Em apoio à Eletrobras e ao MME, também presta suporte técnico a importantes iniciativas

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2 Fundado em 1974 pela Eletrobras e suas subsidiárias, Chesf, Furnas, Eletronorte e Eletrosul, o Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cepel se constitui numa avançada infraestrutura para pesquisa aplicada em sistemas e equipamento elétricos, visando à concepção e ao fornecimento de soluções tecnológicas especialmente voltadas à geração, transmissão, distribuição e comercialização de energia elétrica no Brasil. Por sua sólida contribuição para a autonomia tecnológica do país, o Cepel tornou-se referência no Brasil e no exterior. Seu acervo de produtos e suas equipes especializadas qualificam-no como o maior centro do gênero da América do Sul. (P&D+I) e Tecnologia da Comissão de Política Tecnológica das empresas Eletrobras. É o executor central de suas linhas de pesquisa, programas e projetos, e provê consultoria e assessoramento na avaliação de resultados, na gestão do conhecimento tecnológico e sua aplicação. O Cepel exerce a Secretaria Executiva de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação Em apoio à Eletrobras e ao MME, também presta suporte técnico a importantes iniciativas Em parceria com as empresas Eletrobras, instituições de ensino e pesquisa, no Brasil e no exterior, empresas e indústrias, o Centro desenvolve projetos de P&D+I, realiza serviços tecnológicos e laboratoriais especializados, e apoia tecnicamente o Ministério de Minas Energia (MME) e entidades setoriais. voltadas à universalização do acesso à energia elétrica, à eficiência energética e ao desenvolvimento sustentável do país, e participa de fóruns internacionais, como a Plataforma Internacional de Tecnologias de Baixo Carbono e o Mapa de Rotas Tecnológicas em Hidroeletricidade, implementados pela Agência Internacional de Energia (AIE). Integra, ainda, a Iniciativa de Desenvolvimento Sustentável de Hidroeletricidade, liderada pelo Brasil no Fórum Ministerial de Energia Limpa, e a Iniciativa das Nações Unidas em Energia Sustentável para Todos. O Cepel conta com um quadro altamente qualificado, incluindo uma equipe multidisciplinar de pesquisadores e técnicos. Possui 34 laboratórios equipados com instalações para a realização de pesquisa experimental e ensaios normatizados e especiais, sendo algumas delas únicas na América Latina. A Unidade Fundão, localizada na Cidade Universitária do Rio de Janeiro, abriga 24 desses laboratórios; os demais estão na Unidade de Adrianópolis, a 40 quilômetros. Suas instalações abrangem, entre outras, as seguintes áreas: alta tensão, alta corrente, alta potência, medição e calibração, materiais, análise química, eficiência energética, supercondutividade, células a combustível, de monitoramento e de diagnóstico, de computação intensiva, de supervisão e controle. Conheça, a seguir, algumas iniciativas e resultados do Cepel, segundo suas principais áreas de atuação.

3 Otimização Energética e Meio Ambiente A Área de Otimização Energética e Meio Ambiente desenvolve e mantém, no estado da arte, uma cadeia de metodologias e programas computacionais, que envolve as seguintes linhas de pesquisa: Meio Ambiente; Planejamento da Expansão da Geração e Operação Energética; Hidrologia Estocástica e Ventos; Análise Financeira e Tarifas; Técnicas Computacionais Aplicadas à Área Energética. Esta cadeia de modelos, alguns dos quais homologados pela Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), apoia o Ministério de Minas e Energia (MME) e a Empresa de Pesquisa Energética (EPE) no planejamento da expansão do setor energético, e ao Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), no planejamento de médio e curto prazos e na programação da operação. Apoia ainda no cálculo dos custos marginais, utilizados pela Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) como base para formação do Preço de Liquidação das Diferenças (PLD). O Cepel atua ainda como secretaria técnica da Comissão Permanente para Análise de Metodologias e Programas Computacionais do Setor Elétrico (CPAMP), instituída pelo Conselho Nacional de Política Energética (CNPE). Os modelos e metodologias MATRIZ, SINV, PREVMERCADO, NEWAVE, SUISHI, DECOMP, CONFINT e DESSEM apoiam na definição de planos e estratégias de investimentos para construção de novas usinas, de novos troncos de interconexão e gasodutos e de bacias para extração de gás que assegurem um suprimento confiável e de menor custo para a demanda futura de eletricidade. Também contribuem para definição de uma estratégia ótima para a operação do sistema elétrico brasileiro. Na dimensão ambiental, o planejamento da expansão da geração conta com o modelo AAEXP, desde as suas primeiras etapas. Neste sentido, um dos principais resultados foi a incorporação da avaliação ambiental integrada ao inventário de usinas hidroelétricas, culminado na revisão de 2007 do Manual de Inventário Hidroelétrico de Bacias Hidrográficas (SINV). Para as empresas Eletrobras, foi desenvolvido um conjunto de indicadores, que apoia o processo de Gestão de Sustentabilidade Empresarial (Projeto IGS) e o desenvolvimento de modelos para avaliação de emissões líquidas de Gás de Efeito Estufa em reservatórios, bem como a definição de boas práticas para o seu gerenciamento (BALCAR). Em Hidrologia Estocástica e Ventos, são desenvolvidos metodologias e programas computacionais para a geração de cenários (GEVAZP) e previsão de vazões (PREVIVAZ) e ventos (VENTOS), e controle de cheias (CHEIAS). Como ferramenta e metodologia para a análise financeira e tarifas, o modelo ANAFIN apoia decisões de investimento das empresas Eletrobras, lidando com incertezas inerentes a cada projeto desenvolvido. Alguns destes modelos passaram a empregar técnicas de processamento distribuído em suas formulações (PRODIS, LABGIS), com benefícios de redução dos tempos de processamento e possibilidades de modelagens mais precisas de componentes, até então representados de forma simplificada. São também desenvolvidos modelos, algoritmos e facilidades computacionais para a integração dos programas da área energética (ENCAD).

