 5.26 – Diagrama de produção hídrica. ... 88
Figura 5.27 – Diagrama de produção hídrica. ... 88
Figura 5.28 – Gráfico do preço horário do mercado diário obtido no site da OMIE. ... 88
Figura 5.29 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 91
Figura 5.30 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 91
Figura 5.31 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a variação absoluta. ... 91
Figura 5.32 – Gráfico horário da variação percentual do preço novo em relação ao preço antigo. .. 92
Figura 5.33 – Diagrama de produção hídrica. ... 92
Figura 5.35 – Gráfico do preço horário do mercado diário obtido no site da OMIE. ... 93
Figura 5.36 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 96
Figura 5.37 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 96
Figura 5.38 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a variação absoluta. ... 96
Figura 5.39 – Gráfico horário da variação percentual do preço novo em relação ao preço antigo. .. 97
Figura 5.40 – Diagrama de produção eólica. ... 97
Figura 5.41 – Gráfico do preço horário do mercado diário obtido no site da OMIE. ... 98
Figura 5.42 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 101
Figura 5.43 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 101
Figura 5.44 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a variação absoluta. ... 101
Figura 5.45 – Gráfico horário da variação percentual do preço novo em relação ao preço antigo. . 102
Figura 5.46 – Diagrama de produção eólica. ... 102
Figura 5.47 – Gráfico do preço horário do mercado diário obtido no site da OMIE. ... 103
Figura 5.48 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 106
Figura 5.49 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 106
Figura 5.50 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a variação absoluta. ... 106
Figura 5.51 – Gráfico horário da variação percentual do preço novo em relação ao preço antigo. . 107
Figura 5.52 – Diagrama de produção térmica. ... 107
Figura 5.53 – Diagrama de produção térmica. ... 107
Figura 5.54 – Diagrama de produção térmica. ... 108
Figura 5.55 – Gráfico do preço horário do mercado diário obtido no site da OMIE. ... 108
Figura 5.56 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 111
Figura 5.57 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 111
Figura 5.58 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a variação absoluta. ... 111
Figura 5.59 – Gráfico horário da variação percentual do preço novo em relação ao preço antigo. . 112
Figura 5.60 – Diagrama de produção térmica. ... 112
Figura 5.61 – Diagrama de produção térmica. ... 112
xix
Figura 5.63 – Gráfico do preço horário do mercado diário obtido no site da OMIE. ... 113 Figura 5.64 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 116 Figura 5.65 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 116 Figura 5.66 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a
variação absoluta. ... 116 Figura 5.67 – Gráfico horário da variação percentual do preço novo em relação ao preço antigo. . 117 Figura 5.68 – Gráfico do preço horário do mercado diário obtido no site da OMIE. ... 117 Figura 5.69 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 120 Figura 5.70 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 120 Figura 5.71 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a
variação absoluta. ... 120 Figura 5.72 – Gráfico horário da variação percentual do preço novo em relação ao preço antigo. . 121 Figura 5.73 – Gráfico do preço horário do mercado diário obtido no site da OMIE. ... 121 Figura 5.74 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 124 Figura 5.75 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo. ... 124 Figura 5.76 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a
variação absoluta. ... 124 Figura 5.77 – Gráfico horário da variação percentual do preço novo em relação ao preço antigo. . 125 Figura 5.78 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo (para 20000, 50000 e 100000
veículos elétricos). ... 126 Figura 5.79 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a
variação absoluta (para 20000, 50000 e 100000 veículos elétricos). ... 126 Figura 5.80 – Gráfico horário da variação percentual do preço novo em relação ao preço antigo
(para 20000, 50000 e 100000 veículos elétricos). ... 127 Figura 5.81 – Gráfico horário do preço antigo e do preço novo para potências unitárias de 3 kW,
20 kW e 50 kW. ... 128 Figura 5.82 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a
variação absoluta para potências unitárias de 3 kW, 20 kW e 50 kW. ... 128 Figura 5.83 – Gráfico horário da variação percentual do preço novo em relação ao preço antigo
para potências unitárias de 3 kW, 20 kW e 50 kW. ... 129 Figura 5.84 – Gráfico horário do preço antigo, contendo todos os cenários estudados. ... 130 Figura 5.85 – Gráfico horário do novo preço, contendo todos os cenários estudados. ... 130 Figura 5.86 – Gráfico horário da diferença entre o preço novo e do preço antigo, ou seja, a
Figura 5.87 – Gráfico horário da variação relativa percentual do preço novo em relação ao
xxi
Lista de tabelas
Tabela 2.1 — Horário das sessões do MIBEL (fuso horário espanhol). ... 17
Tabela 2.2 — Horário limite de cada sessão do mercado intradiário do MIBEL (fuso horário espanhol). ... 17
Tabela 2.3 — Horário das sessões do MIBEL (fuso horário espanhol) ... 18
Tabela 4.1 — Coordenadas dos pontos C, A e B. ... 33
Tabela 4.2 — Declive e ordenada na origem das retas CB e AB. ... 35
Tabela 4.3 — Exemplo de construção de um perfil de carregamento. ... 36
Tabela 4.4 — Coordenada do ponto C’. ... 36
Tabela 4.5 — Coordenadas do ponto B’. ... 38
Tabela 5.1 — Valores introduzidos no ficheiro “Input.xls”. ... 68
Tabela 5.2 — Valores obtidos pelo programa para o dia 7/4/2016... 69
Tabela 5.3 — Valores introduzidos no ficheiro “Input.xls”. ... 72
Tabela 5.4 — Valores obtidos pelo programa para o dia 7/4/2016... 73
