Inserção de Fontes Renováveis e Redes Inteligentes no Planejamento da Expansão

Transcrição

1 Ministério de Minas e Energia Inserção de Fontes Renováveis e Redes Inteligentes no Planejamento Energético Nacional Fontes Renováveis e Redes Inteligentes no Planejamento da Expansão Pedro A. M-S. David Consultor Técnico em Planejamento da Geração Rio de Janeiro, 5 de setembro de 2012 Variabilidade thenameofthegame Todas as fontes renováveis, inclusive a hidrelétrica, são caracterizadas pela variação e sazonalidade da oferta energética. As fontes solar e eólica diferem da hidrelétrica, ao apresentarem uma grande variabilidade da produção instantânea e também apresentarem ciclos diários. A predominância da geração hidrelétrica e os grandes reservatórios existentes no sistema brasileiro permitem absorver flutuações rápidas da produção energética das fontes alternativas. Contudo, a distância elétrica entre as fontes alternativas e as hidrelétricas pode ser um impedimento para uma resposta dinâmica adequada, requerendo adaptações, que devem ser consideradas no planejamento da operação e da expansão. 1

2 O equilíbrio instantâneo entre carga e geração é um requisito básico para manutenção da estabilidade dinâmica dos sistemas de potência. A variação da demanda instantânea é, em geral, lenta, embora alguns eventos de comunicação de massa (jogos de futebol, novelas) já tenham provocado súbitos aumentos de carga... Por outro lado, a oferta de energia elétrica pode sofrer variações bruscas decorrentes de desligamentos. O sistema de transmissão é dimensionado com redundância para operar sob um certo grau de indisponibilidades e o sistema também é operado com uma folga de geração ( reserva girante ) de modo a suportar tanto a flutuação da demanda, quanto as contingência da oferta. Atualmente, esta reserva é da ordem de 5% da máxima demanda instantânea esperada. A reserva é composta por geração flexível que possa acompanhar variações rápidas da carga geração hidro e térmicas de combustão direta A variabilidade da geração alternativa (eólica e solar) poderá elevar a necessidade de reserva girante para manutenção do equilíbrio dinâmico The Future of ElectricGrid (MIT, 2011) 2

3 A variabilidade conjunta de vários parques geradores é significativamente menor do que a de cada parque isoladamente, devido à diversidade espacial da produção. Produção Média Horária de 1 Parque Eólico Produção Média Horária de 44 Parques Eólicos Ref. EPE Ref. EPE Diversos parques eólicos tem sido conectados à rede básica através de instalações compartilhadas de geração (ICG) que promove esta composição da produção diversificada. Outro aspecto que favorece (reduz a variabilidade da produção instantânea) da geração eólica no Brasil é que os geradores tem sido dimensionados para operar no próximos da potência nominal. Este dimensionamento perde produção nos cenários de vento de maior velocidade, mas em compensação permite produzir a potência nominal em um maior percentual de cenários, elevando o fator de capacidade da geração eólica, o que reduz o seu custo médio. Ref.: EPE 3

4 Atendimento ao Consumo Médio A variabilidade de longo prazo (média mensal e média anual) das fontes alternativas é tipicamente menor que a da hidrelétrica, porém a volatilidade (σ/ t) é maior. σ = 30% σ = 9% 250% 200% ENA Mensal - Bacia Paraná 140% 120% ENA Anual - Bacia Paraná 150% 100% 100% 50% 0% σ = 58% % σ = 13% 60% Garantia Física A capacidade de atendimento de sistemas com geração renovável é estabelecida a um dado nível de risco, uma vez que a capacidade de produção é incerta. No Brasil, a capacidade de atendimento do sistema é denominada Garantia Física A garantia física da geração é inferida a partir do conhecimento da distribuição da produção ao longo do tempo, estimada a partir da simulação da operação do sistema, o que requer o conhecimento do histórico da disponibilidade energética da fonte. Os históricos brasileiros de medição anemométrica apropriados para inferência da produção eólica são relativamente curtos (poucos tem mais de 5 anos) e a inferência da distribuição da velocidade do vento é baseada em correlações com medições meteorológicas, introduzindo mais incerteza sobre a grandeza inferida. Atualmente a capacidade de produção assegurada das eólicas é determinada pelo certificador do respectivo projeto e são requeridos pelo menos dois anos de medições anemométricas. 4

5 Histórico de Medições A EPE implantou o sistema AMA que recebe dados anemométricos e climatológicos de todos os parques eólicos contratados, trata e armazena estas informações em uma base de dados e também possui diversas ferramentas de análise. Redes Inteligentes Redes Inteligentes As redes inteligentes (smartgrids) são caracterizadas pela geração distribuída, sobretudo de fonte de natureza intermitente, notadamente a solar fotovoltaica, e pelo consumo flexível, que se adapta à oferta variável, sendo portanto, particularmente adequadas para a utilização de fontes alternativas. O consumo flexível das redes inteligentes usualmente responde ao sinal de preço, embora possam ser implantados esquemas de desligamento voluntário (self load shedding) (fornecimento com menor nível de confiabilidade) por sinal remoto (a partir de centros de controle) ou automático, respondendo a situações de subtensão ou subfrequência. Portanto, a implantação das redes inteligentes requer uma ampla alteração do esquema tarifário vigente, que considera preços médios, baseado em custos passados e previstos, mas não no custo real instantâneo, ou seja, a rede inteligente requer uma sinalização econômica correta e atualizada do custo de fornecimento da energia elétrica, o que, por sua vez, requer o correto funcionamento do mercado de energia. 5

6 Redes Inteligentes Mini e Micro Geração Distribuída A mini (potência 1000 kw) e micro (potência 100 kw) geração distribuída é, em geral, de fonte solar fotovoltaica. Recentemente a EPE publicou a Nota Técnica Análise da Inserção da Geração Solar na Matriz Energética Brasileira que estimou os custos de investimento e comparou com as tarifas de energia, constatando que ainda é necessário incentivo fiscal para viabilizar a mini e micro geração fotovoltaica para grande parte dos consumidores cativos, através de esquemas de net metering. Redes Inteligentes Mini e Micro Geração Distribuída A ANEEL lançou recentemente a Resolução Normativa 482/2012 estabelecendo as diretrizes para a tarifação do consumidor com este modo de GD e a Resolução 481/2012 que reduz em 80% as tarifas de transmissão (TUST) e distribuição (TUSD) para este tipo de geração incentivos econômicos para a mini e micro GD alternativa Assim, esperasse uma expansão significativa da GD solar nos próximos anos, que poderá ainda ser mais vigorosa com a entrada dos carros elétricos / híbridos, cujo esquema de utilização é especialmente adequado para este tipo de geração. 6

7 Ministério de Minas e Energia buü ztwé 7