Impacto da Integração das Fontes Renováveis Alternativas de Energia no Sistema

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1 Impacto da Integração das Fontes Renováveis Alternativas de Energia no Sistema O SIN do Futuro Rio+20 Dalton O. C. Brasil Rio, 21/06/2012

2 Conteúdo Introdução Fontes de Energia Renovável Perspectiva de Integração de Fontes Renováveis no Mundo Perspectiva de Integração de Fontes Renováveis Alternativas no Brasil Oportunidades da Integração das Fontes Renováveis Alternativas O Sistema de Transmissão do Futuro (Inteligente) Integração de Fontes Renováveis no SIN Conclusões 2

3 Fontes Renováveis de Energia Principais Tipos de Fontes Renováveis de Energia: Biocombustível Biomassa Geotérmica Hidráulica Marés Ondas marítimas Solar Vento 3

4 Perspectiva de Integração de Fontes Renováveis no Mundo Eólicas e Solar 4

5 Perspectiva de Geração Eólica no Mundo 60 Capacidade Instalada MW (Junho 2011) Top Ten 52, ,4 GW 30 28,0 29, ,2 14,6 10 6,2 6,1 5,7 4,6 4,0 0 China USA Germany Spain India Italy France UK Canada Portugal Rest of World Final 2011: Total 240 GW aproximadamente 3% da demanda mundial de eletricidade. Fonte: WWEA (World Wind Energy Association). 5

6 Perspectiva de Geração Eólica no Mundo Grau de Penetração (%) (Junho 2011) % ,2 0 Dinamarca Portugal Espanha Irlanda Alemanha EUA China Investigações mostram que para até 20% uniformemente distribuído não deve haver dificuldade na integração e operação. Fonte: WWEA (World Wind Energy Association). 6

7 Perspectiva de Geração Eólica no Mundo 250 Potência Instalada Geração Eólica Comunidade Européia GW On Shore - 7%/ano Off Shore - 30%/ano Fonte: EWEA (European Wind Energy Association). 7

8 Perspectiva de Geração Solar no Mundo 80 Capacidade Instalada PV no Mundo GW Europa America Asia Outros Final 2011: Total 70 GW aproximadamente 0,9% da demanda mundial de eletricidade. Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association). 8

9 Perspectiva de Geração Solar no Mundo 30 Top TenPV em 2011 Capacidade Instalada (GW) ,7 12,8 4,9 4,4 4,4 3,1 2,7 2,0 2,0 1,3 Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association). 9

10 Perspectiva de Geração Solar no Mundo 250 Previsão Capacidade Instalada PV no Mundo 200 GW Outros Asia America Europa Ano Cenário Moderado. Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association). 10

11 Perspectiva de Geração Solar no Mundo 3000 Evolução Preços Plantas PV Eu$/kWp Cenário 1 Cenário 2 Preços Planta Grande: Inclui investimento, instalação e engenharia. Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association). 11

12 Perspectiva de Geração Solar no Mundo 0,35 Custo de Geração PV 0,3 0,25 Eu$/kWh 0,2 0,15 0,1 0, Cenário 1 Cenário 2 LCOE - Levelised Cost of Electricity. Preços Planta Grande: Inclui todos custos de investimento e operação. Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association). 12

13 Perspectiva de Geração Solar no Mundo Capacidade Instalada CPS 2010 (MW) Plantas em Construção CPS 2010 (MW) Espanha 731 Espanha 548 EUA 508 EUA Iran 67 China 96 Israel 6 África/Oriente Médio 160 Austrália 3 Austrália 10 Alemanha 2 França 1 Total CPS: Concentrating Solar Power (Fontes Termo Solares). Fonte: U.S. Department of Energy (Energy Efficiency & Renewable Energy). 13

14 Perspectiva de Integração de Fontes Alternativas no Brasil Eólicas, Biomassa e Solar 14

15 Matriz Energética Brasileira Atual km Demanda Máxima MW Capacidade Instalada MW Hidro Térmica Pequenas Plantas km Cap. Armazenamento MWmes Produção TWh 493,7 - Hidro 450,2 - Térmica 41,6 - Eólica 1,9 - Carga de Energia TWh 491,3 592, LTs (>230kV) - km Em 2011, a capacidade instalada hidráulica representou 75% do total; entretanto, a geração hidráulica foi de 91%. 15

16 A Perspectiva do Plano Decenal Evolução da Capacidade Instalada GW Eólica Biomassa PCH Térmica Nuclear Hidro Hidro Nuclear Térmica PCH Biomassa Eólica ,7 GW (73,4 %) 2,0 GW (1,7 %) 17,8 GW (15,4 %) 4,2 GW (3,6 %) 5,4 GW (4,7 %) 1,3 GW (1,1 %) ,1 GW (67,3 %) 3,4 GW (2,0 %) 25,5 GW (14,9 %) 6,4 GW (3,8 %) 9,2 GW (5,4 %) 11,5 GW (6,7 %) Solar (?) 16