Tabela 5.5 — Valores introduzidos no ficheiro “Input.xls”. ... 76
Tabela 5.6 — Valores obtidos pelo programa para o dia 7/4/2016... 77
Tabela 5.7 — Valores introduzidos no ficheiro “Input.xls”. ... 80
Tabela 5.8 — Valores obtidos pelo programa para o dia 7/4/2016... 81
Tabela 5.9 — Valores introduzidos no ficheiro “Input.xls”. ... 84
Tabela 5.10 — Valores obtidos pelo programa para o dia 7/4/2016. ... 85
Tabela 5.12 — Valores obtidos pelo programa para o dia 9/4/2016. ... 90 Tabela 5.13 — Valores introduzidos no ficheiro “Input.xls”. ... 94 Tabela 5.14 — Valores obtidos pelo programa para o dia 9/12/2016... 95 Tabela 5.15 — Valores introduzidos no ficheiro “Input.xls”. ... 99 Tabela 5.16 — Valores obtidos pelo programa para o dia 30/11/2016. ... 100 Tabela 5.17 — Valores introduzidos no ficheiro “Input.xls”. ... 104 Tabela 5.18 — Valores obtidos pelo programa para o dia 23/12/2016. ... 105 Tabela 5.19 — Valores introduzidos no ficheiro “Input.xls”. ... 109 Tabela 5.20 — Valores obtidos pelo programa para o dia 28/11/2016. ... 110 Tabela 5.21 — Valores introduzidos no ficheiro “Input.xls”. ... 114 Tabela 5.22 — Valores obtidos pelo programa para o dia 8/5/2016. ... 115 Tabela 5.23 — Valores introduzidos no ficheiro “Input.xls”. ... 118 Tabela 5.24 — Valores obtidos pelo programa para o dia 27/3/2016... 119 Tabela 5.25 — Valores introduzidos no ficheiro “Input.xls”. ... 122 Tabela 5.26 — Valores obtidos pelo programa para o dia 30/10/2016. ... 123
xxiii
Abreviaturas e Símbolos
Lista de abreviaturas
BEV Battery Electric Vehicles BMW Bayerische Motoren Werke AG
CE Comissão Europeia
CEME Comercializador de Eletricidade para a Mobilidade Elétrica CESUR Contratos de Energia para a Comercialização de Último Recurso CMVM Comissão do Mercado de Valores Mobiliários
CNE Comisión Nacional de Energía
CNMV Comisión Nacional del Mercado de Valores ERSE Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos
ES Espanha
EU European Union
EUA Estados Unidos da América
FCV Fuel Cell Vehicles
HEV Hybrid Electric Vehicles
IDE Integrated Development Environment ISV Imposto Sobre Veículos
IUC Imposto Único de Circulação
IVA Imposto sobre o Valor Acrescentado MIBEL Mercado Ibérico de Eletricidade
OE Orçamento de Estado
OMEL Operador del Mercado Ibérico de Energia OMI Operador do Mercado Ibérico
OMIE Operador do Mercado Ibérico, Polo Espanhol OMIP Operador do Mercado Ibérico, Polo Português PDBF Programa Diário Base de Funcionamento PDV Programa Diário Viável Final
PDVP Programas Diários Viáveis provisórios PHEV Parallel Hybrid Electric Vehicles PHF Programa Horário Final
PRE Produção em Regime Especial
PT Portugal
RAM Random Access Memory
REN Redes Energéticas Nacionais
RRC Regulamento de Relações Comerciais do Setor Elétrico SAE Society of Automotive Engineers
SEE Sistemas Elétricos de Energia SHEV Series Hybrid Electric Vehicles
S-PHEV Series-Parallel Hybrid Electric Vehicles VE Veículos Elétricos
VW Volkswagen
Capítulo 1
Introdução
1.1. Contexto
A necessidade constante da proteção do meio ambiente, o aumento do preço e a escassez das matérias primas petrolíferas têm criado condições para ocorrer o incremento da mobilidade elétrica com a introdução massiva de veículos elétricos no parque automóvel desempenhando um papel crucial no sistema elétrico de um país ou de aglomerados de países (mercados). Por outro lado, a variação da carga promove mudanças nos preços de mercado da energia elétrica. Estas alterações dos preços da energia elétrica têm impacto significativo na economia de um país nomeadamente no setor energético. A utilização em massa de veículos elétricos permite a redução da utilização de veículos automóveis com motor de combustão interna e, por conseguinte, a diminuição de emissões de gases nocivos para o meio ambiente. A juntar a este aspeto, há ainda a evolução tecnológica que os veículos elétricos vão sofrendo ao longo dos anos, especialmente no que diz respeito à sua autonomia, à sua duração de carregamento das baterias e à localização de postos de abastecimento. Neste contexto, cabe aos governos implementar políticas e criar leis que promovam o desenvolvimento tecnológico e a sustentabilidade ambiental.
O aumento do número de veículos elétricos que se ligam à rede elétrica com o propósito de carregar as suas baterias tem grande impacto num Sistema Elétrico de Energia. Este aumento implica o aumento substancial do consumo de energia, o que pode trazer problemas na operação da rede. Como tal, é necessário estudar as consequências do aumento da carga no sistema. Um dessas consequências importantes é o impacto que o uso deste tipo de veículos tem na produção de energia elétrica e por sua vez nos preços da energia.
2 Introdução
Portugal encontra-se integrado, juntamente com a Espanha, no Mercado Ibérico de Eletricidade (MIBEL). Este mercado procura regular, organizar e explorar as zonas referentes aos 2 países, bem como a gestão das suas interligações. Com a proliferação dos veículos elétricos no parque automóvel ibérico, os Governos de Portugal e Espanha necessitam de encontrar soluções para resolver os problemas que ela traz, ou seja, o impacto nos preços da energia elétrica de mercado e o aumento do consumo de energia elétrica. De forma a fomentar a eficiência energética, o Governo português criou incentivos para a aquisição de veículos elétricos e integração do carregamento de baterias dos veículos elétricos na rede elétrica.
1.2. Objetivos
Esta dissertação tem como principal objetivo estimar os novos preços da energia elétrica no MIBEL, considerando situações em que o número de veículos elétricos a carregar a sua bateria no parque automóvel ibérico aumenta, situações em que a potência de cada bateria aumenta e situações em que existe maior ou menor produção de determinadas fontes de energia, como a energia hídrica, a energia eólica ou a energia térmica.
