Sistemas de Potência e Energia

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA Sistemas de Potência e Energia Departamento de Energia Elétrica Faculdade de Engenharia UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA jopass@ieee.org Juiz de Fora, 30 de Julho de

2 De Onde Vem a Eletricidade? A eletricidade é gerada na usinas Movimento das águas Do vento Da queima de combustíveis Os geradores transformam a energia mecânica em energia elétrica As linhas de transmissão levam a energia até os consumidores 2

3 Como a Eletricidade é Produzida? A energia elétrica pode ser gerada através de fontes renováveis de energia (a força das águas e dos ventos, o sol e a biomassa), ou não renováveis (combustíveis fósseis e nucleares) No Brasil, devido ao grande número de rios, a eletricidade é produzida (mais de 90%) por geração hidrelétrica mas é gerada também em termelétricas que utilizam a fissão nuclear, carvão mineral e óleo combustível 3

4 Sistemas Elétricos de Potência Esquema simplificado de um sistema de potência 4

5 O Suprimento da Energia Elétrica Cobre desde o processo de transformação da energia primária até a interface com cada tipo de consumidor Fontes Primárias Geração Transmissão Subtransmissão Distribuição G 5

6 Sistemas Elétricos de Potência Conceitos básicos 6

7 Características do Sistema Elétrico Brasileiro Sistema hidrotérmico com predominância de geração hidrelétrica Normalmente Afastados dos centros de consumo Próximos dos centros de consumo Sistema Elétrico Brasileiro (SEB) 7

8 Características do Sistema Elétrico Brasileiro Cap. Instalada = MW Hidroelétrica = MW 77.8 % Térmica = MW 19.9 % Belém Nuclear = MW 2.3 % Tocantins São Luís Teresina Fortaleza Natal Unid. consum. Produção Demanda máx. LT Rede básica Geração Transmissão Distribuição = 54.9 milhões = TWh/ano = MW = km 85% Setor público 15% Setor privado 26 conces. (15 privadas) 64 concessões 80% setor privado Cuiabá Campo Grande Paraná/Tietê Itaipu Argentina Jacui Iguaçu Goiânia Paranaíba Uruguai Brasília Grande Paranapanema Curitiba Porto Alegre Parnaíba Paraíba do Sul São Paulo Florianópolis São Francisco Belo Horizonte Vitória Rio de Janeiro Recife Maceió Aracajú Salvador Fonte: MME/ANEEL (Maio/2005) 8

9 Características do Sistema Elétrico Brasileiro Brasil - Matriz de Energia Elétrica - 28/02/06 Fonte Nº Usinas MW % Hidrelétrica ,7 Gás ,7 Petróleo ,6 Biomassa ,3 Nuclear ,0 Carvão Mineral ,4 Eólica ,0 Potência Instalada ,6 Importação Contratada ,4 Potência Disponível ,0 Fonte: Aneel 9

10 Potencial Hidrelétrico América do Sul Capacidade teórica total Potencial (GW) Potencial Desenvolvido (%) Capacidade tecnicamente explorável Capacidade teórica total Capacidade tecnicamente explorável Argentina Bolívia Brasil* Chile Colômbia Equador Paraguai Peru Uruguai , Venezuela Outros Total Fonte: World Energy Council (2007), *PNE

11 Energia Hidráulica no Mundo 11

12 Distribuição Geográfica do Potencial 12

13 Sistema Interligado Nacional - SIN 13

14 Características do SEB 14

15 Situação do SEB em 2008 Principais Componentes da Rede de Transmissão Linhas de Transmissão (917) (*) Tensão Extensão (kv) (km) (%) , , , ,5 600 (HVDC) , ,9 Total

16 Expansão do Sistema de Transmissão Modelo Anterior Modelo vigente através das Leis nº 9648/98 e 10848/ Taxa Média 0,96% a.a. Taxa Média 3,5% a.a Taxa Média 6,7% a.a. (Previsto) xxx = Extensão total xxx = Aumento anual xxx = Previsão até 2010 Cerca de km em 10 anos

17 Características do SEB

18 Sistema Elétrico de Potência 18

19 Geração de Energia Elétrica: O Cenário Brasileiro Energia Hidrelétrica Renovável Geração Termelétrica Renovável e Não Renovável Energia Termelétrica a partir da Biomassa Gestão Integrada de Resíduos (GIR) Energia Eólica Energia Solar Direta e Indireta Outras Fontes 19

