Energia Eólica. Prof. Carmen L. T. Borges. PEE COPPE/UFRJ DEE Poli/UFRJ

Transcrição

1 Energia Eólica Prof. Carmen L. T. Borges PEE COPPE/UFRJ DEE Poli/UFRJ

2 Resumo Sistema Elétrico Brasileiro Geração Eólica no Brasil Incertezas no Planejamento e Operação Complementaridade Energética Planejamento do Sistema Transmissão Rede de Pesquisa em Energia Eólica

3 Sistema Elétrico Brasileiro

4 VENEZUELA O Sistema Elétrico Brasileiro Boa Vista MANAUS Macapá Belém Tocantins Parnaíba S.Luís Teresina O SIN Fortaleza Natal J. Pessoa RECIFE Sistema Interligado Nacional Acre Rondônia S.Francisco Maceió Aracajú Cuiabá Salvador BRASILIA Goiânia Paranaíba C.Grande GRANDE Paraná/Tietê Paranapanema ITAIPU Iguaçu Curitiba Paraíba do Sul Belo Horizonte SÃO PAULO Vitória Rio de Janeiro Grandes interligações Argentina Uruguai Jacui Florianópolis Grandes Bacias Hidrográficas Porto Alegre

5 O sistema de transmissão brasileiro comparado à Europa. Uma visão relativa da Transmissão

6 O Sistema Elétrico Brasileiro no futuro próximo 2013 Tucuruí-Manaus-Macapá 1500 km 2200 km Madeira 2013

7 O Sistema Elétrico Brasileiro Venezuela Colômbia AC RO Novas AM Madeira Bolívia Fronteiras do SIN RR Guiana Tapajós MT Suriname MS Guiana Francesa AP Xingu 300 Km PA GO TO MG Belo Horizonte Outra Visão do Futuro MA PI BA Salvador ES Médio/ Longo Prazo CE PE SE RN PB Recife AL Grandes Projetos hidroelétricos Paraguai PR SP Rio de Janeiro São Paulo SC RJ Argentina RS Uruguai

8 A Oferta de Energia Elétrica no SIN Principal Ativo de Produção Geração hidroelétrica é predominante: cerca de 75% da capacidade instalada chegando a 85% da produção Usinas implantadas em 12 grandes bacias interligadas por sistema de transmissão em extra-alta tensão Reservatórios de regularização cada vez menores por questões ambientais mais de 80 mil km

9 m 3 /s JAN ABR JUL Mar/ m3/s Ago/ m3/s OUT JAN ABR JUL OUT JAN ABR JUL OUT JAN ABR JUL OUT No Brasil, as vazões são variáveis e sazonais Volatilidade da oferta de energia Exemplo das vazões históricas afluentes a UHE Furnas Furnas JAN ABR JUL OUT JAN ABR JUL OUT JAN ABR JUL OUT JAN ABR JUL OUT JAN ABR JUL OUT JAN ABR JUL OUT Periodo: Janeiro de 1931 à Dezembro de 2003 Jan/ m3/s Set/ m3/s Jan/ m3/s JAN ABR JUL OUT JAN ABR JUL OUT JAN ABR JUL OUT JAN ABR JUL OUT JAN ABR JUL

10 A Variabilidade e Sazonalidade das Vazões Afluentes m³/s m 3 /s Vazões da UHE Sto Antônio (m³/s) MLT JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ 2663 Volta > 33

11 Geração Eólica no Brasil

12 Potência MW Eólicas em operação/licitadas Total Brasil: MW Em operação: MW Em Construção: MW Outorgados: MW RN CE RS BA Demais Estados Outorgados em operação em construção Fonte: Dados retirados do site da ANEEL em 23/08/2012

13 Usinas eólicas vencedoras dos leilões (potência instalada por município) Fonte: EPE Fonte: EPE

14 Potência MW Resultados dos Últimos Leilões Geração Eólica eólicas 2.904,4 MW eólicas 1.805,7 MW 70 eólicas 2.047,8 MW A A FA Reserva Fonte: Dados retirados do site da ANEEL em 23/08/2012

15 Resultados dos Últimos Leilões Preço (R$) Preço Médio da Energia Eólica (R$/MWh) Reserva Reserva FA A-3 Reserva A Fonte: Dados retirados do site da ANEEL em 23/08/2012