As simulações a realizar pretendem perceber o impacto dos veículos elétricos nas redes de um Sistema Elétrico de Energia, neste caso concreto, de Portugal e de Espanha. Outro objetivo é perceber a estrutura e o modelo de funcionamento do MIBEL e tirar conclusões acerca da mudança de paradigma na produção de energia, principalmente, por parte de fontes renováveis e no consumo de energia elétrica motivada pelo aumento do número de veículos elétricos.
Outro aspeto importante a considerar são as caraterísticas dos veículos elétricos em termos de tipos de carregamento das suas baterias, diferenças construtivas e tecnológicas e o aumento de consumo de energia que resulta da sua proliferação no parque automóvel ibérico.
1.3. Estrutura da Dissertação
Esta dissertação é constituída por seis capítulos, o primeiro dos quais é a introdução a este documento. Neste capítulo é abordado o contexto em que surge esta dissertação e faz-se um resumo dos objetivos a atingir e do que se pretende realizar ao longo desta dissertação.
No Capítulo 2 apresenta-se uma abordagem ao MIBEL (Mercado Ibérico de Eletricidade), nomeadamente, aos dados históricos, à estrutura e ao modelo de operação, à definição do mercado em pool e do modelo misto, à caraterização das curvas de oferta e procura e à obtenção do Preço de Encontro do Mercado e da Função de Benefício Social. Por fim, define-se o conceito de market splitting e aborda-define-se a supervisão dos mercados.
O Capítulo 3 incide sobre a temática dos veículos elétricos, abordando-se a evolução histórica dos veículos elétricos. De seguida, são identificados os tipos e a configuração de
3
veículos elétricos, a sua integração na rede elétrica e os problemas que podem causar aos Sistemas Elétricos de Energia. No final deste Capítulo é abordado o enquadramento legal em vigor em Portugal em relação aos veículos elétricos e é referido o desenvolvimento da rede de postos de carregamento.
No Capítulo 4 procede-se à descrição da metodologia e da aplicação desenvolvida, ou seja, é explicado todo o processo de cálculo para a obtenção do novo preço da energia elétrica devido ao carregamento dos veículos elétricos. Primeiramente é apresentado um exemplo, com recurso a cálculos matemáticos, do novo preço da energia elétrica. Posteriormente, são detalhadas as técnicas utilizadas para o programa que foi desenvolvido, como a definição do algoritmo do programa e a explicação sequencial e pormenorizada de todas as suas etapas.
No Capítulo 5 são definidos os cenários a analisar de forma a obter resultados completos e amplos no cálculo do novo preço da energia elétrica. Seguidamente, são considerados pressupostos para realizar as simulações dos cenários definidos anteriormente. Com a aplicação descrita no Capítulo anterior são realizados testes para calcular o novo preço, sendo apresentados os resultados obtidos. Para cada simulação efetuada, é realizada uma análise parcial aos resultados alcançados. No fim deste Capítulo é apresentada uma análise global aos resultados obtidos e são retiradas conclusões mais relevantes.
No último Capítulo, o Capítulo 6, são apresentadas as conclusões desta dissertação relativas ao comportamento dos preços do MIBEL, tendo em conta cenários de crescimento do número de veículos elétricos.
Capítulo 2
MIBEL- Mercado Ibérico de Eletricidade
2.1. Introdução
Até aos anos 90, as empresas do setor elétrico podiam produzir, transportar, distribuir e comercializar a sua própria energia, sem existir concorrência num determinado espaço geográfico. A partir daí, e de modo a acabar com as barreiras geográficas, os monopólios e abusos de poder, a União Europeia aprovou Diretivas Europeias com regras e leis comuns para a produção, o transporte e a distribuição. A Diretiva Europeia 96/92/CE [1] foi aprovada em 1996 pela Comissão Europeia e estabeleceu regras gerais de organização do setor elétrico, bem como regras para a exploração das redes elétricas (redes de transporte e de distribuição). O processo de liberalização do setor foi sendo aprofundado e em 2003 foi apresentada a Diretiva 2003/54/CE [2], que teve por objetivo apresentar melhorias na produção, transporte e distribuição, nomeadamente a criação de entidades reguladoras e assegurar a garantia de abastecimento do consumo.
No final dessa década, e devido a especificidades dos países e dificuldades geográficas, foram-se criando vários mercados regionais (agrupando países vizinhos), no sentido de criar, progressivamente, um único mercado de energia a nível europeu. Em 2000, o Governo de Portugal fez uma proposta à Espanha, para criar e desenvolver um novo mercado regional de energia elétrica, que dá pelo nome de MIBEL.
