Projetos de Sucesso e Tendências de Mercado em PCH. Tadeu Rezende de Azevedo Gerente de PCHs para Brasil e América Latina

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1 Projetos de Sucesso e Tendências de Mercado em PCH Tadeu Rezende de Azevedo Gerente de PCHs para Brasil e América Latina

2 Agenda Tecnologias para construção de PCHs Tipos de máquinas Projetos de Sucesso Tendências de soluções Critérios de escolha 2

3 Definição PCHs são usinas entre 1 a 30MW (por unidade para a VS); Área de inundação (lago) inferior a 3 km²; Obtenção de autorização para implantação mais simplificada; Tramitação nos órgãos públicos ambientais mais simples; Incentivos específicos à comercialização; Investimento pulverizado com IPPs e Autoprodutores; Mercado disperso em oportunidades e fornecedores. 3

4 4 Tecnologias para construção de PCHs

5 Principio de geração de energia Reservatório Queda Fluxo E = Q * h *9,8 * tempo 5

6 Principio de geração de energia Reação Ação 6

7 Principio de geração de energia Controle Gerador 13,8kV Trafo 138kV 7

8 8 Componentes principais de uma PCH Construção civil Barragem Casa de máquinas Chaminé de equilíbrio Balanço entre Civil e E&M varia de 50% a 50% de acordo com a obra. Equipamentos eletromecânicos Turbina Válvula Gerador Regulador de velocidade Regulador de tensão Automação Proteção Comportas Ponte rolante Solução de média tensão Transformador Subestação Distribuição CA e CC Diesel de emergência Telecomunicação

9 9 Tipos de Unidade

10 Tipos de Turbina Francis Pelton 10 Kaplan Horizontal

11 Soluções em máquinas francis PCH RIO DO PEIXE 3 x 5 MW UHE SANTA CLARA 2 x 15 MW PCH PARAÍSO 2 x 10,8 MW PCH FUMAÇA 2 x 5 MW 11

12 Solução para alta queda Pelton Número de injetores varáveis Soluções horizontais Válvulas esféricas 12

13 Solução de baixa queda Kaplan horizontal S Gerador horizontal Multiplicadores de velocidade Altos fluxos Cargas mínimas de 25% a 30% da carga nominal 13

14 Kaplan horizontais 14 Furnas do segredo Jaguari 5MW

15 Máquinas kaplan 15

16 16 Escolha das máquinas

17 17 Arranjos de usinas

18 18 Projetos de PCHs Projetos de Sucesso

19 Projeto de PCH Temporário Tem que ter ÁGUA e QUEDA Tem que ter INVESTIMENTO Tem que ser LUCRATIVO Receitas Investimento PCH LUCRO O&M 19

20 Grid Transmissão Balanço de Energia Turbina Gerador Transformador Água Perdas Trafo Sistemas Auxiliares Mancais Térmicas Hidráulica Vertimento Vazão Sanitária Perdas 20

21 Como aumentar o retorno? Reduzir investimento Bom para partes extra-processo de geração. Pode comprometer receitas. Reduzir O&M Operação remota? Pode comprometer receitas. Aumentar Receitas Seleção ideal de máquina. Definir forma de contratação. Reduzir Risco Aumentar disponibilidade. Securitizar receitas. 21

22 Investimento Equipamentos do processo. Construção Civil Equipamentos 60% 45% 45% Engenharia Outros Equipamentos Auxiliares. 40% 5% 5% 22

23 Como aumentar o retorno? Reduzir investimento Bom para partes extra-processo de geração. Pode comprometer receitas. Reduzir O&M Operação remota? Pode comprometer receitas. Aumentar Receitas Seleção ideal de máquina. Definir forma de contratação. Reduzir Risco Aumentar disponibilidade. Securitizar receitas. 23

24 Seleção Ideal de Máquinas Vazão 100% 0% 24 Faixa preferencial

25 Seleção ideal de máquina Ponto escolhido no passado 92.22% 4,22% 88% Para uma planta de 10MW pode representar uma perda de receita de R$500mil por ano! 25

26 Como aumentar o retorno? Reduzir investimento Bom para partes extra-processo de geração. Pode comprometer receitas. Reduzir O&M Operação remota? Pode comprometer receitas. Aumentar Receitas Seleção ideal de máquina. Definir forma de contratação da venda. Reduzir Risco Aumentar disponibilidade. Securitizar receitas. 26

27 Modelos típicos de negócio Cliente Engenharia Cliente Fornecedor Civil Fornecedor E&M Engenharia Executiva Engenharia Interligação 27

28 Modelos típicos de negócio Cliente Engenharia Cliente Fornecedor Civil Fornecedor E&M Engenharia Executiva Engenharia Interligação 28

29 Modelos típicos de negócio Cliente Engenharia Cliente Fornecedor Civil Engenharia Executiva Fornecedor E&M Engenharia Interligação 29

