Geração Distribuída de Energia e as Perspectivas de seu Desenvolvimento no Âmbito Mundial

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1 1/6 Título Geração Distribuída de Energia e as Perspectivas de seu Desenvolvimento no Âmbito Mundial Nº de Registro (Resumen) 301 Empresa o Entidad UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO - UFRJ Autores del Trabajo Nombre País Jorge Alberto Alcalá Vela BRASIL jalkalha@yahoo.com.br Palabras Clave Geração distribuída, crescimento sustentável, setor elétrico, biomassa. RESUMO A crise no abastecimento de energia, o crescimento das atividades econômicas em áreas não servidas por linhas de transmissão, a abertura do mercado de energia, a possibilidade de autoprodutores comercializarem seu excedente, a busca por fontes de energia mais eficientes e a atual diversificação da matriz energética brasileira são fatores que tornaram atual um tipo de geração que dominou o final do século XIX e início do século XX no Brasil, a geração distribuída - GD. No Brasil os novos agentes e as concessionárias de energia elétrica, estão passando por significativas transformações, em função de diversos fatores como: a reestruturação do setor elétrico e as grandes transformações econômicas e crises internacionais, com reflexos diretos na produção e distribuição de bens e insumos alterando suas formas de atuar ocasionando mudanças significativas na operacionalização e no relacionamento entre as partes do novo mercado de energia e, em particular, o de energia elétrica. No presente trabalho são analisadas as possíveis soluções para o equacionamento do crescimento sustentável, tanto em relação às questões sócio-ambientais quanto as técnico-econômicas. Estas transformações não são exclusivas do Brasil. Em diversos países observam-se também mudanças que se vem implementando em vários setores de infra-estrutura. O setor elétrico, como meio integrador do desenvolvimento de um país, busca caminhos para disponibilizar os montantes de energia requeridos pelo mercado consumidor e deve propiciar, em conjunto com os órgãos de desenvolvimento social e ambiental, os meios para que sejam estendidos, a toda a população, os benefícios inerentes da distribuição da energia elétrica como vetor de consolidação de evolução social de todo país em desenvolvimento. Conclui-se que no Brasil o setor que representa maior possibilidade de se beneficiar adotando a GD é o canavieiro, que hoje processa grandes quantidades de energia sob a forma de combustíveis de biomassas que poderiam ser transformadas em eletricidade. PAPER DOC 1 / 6

2 2/6 1. Introdução Através da história observa-se que o desenvolvimento tecnológico industrial científico, e porem o crescimento econômico dos países desenvolvidos propiciaram o aumento dramático do consumo de energia e como conseqüência causou impactos ambientais e sociais pelo uso desenfreado das fontes tradicionais poluidoras que levaram à sociedade a considerar alternativas limpas e renováveis para geração de energia elétrica. No interior do Brasil existem diversas pequenas e médias comunidades isoladas dos grandes centros urbanos e não conectadas às redes elétricas convencionais, assim como primeira opção para a produção de eletricidade, tornamse dependentes de combustíveis fósseis A necessidade pela procura de novas fontes de energia para o suprimento da demanda futura, tem permitido diversificar as tecnologias de geração utilizadas de forma a garantir o abastecimento e diminuir a sua dependência a um único recurso. A busca pela utilização de fontes não poluentes visa evitar ou diminuir a utilização de recursos fósseis que contaminam o ambiente e estão causando diversas alterações climáticas no mundo. No passado os geradores que usavam combustíveis fósseis, como óleo diesel, óleo combustível e gasolina, dominavam o mercado de geração de eletricidade em sistemas isolados. Estes geradores possuem custos de capital baixo e custos de operação e manutenção elevados, podendo gerar energia sobre demanda. Em contrapartida, a geração elétrica usando painéis solares e turbinas eólicas, possui alto custo de capital, baixo custo de operação e manutenção e não requerem de combustível para o funcionamento. O uso da rede convencional ou mesmo a simples utilização de grupos geradores a diesel é ainda atrativo para solucionar problemas específicos em muitas situações. Pequenos projetos de geração de energia vêm sendo utilizados no meio rural, para o bombeamento de água para irrigação e suprimento de pequenas comunidades isoladas. Na maioria das vezes são utilizadas baterias de chumboácido o que contradiz a idéia de geração de energia limpa uma vez que estas são constituídas por elementos extremamente poluentes. As fontes alternativas de energia tornam viável o suprimento de energia para regiões isoladas do sistema principal, denominadas de ilhas energéticas sem que sejam necessários imediatos investimentos nos sistemas de transmissão instalados (PLASTOW, 2001). Diversas ações do governo, como a implantação do Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica - PROINFA (2002) está promovendo o desenvolvimento dessas fontes e abre caminho para um mercado mais promissor. Além da energia eólica o programa também proporciona apoio para a instalação de Pequenas Centrais Hidrelétricas - PCH s e também, a biomassa. Em termos de utilização de fontes renováveis de energia o Brasil apresenta situação privilegiada devido a que 43,9 % da Oferta Interna de Energia OIE é renovável, enquanto a média mundial é de 14 % e nos países desenvolvidos, de apenas 6%. A OIE, também denominada de matriz energética, representa toda a energia disponibilizada para ser transmitida, distribuída e consumida nos processos produtivos do País. A busca por alternativas às fontes tradicionais de produção de energia elétrica está mostrando um imenso potencial, quando são aproveitadas a irradiação solar (fotovoltaica), a força dos ventos (eólica) e a biomassa que tem no Brasil o cenário ideal para desenvolver-se. O trabalho que está sendo exposto visa estudar e analisar a utilização da Geração Distribuída para o equacionamento do desenvolvimento sustentável no Brasil, tanto em relação ao âmbito sócio-ambiental como ao técnicoeconômico para o abastecimento suficiente de energia. 2. Texto A geração de energia elétrica perto do consumidor chegou a ser a regra geral na primeira metade do século passado, quando a energia industrial era praticamente toda gerada localmente. A partir da década de 40, no entanto, a geração em centrais elétricas de grande porte ficou mais barata, reduzindo o interesse dos consumidores pela geração distribuída GD, de pequeno porte, e, como conseqüência, o desenvolvimento tecnológico PAPER DOC 2 / 6

3 3/6 para incentivar esse tipo de geração não progrediu. Segundo o Instituto Nacional de Eficiência Energética INEE (2008), a GD é aquela geração de energia que sendo produzida perto do consumidor, no precisa de sistemas de transmissão evitando perdas pelo uso deste sistema e além disso, independe de potência, tecnologia e fonte de energia. No Brasil, seu emprego foi regulamentado pela Norma Técnica 167 de 2005 da ANEEL (2005), e pelo Decreto Federal nº de 30 de Julho de Contudo, para o PRODIST (Procedimentos de Distribuição) geração distribuída é a geração de energia elétrica, de qualquer potência, conectada diretamente no sistema elétrico de distribuição ou através de instalações de consumidores, podendo operar em paralelo ou de forma isolada e despachada, ou não, pelo ONS (ANEEL, 2005). A lista de exemplos de geração distribuída é bastante ampla, e pode incluir os co-geradores, painéis fotovoltaicos, geradores de emergência e pequenas centrais elétricas, entre outros. A GD pode ser usada de duas formas. Como fonte principal de energia e também como reserva descentralizada para suprir necessidades em casos de apagões ou de excesso de demanda. O consumidor mantém-se ligado em paralelo com a rede, aumentando sua garantia de suprimento, mas alimenta-se, principalmente, da energia gerada localmente. Por outro lado, a maior parte da energia de uma fonte de GD destina-se a consumidores próximos. Apesar de tais fontes encontrarem-se, eventualmente, conectadas às redes de distribuição de eletricidade, diz-se que elas não se encontram interligadas ao Sistema de Energia Elétrica, pois sua operação independe das regras de despacho do Operador Nacional do Sistema Elétrico ONS, entidade responsável pela coordenação e controle da operação das instalações de geração e transmissão de energia elétrica no Brasil. Atualmente, estima-se que, quase um terço da população mundial, isto é cerca de dois bilhões de pessoas, não têm acesso à energia elétrica e, portanto não contam com os meios mínimos necessários para se desenvolver e levar uma vida saudável comprometendo o bem-estar das atuais e das futuras gerações (WEA, 2008). Segundo Walter, (2000), no Brasil, os números também são altos, pois cerca de 25 milhões de pessoas, aproximadamente 15% da população do país, majoritariamente localizadas no meio rural e em áreas afastadas dos centros urbanos, vivem sem acesso à energia elétrica. Estima-se que 100 mil propriedades rurais brasileiras também não têm acesso à eletricidade, dificultando o desenvolvimento econômico e social de suas regiões e, portanto a melhoria da qualidade de vida da população. Conforme indica o INEE (2004), o mercado a ser ocupado pela GD está em expansão, tendo como um dos seus focos principais as áreas rurais. O setor de energia hidrelétrico é amplamente dominante na matriz brasileira devido à fartura de água, que faz com que responda por 85% da oferta total de energia, incluindo-se neste percentual os 9% relativos à Usina de Itaipu. Entre as implicações decorrentes de uma matriz tão fortemente dependente da geração hidrelétrica, destaca-se a necessidade de uma rede de segurança, dada a sazonalidade do regime de chuvas. Tendo em vista as dimensões continentais do território, nosso setor elétrico criou uma estrutura de confiabilidade a partir do aproveitamento de grandes estoques potenciais de geração de energia, os chamados reservatórios de grande proporção, todos eles vinculados a alguma das sete principais bacias de geração hidrelétrica existentes. Como formas de possibilitar o equilíbrio entre oferta e demanda, junto com a necessidade reiterada de expansão do fornecimento de energia elétrica, outros aspectos relacionados à eficiência do sistema, também foram considerados, como aquele que procura a ampliação da rede de transmissão. O aperfeiçoamento das linhas de transmissão viabiliza a troca de energia entre as regiões, permitindo, desta maneira, um maior grau de proteção do sistema frente às variações hidrológicas. A conexão entre as diversas bacias, por meio de extensas linhas de transmissão, traz a possibilidade de compensar as baixas fluviais de uma região pelas altas fluviais de outra. Assim, a transferência de energia excedente compensa a diversidade hidrológica e torna o sistema eficiente. Tendo em vista que esses reservatórios possuem vasta capacidade de armazenamento de água, o setor energético brasileiro, ao final da década de 1990, estimava uma capacidade de segurança de cerca de cinco anos. Ou seja, as decisões sobre novos investimentos no setor contavam com um horizonte de quatro a cinco anos para começar a ser postas em prática. E, em tese, os problemas conjunturais do setor (hidrologia desfavorável, aumento de consumo PAPER DOC 3 / 6

4 4/6 etc.) não teriam impacto no fornecimento de energia para os consumidores, pelo menos em um período de três anos. Esta é a lógica nos Planos Decenais de Expansão, coordenados pela Eletrobrás (TOLMASQUIM et al, 2007). Todas estas características são reconhecidas como uma vantagem comparativa do Brasil frente a outros países, não apenas por dispormos de uma fonte de energia de baixo custo de operacionalização como porque essa rede ainda pode ser expandida. Segundo os informes do Balanço Energético Nacional, existe uma reserva de 144 GW de energia firme/ano de origem hídrica no país. Tendo em vista que o aproveitamento de energia hídrica na matriz energética brasileira está em torno de 34 GW, conclui-se que apenas uma parcela equivalente a 24% está sendo utilizada. A comparação entre as situações brasileira e mundial demonstra uma percentagem bem superior de utilização de