4 Redes Elétricas O constante esforço para identificação antecipada das necessidades do setor elétrico nacional fez com que o Brasil se tornasse o único país do Hemisfério Sul a dispor de uma cadeia completa de programas computacionais para operação e planejamento de sistemas elétricos de potência, desenvolvidos pela Área de Redes Elétricas do Cepel. Dentre estes programas, podem-se destacar os voltados à(ao): fluxo de potência (ANAREDE), fluxo de potência ótimo (FLUPOT), análise de defeitos (ANAFAS), simulação de confiabilidade e segurança probabilística (NH2), análise de harmônicos (HARMZS), planejamento da expansão da transmissão (PLANTAC), análise de transitórios eletromecânicos (ANATEM) e amortecimento de oscilações de sistemas de potência (PACDYN). A multiplicidade de cenários de geração resultante da crescente participação de fontes renováveis de natureza intermitente e sazonal na matriz energética brasileira e do aumento do número de aproveitamentos hidrológicos a fio d água na região Norte do país vem tornando a avaliação de segurança estática e dinâmica do Sistema Interligado Nacional (SIN) um assunto de fundamental importância. Neste contexto, a Área de Redes Elétricas vem empreendendo esforços para o desenvolvimento de programas capazes de realizar a avaliação da segurança do SIN em um intervalo de tempo compatível com sua aplicação em centros de controle, através do uso intensivo de processamento paralelo e clusters de computadores. Automação e Operação de Sistemas A Área de Automação de Sistemas é responsável por implementar as ações tecnológicas do Centro para suporte à operação de sistemas elétricos de potência, desde a aquisição e comunicação de dados do processo, até a supervisão, controle e proteção do sistema, gestão das informações e análise de perturbações. Destacam-se, entre essas ações, as tecnologias SCADA/EMS (Supervisory Control and Data Acquisition/Energy Management System), que apresentam requisitos de segurança e desempenho do tipo missão crítica. Através do SAGE (Sistema Aberto de Gerenciamento de Energia), o Cepel alcançou ainda maior destaque no sistema elétrico brasileiro, assumindo a responsabilidade pelo fornecimento e suporte da solução de supervisão e controle em tempo real da maioria das grandes transmissoras e geradoras do país. Atualmente, o projeto de maior destaque envolvendo o SAGE é o REGER (Rede de Gerenciamento de Energia), um sistema SCADA/ EMS virtual com arquitetura e recursos inéditos, composto por um conjunto de sistemas de supervisão e controle fortemente integrados, geograficamente distribuídos pelos quatro centros de operação do Operador Nacional do Sistema (ONS), responsável pela operação em tempo real de todo o SIN. O contrato REGER foi firmado em consórcio com a Siemens, e o programa passou a ser utilizado em condições reais de operação, no final de 2013, permitindo a operação em tempo real do sistema elétrico interligado com ainda mais segurança.

