Chamada Estratégica ANEEL 19 PD /2016 Estudo da Geração Heliotérmica Aplicada às Condições do Recurso Solar Brasileiro.

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1 Chamada Estratégica ANEEL 19 PD /2016 Estudo da Geração Heliotérmica Aplicada às Condições do Recurso Solar Brasileiro. Francisco Mateus Miller CENPES/PDRGN/EE São Paulo / 2017

2 PREMISSAS DA ANEEL - Aplicação de tecnologia às condições brasileiras; - Instalação de usina ou subsistemas; - Campanha de medição de radiação solar direta e tratamento dos dados; - Desenvolvimento de métodos baseados em imagens de satélite; - Banco de dados da usina e avaliação do desempenho técnico e econômico; - Contrapartida em caso de venda de energia; - Análise dos impactos na rede elétrica; - Análise da legislação pertinente do setor elétrico; - Análise da compatibilidade com a Legislação Ambiental e implicações sócio-econômicas;

3 PREMISSAS DA ANEEL - Descrição dos locais mais adequados à instalação de usinas heliotérmicas; - Análise das tecnologias existentes; - Deve haver capacitação profissional / transferência de tecnologia; - Descrição do estado da arte da tecnologia proposta; - Descrição dos locais mais adequados ao uso da tecnologia desenvolvida; - EVTE da tecnologia proposta e comparação com outras opções tecnológicas; - Análise dos custos de formação de base tecnológica nacional; - Intercâmbio com especialistas internacionais de notório saber.

4 PROPOSTA PETROBRAS ESCOPO PROPOSTO 1 - Entregáveis Mínimos: Planta de Demonstração Estudos internos e com ICTs a) Projeto básico, executivo e construção da planta ; b) EVTE da usina; c) Estudo de melhorias e aperfeiçoamentos de cunho construtivo; d) Estudo de adequação às condições brasileiras; e) Estudo de vida útil e desempenho dos componentes; f) Verificação da capacidade de inserção na cadeia de valor pela Indústria Nacional 2 Entregáveis Desejáveis g) Capacitação de laboratórios para dar suporte à cadeia de valor; h) Proposta de arranjos técnicos e comerciais para a viabilidade da geração heliotérmica no Brasil; i) Proposta de alterações tributárias e normativas. 3 - Adicionais Petrobras Geração de inovação tecnológica j) Plataforma de simulação aperfeiçoada; k) Proposta de inovação tecnológica;

5 Organograma Coordenação Planta Piloto Fornecedor de Tecnologia Executora Gerenciamento e Execução Executora PROJETO DE P&D Consultora Estrangeira Executora Breitener Jaraqui S.A. e Breitener Tambaqui S.A. Cooperadas (Financiadoras) Executora Executora

6 PROPOSIÇÃO DE PARCERIAS Planta piloto Heliotérmica UTE-MLG em Macaé - RJ Fresnel com armazenamento 1 MWe a 3 MWe PETROBRAS Protótipo de Fresnel com CO2 supercrítico Teste do Equipamento na UTE Estudos de comportamento da tecnologia e inovação tecnológica Aprimoramento de modelos sintéticos de radiação e previsão Estudos de Infraestrutura para cadeia de valor de Heliotérmica Disponibilização de dados solarimétricos Petrobras Suporte técnico internacional ao projeto Aprimoramento de plataforma de simulação Pesquisa básica do concentrador Fresnel com S-CO2 Modelos para avaliação de radiação por imagens de satélite Previsão de radiação de curto prazo Manutenção da Rede SONDA (campanha de medição Análise de cadeia de suprimento da indústria nacional Verificação da capacidade de inserção na cadeia de valor pela Indústria Nacional Manutenção de 12 estações solarimétricas (campanha de medição) Tratamento de dados solarimétricos Treinamento de operadores e mantenedores Suporte no projeto conceitual e otimização da planta Suporte na plataforma de simulação Suporte na licitação e projeto da planta piloto Suporte no comissionamento da planta piloto

7 Adicionais Petrobras PLATAFORMA DE SIMULAÇÃO APERFEIÇOADA MELHORIAS: - Implementação de modelos de simulação mais sofisticados - Estudos de diferentes estratégias de controle, incluindo controle avançado. VALIDAÇÃO: - Comparação e ajustes com os dados experimentais da planta. PROPOSTA DE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA PROTÓTIPO DE CONCENTRADOR DO TIPO FRESNEL - na potência de alguns kw utilizando CO2 supercrítico (S-CO2) como fluido de trabalho. A ser desenvolvido com o máximo de componentes fabricados pela indústria nacional.