20 Geração Distribuída e Co-Geração Geração Distribuída: Qualquer forma de geração elétrica (em geral de pequeno porte e conectada ao sistema em nível de tensão de distribuição ou sub-transmissão) localizada próxima do consumidor final Co-geração: Geração simultânea de duas formas de energia, a elétrica e a térmica, a partir do mesmo combustível 20

21 Inserção Ambiental de Projetos de Geração Elétrica Projetos de geração devem enfatizar a inserção no meio ambiente Carta Terra, ECO 92, Rio de Janeiro Princípios 15 (Precaução) e 17 (AIA) Avaliação do Impacto Ambiental (AIA) Estudo Prévio de Impacto Ambiental (EpIA) Licença Ambiental 21

22 Cenário Demográfico de Referência 22

23 Economia e Consumo de Energia 23

24 Consumo Final de Energia no Brasil 24

25 Matriz Energética Mundial 25

26 Matriz Elétrica Mundial 26

27 Matriz de oferta de Energia Brasil 2007 (%) 27

28 Recursos Energéticos Brasileiros (milhões de bep) 28

29 Competitividade entre as Fontes Primárias 29

30 Emissões de Gases do Efeito Estufa [gramas de Carbono equiv. / kwh] (*) 30

31 Aproveitamento do Potencial Hidrelétrico no Mundo 31

32 Hidroeletricidade: Vocação Nacional Potencial Hidráulico 32

33 Geração de Energia Elétrica (GW) 33

34 Indicadores de Emissões de CO2 do Setor Energético Brasil e Mundo (2006) 34

35 Energia Eólica 35

36 Aspectos Sócio-Ambientais Entre os principais impactos sócio-ambientais de usinas eólicas destacam-se os sonoros e os visuais. Os impactos sonoros são devidos ao ruído dos rotores e variam de acordo com as especificações dos equipamentos Os impactos visuais são decorrentes do agrupamento de torres e aerogeradores, principalmente no caso de centrais eólicas com um número considerável de turbinas, também conhecidas como fazendas eólicas. Outro impacto negativo de centrais eólicas é a possibilidade de interferências eletromagnéticas, que podem causar perturbações nos sistemas de comunicação e transmissão de dados. 36

37 Redes Inteligentes ou SmartGirds 37

38 Redes Inteligentes ou SmartGirds 38

39 Redes Inteligentes ou SmartGirds 39

40 Redes Inteligentes ou SmartGirds Redes de Energia Elétrica Geração, Transmissão e Distribuição Centros de controle, proteção e automação As futuras redes devem estar preparadas Inclusão de fontes renováveis (incertezas) Parques solares e eólicos Novas demandas, carros híbridos e/ou elétricos Geração Distribuída - GD (fluxo bidirecional) PCHs, biomassa, etc. Evolução ou revolução dos próximos anos Europa Diferentes velocidades dessa transformações no mundo Necessidade de geração de energia elétrica (EUA) Questões de sustentabilidade ambiental Competitividade do mercado Eficiência Energética Renovação da infra-estrutura e da força de trabalho 40

41 Redes Inteligentes ou SmartGirds Há diferentes visões sobre o escopo e conteúdo do termo Termos que são incluídos em quase todas as definições Flexível A rede deve atender às necessidades dos clientes enquanto responde pelas mudanças e desafios futuros Acessível Que garanta conexão a todos os usuários do sistema, particularmente novas fontes de energia renováveis, distribuídas e limpas Confiável Que assegure e melhore a segurança e qualidade no fornecimento Lucrativa Que ofereça maior valor agregado através da inovação, eficiência energética e competitividade 41

42 Redes Inteligentes ou SmartGirds As redes de distribuição e transmissão Diferentes requisitos de monitoração Transmissão Sofisticados sistemas de controle e monitoração Distribuição Medidores inteligentes e gerenciamento de carga Controle da rede de distribuição Eficiência energética Pontos susceptíveis a falhas Redes maiores e mais complexas Os centros de controle deverão ser capazes de Responder em tempo hábil Ter capacidade de antecipação de eventos futuros Manter a integridade da rede Evitar interrupção ou limitá-la à apenas uma determinada região 42

43 UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA OBRIGADO! Contato: JOÃO ALBERTO PASSOS FILHO Departamento de Energia Faculdade de Engenharia UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA 43