2.2. Dados históricos
Desde a sua criação, o MIBEL foi implementado gradualmente na tentativa de se chegar a uma convergência entre Portugal e Espanha. Para o desenvolvimento do MIBEL, destacam-se, cronologicamente, os seguintes acontecimentos [3]:
6 MIBEL- Mercado Ibérico de Eletricidade
• novembro de 2001: assinatura do Protocolo de colaboração entre Portugal e Espanha para criação do Mercado Ibérico de Eletricidade, MIBEL;
• março de 2002: criação do modelo de organização do MIBEL;
• outubro de 2002: criação do Operador do Mercado Ibérico (OMI) integrando dois polos: um espanhol com o mercado à vista (spot market) – o OMEL - e um polo em Portugal, orientado para o novo mercado a prazo – OMIP;
• agosto de 2003: definição das regras para o funcionamento do mercado no âmbito do MIBEL;
• abril de 2004: a Assembleia da República aprova a criação de um Mercado Ibérico de Eletricidade através do acordo assinado entre a República Portuguesa e o Reino de Espanha; • outubro de 2004: assinatura, em Santiago de Compostela, do Acordo entre a República Portuguesa e o Reino de Espanha;
• novembro de 2005: XXIª Cimeira Luso-Espanhola de Évora onde foi definido o calendário do arranque do MIBEL, assinado o Acordo e criado o Conselho de Reguladores;
• novembro de 2006: XXIIª Cimeira Luso-Espanhola de Badajoz onde se apresentou o Plano de Compatibilização Regulatória;
• março de 2007: assinatura do Plano de Compatibilização Regulatória;
• julho de 2007: através do Decreto-Lei nº 264/2007, foram integrados os dois mercados liberalizados e foram estabelecidas novas regras quanto à compra de eletricidade pelo comercializador (de último recurso) e o cumprimento do principio da garantia de potência; • janeiro de 2008: XXIIIª Cimeira Luso-Espanhola de Braga em que foi assinado o Acordo que fez a revisão do Acordo assinado a outubro de 2004 em Santiago de Compostela; • janeiro de 2009: XXIVª Cimeira Luso-Espanhola de Zamora onde foi constituído, definitivamente, o Operador do Mercado Ibérico (OMI) pela integração dos organismos operadores dos dois países;
• novembro de 2009: realização de um estudo com o objetivo de efetuar uma avaliação do desempenho e funcionamento do MIBEL, de maneira a fornecer dados e propor soluções aos Governos de Portugal e Espanha;
• junho de 2010: Conferência do Conselho de Reguladores intitulada “Os novos desafios do MIBEL” em que se fez o balanço dos três anos de funcionamento do mercado ibérico de eletricidade e discutir uma estratégia para o futuro do MIBEL;
• maio de 2011: assinatura, em Madrid, de um memorando de entendimento entre a CMVM, CNE, CNMV e ERSE para uma melhor cooperação, troca de informações e coordenação da supervisão do MIBEL;
• julho de 2012: realização de um estudo sobre a “Integração da PRE no MIBEL e na operação dos respetivos sistemas elétricos” por parte do Conselho de Reguladores do MIBEL; • fevereiro de 2014: acoplamento do MIBEL com os mercados do noroeste europeu;
7
• maio de 2014: integração do MIBEL com os restantes mercados regionais europeus de eletricidade;
• julho de 2016: realização de uma conferência em Madrid sobre o impacto do MIBEL sobre os consumidores e as PME’s.
2.3. Objetivos
A assinatura de um protocolo entre os governos de Portugal e Espanha para a criação do MIBEL foi motivada pelos seguintes objetivos [3]:
• melhorar e estruturar o mercado liberalizado;
• conseguir uma maior harmonia de preços na Península Ibérica, nomeadamente igualar o preço de referência único entre Portugal e Espanha;
• trazer benefícios, sobretudo a redução de custos, para os consumidores de energia elétrica dos dois países;
• promover a competitividade e a livre concorrência entre as empresas do setor; • garantir a transparência, objetividade, imparcialidade e o livre acesso ao mercado; • obrigar as empresas a cumprir os regulamentos de maneira a trabalharem positivamente para o aumento da eficiência económica, energética e ambiental;
• criar condições para uma melhor integração no mercado interno europeu de energia; • melhorar a segurança no abastecimento de energia elétrica e a fiabilidade da rede; • auxiliar no cumprimento de metas Europeias para a energia e o clima.
2.4. Estrutura e o modelo do MIBEL
O MIBEL foi pensado de forma a integrar e incorporar os mercados de eletricidade de Portugal e Espanha. Como tal, este mercado foi sendo formado pela criação do Operador do Mercado Ibérico (OMI), contendo estes dois polos: o Operador del Mercado Ibérico de Energía (OMEL) localizado em Espanha, que contempla os mercados diários e intradiários (mercados à vista) e o Operador do Mercado Ibérico (OMIP) situado em Portugal, que gere o mercado a prazo [4], [5], [6]. Esta estrutura encontra-se ilustrada na Figura 2.1.
8 MIBEL- Mercado Ibérico de Eletricidade
Figura 2.1 - Estrutura organizacional do MIBEL.
Sucintamente, na sua composição, o MIBEL é baseado em ofertas diárias em que se remuneram os produtores de energia ao preço marginal ou são realizados contratos bilaterais entre os produtores e os comercializadores com duração máxima de dois anos.
A melhor maneira de compreender o MIBEL e a sua organização é realizar a sua subdivisão em mercado grossista e mercado retalhista [5] e [6]. No primeiro mercado, os agentes produtores procuram obter colocação para a eletricidade e os agentes que precisam dela procuram comprá-la para consumo próprio ou para fornecimento/comercialização a clientes finais. Já no mercado retalhista, ocorre a disputa do fornecimento da eletricidade por parte dos agentes retalhistas de forma a assegurar, posteriormente, o fornecimento aos consumidores finais.
2.4.1. Mercado grossista
O mercado grossista do MIBEL é composto por uma grande variedade de modelos de contratação de eletricidade, que assentam nos diversos tipos de funcionamento do setor da energia elétrica, nos quais existe um equilíbrio entre a produção e o consumo [5] e [6]. Portanto, é possível encontrar:
• Mercado spot de contratação em Pool (ou em bolsa) – gerido pela OMEL, em que existe a contratação diária e a contratação intradiária (ajustes intradiários) e que se negoceia a venda e a compra de eletricidade para o dia seguinte ao dia em que ocorre a negociação; • Mercado de contratação a prazo – gerido pela OMIP em que, com base em liquidação física (venda de energia) ou liquidação financeira (remunerações), se efetuam contratos de produção e compra de energia elétrica;
9
• Mercado de contratação bilateral, em que são celebrados contratos entre um agente de procura e um agente de oferta, de forma livre (preços, termos e condições) e de acordo com a capacidade dos Operadores de Sistema. Ou seja, os agentes podem realizar a aquisição de energia elétrica para diversos prazos temporais;
• Mercado de serviços de sistema de forma a garantir o equilíbrio entre o consumo e a produção de eletricidade em tempo real, assegurando o controlo de frequência e o controlo de tensão/potência reativa.
2.4.2. Mercado retalhista
O mercado retalhista do MIBEL desenvolveu-se graças à liberalização do setor de energia elétrica, isto é, os consumidores podem decidir entre dois modelos de contratação de eletricidade [5] e [6]:
• contratação em mercado regulado, em que são aplicadas tarifas integrais reguladas; • contratação em mercado liberalizado, em que existe uma negociação entre a procura e a oferta. Os termos e condições dos contratos são definidos por estas entidades, mas, é aplicado um preço regulado para a componente do Acesso às Redes.
