MICRORREDES ELÉTRICAS E ARMAZENAMENTO DE ENERGIA

Transcrição

1 PPE/COPPE/UFRJ 3º Seminário de Inserção de Novas Fontes Renováveis e Redes Inteligentes no Planejamento Energético Nacional 20 e 21 de Setembro de 2016 MICRORREDES ELÉTRICAS E ARMAZENAMENTO DE ENERGIA Marlon Huamaní Bellido Rio de Janeiro, 21 de Setembro de 2016

2 RESUMO 1. Introdução 2. Microrredes 3. Sistemas de armazenamento 4. Sistema elétrico brasileiro 5. Desafios e/ou barreiras 6. Conclusões

3 1. INTRODUÇÃO Energia elétrica um insumo essencial para o desenvolvimento sócio econômico de uma nação (infraestrutura básica da sociedade moderna). Eletricidade (como produto) é um fluxo não estocável, fruto da existência de dois processos simultâneos: GERAÇÃO e CONSUMO. Batalha dos sistemas (final século XIX): Thomas Edison (CC) e George Westinhouse/Nikola Tesla (CA). Reestruturação do setor elétrico nos anos 90s, beneficiou à introdução de novas tecnologias: Geração Distribuída.

4 1. INTRODUÇÃO Redução nos custos tecnologia fotovoltaica Tecnologias de geração distribuída com maior demanda nos próximos cinco anos

5 1. INTRODUÇÃO Problemas de segurança energética: envelhecimento da infraestrutura e desastres ou fenômenos inesperados, cada vez mais recorrentes. Fonte: National Energy Technology Laboratory Distribuição passa a ter um papel protagonista e desafiador na operação do sistema.

6 2. MICRORREDES Entidade única controlada, localizada à jusante da subestação de distribuição, inclui vários REDs, cargas de energia (elétrica e/ou térmica), podendo operar conectadas ou ilhadas da rede e com limites elétricos claramente definidos. Fonte: ROMANKIEWICZ, MARNAY, et. al. Microrrede (tradicional ou convencional); sistemas não conectados à rede elétrica, utilizadas em programas de eletrificação rural nos países em desenvolvimento.

7 2. MICRORREDES Setores com maior perspectiva de desenvolvimento de microrredes Fonte: NAVIGANT Fonte: IEEE Estágio de desenvolvimento da indústria das microrredes 7

8 2. MICRORREDES Componentes das microrredes: ζ REDs e cargas. ζ Rede física para conexão dos componentes. ζ Controles avançados e tecnologias de resposta à demanda.

9 2. MICRORREDES Microrrede Universidade de Tohoku Fukushi (Sendai Japão)

10 2. MICRORREDES Microrrede da Prisão de Santa Rita (Califórnia EUA)

11 2. MICRORREDES Benefícios microrredes Divisão mercado mundial microrredes 2Q 2016 Fonte: NAVIGANT

12 2. MICRORREDES Fonte: NAVIGANT Projeção das microrredes na Ásia Fonte: NAVIGANT Crescimento das microrredes e receitas no mundo

13 3. SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO Formas de armazenamento: ζ Elétrica: Supercapacitores e supercondutores. ζ Eletroquímica: Como as baterias (Chumbo ácido, Lítio). ζ Mecânica: Volantes de inércia (Flywheels) ou bombeamento. ζ Química: Hidrogênio. ζ Térmica: Aquecedores a água ou óleo. Fonte: IEA

14 3. SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO Opções tecnológicas de armazenamento de eletricidade Fonte: IEA

15 3. SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO Maturidade tecnologias de armazenamento de energia Fonte: IEA

16 3. SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO Projetos de armazenamento de energia ao redor do mundo 8,18 GW (1109 Projetos) Fonte: DOE

17 3. SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO Tecnologias de armazenamento com maior demanda nos próximos cinco anos Fonte: IEEE Projeção da capacidade mundial instalada armazenamento de energia em microrredes (MWh) Fonte: NAVIGANT

18 3. SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO Serviços fornecidos pelos sistemas de armazenamento (baterias) Fonte: ROCKY MOUNTAIN INSTITUTE

19 3. SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO Custo específico das diferentes tecnologias de armazenamento de eletricidade Fonte: IEA

20 3. SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO Evolução custos sistemas de armazenamento Fonte: IRENA

21 4. SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO Fonte: ANEEL Capacidade instalada no Brasil (2016) Fonte: EPE Geração de energia elétrica no Brasil

22 4. SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO Fonte: FIRJAN Evolução da capacidade de regularização do SIN Fonte: EPE Consumo per-capita energia elétrica Brasil

23 4. SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO Recursos Energéticos Distribuídos (REDs) no Brasil: ζ Geração Distribuída: RN ANEEL 482/2012 (modificada RN ANEEL 687/2015) e ProGD. ζ Armazenamento: ANEEL projeto estratégico de P&D para sistemas de armazenamento de energia. ζ Eficiência energética: PROCEL e programa das distribuidoras. ζ Gerenciamento da Demanda: Bandeiras Tarifárias, Tarifa Branca e Medição Eletrônica. Fonte: ANEEL (2015)

24 4. SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO Custos sistemas fotovoltaicos (R$/Wp) Fonte: EPE Fonte: EPE Projeção do crescimento da geração distribuída fotovoltaica (até 5 MW) A expansão da demanda por energia elétrica deve crescer, em média, 4,3% a.a. Expansão deve ser atendida por fontes renováveis a através da geração solar distribuída (maior participação). Aumento das fontes renováveis traz desafios para sua integração e gerenciamento, principalmente, em lugares com maior concentração geográfica.

