Desconstruindo Mitos: Integração da Energia Solar na Rede Elétrica Brasileira

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1 Desconstruindo Mitos: Integração da Energia Solar na Rede Elétrica Brasileira Dr. Heiko Lubke 8.2 Especialistas em Energias Renováveis Ltda. 30/06/2016

2 Conteúdo /06/2016 Empresa 8.2 Desafio da Expansão da FV Estabilidade de Rede Aspectos da Operação de Centrais FV Conlusões sobre custos Resumo Dr. Heiko Lubke 8.2 Especialistas em Energias Renováveis 2

3 8.2 Group Due Diligence of more than 6 GW onshore/offshore wind projects worldwide More than 17 years of experience in the area of CHP technology with biomass/biogas In-depth knowledge of all wind turbine types > turbines inspected Technical Due Diligence of more than 2,5 GW of PV projects Design review performed for most offshore wind turbines Ø Consultoria técnica independente para energia eólica, fotovoltaica e outras fontes renováveis Ø Primeiro escritório fundado na Alemanha por Manfred Lührs 1995 Ø 27 escritórios no grupo: Alemanha, Dinamarca, Áustria, França, Portugal, África do Sul, Paquistão e Brasil Ø 150 peritos técnicos Ø > 5000 clientes em 39 países Ø Desde Q2/2016 estabelecido no Brasil Stand A1 29/06/2016 Dr. Heiko Lubke 8.2 Especialistas em Energias Renováveis 3

4 Expansão da Fotovoltaica O Plano Decenal de Expansão de Energia 2024 prevê ampliação significativa da geração fotovoltaica no SIN. Geração Tensão de Rede Potência Adicional FV Distribuída baixa e média MWp FV Centralizada média e alta ~ MW Fonte: PDE MME/EPE, 2015 Total FV ~ 7 GW O acréscimo planejado da capacidade instalada da FV entre 2014 e 2024 será equivalente ao da biomassa e maior que o da hidrelétrica sem os projetos Belo Monte (11,2GW), São Luiz do Tapajós (8,0GW) e Jatobá (2,3GW). 29/06/2016 Dr. Heiko Lubke 8.2 Especialistas em Energias Renováveis 4

5 Expansão da Fotovoltaica Fonte: PDE MME/EPE, /06/2016 Dr. Heiko Lubke 8.2 Especialistas em Energias Renováveis 5

6 Estabilidade de Rede Principais causas para distúrbios de rede: Excesso de carga, sobrecarga de linhas, cabos, transformadores e sistemas Limite de Energia Reativa (Q) em geradores Compensação de Q insuficiente Perdas de linhas e geradores Principais desafios: Distância entre geração e centro de consumo Integração de geração variável (FV e eólica) Controle de Potência ativa Regulagem de Potência reativa 29/06/2016 Dr. Heiko Lubke 8.2 Especialistas em Energias Renováveis 6

7 Geração variável 24,5 MWp PV Power Plant Finowtower, Eberswalde, GER 2 km Fonte: Solarhybrid AG, /06/2016 Dr. Heiko Lubke 8.2 Especialistas em Energias Renováveis 7

8 Geração variável Fonte: EON edis AG, /06/2016 Dr. Heiko Lubke 8.2 Especialistas em Energias Renováveis 8

9 Geração variável ΔP ~ 10 MW Δt ~ 10 min. Fonte: EON edis AG, /06/2016 Dr. Heiko Lubke 8.2 Especialistas em Energias Renováveis 9

10 Regulagem Ø Ø A regulagem de potência possibilita o aumento controlado da geração em rampa pré-definida A latência depende da tecnologia do sistema e requer planejamento, atingindo reação de até 1 segundo 29/06/2016 Dr. Heiko Lubke 8.2 Especialistas em Energias Renováveis 10

11 Regulagem Ø Rampas realizáveis de p/ ex. 5 MW/1 min. ou 1 MW/10 seg Ø A regulagem causa perdas de produção incumbidas à geradora Fonte: EON edis AG, 2012 Ø Sistemas compatíveis com armazenamento em baterias 29/06/2016 Dr. Heiko Lubke 8.2 Especialistas em Energias Renováveis 11

12 Qualidade de Energia Ø Q regulável independentemente de S, também à noite Ø Q + P Potência instalada da unidade geradora Fonte: Belectric Solarkraftwerke GmbH, 2012 Potência Reativa regulável (imagem esquemática) Potência ativa alcançável sob condições de irradiação 29/06/2016 Dr. Heiko Lubke 8.2 Especialistas em Energias Renováveis 12

13 Qualidade de Energia Ø Q regulável independentemente de S Ø Q + P Potência instalada da unidade geradora Fonte: Belectric Solarkraftwerke GmbH, 2012 Potência Reativa regulável Potência ativa alcançável sob condições de irradiação 29/06/2016 Dr. Heiko Lubke 8.2 Especialistas em Energias Renováveis 13

14 Custos do Controle de P e Q Regular P significa conter aumento decorrente das variabilidades do tempo. Disponibilizar Q utilizando a capacidade técnica dos inversores FV gera custos para geradoras e para operadoras da rede. A unidade geradora arca com: Ø Investimento adicional para maior dimensionamento do inversor Ø Perdas adicionais do inversor (calor) Ø Custos de oportunidade, quando a potência do inversor precisa ser limitada para poder disponibilizar Q A operadora da rede arca com: Ø Perdas de potência ativa (P) na rede e transformadores, quando a unidade geradora demanda Q 30/06/2016 Dr. Heiko Lubke 8.2 Especialistas em Energias Renováveis 14

15 Resumo As vantagens da geração de energia elétrica em centrais fotovoltaicas (FV) de grande porte (> 1 MW) conectadas em média e alta tensão são: Ø Ø Ø Ø A redução de perdas em linhas de transmissão O provimento de serviços ancilares, como a geração de energia reativa A postergação de investimentos em expansão nos sistemas de rede O curto tempo de implantação O baixo impacto ambiental A diversificação de fontes na matriz energética A geração de mercado de trabalho através da demanda de tecnologia A isenção das operadoras de redes de distribuição dos desafios resultantes da bidirecionalidade das conexões da mini- e microgeração distribuída 29/06/2016 Dr. Heiko Lubke 8.2 Especialistas em Energias Renováveis 15

16 8.2 Especialistas em Energias Renováveis - Brasil Ltda. Dr. Heiko Lubke, Diretor Fotovoltaica +55 (41) heiko.lubke@8p2.com.br