2.5. Modelos do MIBEL
Como resultado do mercado grossista do MIBEL, obtém-se três principais modelos de mercados: modelo de mercado em pool (diário e intradiário), contratos bilaterais e modelo misto (Pool comum + contratos bilaterais) [7].
2.5.1. Pool e Diário/intradiário
Este modelo consiste na utilização de estratégias a curto prazo de modo a equilibrar a produção e o consumo. Este equilíbrio é obtido através de propostas realizadas pelos produtores e propostas realizadas pelos comercializadores e consumidores finais. Esta contratação à vista (ou também denominada de mercado spot) é efetuada no dia anterior àquele em que é implementado o resultado final das propostas de compra/venda aceites pelas entidades produtoras e pelos consumidores autorizados. A este processo dá-se o nome de Day-ahead Market. No mercado spot os ativos são negociados para entrega imediata ao contrário dos mercados a prazo em que, como o nome indica, os ativos são negociados para entrega futura [7].
Os mercados a curto prazo estão estruturados de forma a reagir positivamente a variações de carga e a refletir essas variações nos preços. Sendo assim, é possível colocar em funcionamento centrais elétricas, cada uma com custos marginais diferentes, sempre tendo em conta a otimização do funcionamento do sistema a curto prazo.
10 MIBEL- Mercado Ibérico de Eletricidade
O modelo em pool tem como principal função efetuar o planeamento da operação do sistema elétrico para o dia seguinte. Este modelo integra entidades que fazem propostas para vender energia e por outras entidades (comercializadores e consumidores) que fazem ofertas de compra de energia elétrica.
Neste mercado, e num intervalo de tempo de um dia, o preço indicado para cada período de tempo é determinado para 24 ou 48 períodos de 1 hora ou meia hora, respetivamente. Portugal encontra-se inserido na negociação efetuada pela OMIE, ou seja, o fuso horário de referência considerado é o espanhol (mais uma hora que em Portugal). São realizados 24 despachos económicos um para cada hora do dia seguinte, em que os agentes especificam, para cada intervalo, propostas de compra/venda, com o preço mínimo (para venda) e máximo (para compra) e a localização na rede onde se injeta ou se absorve a potência necessária para o efeito. Os preços indicados pelos agentes produtores correspondem a preços marginais de produção.
O Operador de Mercado recebe e organiza as propostas de compra e de venda por parte dos agentes (produtores, comercializadores e consumidores elegíveis). Este mercado opera pelo cruzamento das curvas agregadas de ofertas de compra e venda dos vários agentes. Cada oferta possui a hora e o dia a que corresponde, assim como o preço e a quantidade de energia necessária. Tendo como critério o preço, as ofertas de compra são ordenadas de forma decrescente de preço e as ofertas de venda são ordenadas por ordem crescente do preço.
2.5.2. Curva de oferta
Na curva de oferta, para cada uma das horas do dia seguinte, as ofertas são ordenadas pelo preço ascendente. No MIBEL, na zona espanhola, as centrais nucleares e a produção em regime especial (PRE) são consideradas na parte inicial da curva devido ao preço marginal ser muito baixo. As centrais hídricas em albufeira posicionam-se na zona alta da curva, já que o preço marginal poderá ser mais elevado refletindo o valor de utilização da água.
Em Portugal, as PRE’s são consideradas na zona inicial da curva bem como as centrais fio-de-água devido a terem reduzida capacidade de armazenar água. Na zona intermédia, estão ordenadas as centrais de ciclo combinado a gás natural e as centrais térmicas a carvão tendo como critérios o rendimento e o fornecimento de combustível. Na parte superior desta curva, encontram-se as centrais térmicas a fuelóleo, usadas em casos de emergência, por exemplo quando grande parte dos recursos hídricos ou eólicos apresentam reduzidos valores de produção [5] e [7].
2.5.3. Curva de procura
Na parte superior da curva de procura encontram-se a procura que advém dos fornecedores regulados. Pelo contrário, a parte inferior e a zona intermédia da curva de procura contêm a
11
procura correspondente aos comercializadores do mercado livre e às centrais hídricas com bombagem [5] e [7].
Desde 1 de julho de 2008, com eliminação da tarifa integral de alta tensão, ocorreu um aumento da quantidade de energia adquirida pelos comercializadores para os seus fornecimentos em Espanha. Já em Portugal a partir de 2009, houve um aumento das compras dos comercializadores para o seu fornecimento, devido ao custo superior para a energia prevista nas tarifas reguladas.
2.5.4. Preço de Encontro do Mercado
O preço de mercado é obtido no cruzamento entre a curva agregada da oferta e a curva agregada da procura e corresponde ao menor preço a que a oferta consegue satisfazer a procura [5], [6] e [7]. Este mecanismo encontra-se ilustrado na Figura 2.2.
Figura 2.2 - Curvas agregadas de oferta e procura e o ponto de interseção correspondente ao preço de encontro do mercado e à quantidade negociada.
No MIBEL, todos os agentes compradores adquirem energia ao mesmo preço e os vendedores recebem o mesmo preço por ela. Este preço, ou seja, a ordenada do ponto de interseção da curva de oferta e de procura é designado por preço marginal único (Preço de Encontro do Mercado – Market Clearing Price) e a energia elétrica correspondente é a Quantidade Negociada (Market Clearing Quantity).
Em resumo, o que se obtém deste mercado e para cada hora do dia seguinte é um preço a pagar aos produtores e a pagar pelo consumo, as quantidades de energia que serão produzidas por agentes produtores e as quantidades a consumir.
Tendo em consideração as propostas de compra e de venda, o mercado em pool pode ser modelizado pela formulação matemática apresentada de (2.1) a (2.4) [7].
12 MIBEL- Mercado Ibérico de Eletricidade (2.1) sujeito a: (2.2) (2.3) (2.4) Nesta formulação:
é o número de propostas de compra; é o número de propostas de venda;
é o preço que a carga i está disposta a pagar pelo consumo de energia;
é o preço que a produção j pretende receber por unidade de energia fornecida; é a potência despachada relativa à carga i;
é a potência despachada relativa à produção j; é a potência da proposta de compra da carga i;
é a potência da proposta de venda da unidade de produção j.
