Geração de Energia Elétrica. Aula 2 Introdução ao Sistema de Energia Elétrica (SEE)

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1 Geração de Energia Elétrica Aula 2 Introdução ao Sistema de Energia Elétrica (SEE) 1

2 Evolução do SEE (~100 anos) SISTEMAS ISOLADOS Sistemas de pequeno porte (necessidades locais) Pequena complexidade operacional Falha em um equipamento interrompia continuidade 2

3 Evolução do SEE (~100 anos) CONEXÕES ENTRE SISTEMAS REGIONAIS Habilita transporte de excedentes de produção Aumenta a confiabilidade SISTEMAS INTERLIGADOS Sistemas de grande porte e dimensões Capacidade de gerenciar escassez local Grande complexidade operacional Possibilidade/necessidade de buscar economia de escala 3

4 Componentes de um SEE 1/2 Geração ~180 usinas Distribuição ~450 SEs Transmissão ~1200 LTs 4

5 Componentes de um SEE 2/2 Fonte: Carlos A. Castro, Notas de aula da disciplina IT Cálculo de Fluxo de Carga. 5

6 Dimensão do SEE Sistema brasileiro barras (nós) linhas de transmissão (ramos) 200 usinas Sistemas de maior porte barras máquinas síncronas 6

7 Dimensão do SEE Sistema Interligado Nacional (2012) 7

8 Intercâmbio entre as regiões (Sistema Interligado) Geração de Energia Elétrica (GEE) 8

9 Tensões usuais empregadas 9

10 Extensão das LTs do SIN em km 10

11 Estrutura da capacidade de geração instalada no SIN em MW Geração de Energia Elétrica (GEE) 11

12 Carga de Demanda SIN em MWh/h Geração de Energia Elétrica (GEE) Demanda: Carga média em um período de tempo específico 12

13 Carga de Demanda SIN em MWh/h (Comparações) Geração de Energia Elétrica (GEE) 13

14 Evolução da Carga de Energia MWmed 14

15 Geração de Energia Elétrica (GEE) Evolução da Geração de Energia Hidráulica Brasil (SIN) Geração de Energia Hidráulica % Jan 24637, ,41 26,35 Fev 25338, ,45 34,02 Mar ,3 100,00 Abr ,34 100,00 Mai ,21 100,00 Jun ,06 100,00 Jul ,99 100,00 Ago ,69 100,00 Set ,79 100,00 Out ,31 100,00 Nov ,24 100,00 Dez ,61 100,00 Região Sul Geração de Energia Hidráulica % Jan 5149, ,52 19,94 Fev 7588, ,09 63,48 Mar ,52 100,00 Abr ,34 100,00 Mai ,45 100,00 Jun ,57 100,00 Jul ,33 100,00 Ago ,78 100,00 Set ,55 100,00 Out ,49 100,00 Nov ,39 100,00 Dez ,04 100,00 15

16 Carga de Demanda SIN em MWh/h Geração de Energia Elétrica (GEE) 16

17 Carga de Demanda SIN em MWh/h Geração de Energia Elétrica (GEE) 17

18 Situação dos principais reservatórios da Região Sul (Março de 2012) 18

19 Reestruturação do setor elétrico Histórico Anos 70: Estados Unidos Movimento em favor da reestruturação defendia: Introdução da competição Imposição de preços que refletissem os custos reais de acordo com o uso 1982: Chile 1990: Inglaterra e Noruega Anos 90: Brasil 19

20 Reestruturação do setor elétrico Projeto de RE-SEB Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) Regulação e fiscalização Mercado Atacadista de Energia (MAE) Compra e venda de energia Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) Coordenação e controle da operação 20

21 Reestruturação do setor elétrico 2001 Crise de Abastecimento de Energia Apagão Questionamentos sobre os rumos que o setor elétrico estava trilhando 2002 Comitê de Revitalização do Modelo do Setor Elétrico 2003 e 2004 Empresa de Pesquisa Energética EPE Comitê de Monitoramento do Setor Elétrico - CMSE Câmara de Comercialização de Energia Elétrica CCEE Ambiente de Contratação Regulada (ACR) Ambiente de Contratação Livre (ACL) 21

22 Evolução da Carga de Energia MWmed Racionamento de > queda do consumo de EE 22

23 Reestruturação do setor elétrico A Empresa de Pesquisa Energética EPE, tem por finalidade prestar serviços na área de estudos e pesquisas destinadas a subsidiar o planejamento do setor energético. A EPE possui escritório-central no Rio de Janeiro (RJ), onde se situa o corpo técnico e a base operacional da Empresa, e escritório-sede em Brasília (DF) 23