8 CILINDRO-PARABÓLICO PONTOS FORTES: Tecnologia madura com poucos riscos associados e elevada bancabilidade; Menos suscetível às variações de DNI, por apresentar maior inércia térmica e menor razão de concentração; Maior facilidade de escalabilidade, assim como a tecnologia Fresnel; PONTOS FRACOS: Complexidade do concentrador solar, devido à geometria curva dos espelhos e da necessidade de rastreamento do absorvedor; Limitação da temperatura do óleo térmico em 400ºC, o que limita o rendimento térmico do ciclo de potência; Fonte: Concentrating Solar Power Global Outlook 2009

9 TORRE SOLAR PONTOS FORTES: Eficiência do ciclo mais elevada devido ao alcance de temperaturas de trabalho mais altas; Maior possibilidade de redução de custos quando comparada à tecnologia cilindroparabólico; Maior possibilidade de nacionalização de componentes; Tecnologia em crescimento. PONTOS FRACOS: Vulnerável à variabilidade da DNI, devido à sua elevada razão de concentração e a sua baixa inércia térmica;

10 LINEAR FRESNEL PONTOS FORTES: Características que levam a menores custos quando comparada às demais; Espelhos planos o que permite montagem mais simples, além de possibilitar a fabricação destes espelhos por indústrias já instaladas no país; Maior facilidade de escalabilidade, quando comparada com a torre, ou seja, as características do campo solar não são modificadas com o seu tamanho, por ser modular; Menos suscetível às variações de DNI,, quando comparada com a torre, por apresentar maior inércia térmica e menor razão de concentração; Possibilidades de desenvolvimento e pesquisa, e de redução de custos. PONTOS FRACOS: Menor eficiência óptica; Menor maturidade tecnológica; Maiores incertezas.

11 Capacidade Instalada e em construção (MW) INSTALAÇÕES NO MUNDO

12 ANÁLISE DA VARIABILIDADE DA DNI DNI (W/m2) TIPO 0 TIPO :00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 Hora (h) DNI (W/m2) DNI (W/m2) :00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 Hora (h) 0 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 Hora (h) TIPO 2 TIPO 3

13 Indicação de Tecnologia Utilização de Tecnologia de Concentração Linear (Fresnel) Usina Stand-Alone sofre influência da variabilidade de radiação Armazenamento mínimo (1 h)

14 Esquema Geral - Geração Direta de Vapor SUBESTAÇÃO REDE

15 Esquema Geral Sal Fundido

16 ESCOLHA DA LOCALIDADE DA PLANTA A análise de localidades se baseou em dados de radiação do modelo do INPE, preparado a partir de imagens de satélite de 15 em 15 minutos para os anos de 2013, 2014 e 2015 (Jan a Out) dos locais onde a área de Energia da Petrobras tem infraestrutura e há espaço disponível 1903ral Rad. Global 1902ral 1902ral 1901ral 1901ral 1900ral 1900ral 6/2 7/2 8/2 9/2 10/2 11/2 1903ral Rad. Global 1902ral 1902ral 1901ral 1901ral Rad. Global (Modelo) Rad. Global medida 1900ral 1900ral 16/2 17/2 18/2 19/2 20/2 21/2

17 ESCOLHA DA LOCALIZAÇÃO Critérios: 1. DNI > kwh/m2/ano 2. Existência de infraestrutura da Petrobras / Energia 3. Existência de espaço físico Lugar escolhido: UTE MLG Macaé RJ DNI kwh/m²/ano UTE CA UTE CC UPGN

18 Áreas disponíveis UTE Mário Lago

19 Planta Piloto Heliotérmica Principais Marcos Assinatura dos Termos Licença Prévia Licença de Instalação Licença de Operação de Cooperação Licitação e Construção da Planta Planta construída e Levantamentos locais contratação do Construção do comissionada (sondagem, geotecnia, EPC protótipo Conclusão dos estudos nos TCs outorga de água) Projeto Básico Encerramento do projeto P&D Projeto Conceitual - Projeto Executivo

20 LIÇÕES APRENDIDAS Necessidade de 1 cm 2 Suavização espacial da irradiância X ha aumento da planta de 1 MWe para 3 MWe: - Impacto da variabilidade devido ao tamanho da planta; - Comportameto da turbina a vapor de 1 MW x turbinas maiores.

21 LIÇÕES JÁ SABIDAS - Uma usina heliotérmica, diferentemente de uma fotovoltaica, é uma planta complexa, que envolve um campo solar mais complexo, trocadores de calor, gerador de vapor, sistema de armazenamento térmico, sistemas de tubulações e acessórios, turbina a vapor e seus auxiliares, sistema de tratamento de água e uma automação e controle bem mais complexa. O prazo de quatro anos para essa chamada estratégica, conforme já alertado pela Petrobras na fase de comentários do edital, bem como no seu lançamento, é apertado demais para quem vai construir e testar uma planta, pois o seu processo de projeto, licitação, licenciamento, construção e montagem e comissionamento são bem mais demorados e envolvem muitas disciplinas diferentes. - Além disso, é preciso considerar que a planta precisa ser operada por pelo menos um ano, para que os resultados esperados no projeto sejam atingidos, o que significa que a planta precisa ser desenvolvida e construída em três anos com uma tecnologia que nunca foi construída no país.

22 Obrigado pela atenção!