Num mercado em pool e para uma dada hora do dia seguinte pretende-se maximizar o benefício que resulta da utilização da energia elétrica em relação ao seu preço. Os consumidores avaliam se o preço a pagar pela energia é viável para sua utilização. A este beneficio dá-se o nome de Função de Benefício Social (Social Welfare Function) [5] e [7], que corresponde à área entre as curvas agregadas das ofertas de compra e de venda, ou seja, a área a sombreado da Figura 2.3.
Ng 1 j Nd 1 imax Z
of gj gj di of diP
C
P
C
Ng 1 j Nd 1 i gj diP
P
of di diP
P
0
of gi giP
P
0
13
Figura 2.3 - Representação gráfica da Função de Benefício Social.
2.5.5. Propostas Complexas
No MIBEL, para além das ofertas descritas nos subcapítulos anteriores (designadas de Propostas Simples), podem também ser apresentadas Propostas Complexas [5] e [7]. Estas propostas utilizam-se sempre que existe um valor mínimo para a produção, de taxas de tomada ou diminuição de carga em centrais térmicas, ou devido à existência de várias centrais hídricas no mesmo curso de água e ao mesmo tempo, as albufeiras possuem pouca capacidade.
Através de propostas complexas, as propostas de venda dos geradores podem ser organizadas por blocos, no máximo de 25 por período horário, em que o objetivo consiste em ajustar as ofertas de venda à curva de custos dos geradores. Este ajustamento é uma forma de aproximar as propostas apresentadas por blocos de produção à forma da curva de custo dos geradores.
As ofertas de venda são organizadas em bloco e o 1º bloco pode ser declarado indivisível, isto é, o bloco é despachado na sua totalidade se o Operador de Mercado aceitar a proposta associada a esse bloco. Isto permite obter informações referentes a mínimos técnicos dos geradores. Sempre que se passa de um período para o período seguinte, os valores de potência dos geradores têm rampas de subida ou de descida conforme se justifique aumentar ou diminuir a sua potência podendo estes valores ser igualmente incluídos nas propostas complexas.
No MIBEL existe ainda a possibilidade de um gerador poder fixar um valor mínimo de remuneração que pretende obter durante o dia. Esta condição de remuneração mínima é avaliada somando os produtos de potência produzida pelo preço de mercado durante o dia. Se esta remuneração diária for inferior ao valor mínimo pretendido pelo gerador, este é retirado do despacho. Este mecanismo permite refletir os custos de arranque e de paragem dos geradores no despacho realizado pelo Operador de Mercado.
14 MIBEL- Mercado Ibérico de Eletricidade
2.5.6. Contratos bilaterais
O mercado de contratos bilaterais apareceu no MIBEL visto que no mercado com modelo em pool os agentes compradores não conseguem identificar os agentes produtores, que estão a vender energia, e as entidades produtoras não conseguem descobrir quem são as entidades que estão a comprar energia elétrica. Como consequência disso, surgiram os contratos bilaterais que são contratos assinados entre duas partes, com liberdade de preço do serviço, duração, condições de fornecimento, qualidade de serviço e valores de potência. Este modelo cobre os riscos apresentados pelos mercados de curto prazo e pelos mercados centralizados no que se refere por exemplo à volatilidade dos preços.
Num contrato bilateral [5] e [7], a negociação é efetuada apenas entre os produtores/retalhistas ou consumidores. O acordo é ponderado antes de ser realizado, tendo sempre em conta a previsão do consumo. Isto tem como inconveniente a possibilidade de existir uma diferença entre os preços contratados e os preços registados de produção e consumo (custos marginais de curto prazo mais voláteis e incerteza no fluxo financeiro entre os agentes produtores e os agentes de consumo). Sendo assim, os preços finais da energia elétrica são acordados tendo em conta os seguintes critérios: preços de compra, custos das perdas, preços dos serviços de sistema, e custos de apoio às energias renováveis e medidas de apoio à eficiência energética.
Os preços praticados no mercado de contratos bilaterais têm como principal vantagem a garantia da sua estabilidade, já que se diminui o risco de intervenientes influenciarem negativamente os preços, aumentando-os através de licitações muito elevadas. Nesse sentido, os contratos bilaterais podem funcionar como estabilizadores dos preços praticados. A hipótese de ocorrer volatilidade nos preços de mercado diário aumenta a importância destes contratos.
Por outro lado, pode existir a possibilidade de se realizar um mau contrato, atendendo a que o preço, sendo fixo, está sujeito a riscos como: erros de previsão, estimativas erradas de carga e instabilidade no preço de matérias primas como o combustível, o que faz com que o preço acordado na negociação possa ser muito superior ao preço do mercado em bolsa (modelo em Pool).
Existem dois tipos de possibilidades de concretizar um relacionamento entre entidades produtoras e comercializadoras ou consumidoras através de contratos bilaterais:
• contratos bilaterais financeiros – os preços reagem às constantes variações da oferta e da procura. De forma a contrariar o risco de volatilidade dos mercados de energia a curto prazo, os agentes que contratam energia tentam precaver-se contra variações indesejadas dos preços obtidos nestes mercados. Deste modo, são aplicados diferentes modelos de contratos como, por exemplo, contratos às diferenças (Contracts for Differencies, CFD), contratos de futuros e contratos de opções. Os contratos às diferenças foram criados de forma a diminuir a volatilidade nos preços de mercado e para estabilizar o valor a receber pelas entidades produtoras e a pagar pelos agentes consumidores. Acontece que, nos
15
intervalos de tempo em que o preço-alvo (Target Price) for superior ao preço de mercado, os agentes consumidores pagam a diferença entre o preço-alvo e o preço de mercado, aos agentes produtores. Pelo contrário, quando o preço de mercado for superior ao Target Price, os agentes produtores pagam a diferença entre o preço de mercado e o Target Price, aos agentes consumidores. Nos mercados de futuros existem os contratos de futuros em que as entidades que contratam energia elétrica fazem a sua reserva, com um preço específico e durante um tempo determinado. Estes contratos possuem um risco elevado, visto que a energia elétrica reservada tem de ser consumida até ao fim do prazo estabelecido, o que pode ocasionar situações em que ocorrem grandes prejuízos financeiros (nomeadamente quando o preço de mercado a curto prazo diminuir em relação ao preço acordado no contrato de futuro). Os contratos de opções conferem a possibilidade de utilizar ou não, a energia elétrica, o que confere uma vantagem na utilização e no planeamento da exploração dos mercados e dos sistemas elétricos de longo prazo;
• contratos bilaterais físicos – são contratos realizados a longo prazo (1 ano ou mais) e contemplam o preço do serviço a fornecer, as condições de fornecimento (qualidade de serviço, modulação de potência durante o período da contratação e a localização onde a potência vai ser injetada ou absorvida). A localização dos nós onde se injeta ou absorve potência faz com que este tipo de contratos tenha influência nos trânsitos de potências do sistema, daí a sua denominação de contratos físicos. Nestes contratos, o agente vendedor coloca a energia elétrica na rede e o agente comprador absorve a energia elétrica contratada. O preço e as condições contratuais são negociáveis, o que faz com que devido ao prazo ser longo, o preço seja seguro e estável.
Em Portugal, e consultando os dados do MIBEL referentes a outubro de 2015, conclui-se que o mercado diário (ou em Pool) é o mais utilizado e em segundo lugar aparece o mercado de contratos bilaterais físicos (com 24%, tendo assim alguma influência em Portugal), tal como indica na Figura 2.4.
16 MIBEL- Mercado Ibérico de Eletricidade
2.5.7. Modelo misto
Este modelo é assente na combinação dos dois tipos de plataformas de contratação descritos, ou seja, existe um mercado centralizado em bolsa (tipo pool) e um mercado de contratos bilaterais físicos e financeiros, em simultâneo. Isto faz com que haja um aumento da possibilidade de escolha na aquisição de energia elétrica por parte dos agentes comercializadores e consumidores [5] e [7]. Por exemplo, os consumidores finais têm a opção de comprar a energia de que necessitam em bolsa, ao valor de mercado, ou por outro lado, negociar com os fornecedores e assinarem contratos bilaterais físicos desde que forneçam toda a informação técnica (potência, nós de absorção ou injeção de potência e modulação de potência) ao Operador de Sistema. Como consequência deste modelo misto haverá uma concorrência acrescida e uma tendência geral de redução de preços.
2.5.8. Mercado de serviços de sistema
Os mercados de serviços de sistema referem-se à aquisição de produtos para além da energia ativa, isto é, a contratação de regulação secundária e da reserva de regulação ou reserva terciária. Estas atividades estão relacionadas com a fiabilidade, a continuidade e a segurança da operação do sistema elétrico e são negociadas através de ofertas comunicadas por agentes autorizados ao Operação do Sistema [8].
Com a criação do MIBEL, pretende-se que os serviços de sistema sejam o mais homogéneos possíveis entre os sistemas elétricos de Portugal e Espanha, de modo a que a prazo possa vir a existir um Operador do Sistema Ibérico completamente operacional.
De acordo com o artigo 151º do Regulamento de Relações Comerciais do Setor Elétrico (RRC), a aquisição de energia e potência para os serviços de sistema é considerada como contratação de energia elétrica através do mercado grossista.
2.5.9. Estrutura temporal do MIBEL
Diariamente, no mercado diário do MIBEL, nomeadamente na OMEL, acontece a transação de energia elétrica que cobre a procura para cada hora do dia seguinte. Às 10 horas de cada dia, o mercado é encerrado e, passado uma hora, os resultados do calculo do preço de encontro para a energia elétrica do dia seguinte são conhecidos. Para além do preço de mercado, às 11 h do dia anterior ao fornecimento de energia elétrica também é possível conhecer informações relativas a entregas físicas (posições abertas transacionadas do mercado a prazo, solicitações e execução de leilões regulados – leilões de capacidade virtual e os leilões de Contratos de Energia para a Comercialização de Último Recurso, CESUR) [5] e os resultados de leilões de capacidade de interligações da rede de transmissão.
Seguidamente, é integrada informação relativa aos contratos bilaterais físicos e, entre as 11 e as 14 horas, é fornecido o programa diário base de funcionamento (PDBF) para os diversos sistemas. Com isto, de seguida, e devido ao encontro entre o mercado diário e o
17
mercado de contratos bilaterais é necessária realizar uma análise pormenorizada da operação do sistema para cada hora do dia seguinte verificando-se nomeadamente as restrições técnicas, trabalho que é efetuado pelos Operadores de Sistema dos dois países. Quando as restrições técnicas são cumpridas, obtêm-se os programas diários viáveis provisórios (PDVP).
Posteriormente, às 16 horas, é publicado o programa diário viável final (PDV final) contendo informações do mercado de regulação secundária. O quadro da Tabela 2.1 possui os horários das sessões do mercado diário e intradiário e o seu esquema temporal. O resultado final de cada uma das 6 sessões é apresentado no programa horário final (PHF). Devido à progressiva integração do MIBEL nos mercados europeus, o horário das sessões foi alterado [5], [8] e [9]. Esta sequência está indicada na Tabela 2.2.
Tabela 2.1 — Horário das sessões do MIBEL (fuso horário espanhol).
Tabela 2.2 — Horário limite de cada sessão do mercado intradiário do MIBEL (fuso horário espanhol). SESION 1º SESION 2ª SESION 3ª SESION 4ª SESION 5ª SESION 6ª Apertura de Sesión 17:00 21:00 01:00 04:00 08:00 12:00 Cierre de Sesión 18:45 21:45 01:45 04:45 08:45 12:45 Casación 19:30 22:30 02:30 05:30 09:30 13:30 Recepción de desagregaciones de programa 19:50 22:50 02:50 05:50 09:50 13:50 Publicación PHF 20:45 23:45 03:45 06:45 10:45 14:45 Horizonte de Programación (Periodos horarios) 27 horas (22-24) 24 horas (1-24) 20 horas (5-24) 17 horas (8-24) 13 horas (12-24) 9 horas (16-24)
18 MIBEL- Mercado Ibérico de Eletricidade
No mercado intradiário do MIBEL é transacionada energia elétrica através de 6 sessões de diárias de negociação cujos momentos de ativação e horizonte temporal são indicados na Figura 2.5. A primeira sessão permite negociar energia para 28 horas, ou seja, as 4 últimas horas do dia negociação (D-1) e as 24 horas do dia seguinte ao da negociação (D). Na segunda sessão são abrangidas as 24 horas do dia seguinte ao dia de negociação. A terceira sessão inclui 20 horas (as últimas 20 horas do dia D) e a quarta sessão abrange 17 horas (as últimas 17 horas do dia D). A quinta sessão abrange 13 horas (as últimas 13 horas do dia D). Por fim, a sexta sessão forma o preço para as últimas 9 horas do dia D.