17 Perspectiva de Geração Eólica no Brasil Mapa Brasileiro Disponível: 143,5 GW Nova Avaliação (EPE O Globo ): 300 GW Considerando as novas tecnologias das plantas eólicas e as últimas medidas no Brasil (e.g. Atlas Eólico do Espírito Santo, ) a capacidade instalada total pode ser superior a 300 GW. 17

18 Distribuição Espacial dos Parques Eólicos no Brasil Região EOL em Operação EOL em Construção EOL Outorgadas (*) Total No. PI (MW) No. PI (MW) No. PI (MW) PI (MW) N/CO NE SE S Total (*) Construção ainda não iniciada. Fonte: ANEEL. Maiores participações: RN (33%), CE (25%), RS (16%). 18

19 Perspectiva de Geração Biomassa no Brasil 25 Potencial de Biomassa Bagaço + Palhas GW São Paulo Outros Estados Fonte: Única/COGEN

20 Geração Biomassa Atual no Brasil Tipo Nº Unidades Potência Instalada (MW) Bagaço ,5 Biogás ,6 Casca Arroz 9 36,4 Capim Elefante 7 148,2 Carvão Vegetal 4 27,2 Licor Negro ,6 Óleo de Palmiste 2 4,4 Resíduos Madeira ,1 Total ,9 Distribuição de Geração Bagaço por Região S SE CO NE N S/Id 3,6 54,2 19,6 7,4 0,1 15,2 Fonte: ANEEL Usinas em operação, em construção ou outorgadas. 20

21 Perspectiva de Geração Solar no Brasil Valores anuais médios da irradiação solar do Brasil (Faixa de a kwh/m²). Valores de referência no mundo: Média Europa: kwh/m² Oriente Médio: kwh/m² Fonte: Atlas Brasileiro de Energia Solar INPE/

22 Geração Solar Atual no Brasil Usina Potência Outorgada (kw) Município Araras - RO 20,5 Nova Mamoré - RO Tauá 5.000,0 Tauá - CE IEE 12,3 São Paulo - SP UFV IEE/Estacionamento 3,0 São Paulo - SP Embaixada Italiana Brasília 50,0 Brasília - DF PV Beta Test Site 1,7 Barueri - SP Pituaçu Solar 404,8 Salvador - BA Aeroporto Campo de Marte 2,1 São Paulo - SP Total 5.494,4 Fonte: ANEEL Usinas em operação outorgada. 22

23 Oportunidades de Integração das Fontes Alternativas no Brasil 23

24 Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Condicionantes importantes: Nível de participação da geração hidráulica na matriz energética brasileira (em torno de 70% no período 2011 a 2020) Fontes de característica intermitente: Eólicas e Solares Fontes de característica sazonal: Biomassa (Bagaço e Palhas) Expectativa de participação na matriz energética: Fontes renováveis alternativas participando como fontes complementares e não estruturantes. 24

25 Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Competitividade - Preços médios atuais (últimos ACR): Hidráulica (Madeira/Belo Monte/Teles Pires): 70 R$/MWh Eólica (LER e A-3/2011): 100 R$/MWh Biomassa (LFA/2007): 120 R$/MWh Solar (?): 500 R$/MWh (*) Caso plantas micro geração PV: Tarifa típica consumo residencial: 450 R$/MWh (*) Preço típico internacional planta. 25

26 Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Regulamentação: Programas de Incentivo: PROINFA para PCH, Eólica e Biomassa Redução da tarifa de uso do sistema (50%): para plantas até 30 MW Resolução ANEEL 482/2012: Estabelece as condições gerais para o acesso de micro geração e mini geração para o acesso aos sistemas de distribuição e o sistema de compensação de energia elétrica: - Micro geração: até 100 kw - Mini geração: de 101 kw até 1 MW 26

27 Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Impacto: Eólica Biomassa Solar Área: Visual: Ruído: Emissão CO2: Qualidade da Rede 27

28 Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Complementaridade 1 Perfil de Geração Realizada em 2011 % em relação ao máximo 0,8 0,6 0,4 0,2 0 jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Hidráulica Térmica Biomassa Eólica 28

29 O SIN do Futuro Sistema Inteligente 29

30 O SIN do Futuro O Sistema Elétrico do Futuro conforme Cigré: Electra 256/2011: Redes de distribuição ativas fluxo bidirecional Aplicação de sistemas avançados de medição - necessidade massiva de intercâmbio de informações Crescimento aplicação HVDC e eletrônica de potência impacto na QEE, controle e segurança do sistema Necessidade de desenvolvimento e instalação de sistemas de armazenamento de energia impacto na expansão e operação do sistema Novos conceitos para operação e controle de sistemas - interações com consumidor e diferentes tipos de geração Novos conceitos de proteção diferentes características de geração e desenvolvimento do sistema Novos conceitos de planejamento aumento de restrições ambientais e novas soluções tecnológicas para controle das potências ativa e reativa Novas ferramentas para avaliação do desempenho de sistemas elétricos Otimização do uso da infraestrutura de instalações aéreas, subterrâneas e subaquáticas - consequência no desempenho e confiabilidade do sistema 30

