Maximização do aproveitamento de fontes renováveis endógenas nas redes eléctricas da Madeira e Porto Santo: Constrangimentos, motivações e soluções

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1 Maximização do aproveitamento de fontes renováveis endógenas nas redes eléctricas da Madeira e Porto Santo: Constrangimentos, motivações e soluções : Engº. Agostinho Figueira

2 TÓPICOS: Sistema eléctrico das ilhas da Madeira e Porto Santo Constrangimentos Motivações Soluções

3 Sistema eléctrico das ilhas da Madeira e Porto Santo Centrais Térmicas Centrais Hidroeléctricas Central de Resíduos Urbanos Parques Eólicos Parques Fotovoltaico

4 Sistema eléctrico das ilhas da Madeira e Porto Santo Sistema electroprodutor Madeira Sistema electroprodutor da ilha da Madeira Térmica Hidroel. Eólica Resíduos Fotovoltaica Total Nº de instalações Potência Instalada (MW)* 202,4 51,1 37,9 8,0 6,9 306,3 * Considerando a desclassificação de CTV I Vazio: 70 MW / Ponta: 160 MW Porto Santo Sistema electroprodutor da EEM na ilha do Porto Santo Térmica Eólica Fotovoltaica Total Nº de instalações Potência Instalada (MW) 17,3 1,1 2,04 20,4 Vazio: 3 MW / Ponta: 8 MW

5 Ilha da Madeira Sistema eléctrico das ilhas da Madeira e Porto Santo

6 Ilha da Madeira Sistema eléctrico das ilhas da Madeira e Porto Santo Emissão de energia por fonte de energia primária em 2010 Evolução da emissão por fonte de energia primária - Ilha da Madeira Hidroel. 14,38% GWh Térmica 73,73% Eólica 7,38% Resíduos 3,94% Fotovolt. 0,18% Fotovoltaica Térmica Hídrica Resíduos Eólica Renováveis: 26,3%

7 Ilha do Porto Santo Sistema eléctrico das ilhas da Madeira e Porto Santo

8 Ilha do Porto Santo Sistema eléctrico das ilhas da Madeira e Porto Santo Emissão de energia por fonte de energia primária em 2010 Evolução da emissão por fonte de energia primária - Ilha do Porto Santo Eólica 5,67% GWh 45 Térmica 87,05% Fotovolt. 7,28% Renováveis: 13 % Térmica Eólica Fotovoltaica

9 Redes eléctricas não interligadas Potências de curto-circuito baixas (Limita as potências renováveis a ligar, origina problemas de oscilação de tensão (flicker), etc) Necessidade de grupos geradores com capacidade de fornecimento de serviços de sistema (normalmente, térmica e hídrica) Sistemas hidroeléctricos com fraca capacidade de acumulação/retenção de água Excesso de recursos renováveis no período de vazio, nos períodos húmidos, com vento Necessidade de reserva girante elevada, face ao risco de perda repentina de parte da produção Principais constrangimentos ao aumento do aproveitamento de fontes de energia renováveis Fortes oscilações de frequência, motivada pela variação dos recursos intermitentes (eólica e fotovoltaica) Aumento do risco de exploração do sistema e degradação da qualidade de serviço

10 Principais constrangimentos ao aumento do aproveitamento de fontes de energia renováveis Exemplos de variação de recursos intermitentes

11 Principais constrangimentos ao aumento do aproveitamento de fontes de energia renováveis Exemplos de variação de recursos intermitentes

12 Porto Santo Principais constrangimentos ao aumento do aproveitamento de fontes de energia renováveis

13 Principais constrangimentos ao aumento do aproveitamento de fontes de energia renováveis 2 grupos cargas baixas 1 grupo risco elevado

14 Motivações Contribuir para: a redução da dependência energética da região face ao exterior a diminuição das emissões de gases com efeito de estufa, particularmente o CO2 a melhoria da protecção do ambiente a dinamização do emprego e da actividade económica regional a competitividade da economia a criação de condições para a mobilidade eléctrica, reforçando, mutuamente, a integração de mais renováveis (só faz sentido, se uma parcela importante dessa mobilidade for de origem renovável)

15 Soluções Algumas medidas de curto/médio prazo: Sistemas hidroeléctricos reversíveis Ampliação do sistema hidroeléctrico da Calheta CTA III (em concurso) m3 de armazenamento (a montante) m3 de armazenamento (a jusante) 2x15 MW Potência 20 MW bombagem Vai permitir 25 MW de potência eólica Dois outros sistemas de dimensão equivalente, em estudo