5 Linhas e Estações As atividades da Área de Linhas e Estações são voltadas ao desenvolvimento de metodologias e técnicas para projeto, construção, operação e manutenção de linhas de transmissão, bem como à avaliação de equipamentos elétricos de usinas geradoras e subestações, através de estudos teóricos e experimentais de médio e longo prazos, utilizando modelos matemáticos, ferramentas computacionais, ensaios em laboratório e medições no campo. Os modelos matemáticos e ferramentas computacionais desenvolvidos abarcam os principais fenômenos existentes nas linhas de transmissão, tais como: corona, radio interferência, ruído, perdas, isolamento, carregamento elétrico, campos elétrico e magnético. Estes modelos estão integrados no programa computacional ELEKTRA (Dimensionamento, Custeio e Otimização de LTs), que gera um projeto otimizado de linha de transmissão, levando-se em conta aspectos elétricos, mecânicos, ambientais e econômicos. Estas ferramentas vêm sendo utilizadas regularmente pelas empresas Eletrobras, e também pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE) nos estudos R2. O DianE (Sistema Integrado de Análise e Diagnóstico de Equipamentos) é um aplicativo desenvolvido para uso em análise e diagnóstico do estado de equipamentos de potência utilizados em subestações de alta tensão, a partir de conhecimentos anteriores consolidados em projetos de pesquisa realizados pelo Cepel para empresas do setor elétrico. Atualmente as empresas Eletronorte, Furnas e Eletrosul, e a Light fazem uso desta ferramenta. As pesquisas experimentais e ensaios em laboratório, realizados basicamente na Unidade Adrianópolis, visam aprofundar o conhecimento dos fenômenos elétricos e desenvolver melhorias nos equipamentos e componentes, como cabos, espaçadores, isoladores etc. Como resultado destas atividades inúmeras soluções têm sido aplicadas em linhas e subestações no sistema elétrico. Também o Labdig (Laboratório de Diagnóstico de Equipamentos) executa atividades de laboratório e campo voltadas à avaliação das condições operativas de equipamentos elétricos ligados a sistemas de transmissão e distribuição de energia. As atividades de medição de campo e monitoramento desenvolvidas avaliam o desempenho das instalações, sua aderência ao desempenho projetado, contribuindo para identificar problemas e buscar soluções.

6 Tecnologias Especiais A Área de Tecnologias Especiais dedica-se ao desenvolvimento de projetos de pesquisa, aplicação de tecnologias e serviços técnicos especializados, destacando-se tecnologias de materiais (materiais dielétricos, metálicos, cerâmicos), corrosão (sistemas anticorrosão, técnicas para monitoração de corrosão), supercondutividade, células a combustível, fontes alternativas e conservação de energia. Além disso, provê apoio tecnológico a programas do Governo Federal. O desafio da inserção das novas fontes renováveis na matriz elétrica brasileira fez com que o Centro ampliasse sua participação em iniciativas de geração eólica, solar fotovoltaica e heliotérmica. Com o apoio da Finep, Inovação & Pesquisa, vinculada ao Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), o Cepel é o executor do projeto para implantação de uma plataforma tecnológica, que conta, como seu primeiro projeto, com uma planta solar de 1 Megawatt (MW) com a tecnologia de cilindros parabólicos. Sob coordenação da Eletrobras, o Centro presta apoio técnico ao MME em eficiência energética, atuando em diagnóstico, capacitação, metodologias de ensaio, métodos de avaliação de desempenho e resultados, metodologias e sistemas computacionais para simulação. O Cepel também desenvolve pesquisas e serviços tecnológicos para atender ao parque termelétrico brasileiro. Após conclusão do projeto Diatérmica, voltado ao desenvolvimento de um software de medição e diagnóstico da condição operacional de equipamentos de geração termelétrica, o Cepel partiu para o desenvolvimento dos projetos Monitermo e Turbodiag. O primeiro projeto busca monitorar em campo não apenas temperatura, pressão e parâmetros de processo nas tubulações, mas também a taxa de deformação. A partir dessa taxa, é possível obter resultados muito mais precisos a respeito da vida residual de equipamentos. Já o segundo visa ao desenvolvimento de uma nova ferramenta computacional voltada à monitoração e ao diagnóstico de turbinas de geração termelétrica. Tecnologia de Distribuição A Área de Tecnologia de Distribuição realiza desenvolvimentos voltados a equipamentos elétricos, medição de energia elétrica e qualidade de energia, englobando projetos de curto e médio prazos, e a prestação de serviços tecnológicos. Entre as atividades, destaca-se a interação com as empresas de distribuição da Eletrobras, visando dotá-las de novas técnicas, aplicativos e produtos em conformidade com o avanço tecnológico, bem como de ferramentas computacionais para o planejamento da expansão e revisão tarifária. Além disso, participa do projeto P&D Aneel, coordenado pela Eletrobras, para demonstração de redes elétricas inteligentes na cidade de Parintins (AM). Tendo em vista as necessidades do setor e do país, serão construídos, com apoio da Eletrobras e do MME/Banco Mundial, os laboratórios de medição fasorial sincronizada (PMUs), em fase de instalação, e Redes Elétricas Inteligentes (REI), ainda em fase de projeto. Tais laboratórios vão possibilitar a realização de testes de equipamentos, e verificação de sua classe de exatidão, e o desenvolvimento de novas metodologias, técnicas e aplicativos computacionais.