recursos hídricos no Brasil. Dados de 2004 apontam o Brasil como o décimo produtor de energia e o terceiro produtor de energia hidrelétrica. Isso tem impacto direto na participação das fontes renováveis na matriz brasileira: 89%, contra apenas 18% no restante do mundo. Qualquer proposta de diversificação da matriz elétrica brasileira deve obrigatoriamente levar em consideração esta situação, pois é comum pensar que as energias solar ou eólica possam alcançar o mesmo grau de importância que a hídrica na matriz brasileira, mas os dados disponíveis indicam que ainda se precisa trabalhar muito para conseguir colocar estas fontes renováveis no mesmo nível de importância. Também resulta fundamental uma análise sobre os custos de aquisição e de instalação de uma unidade de geração, devido a que esses custos variam de modo considerável, dependendo da tecnologia, capacidade e tipo de fonte. Estimativas indicam que o custo de capital de instalação típico da GD pode variar entre US$ 1.000,00 por kw, no caso de uma turbina de combustão, até US$ 7.000,00 por kw, no caso da tecnologia fotovoltaica solar. Isto mostra que, são as tecnologias de menor capacidade, aquelas que usam combustão interna, as que possuem os mais baixos custos de capital e os mais altos custos operacionais. Observa-se, que existe uma tendência de queda nos custos das tecnologias mais eficientes, como as microturbinas e as células combustíveis devido ao avanço tecnológico alcançado nestes últimos anos (WRIGHT et al, 2009). As perdas técnicas na transmissão e na distribuição, que são, em média, da ordem de 9,7% constituem o fator mais evidente e de mais fácil quantificação. Como essas perdas no horário de ponta são cerca de 50% maiores, conclui-se que uma unidade de GD, que opere durante o horário de ponta, iguala-se a uma unidade de geração central da ordem de 14% maior. No que concerne aos efeitos na comercialização de energia, temos que a GD poderá abrir perspectivas de negócios atrativas para os comerciantes. Contudo, denota-se que tais perspectivas não são passíveis de uma avaliação quantitativa (WRIGHT et al, 2009). Antes já tinha sido mencionado por SCHELEDER (1998), que existia um mercado potencial representado por 3 milhões de propriedades rurais e mais de comunidades não atendidas pela eletricidade, com população média estimada em 150 habitantes por localidade, que não disponham da energia necessária ao efetivo atendimento de suas demandas básicas. Estimativas apontam que para seu completo atendimento, se precisaria a instalação de 15 a 20 mil MW de energia elétrica, com um investimento estimado em R$ 25 bilhões. Com essa ordem de grandeza, o mercado potencial do meio rural e das regiões isoladas brasileiras seria comparável à expansão prevista para os sistemas elétricos convencionais interligados nos próximos 10 anos. Assim, as oportunidades de negócios decorrentes dessas necessidades energéticas representariam um mercado não considerado pelos agentes econômicos tradicionais que operam no setor nacional de energias os quais somente atende à grande concentração de consumidores. Assim, não há nada mais subjetivo do que o custo de não ser suprido por um serviço tão essencial como a energia elétrica, pois sua avaliação envolve custos diretos e indiretos que dificilmente são identificados em qualquer tipo de estudo (ALCALÁ, 2007). O custo marginal do déficit é fundamental para a determinação da política operativa ótima para o Sistema Interligado Nacional - SIN. Se o custo do déficit for muito baixo pode ocorrer uma utilização excessiva dos reservatórios, com riscos de déficit elevados no futuro. Se for muito alto, tende-se a uma utilização excessiva dos recursos termelétricos, com elevados custos de operação (ALCALÁ and MIRANDA, 2008). Do ponto de vista da distribuidora, entre as oportunidades para explorar novos nichos de PAPER DOC 4 / 6

