Plano Decenal de Expansão de Energia 2019 Impacto no Desenvolvimento do Nordeste. Energia Solar. Gilberto Schaefer Recife, 19 de novembro de 2010

Transcrição

1 Plano Decenal de Expansão de Energia 2019 Impacto no Desenvolvimento do Nordeste Energia Solar Gilberto Schaefer Recife, 19 de novembro de 2010 Page 1

2 Page 2

3 Radiação A Energia para a Geração Solar Page 3

4 Princípios da radiação: perdas de energia até alcançar a superfície 30% da irradiação é refletida Irradiação incidente 100 unidades Topo da atmosfera Atmosfera Nuvens 19% Absorvida pela atmosfera e nuvens Direta e Difusa Superfície terrestre 51% absorvido pela superfície Page 4

5 Princípios da radiação Exemplos práticos de tipos de irradiação Definições: Irradiação Irradiação direta (raio direto) sombras com alto contraste, ideal para imagens e concentração (sol no céu azul). Irradiação direta normal (IDN) o mesmo que a irradiação direta, mas o receptor projeta a sombra máxima ( guardasol ). Irradiação Difusa Céu encoberto, nuvens, iluminação indireta. Considerada para PV e não para CSP. Irradiação Global Toda a energia luminosa que atinge a superfície. Irradiação é utilizada quando a radiação incide em uma superfície por um determinado tempo: Energia por metro quadrado [Wh/m 2 ] difusa Page 5

6 As duas principais tecnologias para a geração de energia elétrica a partir da energia solar CSP Energia Solar Concentrada (Concentrating Solar thermal Power) PV Fotovoltaica Photovoltaics Material semicondutor A luz é concentrada por espelhos e aquece o fluido no receptor O fluido aquecido é usado para gerar vapor para uma turbina a vapor Fótons fazem com que os elétrons pulem do material semicondutor Os elétrons viajam pelo circuito, gerando eletricidade Page 6

7 Ambas as tecnologias têm seus pontos fortes Energia Solar Concentrada (CSP) Fotovoltaica (PV) Bom custo benefício em grandes plantas Experiência de mais de 20 anos Coincidência com picos de demanda Possibilidade de armazenamento Pode ser combinada a processos de vapor e turbinas a gás Baixa manutenção Expansão modular Versatilidade na montagem Maior volume de clientes Irradiação direta ou difusa Coincidência com picos de demanda Tecnologia madura Page 7

8 A Energia Solar Concentrada converte luz em calor e depois em eletricidade Re-Heater HP G LP turbine 1.A irradiação direta 2.É concentrada pelos espelhos Condenser Super Heater Evaporator 5 3.Coletada pelo receptor Economizer HP feed water heater Feed water pump Deaerator/feed water storage tank LP feed water heater Gland steam condenser Main condensate pump 4.Aquece o fluido de transferência de calor (FTC) 1 5.Que aciona a Casa de Força Ciclo Combinado Page 8

9 source: Novatec Biosol AG Tecnologias CSP: Existem quatro possibilidades para o mercado de grande escala Cilindros Espelhos Fresnel Siemens AG, taken at Abengoa Solar, S.A. source: Stirling Energy Systems, Inc. Siemens AG, taken at Abengoa Solar, S.A. Possibilidade de CC Torre central Discos parabólicos Os cilindros são atualmente a melhor opção para o mercado Page 9

10 Campo Solar Casa de Força Nevada Solar One - 64 MW Módulos Coletores 760 Razão de Concentração 71 Eficiência Ótica 77% Espelhos 182,400 Tubos Receptores 18,240 Casa de Força Page 10

11 Fotovoltaica converte irradiação diretamente em eletricidade Irradiação atinge o módulo 2.Os elétrons são removidos pelos fótons 2 3.Os elétrons circulam gerando uma corrente CC 4.Converte CC para CA. 4 Page 11

12 source: sharp source: Concentrix Solar GmbH Stormpic/aboutpixel.de Existem três tecnologias em uso comercial atualmente Tecnologias PV Cristalino ~90% do mercado Células de silicone mono ou policristalinas laminadas abaixo do vidro e em módulos Tecnologia madura e com maior eficiência (~15-19%) Maior custo devido ao preço do silicone Filme fino ~10% do mercado Filmes de revestimento semicondutor ou outros materiais como plásticos flexíveis Menor custo Baixa eficiência (~6-12%) Terceira geração de Módulos PV Inclui PV concentrada (CPV), novos filmes finos e materiais, etc. Maior eficiência Tecnologia nova, preços altos Page 12

13 Está é a aparência de uma planta PV Beneixama/Espanha 20MWp Desenvolvedor: EPC: E-EPC: Inversores: Módulos: Células: City Solar City Solar Siemens AG Siemens AG Solon AG ( módulos) Q-Cells AG Área: m 2 (71 campos de futebol) Page 13

14 ..ou em sua completa exuberância. sdfsdf Page 14

15 Desertec Os desertos do mundo recebem em apenas 6 horas o que a humanidade consome em um ano. Área de coletores solares necessária para suprir a demanda mundial de eletricidade Source: DESERTEC Foundation Page 15 November Munich Re, Geo Risks Research Energy Sector Siemens AG