7 Laboratórios do Fundão A Área de Laboratórios do Fundão visa coordenar as atividades voltadas à realização de ensaios e pesquisas experimentais com foco na avaliação de uma gama de propriedades físicas e químicas de materiais empregados em equipamentos e componentes de sistemas elétricos. Como exemplos, podem-se citar o Laboratório de Análises Químicas, Laboratório de Corrosão, Laboratório de Metalografia, Laboratório de Propriedades Mecânicas e Laboratório de Propriedades Elétricas e Magnéticas. Com foco em eficiência energética, também são realizados ensaios normatizados e de certificação, e pesquisas para avaliar o desempenho de lâmpadas, luminárias e dos principais eletrodomésticos que impactam diretamente os indicadores dos programas de conservação de energia elétrica, como refrigeradores, condicionadores de ar e máquinas de lavar roupas. Dos ensaios realizados no Laboratório de Refrigeração, no Laboratório de Iluminação e no Laboratório para Avaliação do Desempenho de Lavadoras resultam as informações constantes do Selo Procel e da Etiqueta Nacional de Conservação de Energia, afixados nos produtos submetidos ao Inmetro (Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia) pelos fabricantes. Estes laboratórios participam ativamente da elaboração de regulamentos e normas técnicas para o setor, além do desenvolvimento de metodologias para ensaios.

8 Laboratórios de Adrianópolis As características do SIN geraram a necessidade de pesquisa, desenvolvimento e testes em equipamentos de grande porte, envolvendo altas tensões e correntes. Para atender a esta demanda, o Cepel implantou o maior conjunto de laboratórios para ensaios elétricos e pesquisa experimental em alta tensão e alta potência do Hemisfério Sul. Nos Laboratórios de Alta Tensão são realizados ensaios dielétricos (de isolamento) de aceitação, assim como atividades de pesquisa experimental, em equipamentos e componentes para sistemas de transmissão até 800 kv. Estes laboratórios têm como seus principais clientes concessionárias de energia elétrica e grandes fabricantes de equipamentos do Brasil e de outros países. O Laboratório de Alta Potência oferece as mais elevadas potências de curto-circuito na América do Sul para a realização de ensaios de pesquisa e desenvolvimento em equipamentos de alta tensão, como disjuntores, cadeias de isoladores, cubículos, reatores etc. Dentre os clientes do laboratório, destacam-se instituições de pesquisa e empresas de energia elétrica sediadas no Brasil e em outros países sul-americanos, como Argentina, Uruguai e Venezuela. Do conjunto de laboratórios do Cepel, localizados na unidade Adrianópolis, destacam-se também os laboratórios de: Alta Corrente, Calibração, Ensaios Corona, Ensaios sob Poluição, Impulso de Corrente, Pesquisa em Descargas Parciais e Referência em Medição de Alta Tensão.

9 Laboratório de Ultra-Alta Tensão Externo (em construção) Considerando a necessidade de transmissão de grandes blocos de energia, o Cepel tem investido em tecnologias de transmissão em longa distância, por meio de estudos teóricos e capacitação em laboratórios, como o de Ultra- Alta Tensão Externo (Lab UAT Externo), em fase de implantação na Unidade Adrianópolis. Sua finalidade será apoiar o desenvolvimento, e a avaliação do desempenho de soluções comerciais de novas configurações de linhas de transmissão, com classes de tensão de até kv CA e de ±800 kv CC, que se constituem em um novo paradigma tecnológico em termos mundiais. O Lab UAT Externo, pioneiro no Hemisfério Sul, terá papel relevante na pesquisa experimental de novas concepções de linhas de transmissão de alta capacidade para os aproveitamentos hidroelétricos da Região Amazônica, como Belo Monte e Teles Pires. Ele será composto por três pórticos metálicos com 70m de altura, espaçados por 110m. Seu projeto inovador permite grande flexibilidade na montagem e teste de arranjos para linhas de transmissão em AT e UAT. Todas as fontes de teste de impulso, tensão aplicada e corona, tanto para CA como para CC, estão instaladas e comissionadas. Uma gaiola corona, com 60m x 7,5m x 9m (altura), incluindo sistema de chuva artificial, complementa o Lab UAT Externo.

10 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPEL Unidade Fundão Av. Horácio Macedo, 354 Ilha do Fundão, Rio de Janeiro - RJ CEP Unidade Adrianópolis Av. Olinda, 5800 Adrianópolis, Nova Iguaçu RJ CEP