5 5/6 mercado segundo Hollanda (2002) estão vender energia com qualidade mais alta da fixada no contrato; desenvolver e/ou operar sistemas de cogeração junto aos consumidores ; montar novos negócios mais eficientes de energia, reduzir os contratos de aluguel de linha, etc. O consumo de energia de uma nação representa um dos grandes indicadores de desenvolvimento e ainda hoje, é motivo de muita preocupação devido a que a maior parte das fontes utilizadas para sua geração não é renovável. Nos estados da Região Amazônica, são fatores que dificultam o suprimento de energia elétrica: as grandes distâncias, a baixa densidade demográfica, as condições geográficas e ambientais. Assim, a diferencia das outras regiões do país que são atendidas pelo sistema elétrico interligado, de base eminentemente hídrica, esta região é suprida predominantemente por sistemas isolados, sendo alguns do tipo hidrotérmico como o de Manaus, Porto Velho e Macapá, e outros sistemas térmicos a base de derivados de petróleo, como no caso de Rio Branco e Boa Vista e todo o interior dos estados. Somente a parte oriental da Amazônia, no Estado do Pará, encontra-se interligada ao sistema elétrico brasileiro através da usina de Tucuruí. Tanto as hidroelétricas existentes como as que estão sendo planejadas para esta porção da região têm como objetivo principal a exportação de energia para o Sudeste e Nordeste. Portanto, os fatores apontados anteriormente inviabilizam as interligações intra-regionais, e assim, apesar da maior parte do potencial hidroelétrico brasileiro estar localizado na região Amazônica, mas sua exploração não tem sido planejada tendo em vista o atendimento do mercado regional, mas sim sua exportação para as outras regiões do país (PIRES, 2001). O Brasil é um país que já conta com uma matriz elétrica excepcionalmente renovável, graças ao uso intensivo de represas para produzir eletricidade. A média mundial fica em 18% de fontes renováveis, enquanto aqui o percentual atinge 87%. Mas o planejamento oficial do governo prevê um retrocesso, com o aumento relativo das usinas termelétricas a combustível fóssil - óleo, gás e carvão. A capacidade instalada deve aumentar 45% de 2010 a 2012, contra 18% da geração a partir de biomassa (bagaço de cana, por exemplo). Até 2017, a participação hidráulica na geração cairá de 80% para 71% e a de fontes não renováveis subirá para 19%. O governo federal se escuda na lentidão do processo de licenciamento ambiental das grandes centrais hidrelétricas, mas esta faltando investimento em tecnologia e incentivo para modalidades renováveis. O programa de fomento a fontes alternativas (Proinfa) prossegue modesto. Mesmo triplicando a capacidade de usinas eólicas em dois anos, chegaremos a MW instalados. É muito pouco para um país com potencial eólico de 140 mil MW, para alguns subestimado, o equivalente a dez hidrelétricas de Itaipu. Até no caso do álcool o país pode perder espaço, pois bastaria que frutificasse o investimento anual de US$ 1 bilhão dos EUA na tecnologia de álcool celulósico, para anular a atual vantagem do etanol de cana sobre o de milho. Para comparação, toda a pesquisa brasileira no setor recebe menos de US$ 95 milhões ao ano, segundo estimativas (FOLHA DE SÃO PAULO, 2010). Uma das principais motivações para o aumento no interesse dos investidores em geração de energia de forma descentralizada é a possibilidade de serem operadas por produtores independentes, terem condições de serem conectadas diretamente aos sistemas de distribuição e no caso das fontes renováveis, seu restrito impacto ambiental. Assim, pequenas plantas de geração distribuída podem ser previstas para operar em paralelo com o sistema de distribuição principal, mas sem participar no controle do sistema cuja responsabilidade fica a cargo da concessionária. Entretanto, podem surgir algumas questões técnicas críticas na operação do sistema com a conexão de novos agentes geradores de energia elétrica, como o aumento nos níveis de curto circuito e o surgimento de harmônicos devido à fonte dc mais inversor (ALBUQUERQUE et al 2003). 3. Conclusões A energia é um bem de natureza estratégica e por isso tem um papel relevante na agenda mundial quando se discute a segurança energética de uma nação, pelas suas implicâncias geopolíticas, de desenvolvimento e progresso econômico e interesses sócioambientais. A análise do trabalho nos permite concluir que: Desde o ponto de vista social e ambiental, a GD de energia elétrica no Brasil atua favoravelmente no desenvolvimento regional PAPER DOC 5 / 6