31 O SIN do Futuro Sistema Inteligente 31

32 O SIN do Futuro Sistema Inteligente 32

33 O SIN do Futuro Sistema Inteligente 33

34 O SIN do Futuro Sistema Inteligente Algumas Aplicações Smart Grids na Transmissão: Sistema de transmissão mais confiável, robusto e controlável. Aplicação de tecnologia utilizando eletrônica de potência: Elos HVDC, equipamentos FACTS, SEPs etc. Integração Amigável de Fontes Renováveis Alternativas no SIN (Biomassa, Eólicas, PCH, Solar). Utilização mais otimizada das instalações de transmissão Capacidade Operativa Dinâmica das instalações de transmissão. Novos recursos de operação através da aplicação de Phasor Measurement Units (PMU). Maior funcionalidade e confiabilidade no sistema de supervisão do SIN (REGER). Desafio Procedimentos e recursos para previsão da curva diária de carga - despacho centralizado adequado. 34

35 Integração de Fontes Renováveis Alternativas no SIN 35

36 Integração de Fontes Renováveis Alternativas no SIN Integração Amigável das Fontes Renováveis Alternativas: Estabelecimento de requisitos de conexão de forma a: - Evitar seu desligamento durante faltas e outros distúrbios no sistema (Ride through capability); 1 0,9 0,85 Tensão(pu) 0,2 Duração da falta 0 0,5 1 5 Tempo (s) - Colaborar no controle de tensão do seu ponto de conexão; - Limitar a taxa de variação de potência devido a variação da velocidade de vento ( Ramp Rate Control); - Prover potência reativa todo o tempo. 36

37 Integração Amigável das Fontes Renováveis Alternativas Geração Eólica (Modalidade geração dispersa): Desenvolver modelos de previsão de geração (até 72 horas antes) a partir do acompanhamento dos dados históricos, das previsões das condições climáticas e dos dados topográficos; Estabelecer estratégias de reserva de potência, para fazer frente ao caráter intermitente do vento e as imprecisões da previsão (particularmente para variações bruscas de vento); Acompanhamento de desempenho dinâmico do conjunto de parques eólicos conectados a um mesmo barramento da rede elétrica, em função do eventual valor baixo de relação de curto-circuito; Estabelecimento de requisitos de supervisão de forma a enxergar a geração eólica em montante adequado. Necessidade de estabelecer centros de despacho regionais para concentrar a operação e relacionamento de um conjunto destas fontes com o operador do sistema? Monitoração de valores de indicadores de qualidade de energia elétrica, principalmente os indicadores de distorção harmônica e flutuação de tensão. 37

38 Integração Amigável das Fontes Renováveis Alternativas Geração Solar (modalidade geração distribuída) Acompanhamento e avaliação dos novos formatos de curvas de carga, tendo em vista os novos paradigmas esperados a partir do comportamento dos consumidores resultante a implantação de geração distribuída na rede de distribuição e gerenciamento de carga; Acompanhamento dos impactos nos carregamentos das linhas de transmissão, tendo as variações ao longo do dia e em intervalos maiores (sazonalidade) da geração solar distribuída. 38

39 Conclusões Aumento progressivo de fontes eólicas no SIN até 2020, aumentando significativamente sua participação na matriz energética brasileira; Ligeiro aumento da participação da biomassa (bagaço e palhas) na matriz energética brasileira; Possível ingresso de fontes solares, particularmente painéis PV de pequeno porte. Dúvida na concretização de plantas de maior dimensão conectadas à rede; O SIN do futuro deverá ser mais confiável, robusto e controlável, integrando adequadamente as fontes renováveis alternativas; Importância de prover uma integração amigável das fontes renováveis ao SIN, através de requisitos de conexão e de procedimentos operativos; Desafio de prever curva de carga para efetuar despacho centralizado e as distribuidoras preverem sua carga para fins de compra ACR e MUST. 39

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41 OBRIGADO PELA ATENÇÃO! Dalton de Oliveira Campones do Brasil Contato:

42 Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Intermitência da Geração Solar Intermitência da Geração Eólica 42

43 Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Leilão Concorrentes Vencedores Preço Médio US$/MWh MW MW (1US$ = 1,6 Unidades Unidades Instalado Instalado R$) Proinfa/ LER LER LFA LER A-3/ Total

44 Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Leilão MW US$/MWh (1US$=1,6 R$) LER 2010 (Eólicas) LFA 2010 (Eólicas) A (UHE Teles Pires) A (UHE Belo Monte) LER 2009 (Eólicas) A A A A (UHE St Antonio) A (UHE Jirau) LER 2008 (Biomassa) A A LFA 2007 (Biomassa) A A Total / Média