25 4. SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO Projeto estratégico N o 20/16: Arranjos Técnicos e Comerciais para a inserção de sistemas de armazenamento de energia no setor elétrico brasileiro - Objetivos: ζ Incentivar o desenvolvimento tecnológico nacional da cadeia produtiva da indústria de armazenamento de energia. Possibilidade de redução dos custos de equipamentos e componentes. ζ Capacitação profissional e tecnológica em vários níveis, entidades e segmentos da cadeia produtiva. ζ Possibilidade de otimização dos recursos energéticos, considerando o planejamento integrado de recursos e a complementaridade energética. ζ Aperfeiçoamento regulatório que favoreça o aumento da qualidade, segurança e confiabilidade do suprimento de energia.

26 4. SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO Brasil sem histórico em desastres naturais, porém, dependência hidrelétrica gera elevado risco escassez durante períodos de seca (estresse hídrico): MME custo R$ 60 bilhões em 2014.

27 5. DESAFÍOS/BARREIRAS À IMPLANTAÇÃO DE MICRORREDES/SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO Para a inserção das microrredes no setor elétrico enfrentam-se quatro tipos de barreiras: ζ Questões técnicas: esquemas de proteção (falhas externas e internas), localização mais apropriada, transição nos modos de operação (conectada e ilhada), restrições das concessionárias, falta de normas, falta de capacitação profissional, etc. ζ Questões regulatórias: ainda invisíveis dada sua escassa participação no mercado, falta de definição do conceito, regulação, tipos de conexão, definição de tarefas e responsabilidades, falta de experiência do regulador, oposição da concessionária local, etc. ζ Questões econômicas: custo elevado, falta de incentivos econômicos financeiros a fim de diminuir os riscos e incentivas o investidor privado, etc. ζ Questões de mercado: modelos de negócio, criação de mercados para comercialização do produto fornecido pela microrrede, etc.

28 5. DESAFÍOS/BARREIRAS À IMPLANTAÇÃO DE MICRORREDES/SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO Questões de mercado: Modelos de negócio ζ Microrredes da distribuidora ζ Microrredes único usuário ζ Microrredes híbridas ζ Microrredes multiusuário ζ Microrredes em sistemas isolados (microrredes tradicionais) ζ Gerenciador Agregador de Prosumidores Prosumidores (modelo APM Prosumidor) ζ Modelos Win - Win

29 5. DESAFÍOS/BARREIRAS À IMPLANTAÇÃO DE MICRORREDES/SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO (a) Agente Comercializador Varejista e (b) Modelo APM Prosumidor

30 5. DESAFÍOS/BARREIRAS À IMPLANTAÇÃO DE MICRORREDES/SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO Integrar as tecnologias de armazenamento ao sistema elétrico através de procedimentos regulatórios e de mercado. Promover processos de industrialização na cadeia de armazenamento. Desenvolver metodologias de validação de desempenho, confiabilidade, eficiência, etc. Desenvolver procedimentos e tecnologias aplicadas para casos específicos brasileiros, por exemplo, atendimento de comunidades remotas. Desenvolvimento de normas e padrões técnicos nacionais. Criar condições de financiamento. Identificação e desenvolvimento de mecanismos de suporte e incentivos para pesquisa fundamental e aplicada em Universidades e centros de P&D. Articulação em todos os níveis para a criação de uma cadeia de engenharia, indústria, construção e serviços.

31 6. CONCLUSÕES Maior participação de fontes renováveis e segurança energética, têm acrescentado, o interesse pelas microrredes e sistemas de armazenamento. Lacunas técnicas ainda não preenchidas e questões regulatórias, econômicas e de mercado impedem o desenvolvimento das microrredes e sistemas de armazenamento. Incentivos financeiros não vão existir plenamente até a existência de um mercado para os serviços que as microrredes e sistemas de armazenamento possam fornecer. Nenhum modelo específico isoladamente vai impulsionar o desenvolvimento das microrredes. Aprendizagem significativa ainda é necessária, pode ser acelerado por meio de programas pilotos que envolvam distribuidoras, municípios, usuários e outros interessados. Microrredes aumentam complexidade e custos de transação do mercado, consumidor final de uma não apropriada regulamentação ou alocação de custos, pode ser prejudicado. por questões A indústria das microrredes é incipiente e possui significativa incerteza nas potenciais direções para seu desenvolvimento.

32 Obrigado!