Este modelo é assente na combinação dos dois tipos de plataformas de contratação
No MIBEL, para além das ofertas descritas nos subcapítulos anteriores (designadas de Tabela 2.3 — Horário das sessões do MIBEL (fuso horário espanhol)
Figura 2.5 - Horário dos mercados intradiários do MIBEL.
2.5.10. Separação de mercados – Market Splitting
No MIBEL existem momentos em que os trânsitos nas linhas de interligação entre Portugal e Espanha resultantes dos despachos horários realizados pelo Operador de Mercado poderiam exceder a sua capacidade, ou então existem deficiências na organização da produção e no comportamento dos agentes. Quando isso acontece, os mercados entre os dois países separam-se e passam a operar individualmente, ocorrendo o market splitting ou separam-separação de mercados. Com este mecanismo, são obtidos preços para cada zona (portuguesa e espanhola). Neste mecanismo, quando as restrições na interligação não são violadas o sistema é tratado como um único mercado e, quando a capacidade de interligação é ultrapassada, são obtidos preços diferentes para cada zona (portuguesa e espanhola) [5] e [6]. Ou seja, sempre que os preços das duas áreas são diferentes diz-se que existe um spread de preços entre elas. Este mecanismo encontra-se ilustrado na Figura 2.6.
Para diminuir os efeitos de market splitting, os agentes de supervisão devem assegurar a segurança do mercado e os agentes de mercado não deverão ter comportamentos anticoncorrenciais, de modo a não criar artificialmente diferenças de preços entre Portugal e Espanha.
19
Figura 2.6 - Estrutura e funcionamento do market splitting.
Nos anos iniciais de funcionamento do MIBEL (2007 e 2008) o mecanismo de Market Splitting foi ativado em cerca de 85% das horas desses anos. Posteriormente, com a entrada em serviço de novas linhas de interligação e o aumento da produção ligada às redes de distribuição, as redes de transporte começaram a ficar menos sobrecarregadas. Como consequência, nos anos mais recentes o mecanismo de Market Splitting foi utilizado em 10 a 15% das horas do ano. Isto significa que em 2014 e 2015 existiu um preço comum a Portugal e Espanha em 85 a 90% das horas desses anos.
20 MIBEL- Mercado Ibérico de Eletricidade
2.6. Supervisão dos mercados
Para um correto funcionamento do MIBEL e uma progressiva integração nos mercados elétricos europeus, o Acordo de Santiago de Compostela (em 2004) prevê regras para a supervisão dos mercados do MIBEL. Entre estas regras está estabelecido que a supervisão destes mercados é realizada pelos organismos de supervisão do país onde estes foram criados, sendo regidos pela legislação desse país [8].
Nessa data, Portugal e Espanha fundaram o Conselho de Reguladores, que integra elementos da Comissão do Mercado de Valores Mobiliários - CMVM e da Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos - ERSE, de Portugal e da Comisión Nacional del Mercado de Valores - CNMV e da Comisión Nacional de Energía - CNE, de Espanha [10].
Este Conselho de Reguladores tem como obrigação a emissão de pareceres à aplicação de multas e sanções devido a infrações cometidas no MIBEL, organizar e estruturar o modo de supervisão do MIBEL e emitir propostas ou alterações para o desenvolvimento futuro do MIBEL.
Capítulo 3
Veículos Elétricos
3.1. História dos veículos elétricos
Nos próximos anos prevê-se a ocorrência de uma transição do sistema de transportes atual (dominado por veículos movidos a produtos petrolíferos) para um sistema de transportes maioritariamente composto por veículos elétricos. Este sistema baseado em veículos elétricos e utilizando preferencialmente energia de fontes renováveis é benéfico, tanto para o setor dos transportes como para o setor da energia e para o meio ambiente.
A utilização de veículos elétricos tem como principais vantagens a diminuição do consumo massivo de derivados de produtos com reservas limitadas como o petróleo, o aumento da utilização de fontes de energia renováveis, a diminuição da intermitência e imprevisibilidade da produção elétrica nas horas de vazio, de forma a aumentar a independência energética e a diminuir a poluição ambiental.
A história dos veículos elétricos começou com a invenção do motor elétrico e a sua aplicação na primeira carruagem elétrica [11] por Robert Anderson, entre 1832 e 1839. Durante esse tempo, entre 1834 e 1842 foi desenvolvido o primeiro veículo elétrico de estrada com baterias elétricas não recarregáveis por Thomas Davenport e Robert Davidson. Seguidamente, várias empresas e investigadores deram seguimento a esta invenção.
Nos finais do século XIX, a França e o Reino Unido foram os pioneiros no desenvolvimento de veículos elétricos e em 1899, o belga Camille Jenatzy desenvolveu um carro de corrida elétrico chamado “La Jamais Contente” [11], o primeiro a ultrapassar os 100 km/h.
No início do século XX, os EUA começaram a dar mais ênfase ao assunto e a desenvolver esta tecnologia. Nesta altura surgiu a primeira frota de táxis elétricos em Nova Iorque, contruídos pela empresa de transportes elétricos Wagon Company. Nessa altura, os veículos elétricos eram os mais procurados porque tinham as vantagens de não serem poluentes e de produzirem poucas vibrações e ruído. Os veículos elétricos reuniam todas as caraterísticas para
