A evolução da rede cria novos desafios Microgrid & Energia Distribuída

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3 A evolução da rede cria novos desafios & Energia Distribuída

4 Pág. 4 De geração centralizada e transmissão unidirecional

5 para geração distribuída Transporte de gás natural Gás Natural Estação de Gás natural Transporte de gás natural Residências com Geração solar Geração eólica Individual Parque Eólico Offshore Gás hidrogênio Usina Biomassa Ciclo combinado Chiller Controlador Gerador Diesel Parque Eólico Onshore Caldeira Parque eólico onshore District heating cooling Armazenamento Energia Religadores automatizados Infraestrutura Veículo Elétrico Centro de controle Parque Fotovoltáico Centros Empresariais Data Centers Usina Térmica Subestação Subestação Subestação Hospitais Indústrias Pág. 5

6 e sistemas descentralizados. Gas transport Fossil power plant Gas supplier Offshore wind park Onshore wind park Gas station Aumento da Confiabilidade Pumped hydro Gas storage Biomass Redução Custos de Energia Substation Combined (cooling) heat and power Disponibilidade da Rede Redução de CO2 Controle Otimizado Network control center Thermal storage Soluções Financeiras Onshore wind park Large scale PV plant Gas distribution District heating cooling Chiller Substation Residências com Geração solar Armazenamento Energia Religadores automatizados Controlador Subestação Hospitais Indústrias Geração eólica Individual Gerador Diesel Infraestrutura Veículo Elétrico Centros Empresariais Data Centers Pág. 6

7 Descentralização e conectividade traduz em novas fontes geradoras, possibilitando novas soluções e modelos de negócios Digitalização & Smart Grid Instalação de medidores inteligentes em milhões unidades Crescimento do fornecimento de energia Crescimento de Renováveis Geração Distribuída Convencional Renováveis Solar Eólica Outras Centralizada Decentralizada ~50 ~90 ~100 20% 20% 29% 71% 40% 60% 19% 36% 45% 29% 33% 58% 47% 20% 14% 49% 51% 62% 38% 67% 33% Sensores / medidores inteligentes fornecem dados, as soluções de TI se torman mais importantes Novos players no mercado Preços e modelos de negócios diferenciados Gerenciamento de ativos Países emergentes ex. China, India, Indonesia Aumento dos processos industriais Infraestrutura de mobilidade (carros elétricos) Reforço das redes de transmissão de energia Interconexão do grid (novos investimentos) Conexão do grid com os grandes parques eólicos e solares Sistemas críticos de fornecimento de energia Soluções de armazenamento de energia Crescimento dos sistemas de baixa e média tensão Surgem os s Nota: Previsão Siemens baseada em análise do mercado e setor elétrico Pág. 7

8 Os Sistemas de Energia Distribuída (DES) e s direcionam três principais propósitos de valor $ e Energia Distribuída Economia & Eficiencia Energética Investimento vs Operação Controle de geração distribuída Controle de demanda Confiabilidade Black start (auto-restabelecimento) Sincronização de fontes geradoras Controle online via IHM (supervisão/medição) Monitoramento e controle do grid Sustentabilidade Previsão de Geração / Consumo Foco em fontes renováveis Redução de CO2 Pág. 8

9 Solução Siemens / Energia Distribuída Portfolio completo Software de simulação Dados históricos: Avaliação da melhor configuração da solução, minimizando o custo de operação e melhor topologia para estabilidade da rede Simulação: Determinação do HW e SW do sistema, indicação dos ganhos/benefícios Controller Controlador : Responsável por todo o sistema de energia distribuída, otimizando a utilização das diversas fontes conforme operação e redução de custos. Controller: Modos de operação (controle), integração com a geração distribuída, eficiência energética Medição de performance Comparativo entre os dados históricos com os ganhos reais da solução implantada. Consultoria DES: Solução DES personalizada para cada cliente, recomendações operacionais Consultoria Recomendação de novas implementações com base na medição de performance do DES implantado. SICAM SCC IHM: Supervisão, medição, reports, benchmarking do DES Pág. 9

10 Solução Siemens / Energia Distribuída Portfolio completo Software de simulação Dados históricos: Avaliação da melhor configuração da solução, minimizando o custo de operação e melhor topologia para estabilidade da rede Simulação: Determinação do HW e SW do sistema, indicação dos ganhos/benefícios Controller Medição de performance Controlador : Responsável por todo o sistema de energia distribuída, otimizando a utilização das diversas fontes conforme operação e redução de custos. & Energia Distribuída Comparativo entre os dados históricos com os ganhos reais da solução implantada. Controller: Modos de operação (controle), integração com a geração distribuída, eficiência energética Consultoria DES: Solução DES personalizada para cada cliente, recomendações operacionais Consultoria Recomendação de novas implementações com base na medição de performance do DES implantado. SICAM SCC IHM: Supervisão, medição, reports, benchmarking do DES Pág. 10