16 Produtos e soluções para realizar o projeto DESERTEC A Energia Renovável têm um papel fundamental na DII GmbH Parques Offshore Photovoltaics Sistemas de transmissão HVDC Parques Onshore Energia Solar Concentrada Campo Solar Receptor Casa de Força Turbinas a Vapor e a Gás Page 16

17 Aplicações típicas para as diferentes regiões do mundo Temperatura Irradiação Área utilizada Possibilidade de despacho Silicone cristalino Baixa Difusa ou direta Moderada Não PV Filme fino Média a Alta Difusa ou direta Grande Não CPV Alta Direta Pequena Não CSP Alta Direta Moderada Sim, com armazenamento Page 17

18 Market drivers Globais : Grandes drivers determinam o mercado renovável principalmente ações políticas Direcionadores gerais PIB Preço dos combustíveis Metas de emissões de CO 2 Eficiência Crescimento populacional Demanda de eletricidade Preços de CO 2 Preços da eletricidade Segurança energética Metas de participação de fontes renováveis Direcionadores para renováveis Procedimento de aprovação do terreno Incentivos Recursos naturais Lucros Licenciamento Sistema regulatório Condições de financiamento Valorização de sistemas renováveis Infraestrutura e experiência local Desenvolvimento do mercado renovável Inibidores Reduções de incentivos Page 18 Fornecimento de componentes / gargalos Saturação da rede e da capacidade de transmissão Reduções orçamentárias

19 Hoje, o principal fator para o crescimento do Mercado são os incentivos do governo Incentivos Tarifas (ex., Espanha, Alemanha, Itália) Preço garantido para energia suprida à rede Certificados verdes (a partir de 2012) Faturamento por certificados verdes Empréstimos (ex., EUA) Empréstimos com menor taxa de juros para compra de Produtos específicos, ex., painéis solares Incentivos fiscais Isenções Deduções Créditos Penalidades Obrigações parciais Se uma determinada quantidade de entrega de energia não é cumprida, então paga-se uma multa. Page 19

20 Incentivos: Em todo o mundo, os governos começaram programas para incentivar as fontes renováveis Exemplos de metas de renováveis e incentivos EUA Meta de 20% da matriz ser renovável em 2020 Estados do Oeste tem metas agressivas para fontes solares, 5 GW em 2015 Subsídios levam ao grande crescimento residencial, 1 bi módulos solares na Califórnia Espanha China Meta de 12% da matriz ser renovável em 2010 PV<10MW e CSP <50MW recebem incentivos elevados Programas de incentivo foram pausados recentemente, colapsando o mercado PV e reduzindo o mercado CSP Meta de 13% da matriz ser renovável em 2020 Incentivos reconhecem o alto custo da geração solar Projetos são normalmente limitados a áreas do governo, o que inibe o crescimento Itália Meta de 3 GW em 2016 Diferenciação nas tarifas: PV e CSP; terrestre e módulos em tetos; Duração do incentivo: 20 anos Page 20

21 Capacidade de geração no Brasil Plantas em operação (2009)* Valores em GW Hidro = 74% Referências geográficas 2,290 Plantas em operação: 2% 24% 868 UHEs 1% 3% % 1,372 UTEs 46 EOLs Reservatórios Hidro PCH Eólica Termo Nuclear Capacidade instalada total (Out/2010) GW (incl. auto produção) GW (importação) 4 SPPs (86 kw) Brasil Renovável * BEN 2010: Plantas em operação apenas no Brasil, incluindo auto produtores. Não inclui 8,1GW de importação Page 21

22 Futuro: A evolução da matriz elétrica brasileira Valores em GW 4,5% a.a. 4,3% a.a. 112,5 4,6% a.a. 133,3 167, Gás PROCESS de Processo GAS Diesel DIESEL Óleo FUEL combustível OIL Carvão MINERAL mineral COAL Gás natural NATURAL GAS Urânio URANIUM Eólica WIND Biomassa BIOMASS PCH SHPP Hidro HYDRO 2010 GW 0,7 1,7 3,4 1,8 8,9 2,0 1,4 5,4 4,0 83, GW 0,0-0,6 +5,5 +1,4 +2,7 0,0 +2,6 +1,7 +1,0 +6, GW 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 +1,4 +2,0 +1,5 +1,9 +27,0 Total 112,5 133,3 167,1 Não há projetos previstos de Energia Solar no PDE 2019 Page 22

23 Medições por satélite da irradiação Média anual Saara (6,5 kwh/m 2 /dia), Alemanha (1,5 kwh/m 2 /dia) Page 23

24 Distribuição do potencial de geração solar no Brasil Page 24

25 Principais aspectos no Brasil Estrutura regulatória inadequada para Energia Renováveis e conexões com a Rede Básica Entre as fontes renováveis não convencionais, atualmente a energia solar fica na pior posição (CAPEX e eficiência) Plano governamental com foco em energias renováveis Condições climáticas excelentes (irradiação elevada acima da média mundial) O rápido desenvolvimento da tecnologias irá propiciar uma redução substancial dos custos nos próximos 5 anos. MPX Tauá: 1 a planta solar em construção no Brasil (para uso comercial) - 1MW (5MW) Page 25

26 Obrigado! Gilberto Schaefer Page 26