16 Resultados dos Últimos Leilões Preço (R$) Preço Médio da Energia por tipo de fonte (R$) PCH UHE UTE EOL Fonte: Dados retirados do site da ANEEL em 23/08/2012

17 Incertezas no Planejamento e Operação

18 ? O problema da Operação Hidro Térmica Eólica Geração + Transmissão Carga? Principal Ativo de Produção vento? combustível?? $/MWh? = Incertezas

19 Necessidade de Planejar para Operar com Segurança Planejamento da Expansão: programa de construção e instalação de novas unidades de geração, transmissão e controle do sistema inventário das bacias hidrográficas e parques eólicos Planejamento de Operação: aproveitamento racional dos recursos qualidade e segurança no atendimento à demanda e às restrições operativas Planejamento Energético: Geração Planejamento Elétrico: Transmissão

20 Planejamento da Operação Quais unidades geradoras e quanto de energia cada uma deve produzir, de modo a suprir a demanda ao menor custo possível Custo de operação de cada unidade geradora é função da energia utilizada Na operação de sistema, existe relação entre a decisão tomada em um estágio qualquer e sua conseqüência futura

21 Acoplamento Temporal? Eólica

22 Necessidade de Estudos Técnicos Disponibilidade da Geração Eólica Inserção no SIN

23 Modelagem da Usina Eólica Modelo do vento Modelo da turbina eólica Modelo da usina eólica

24 Variações do Vento Diária Sazonal

25 Velocidade (m/s) Variações do Vento Mensal Anual Distribuição Mensal Média Anual 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro Mês

26 Séries de Ventos Brasileiros Nordeste I Nordeste II Sul Sudeste

27 Séries de Ventos Brasileiros NE S SE No. of different states Mean speed (m/s) Minimum speed (m/s) Maximum speed (m/s) IEEE PES GM June

28 Turbina Eólica anemômetro rotor nacele sistema de controle ventilação torre eixo caixa de engrenagens gerador controle de direção

29 Tempo Médio de Reparo Função de: Condições climáticas Logística da O&M da usina Velocidade de vento no instante da falha Fator crítico para lugares remotos e usinas offshore Tempo médio de reparo: 1 semana a 1 mês

30 Característica Turbinas Eólicas

31 Estimativa da Geração O conhecimento da velocidade média não é suficiente para a estimativa da geração Para v média =7 m/s teríamos geração anual de 377 kw x 8760 horas Eg = MWh

32 Estimativa da Geração Procedimento correto: considerar a distribuição de ocorrências da velocidade de vento ou a própria série temporal Eg = MWh

33 Disponibilidade de Energia Elétrica Probabilities (%) Non-null generation Null generation (due wind) Null generation (due turbine) Capacity Factor

34 Cenário Eólico Brasileiro 2 GW de capacidade instalada Fator capacidade: chega 40 a 50% PDE 2021: 80% baseada três fontes Hidro (50% da expansão) Biomassa cana (co-geração competitiva) Eólica (mais cresce, passará biomassa) Previsão 14GW eólica 2020 (~Itaipú)

35 Estudos Técnicos MME contratará estudo 2013 sobre aspectos técnicos inserção eólica SIN Nível ideal de inserção (10/15%) Caso Dinamarca 25% eólica Integrada North Pool por interligações Compra hidráulica dia e vende eólica noite para Noruega (base hidráulica) Brasil - estocar água nos reservatórios Complementaridade hidro-eólica certas regiões

36 Complementariedade entre Bacias e Hidro-Eólica

37 Complementaridade e Sazonalidade Hidrológica ENA % (médias mensais de todo o histórico/ Média Anual) SUL SUDESTE-CO/ N / NE...existem anos mais secos e anos mais úmidos Média Anual - JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ período úmido período seco

38 Complementaridade Chuva - Ventos no Território Brasileiro Fonte: Amarante. Atlas do Potencial Eólico Brasileiro. MME. 1ª edição

39 Complementaridade NE Eólica Hidráulica Nordeste Fonte: Marinho M.H.N.,OFERTA DE ENERGIA ATRAVÉS DA COMPLEMENTARIDADE SAZONAL HIDRO-EÓLICA NO ESTADO DE PERNAMBUCO

