Os desafios regulatórios, comerciais e tecnológicos para armazenamento de energia: O papel das usinas reversíveis

Transcrição

1 Seminário Brasileiro de Qualidade e Armazenamento de Energia Os desafios regulatórios, comerciais e tecnológicos para armazenamento de energia: O papel das usinas reversíveis Dr. Manuel Gonçalves, diretor de engenharia da Voith Hydro Ltda., São Paulo, Brasil

2 Transição da matriz energética pela expansão das usinas reversíveis: perspectivas no Brasil

3 Resumo 1. Um pouco sobre a Voith 2. Voith: Algumas de nossas referências 3. Usinas reversíveis no Brasil: esta história começou a ser escrita há mais de 70 anos! 4. Por que precisaremos de plantas com máquinas reversíveis no Brasil? 3

4 Um pouco sobre a Voith Usinas Reversiveis, Brasilia, 2014-novembro-11 4

5 A Voith em números In over 50 countries 43,000 Employees 5 Markets R&D ratio Family-owned since Sales 4.2 % billion Stand: 2012/13

6 Quatro divisões de negócios Voith GmbH Voith Hydro Full-line supplier for hydro power plant equipment Voith Industrial Services Leading supplier of technical services Voith Paper Partner and pioneer in the paper industry Voith Turbo Intelligent drive systems and solutions Energy Transport & Automotive Paper Raw Materials Oil and Gas

7 Energia Um quarto de toda a energia produzida no mundo é gerada com equipamentos ou serviços fornecidos pela Voith! 7 7

8 Voith: Algumas de nossas referências Usinas Reversiveis, Brasilia, 2014-novembro-11 8

9 Unidades reversíveis com Ampla Variação de Queda - Limberg II (Áustria) Variação de queda H [m] Velocidade de rotação n [rpm] Diâm. de entrada do rotor da Turbina D2 [m] ~3.9 Vazão individual no modo de Bomba [m³/s] 71.8 Variação de potência entregue pela Turbina PTu [MW] Número de estágios 1 Usinas Reversíveis Brasília

10 Unidades reversíveis com Velocidade Variável: Goldisthal (Alemanha) / Frades II (Portugal) Frades II Goldisthal Variação de queda H [m] Nominal / máx. Potência da Turbina P Tu [MW] / / 325 Diâm. entrada da Turbina D 2 [m] ~ ~ Velocidade de rotação n [rpm] % / +2% -10% / + 4% Usinas Reversíveis Brasília Usina Goldisthal, Alemanha

11 Unidades reversíveis dotadas de bombas com Múltiplos estágios: Kops II (Áustria) Operação de curto circuito hidráulico Conversor de torque hidráulico (HTC) Usinas Reversíveis Brasília Variação de queda H [m] Velocidade de rotação n [rpm] 500 Diâm. de entrada do rotor da Turbina D2 [m] ~2.8 Potência consumida PPu [MW] - mínima queda 162 Vazão no modo de Bomba [m³/s] 18.5 Variação de potência entregue pela Turbina PTu [MW] Número de estágios 3

12 Usinas Reversíveis no Brasil: Esta história começou a ser escrita há mais de 70 anos! 12

13 O Brasil, junto com a Voith, foi pioneiro neste tipo de aplicação! 1939, Usina Elevatória de Pedreira, Brasil, primeira máquina reversível, radial no mundo! (fonte EMAE)

14 Vamos reescrever a história, voltando um pouco no tempo? 1922, São Paulo Eng. Asa White Kenney Billings 1940, Traição 1939, Pedreira A dificuldade: os rios em São Paulo não corriam para o mar! A solução: máquinas reversíveis

15 Por que precisaremos de plantas com máquinas reversíveis no Brasil? Usinas Reversiveis, Brasilia, 2014-novembro-11 15

16 Por que precisaremos de plantas com máquinas reversíveis? 1. Diminuição da capacidade de armazenamento de energia pela construção de usinas a fio d água nos últimos anos; 2. As fontes renováveis, como a energia eólica e a energia solar terão uma participação cada vez maior em nossa matriz energética! 3. Contribuição na regulação da rede elétrica compensando as variações das fontes renováveis

17 Diminuição da capacidade de armazenamento de energia pela construção de usinas a fio d água com pequenos volumes de reservatórios, sem significativos impactos ambientais, e normalmente em pontos estrategicamente escolhidos, as usinas reversíveis permitem armazenar energia, nos períodos de baixo consumo, e gerar energia nos horários de ponta

18 Potência Instalada (MW) Volume útil (1000 hm³) Os grandes reservatórios de armazenamento ficaram no passado! Capivara 5,7.10³ hm³ Sobradinho 28,7.10³ hm³ São Simão 5,5.10³ hm³ Á. Vermelha 5,2.10³ hm³ Itumbiara 12,5.10³ hm³ Ilha Solteira e 3 Irmãos 16,3.10³ hm³ Marimbondo 5,3.10³ hm³ Três Marias 15,3.10³hm³ Furnas 17,2.10³hm³ Nova Ponte 10,4.10³ hm³ Emborcação 13,1.10³ hm³ Tucuruí 39,0.10³ hm³ Serra da Mesa 23,7.10³ hm³ ( aprox. 55% V.U.) Os treze maiores reservatórios citados, possuem um volume útil maior que 5x10³ hm³ e, juntos, correspondem a 78% do Volume Útil total acumulado no SIN 18

19 Meses Hoje nossa capacidade de regularização dos reservatórios está bastante reduzida! 6,00 5,00 4,00 3,00 Índice: Energia armazenada 100%/Carga anual Índice: Energia armazenada anual/carga anual 5,63 5,55 5,46 5,34 5,39 5,12 5,04 4,9 4,82 4,23 4,03 3,88 3,72 3,69 3,44 3,32 2,95 2,57 2,00 1,00 0,

20 Evolução planejada da capacidade de armazenamento do SIN, entre 2014 e 2023, será de apenas 7 GW médios (2%), (PDE 2023) (2%) Fonte: EPE 20

21 As fontes renováveis, como a energia eólica e a energia solar terão uma participação cada vez maior em nossa matriz energética! As fontes de energia eólica e solar não podem ser consideradas fontes de energia firme; as variações do clima, associadas com a demanda de energia do sistema ao longo dos períodos, podem ser gerenciadas pelas usinas reversíveis!

22 Energia eólica: evolução da capacidade instalada em MW! Previsão para leilão A-5 EPE (set-2014) Fontes Projetos Oferta (MW) Eólica Fotovoltaica Heliotérmica Hidrelétrica - UHE Pequenas Centrais Hidrelétricas - PCH Termelétricas a Biomassa Termelétricas a Carvão Termelétricas a Gás Natural Total ,3 9896, , , , , ,1 235,4 245,6 323,4 601,4 931,8 1430,5 Anos Acumulada (MW) Nova (MW) Fonte: ABEEólica (31/08/14) 22

23 A participação percentual das diversas fontes de geração na matriz energética indica claramente a tendência futura (PDE 2023) HIDRO EOLICA BIO PCH SOLAR UTE NUCLEAR 23

24 contribuição na regulação da rede elétrica compensando as variações das fontes renováveis as usinas reversíveis podem contribuir de forma segura na regulação e estabilidade da rede elétrica, tanto para variações de carga e demanda, quanto para gerenciar a capacidade de transmissão de energia elétrica nas diversas situações de operação do sistema

25 71% do aumento da potência instalada se dará nas regiões NE e NO Potência instalada por subsistema do SIN (PDE 2023) Participação percentual por subsistema do SIN (PDE 2023) 25

26 Por outro lado, a carga de energia, assim como a maior parte da carga de demanda instantânea no SIN e seus subsistemas, continuarão localizadas na região sudeste Subsistema Ano Norte Nordeste Sud / CO Sul SIN MW médio Período ,8 4,0 Variação (% a.a.) 4,0 3, ,4 3,9 3,7 3, ,6 4,0 3,8 3,7 Subsistema Ano Norte Nordeste Sud / CO Sul SIN MW Período ,5 3,9 Variação (% a.a.) 3,5 3, ,5 3,9 3,7 3, ,5 3,9 3,6 3,4 26

27 SIN e o desafio de gerenciar carga e demanda em todas as regiões do país 27

28 Usinas reversíveis O desafio da regulação A usina reversível não pode ser considerada como um ativo de geração puro; a usina reversível presta um serviço de armazenamento de energia, contribuindo para a estabilidade da rede, reserva girante, etc.; Nas discussões que se seguirão deveremos considerar as diversas possibilidades de participação deste tipo de usina, UHR isoladas; UHR associadas a parques eólicos ou fotovoltáicos; UHR associadas a plantas térmicas 28

29 A questão não é se teremos usinas reversíveis! A questão é, onde e quando começamos! 29

30 Contato: Dr. Manuel Gonçalves Diretor de engenharia Fone Contato: Werner Lacher Diretor de marketing e vendas Fone werner.lacher@voith.com Contato: Tadeu Valencio Gerente de vendas Fone tadeu.valencio@voith.com 30

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