30 Modelos típicos de negócio Cliente Engenharia Cliente Fornecedor Civil EPC Fornecedor E&M Engenharia Executiva Engenharia Interligação 30

31 31 Projetos de PCHs Tendências de soluções

32 Turbinas Francis Grupos horizontais Casa de força mais compacta Menor tempo de implantação Solução mais econômica Grupos verticais Rendimentos melhores Maiores tamanhos Menos unidades 32

33 Arranjos de usinas Variação de inércia e custo. 33 Alta influencia dos critérios de operação da usina.

34 34 Montagem de PCHs

35 35 Plantas completas

36 Unidade Geradora Válvula borboleta MT SDSC Unidade Hidráulica do Regulador SAE SDSC Unidade Hidráulica dos Mancais SAM SAE SDSC Quadro Local da Máquina SDSC Interligações inclusas: Cabos de Controle Tubulações de óleo Cabo de força excitação Regulador Velocidade SDSC Regulador Tensão 36 Interfaces: Sistemas Auxiliares CA/CC Sistema Digital de Comando e Controle Sistemas Auxiliares Mecânicos Média Tensão SAE SDSC SAM MT SAE SDSC SAE SDSC

37 Solução de planta tradicional Linha Disjuntor Barramento Disjuntor Trafo ~ ~ ~ Gerador 37

38 Solução de planta enxuta Sem reserva? SIM! ~ ~ ~ 38

39 Sistema de Automação 39 Tela para controle local ou remoto

40 Automação operação remota Telco Telco Usina Rede Mundial Operação 40 Usina preparada SDSC adequado Link simples ou redundante: Dedicado VPN Aberto Operação com equipe experiente

41 41 Critérios de Escolha

42 Conclusões Critérios de Escolha Investir tempo em projetos possíveis. Definir a forma de venda de energia e regime de geração. Simplificar nices to have e focar nas necessidades do processo. Escolher equipamentos confiáveis. Montar uma estrutura de financiamento viável. Racionalizar O&M. 42

43 GRUPO VOITH - BRASIL Mais de 40 anos ajudando a inserir o Brasil na história da tecnologia Return 43

44 A maior e mais completa fábrica do grupo em todo o mundo Área total: m² Área total construída: m² Área construída Voith Siemens: m² Área construída Produção: m² 44

45 Voith Grupo - Brasil (em M EURO) Estrutura Voith Paper Voith Siemens Hydro Voith Turbo Voith Industrial Services Foco de Mercado Paper Energy Mobility Services Total Vendas 150,8 143,7 17,1 4,4 316,0 Funcionários Source: 2005/

46 VOITH GRUPO SIEMENS VOITH BRASIL HYDRO- SÃO PAULO Brasil América Latina & Caribe Return 46

47 Board of Management Voith Siemens Hydro Sr. Osvaldo San Martin Presidente Sr. Heinz Herrmann Diretor Financeiro 47

48 Perfil dos Colaboradores Número de Funcionários Grau de Instrução (e) FP PP 21% 37% 1%3% 3% 6% 29% Doutorado MBA Mestrado Pos Grad Universit 2.Grau Outros 48

49 Treinamento Global Uma companhia global Alemanha EUA Áustria China Outros Total Brasileiros no Exterior 49

50 Dados e Fatos (em M EUR) Entrada de Pedidos 371,0 Vendas 203,4 264,4 222,7 117,5 94,2 149,8 143,7 125,0 66,7 99,2 99,5 01/02 02/03 03/04 04/05 05/06 06/07* 01/02 (*) Estimado (*) Estimado 02/03 03/04 04/05 05/06 06/07* 50

51 Marcos históricos 1978 (2000) - UHE ITAIPU 20 x 715 MW Maior hidrelétrica em capacidade de geração em todo o mundo. Inicialmente a Voith Siemens forneceu 12 turbinas Francis e 9 geradores entre outros equipamentos. Em 2000, o total da capacidade instalada é de MW. 51

52 Marcos históricos 2000 Na virada do século, a Voith forneceu 260 turbinas para as usinas hidrelétricas do Brasil. No mesmo ano foi criada uma joint-venture entre a Voith Hydro e a Siemens KWU-h, criando a Voith Siemens Hydro Power Generation. 52

53 Isto é Voith Siemens Hydro Mais de MW para o Brasil somente em 2005/06 : PEIXE ANGICAL 452 MW 53

54 Isto é Voith Siemens Hydro Mais de MW para o Brasil somente em 2005/06 : PEIXE ANGICAL 452 MW AIMORÉS 330 MW CAPIM BRANCO 240 MW IRAPÉ 360 MW CORUMBÁ IV 127 MW 54

55 Nossos Produtos 55

56 Soluções completas para Hidrogeração USINAS NOVAS MODERNIZAÇÃO/REPOTENCIAÇÃO AUTOMAÇÃO PEQUENAS CENTRAIS HIDRELÉTRICAS O&M 56