24 Reestruturação do setor elétrico 25

25 Reestruturação do setor elétrico 26

26 Evolução da estrutura da oferta interna de energia Para futuro está prevista uma maior diversificação da matriz energética brasileira. 1970: 2 energéticos (petróleo e lenha) = 78% do consumo de energia; 2000: 3 energéticos (+ energia hidráulica) = 74% 2030: projeta-se 4 energéticos (+ cana-de-açúcar e gás natural, - lenha) = 77% do consumo 27

27 Evolução da estrutura da oferta interna de energia 28

28 Evolução da estrutura da oferta interna de energia Participação dos energéticos 29

29 Tarifas Residenciais Vigentes (2008) 30

30 Conceitos básicos sobre a carga Carga (1) equipamento que consome potência ativa, absorvendo energia iluminação; aquecimento; força motriz... instalação que consome potência ativa, absorvendo energia residência; condomínio; indústria; bairro; cidade Fonte inclui 1 ou + geradores geralmente sistema mais complexo (geração + transmissão + distribuição) equipamento tomada residência entrada de energia (medição) conjunto de consumidores rede secundária indústria rede de distribuição (linha em MT/AT) (1) Observar que não se trata de carga elétrica que é medida em coulomb (C) 31

31 Características comuns das cargas Localização geográfica Urbana (bairros centrais) > densidade de carga (W/m 2 ) consumidores centros comerciais e escritórios período de funcionamento definido (horário comercial) hábitos de consumo comuns (próximo à capacidade instalada) quase plenamente edificado (novos consumidores são raros) crescimento da carga vegetativo (novos equipamentos) Suburbana (bairros periféricos da zona urbana) < densidade de carga consumidores residências (+ freqüente), indústrias e comércio hábitos de consumo (complementar ao horário comercial) crescimento desorganizado Rural densidade de carga muito baixa consumidores residências (+ freqüente), indústrias e comércio hábitos de consumo diferenciados 32

32 Características comuns das cargas Finalidade (destino) da energia (uso final) depende do tipo de consumidor (segmento) residência aquecimento, climatização, iluminação comércio & escritório climatização, iluminação indústria força motriz (3f), aquecimento, iluminação rural irrigação (bombas) e força motriz (agroindústrias) órgãos públicos iluminação pública Finalidade intimamente relacionada com hábitos de consumo importância da carga instantes de maior consumo perturbação no sistema partida de motores queda de tensão cargas não-lineares harmônicos 33

33 Características comuns das cargas Estrutura do mercado de distribuição de EE por segmento 34

34 Características comuns das cargas Níveis de dependência da EE Sensível interrupção mesmo momentânea causa perda de produção danos a instalação nem sempre é econômico possuir no-break (grandes instalações) Semi-sensível Interrupção < 10 min não causa prejuízo atendidas por no-break Interrupção > 10 min pode causar perdas de horas ou até dias Normais não ocasionam grande prejuízo, mas sempre existe: residência/restaurante deterioração de alimentos edifícios bombeamento de água, elevador 35

35 Características comuns das cargas Classificação conforme ciclo de trabalho Contínuas funcionam continuamente consumo constante instalação dimensionada para este consumo consumo & faturamento dimensão da instalação Transitórias cíclicas não funcionam continuamente ciclo de trabalho periódico instalação dimensionada para atender consumo máximo consumo & faturamento em função da média sobre dimensionamento Transitórias acíclicas maior complexidade no dimensionamento da instalação verificar possibilidade de coincidências e exclusões 36

36 Características comuns das cargas Variação ao longo do tempo Horário Sazonal inverno/verão período seco ou úmido 37

37 Características comuns das cargas Tarifação - consumidores divididos por categoria por faixa de tensão com tarifas diferenciadas Grupo A : V 2,3 kv ou sistema subterrâneo de distribuição tarifária binômia. Subgrupos: A1 V 230 kv A2 88 kv V 138 kv A3 V = 69 kv A3a 30 kv V 44 kv A4 2,3 kv V 25 kv AS V 2,3 kv, atendidas por sistema subterrâneo de distribuição Grupo B : V < 2,3 kv tarifária monômia. Subgrupos: B1 residencial B1 residencial baixa renda B2 rural B2 cooperativa de eletrificação rural B2 serviço público de irrigação B3 demais classes B4 iluminação pública 38