11 controller: elemento chave do sistema Quais são os meus Qual a geração necessária Como otimizar os Como meusgarantir o sincronismo recursos e necessidades? com base na minha carga? recursos? das fontes geradoras? Engenharia Definir características e limites do sistema Previsão de geração e demanda Módulo de otimização Controle de tensão e frequência Controller + SICAM SCC IHM Protocolos de comunicação (IEC 61850,104, MODBUS, DNP3) Modos operacionais Black start, ilha, sincronismo etc. Descarte de cargas automatizado Base de dados Registro de todas as informações do sistema Como monitorar e controlar Como façospara automatizar Como faço a para priorizar Onde os cargas dados monitorados e calculados recursos? transição e modos e operacionais? descartá-las automaticamente? serão armazenados e analisados? Pág. 11

12 Digitalização e : maximizando o valor da solução e gerenciando os ativos de energia Centros Comerciais e Empresariais Data Center Indústrias Universidades Sistema Isolado Hospitais Parques eólicos Digitalização & SICAM Controller, SICAM SCC, Spectrum Power, SIEStorage Armazenamento de energia Soluções Fotovoltaicas Usinas de Biomassa Pág. 12

13 Modelos de negócios dedicados à área de aplicação do cliente final Universidades Locais Remotos Redes Isoladas Indústrias com processos críticos (Storage) Infraestruturas críticas / Instituição militar Pág. 13

14 Projetos de Sucesso Universidade Algonquin Desafio Solução Siemens Benefícios Otimizar os custos de energia do campus através do mix de geração de energia Atingir a eficiência energética necessária, integrando com a automação predial existente Aplicação de funcionalidades avançadas da solução, como operação modo ilha e descarte de cargas automatizado O sistema de gerenciamento Siemens será responsável pelo controle, otimização e integração de: cogeração (4 MW), placas solares (10 kw), armazenamento de energia (storage), veículos elétricos, exportação de energia à concessionária O Siemens permite o uso da energia combinada reduzindo custos para o cliente final Modo ilha e descarte de cargas automatizado Interface com sistema de automação predial permitindo a otimização conforme lógicas de controle do Base de pesquisa e desenvolvimento dos estudantes Confiabilidade no fornecimento de energia para o campus com autorestabelecimento Potencial de redução de custos de energia de aprox. US$ 1M por ano Informações do projeto Localização: Ottawa, Canada Atividade: Universidade Demanda: kw Pág. 14

15 Estudos de otimização Simulações Universidade Algonquin Cenário 1: Situação atual Cenário 2: Cogeração Cenário 3: CG + Grid + Modelo tradicional: fornecimento de energia elétrica pela concessionária local, provinda de uma usina térmica Custo de energia elétrica: US$ 3M por ano Aplicação de cogeração: 100% do fornecimento de energia elétrica utilizando solução de cogeração Custo de energia elétrica: US$ 2.2M por ano Redução: US$ 800K / ano Solução : otimização dos recursos energéticos com a aplicação de solução fotovoltáica, storage e exportação de energia ao grid em horários específicos Custo de energia elétrica: US$ 2M por ano Redução: US$ 1M / ano Considerando a solução aplicada (microgrid HW e SW), a estimativa do retorno de investimento é de 2-4 anos. Pág. 15

16 Projetos de Sucesso Concessionária Arizona - Sistema de energia distribuída Controller 10MW Energia solar residencial 1500 s controller: gerenciamento de energia US$ 360 Redução anual da conta de energia por consumidor Pág. 16

17 Projetos de Sucesso Ventotene, Itália: Sistema Isolado utilizando energias renováveis Eficiência Energética % Redução de óleo Diesel e emissão de CO2 Confiabilidade desempenho e controle integrado, utilizando armazenamento de energia. Projeto de referência. Cliente: ENEL Pág. 17

18 Duas grandes tendências interligadas estão impulsionando a transformação do mercado de energia Armazenamento Eficiência Energética Ciclo combinado Turbina Ciclo Combinado Energia Distribuída Digitalização de subestação Plataforma de Distribuição Analytics Data Centers Digitalização Smart Grid $ Controle Distribuído e-cars Solar Eólica Biomassa Renováveis e convencional Cyber security Proteção Adaptiva Investimentos em tecnologia Modelos de negócios diferenciados Pág. 18

19 Soluções em Automação de Energia / Energia Distribuída José Ricardo G. da Silva (11) josericardo@siemens.com Pág. 19