16 Ampliação do Sistema Hidroeléctrico da Calheta Infra-estruturas Novas - Esquemático Diversas Bacias Hidrográficas do Paul EE PAUL 0,15 MW Levadas do Paul I e II Cotas Levada do Rabaçal CC Paul m3 CONDUTA FORÇADA 3190 m BARRAGEM DO ALECRIM m m 1280 m CC Rabaçal 965 m Levada da Rocha Vermelha 50 m3 Levada da Ponta do Pargo (irrigação) 50 m3 CC Calheta II CC Rocha Vermelha CH Calheta I 1,0 MW CH CALHETA III 30 MW EE CALHETA 15+3 MW 830 m 660 m Legenda Centrais Hidroeléctricas m3 RESTITUIÇÃO m3 Levada do Arco da Calheta (irrigação) 650 m Estações Elevatórias Câmaras de Carga Mar CH Calheta II 7,3 MW Mar 10 m 0 m

17 Soluções Outras medidas: Minimizar o impacte das variações bruscas da produção intermitente na rede eléctrica, através da utilização de sistemas de apoio imediato (resposta de alguns ms, com actuação de pelo menos 30 s): Flywheel Ultra Capacitors Baterias Sistemas de bombagem de frequência variável (em estudo), Outros

18 Soluções (cont.): Garantir capacidade de resposta rápida do sistema eléctrico, mesmo em caso de falha de parte do sistema electroprodutor Sistemas hidroeléctricos para resposta rápida (cerca de 1-2 min) Utilização da bombagem para garantir o equilíbrio entre a produção e a procura e proteger a alimentação dos clientes, por deslastre prioritário do sistema de bombagem Melhorar o sistema eléctrico de protecções selectivas, de modo a minimizar o seu impacte em caso de incidente Utilizar sistemas adequados de previsão dos recursos intermitentes e da produção expectável, com base no estado operacional dos parques Dotar o sistema eléctrico de ferramentas de gestão e análise de fiabilidade, em tempo real, de modo a evitar riscos excessivos

19 Soluções (cont.): Definir um código de rede compatível com a realidade de cada sistema eléctrico

20 Soluções Código de rede Tensões e Frequência RRT/Manual SEPM Exploração em regime normal Exploração em regime N-1 Exploração em regime N-2 Tensões Frequência Portugal Cont. Portugal Cont. U±5% 49,5-50,5 Hz U±5% 49,5-50,5 Hz U±5% 49,5-50,5 Hz RAM RAM U±10% 49,5-50,5 Hz U±10% 49,5-50,5 Hz U±10% 49,5-50,5 Hz RRT Regulamento da rede de transporte (Portaria nº 596/2010 de 30 de Julho) RRD Regulamento da rede de distribuição (Portaria nº 596/2010 de 30 de Julho) SEPM Sistema eléctrico de serviço público da Região Autónoma da Madeira

21 Soluções Código de rede Exploração em regime N-1 Exploração em regime N-2

22 Soluções Código de rede Capacidade de suportar cavas de tensão Geradores eólicos Fotovoltaicos???? RRT/RRD Canárias

23 I reactiva / I Pre-defeito % Soluções Código de rede Fornecimento de energia reactiva à rede durante o defeito Geradores eólicos Fotovoltaicos???? Curva de fornecimento de reactiva à rede pelos geradores eólicos durante cavas de tensão 1 Zona correspondente ao regime de funcionamento em defeito e recuperação. O produtor eólico, na sequência de um defeito que provoque cavas de tensão superiores a 10 %, deve cumprir a curva de produção mínima de corrente reactiva com um atraso máximo de 50 ms após a detecção da cava de tensão. 2 Zona correspondente ao regime de funcionamento normal (ao entrar nesta zona de funcionamento o produtor eólico deve regressar ao regime decorrente das regras de reactiva em vigor). Resposta a variações de frequência

24 Soluções Síntese das características mais relevantes para o reforço das renováveis Geradores eólicos/ Fotovoltaicos Aplicação do mesmo código de rede da produção eólica à produção fotovoltaica Resistência às cavas de tensão mais exigente (0%Un; 500 ms) Fornecimento de energia reactiva à rede durante o defeito Contribuição das componentes eólica e fotovoltaica? no controlo primário de frequência e tensão utilização de sistemas de apoio imediato (resposta de alguns ms, com actuação de pelo menos 30 s ( f( P) ) Utilização da bombagem para garantir o equilíbrio entre a produção e a procura Utilização das centrais hidroeléctricas como resposta rápida; Parques eólicos e fotovoltaicos despacháveis (set-points); Ferramentas de previsão de recurso/produção Ferramentas de análise de risco

25 OBRIGADO.