6 6/6 gerando empregos e aproveitando melhor o potencial local como o sol, o vento, pequenas quedas de água, os gases produzidos pelo lixo coletado nas cidades, restos de madeireiras e o bagaço de cana das usinas de álcool e açúcar. Esta última, com muito potencial de crescimento na GD nos seguintes anos. Assim, devido ao menor tempo empregado na implantação de um determinado tipo de tecnologia de GD, será possível decidir a contratação da capacidade de geração no momento em que será necessário atender uma determinada demanda de energia. Com isso se poderão mitigar eventuais efeitos da incerteza da demanda e como conseqüência o sistema se torna mais eficiente. Dessa forma, a introdução da GD permite o aumento da confiabilidade e da eficiência do sistema que ira se refletir em menores tarifas no pagamento da energia dos consumidores, em comparação com os que provem das convencionais opções de expansão do sistema. Não obstante, faz-se necessário avaliar minuciosamente os benefícios envolvidos para o sistema de cada GD em particular. Bibliografia ALBUQUERQUE, F.; MORAES, A.; GUIMARÃES, G.; NETO, L.; SANHUEZA, S. e FANDI, M. Análise dos efeitos da GD em sistemas elétricos de potência sob o enfoque da qualidade de energia elétrica. Seminário Brasileiro sobre Qualidade de Energia Elétrica - V SBQEE 17 a 20 de agosto de Aracaju Sergipe Brasil ALCALÁ VELA, J. and MIRANDA, V. Economic Analysis of the Electricity Market in Brazil. In: 20th World Energy Congress - Rome, November 11-15, ALCALÁ VELA, J. A. Nuevas Perspectivas Económicas en los Sistemas de Distribución Eléctrica en Brasil. In: Congreso Latinoamericano de Distribución Eléctrica - Clade 2008, Mar del Plata, Argentina, de septiembre de AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA ANEEL. Norma Técnica 167 de COSTA RIBEIRO, Luiz. e ALCALÁ VELA, Jorge. Crise Financeira Mundial e os Impactos na Expansão do Setor Elétrico Brasileiro para a Integração Energética da América do Sul. XV Seminário de Planejamento Econômico Financeiro do Setor Elétrico SEPEF. São Paulo, outubro FOLHA DE SÃO PAULO. EDITORIAL. Anemia Verde. São Paulo, 3 de março de HOLANDA, J. B. Decidindo pela Geração Distribuída. Uma aplicação do método PHA para decisões. Fórum da Cogeração. Junho INSTITUTO NACIONAL DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INEE. Geração Distribuída Um Negócio e um Complemento à Geração Centralizada INSTITUTO NACIONAL DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA - INEE. O que é geração distribuída? Disponível em: Acesso em: dez PIRES, Silvia. Planejamento ambiental da expansão da oferta de energia elétrica: subsídios para a discussão de um modelo de desenvolvimento sustentável para a Amazônia. Modelos e cenários para a Amazônia: o papel da ciência. Parcerias Estratégicas. N 12, p set PLASTOW, J.W. Energy services for an electricity industry based on renewable energy. IEE Power Engineering Journal, 15, 5, p PROGRAMA DE INCENTIVOS ÀS FONTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA ELÉTRICA PROINFA. BRASIL. Lei nº , de 26 de abril de Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Brasília DF, 29 abr Seção 1, p.2. SCHELEDER, E.M.M. O Mercado Invisível. Brasília: MME/Departamento Nacional de Desenvolvimento Energético. Outubro TOLMASQUIM, M., GUERREIRO, A. e GORINI, R. Visão Prospectiva da Matriz Energética Brasileira: Energizando o desenvolvimento sustentável do país. Revista Brasileira de Energia. V 13, n WALTER, Arnaldo. Fomento à geração elétrica com fontes renováveis de energia no meio rural brasileiro: barreiras, ações e perspectivas. In: Encontro de energia no meio rural AGRENER. Anais N 3, Campinas, SP Disponível em: Acesso em: dez WORLD ENERGY ASSESSMENT WEA. Overview Disponível em: Acesso em: dez WRIGHT, J., CARVALHO, D. e SPERS, R. Tecnologias disruptivas de GD e seus impactos futuros sobre empresas de energia. Revista de Administração e Inovação. SP. V.6, n1, p , PAPER DOC 6 / 6