57 Soluções Completas e Integradas Projetos para novas usinas Construção /sistemas Licenciamento/ re-licenciamento Serviços de Engenharia Teste de modelos Fornecimento de equipamentos Instalação Operações / manutenção Engenharia financeira Sistema Ambiental Melhorias 57

58 Produtos e Componentes 58

59 Nossos Produtos Elétricos Barra do Estator Barra do Estator Refrigerador à agua Bobina do Estator Pólos Chapas do Núcleo de Estator Estator Empilhado 59

60 Gerador de Tecnologia: Centro de Excelência Mundial Eng. trabalhando CAD Projeto e dimensionamento de geradores Fabricação Montagem e comissionamento em campo Cálculos especiais Pesquisa básica e de aplicação em materiais isolantes Laboratório de Química e Alta Tensão 60

61 Market Share América Latina e Brasil - 05/06-06/07 Andritz VA Tech 11% GE Hydro 6% IMPSA 2% PMG Toshiba 4% 2% Siemens 2% ENESA 1% Koblitz 1% Alstom 30% Others known 8% Voith Siemens 33% 61

62 Nossos números Nossas referências Mais de MW da capacidade instalada no mundo! Mais de MW da capacidade instalada no Brasil! 62

63 63

64 OBRIGADO! 64

65 Back-up 65

66 66 Modernização de usinas

67 Tipos de Modernização Reabilitação (Rehabilitation) Restaura o equipamento de geração até a condição original de forma a estender a vida útil&confiável do equipamento aliado a redução dos custos de manutenção Repotenciação (Uprate) Aumenta a geração de energia do equipamento através de modificação e/ou substituição de componentes por outros de maior eficiência OtimizaçãoI Automação (OptimizationI Automation) Produz energia adicional pela operação da usina de forma mais eficiente 67

68 Motivação Estruturas Civis Turbinas Hidro-Mecânicos Gerador/Transformador Barramento Proteção CRITICAL AGE IDADE CRITICA CRITICAL AGE IDADE CRITICA CRITICAL AGE IDADE CRITICA CRITICAL AGE IDADE CRITICA CRITICAL AGE IDADE CRITICA CRITICAL AGE IDADE CRITICA Idade do equipamento (anos) Modernização pode ser utilizada em comércio de créditos de carbono 68

69 Motivação Energia Existente Original Energia Atual: (Antes da Modernização) Energia futura Prevista: (Sem Modernização) Falha Tempo 69 Produção de Energia (Disponibilidade, Performance, Hidrologia)

70 70 Benefício da extensão da vida util

71 Mudança na Tendência da Produção de Energia Tempo Energia Existente Original Beneficio de Extensão da Vida : Restauração da Energia Atual para os níveis Originais Energia Atual: (Antes da Modernização) Energia futura Prevista: (Sem Modernização) Falha Beneficio de Extensão da Vida : Evitar Deterioração Futura CONCEITO CHAVE NA MODERNIZAÇÃO MODERNIZA ÃO HIDROELÉTRICA HIDROEL TRICA 71 Produção de Energia (Disponibilidade, Performance, Hidrologia)

72 72 Benefício da Repotenciação

73 Ferramentas de análise numérica (CFD) Condição Original Rotor Kaplan Otimizado Condição Otimizada 73

74 Substituição com nova Tecnologia (Enrolamento Estatórico do Gerador) Isolação Classe B Isolação Classe F Bobina Original de 1959 Isolação Classe B 18 MVA Bobina Nova de 2002 Isolação Classe F 23,3 MVA 74

75 Mudança na Tendência da Produção de Energia Tempo 75 Produção de Energia (Disponibilidade, Performance, Hidrologia) Energia com Repotenciação Energia Existente Original Energia Atual: (Antes da Modernização) Energia futura Prevista: (Sem Modernização) CONCEITO CHAVE NA MODERNIZAÇÃO ÃO HIDROELÉTRICA TRICA Beneficio de Repotenciação Beneficio de Extensão da Vida : Restauração da Energia Atual para os níveis Originais Falha Beneficio de Extensão da Vida : Evitar Deterioração Futura

76 Modernização de Turbinas $$ Aumento da potencia Aumento do rendimento Aumento de disponibilidade Operação otimizada Aumento da energia gerada $$ Investimento Retorno Obra 76

77 77 Modernização - exemplos

78 Exemplo de Repotenciação Capivara (1977) Dois Ensaios em Modelo Reduzido Novo Rotor Repotenciado MODELOS REDUCIDOS DEL RODETE Automação da Unidade 3 Proteção da Unidade 3 Sist. Auxiliares 78

79 Ejemplo de Repotenciação Capivara 1,04 1,02 1,00 Aumento de Rendimiento 1.7% Característica tras la Repotenciación Rendimento Relativo 0,98 0,96 0,94 0,92 0,90 0,88 Característica Actual Aumento de Rendimiento 8.8% Aumento de Potencia Máxima 7% 0,86 0, ,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 Potência Relativa