40 Complementaridade S/SE Eólica Hidráulica Sul Eólica Sul Hidráulica Sudeste Fonte: Amarante et all, Complementaridade Sazonal dos Regimes Hidrológico e Eólico no Brasil DEWI Magazin Nr. 19, August 2001

41 Potência (pu) Potência (pu) Potência (pu) Potência (pu) Exemplos de Complementaridade Curva de Potência PCH e Eólica NE 1 (Correlação = -0,22) Mês Eólica NE1 PCH Curva de Potência PCH e Eólica NE 2 (Correlação = -0,56) Eólica NE2 PCH Mês Curva de Potência PCH e Carga 1 (Correlação = 0,06) Carga 1 PCH Mês Curva de Potência PCH e Carga 2 (Correlação = 0,65) Carga 2 PCH Mês

42 Planejamento do Sistema de Transmissão

43 Desafio Brasil acostumado planejar transmissão para grandes plantas hidráulicas Desafio planejar transmissão para conectar eólicas espalhadas pelo SIN ICG Instalação de Transmissão de Interesse Exclusivo de Centrais de Geração para Conexão Compartilhada

44 Ceará - Eólicas Contratadas ( ) 265,5 MW 104,6 MW 70MW (1) ICG Acaraú II 490,6 MW (283,6 MW + 125,4MW 207,4MW (1) ) 292 MW Sobral li Pecém II 72 MW 40 MW Cauípe ICG Ibiapina Sobral III Fortaleza (2) TOTAL: MW (incluindo 462,5 MW Proinfa) 138,5 MW Aracati II CE Quixadá 54 MW Russas Banabuiú (1) Montante relativo ao Mercado Livre (ML) (2) Estudo da Ampliação das Interligações para Nordeste frente à Necessidade de Exportação do Excedente de Energia LT 230 kv LT 500 kv Fonte: EPE

45 Rio Grande do Norte - Eólicas Contratadas ( ) 85 MW ICG Mossoró III 612,6 MW (424,6 MW MW (1) ) Mossoró II 48,8 MW Açu III 150,4 MW Açu II 275 MW 349,2 MW RN 1135,5 MW (866,1 MW + 269,4 MW (1) ) ICG J.Câmara I ICG João Câmara II Ceará Mirim 113,6 MW ICG Touros 49,3 MW Extremoz Natal II (2) ICG Lagoa Nova Natal III TOTAL: 2.969,4 MW (incluindo 199,7 MW Proinfa) 150 MW (1) Paraíso Milagres II (1) Montante relativo ao Mercado Livre (ML) (2) A ser licitada Campina Grande III LT 230 kv LT 500 kv Campina Grande II Fonte: EPE

46 Bahia Eólicas Contratadas ( ) TOTAL: 1.540,4 MW Sobradinho Juazeiro (2) Barreiras 314,4 MW Irecê 90 MW Jaguariri S. Bonfim Olindina (3) (2) Bom Jesus da Lapa II Brotas de Macaúbas (2) ICG Morro do Chapéu Ibicoara 90 MW (2) Camaçari II Sapeaçu Camaçari IV Rio da Éguas 769,6 MW (682 MW + 87,6 MW (1) ) ICG Igaporã Igaporã II Brumado ICG Pindaí 246,4 MW 30 MW (1) Poções Funil Itapebi Eunápolis LT 230 kv T. Freitas II (1) Montante relativo ao Mercado Livre (ML) (2) Estudo da Ampliação das Interligações para Nordeste frente à Necessidade de Exportação do Excedente de Energia (3) Ampliação das Interligações Norte/Nordeste/Sudeste para escoamento da geração excedente nas regiões Norte/Nordeste LT 500 kv Fonte: EPE

47 Rede Brasileira de Pesquisa em Energia Eólica (RBPEE) Brazil Wind Power a 31 de Agosto Rio de Janeiro Iniciativa ABEEólica Ambiente para troca e construção de conhecimento Promover interação universidades, centros pesquisa e empresas Plataforma on-line em nuvem

48 RBPEE Estrutura Interação: Boletins mensais Seminários Projetos P&D Projetos Estruturantes Projetos Bilaterais Projetos da Cadeia Produtiva Normatização equipamentos Planejamento expansão e operação Assinado convênio com a COPPE

49 Obrigada! Carmen Borges Tel: