Modernização de UHEs Tendências e Importância para o Sistema Interligado Nacional SNPTEE - Foz do Iguaçu, 2015-10-19
Agenda 1. Experiência da VOITH com a Modernização de usinas 2. Breve história da geração hidrelétrica no Brasil e porque modernizar usinas hidrelétricas 3. Novas questões regulatórias 4. Tendências do sistema e a Modernização XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19 2
Energia Um quarto de toda a eletricidade gerada por centrais hidrelétricas no mundo é produzido com tecnologias e serviços da Voith.
A Voith em números de50 Em mais países 39.000 funcionários 5mercados Índice P&D Empresa familiar desde Vendas 4,0% 1867 5,3 bilhões Stand: 2013/14
Voith Hydro Presença Mundial North America York (PA) USA Chattanooga (TN) USA Springfield (OR) USA Mississauga (ON) Canada Montreal (Brossard, QC) Canada Granby (QC) Canada Ciudad de Mexico Mexico Latin America São Paulo Brazil Manaus Brazil Lima Peru Santiago Chile Cuenca Ecuador Bogotá Colombia Europe Heidenheim Germany St. Pölten Austria St. Georgen Austria Tolosa (Ibarra) Spain Milano Italy Oslo Norway Trondheim Norway Sarpsborg Norway Västeras Sweden Pilsen Czech Rep. Ankara Turkey Moscow Russia Podgorica Montenegro Bucharest Romania Trebisov Slovakia Asia Shanghai China Noida India Vadodara India Kawasaki Japan Seoul Korea Production Sales / Engineering / Service-shop
A Voith no Brasil Desde 1964 atuando no Brasil Participamos dos principais projetos hidrelétricos do país Moderna infraestrutura fabril e fundição própria Em 2012 inaugurada a fábrica de Manaus
A experiência da Voith com a modernização de usinas titulo lugar ou autor yyyy-mm-dd 7
A Voith é referência mundial em modernização de usinas hidrelétricas Rheinfeld (Alemanha/Suíça) Bath County (EUA) Uglich (Rússia) Eglisau (Suíça) Rio Reno, 1898 Virgínia, 1985 Rio Volga, 1940 Rio Reno, 1920 +200% em geração (600 GWh) +25% em capacidade instalada (2.700 MW) +18% em capacidade instalada (130 MW) +28% em geração (314,5 GWh) XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19 8
Referências no de Modernizações no Brasil Salto Santiago Chavantes Capivara Rio Iguaçu, 1982 Rio Paranapanema, 1971 Rio Paranapanema, 1977 Acréscimo de Garantia Física 24,2 MWmed (+3,35%) Acréscimo de Garantia Física 5,7 MWmed (+3,21%) Acréscimo de Garantia Física 15,6 MWmed (+4,73%) Nota: direito das imagens: Tractebel e Duke Energy XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19 9
Presença mundial da Voith Brasil 23 GW modernizados ou em execução; 125 unidades geradoras modernizadas; Experiência demonstra que as Usinas são modernizadas entre 30 e 35 anos de operação. Países onde a Voith Brasil executou projetos de Modernização XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19
Voith Brasil Principais projetos últimos 20 anos Usina País Num. unidades Potencia Mod (MW) Ilha Solteira Brasil 4 720 Furnas Brasil 6 930 Bariri Brasil 1 65 Cachoeira Dourada Brasil 3 165 Três Marias Brasil 6 396 Sá Carvalho Brasil 1 19 Jupiá Brasil 2 224 Mauá Brasil 2 22 Salto Grande Brasil 4 100 Jurumirim Brasil 2 116 Capivara (em execução) Brasil 4 640 Guri II (em execução) Venezuela 5 3900 Callahuanca Perú 3 45 Moyopampa Perú 2 50 Aswan Egipto 12 2472 Enguri Georgia 3 810 Alfalfal I Chile 2 360 Lotru Romania 3 558 Bonneville USA 4 192 Bath County USA 6 3180 Castaic USA 6 1500 Helms USA 3 1350 Calderwood USA 3 174 Conowingo USA 7 336 Noxon USA 1 88 Cheoah USA 4 128 Rock Island USA 4 92 Holtwood USA 2 128 Bridgewater USA 2 36 Agua Vermelha (em execução) Brasil 6 1380 Chavantes (em excecução) Brasil 4 424 Passo Fundo Brasil 2 224 Salto Santiago (em execução) Brasil 6 2160 TOTAL 125 22984 XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19
Uma breve história da geração hidrelétrica no Brasil titulo lugar ou autor yyyy-mm-dd 12
A partir da década de 60 o Brasil se tornou uma potência hidrelétrica Capacidade Hidrelétrica Instalada e em Construção, em GW Por década. Fonte: BIG ANEEL. Análise Voith Hydro. 2010 2000 1990 1980 1970 11,5 15,7 13,4 12,0 32,8 17,3 Belo Monte, Jirau, S. Antônio, Teles Pires, Estreito, Foz do Chapecó, S. A. Jari, Mauá, Simplício Itá, Machadinho, Lajeado, Campos Novos, Barra Grande, P. Angical, Itapebi, Cana Brava, Irapé Xingó, Porto Primavera, S. Mesa, Segredo, S. Caxias, 3 Irmãos, Taquaruçu, N. Ponte, Miranda Itaipu, Tucuruí, Itumbiara, Foz do Areia, Itaparica, S. Santiago, Emborcação, Sobradinho, Rosana Ilha Solteira, P. Afonso III e IV, S. Simão, Marimbondo, Água Vermelha, Capivara, Chavantes, P. Fundo 1960 1950 1940 1930 1920 1910 1900 6,0 2,1 0,2 0,0 1,1 0,1 0,0 Jupiá, Furnas, Estreito, P. Afonso I e II, Três Marias, Jacuí, Barra Bonita, Bariri, Jurumirim, Caconde Cachoeira Dourada, M. Mascarenhas de Moraes (Peixoto), Nilo Peçanha, Salto Grande, Itutinga Fontes Nova, Americana, Areal, Gafanhoto Chaminé, Bracinho Henry Borden, Ilha dos Pombos, Porto Góes, Rasgão, Rio do Peixe Itupararanga, Jaguari, Itatinga Canastra Em Operação Em Construção Nota: Inclui a potência total de Itaipu (14 GW) XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19 13
Mais da metade do parque hidrelétrico brasileiro já está em idade de modernizar Idade das Usinas Brasileiras, em anos Fonte BIG (ANEEL). Análise Voith Hydro. 10 20 anos 12,4 GW (13%) < 10 anos 18,2 GW (19%) > 40 anos 16,9 GW (18%) 96,8 GW 20 30 anos 22,7 GW (23%) 30 40 anos 26,5 GW (27%) O Brasil possui cerca de 43,4 GW de usinas hidrelétricas com mais de 30 anos de idade de operação. O que representa quase metade (45%) do parque hidrelétrico brasileiro. Muitas dessas usinas ainda não foram modernizadas! 14 usinas possuem poços que permitem a instalação de 32 novas unidades que resultariam 7.425 MW de potência adicional para o sistema (½ Itaipu) XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19 14
Por que modernizar uma usina? Desgaste natural com o tempo: redução da eficiência, aumento do risco de acidentes e de paradas inesperadas (indisponibilidade forçada). / A tecnologia evoluiu e hoje conseguem-se melhores rendimentos e disponibilidade, além do controle e automação mais modernos e econômicos. A modernização permite também aumentar a capacidade instalada e a garantia física das usinas, gerando receita para a concessionária e promove a expansão da geração para atendimento da carga e da ponta. Dependendo do objetivo, o ganho de eficiência permite gerar a mesma potência com menos recursos (água) poupando os reservatórios. Não causa impacto ambiental, aumenta a oxigenação da água e a preservação de peixes com turbinas fish-friendly. XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19 15
Novas Questões Regulatórias 16
Consequências da MP579/2012 convertida na Lei 12.783/2013: Concessão Vencida? Concessão Renovada? O que acontece? Potencia Não Vende a sua garantia física no mercado regulado (ACR) e no mercado livre (ACL). As diferenças entre a geração e os contratos são liquidadas no MRE e no MCP. 72,7 GW Sim Não Sim Usina indenizada. Encerram os contratos bilaterais de energia e continua a operar até nova licitação. Energia passa a ser liquidada no MCP. Usina indenizada. Continua com a concessão e entra no regime de cotas. Passa a ser remunerado sobre o O&M da usina (GAG) e não mais pela energia produzida. 9,7 GW 15,3 GW XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19 17
A Resolução Normativa nº 642/2014: Esclarecendo a remuneração dos investimentos Ampliação Aumento de potência instalada, com acréscimo de unidades geradoras. Ex.: Máquina nova em poço existente ou construção de nova casa de força ou ampliação Investimentos Melhoria Instalação, substituição ou reforma em instalação de geração existente, visando melhorar ou manter a prestação do serviço. Ex.: Repotenciação e modernização de unidades geradoras Bens não Reversíveis Hardware e software, veículos, além da infraestrutura de edifícios de uso administrativo XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19 18
Tendências do sistema e a Modernização titulo lugar ou autor yyyy-mm-dd 19
Tendências recentes do SIN (A) Carga elétrica (GWméd) (B) Garantia física não hidrelétrica (GWméd) (C) Energia armazenada máxima (GW.mês) (D) Meses de armazenamento D = C / (A B) 65,8 92,7 20,3 34,4 288 295 6,3 5,1 2014 2023 2014 2023 2014 2023 2014 2023 Fonte: PDE2023 (EPE). Análise Voith Hydro. XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19
Tendências recentes do SIN Evolução da Capacidade Instalada do SIN, em GW Fonte: PDE 2024 (EPE). Termelétrica (16%) Termelétrica (16%) Biomassa (8%) Eólica (4%) PCH (4%) 133 GW Hidrelétricas 68% Biomassa (9%) Solar (3%) Eólica (12%) 207 GW Hidrelétricas 56% 2014 2024 A participação hidrelétrica cai para 56%. PCH (4%) Capacidade de armazenamento dos reservatórios declina fortemente. Até 2007 média inundada de 0,51% km²/mw instalado. A partir de 2008 média inundada passou para 0,06 km²/mw instalado. Eólica e Solar s crescem em participação. Passam de 4% para 12% e de 0% para 3%, respectivamente. XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19
Custo médio de produção Tipo de geração de energia elétrica Custo médio de produção por fonte em reais por MW/h 491 138 102 135 140 197 115 Óleo Diesel Nuclear Biomassa Termelétrica Carvão Termelétrica Gás Eólica Hidráulica Fonte: Atlas ANEEL. XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19
Eficiência Energética na Geração de Eletricidade Tipo de geração de energia elétrica Eficiência típica do equipamento de geração em porcentagem (%) +3 a 4% por MOD 90 58 35 35 43 35 15 Solar Fotovoltaica Nuclear Termelétrica Vapor Termelétrica Carvão Termelétrica Gás Eólica Hidráulica XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19
Tempo de Implementação Tipo de geração de energia elétrica Tempo médio de implementação por fonte em meses 84 54 50 36 36 36 24 Solar Fotovoltaica Nuclear Biomassa Termelétrica Carvão Termelétrica Gás Eólica MOD Hydro XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19
Importância da Modernização das Usinas existentes Principais benefícios na modernização: Aumento de performance médio Unidade Geradora aumento médio de rendimento em até 8% aumento médio de potência de 11 a 22% ganhos médios de energia de cerca de 7,4% Fonte: Manual Modernização Eletrobrás DEAG Março/2000 Aumento da energia produzida (firme e ponta). Manutenção da segurança e confiabilidade do SIN, através da garantia de fornecimento nos horários de pico. Revitalização do parque gerador próximos aos grandes centros consumidores, os quais utilizam linhas de transmissão existentes. Garantia de disponibilidade futura. Custo/benefício atraente e baixo tempo de implementação. Ausência de impacto ambiental. Redução dos custos de operação e manutenção. Preservação do patrimônio público, através da extensão da vida útil dos equipamentos. Preservação e valorização do bem maior: a água! XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19
Aumento de Eficiência ou Potência Turbinas Tendência de Desenvolvimento de Turbinas Hidráulicas 98 Rendimento de la Turbina (%) 96 94 92 90 88 86 84 82 80 Tendencia de Rendimento Máximo de Turbinas Hidráulicas Tendencia de Rendimento Máximo de Turbinas Repotenciadas 78 1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010 Ano de Posta em Marcha de Equipamento Original XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19 Um projeto de rotor dedicado às novas condições de operação da usina aumentará o rendimento exatamente onde as unidades geradoras são/serão operadas
Aumento de Eficiência ou Potência Geradores A modernização de um gerador fabricado a mais de 30 anos pode proporcionar o aumento de 10 % até 20% na potencia nominal. Também pode proporcionar um aumento eficiência médio de até 1 %. XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19
Portaria Nº 861, OUT/2010 Ganhos de garantia física com a Modernização Estabelece os fatos relevantes e a metodologia para Revisão Extraordinária dos Montantes de Garantia Física de Energia de Usina Hidrelétrica despachada centralizadamente no Sistema Interligado Nacional - SIN, com capacidade instalada superior a 30 MW. Usina Hidrelétrica Garantia Física Vigente (MWmed) Acréscimo de Garantia Física (MWmed) Incremento Percentual Salto Santiago 723 24,2 3,35% Chavantes 177,7 5,7 3,21% Capivara 330 15,6 4,73% Total 1230,7 45,5 3,70% XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19
Estudo EPE - Nota técnica DEN 03/08 Repotenciação e Modernização de Usinas Premissas: Dados base 2008. Rendimento fixo para diversos tipos de máquina (91,14%); Retirada de 13 usinas com valores de rendimento acima do estimado (9.800 MW); Benefício principal considerado apenas o acréscimo de garantia física; Não foi considerado o aumento da potência máxima das unidades geradoras. XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19
Estudo EPE - Nota técnica DEN 03/08 Resultados e reavaliação do estudo Caract. Potência Total (MW) Potência Adicional (MW) Aumento de potencia (%) Garantia Física Vigente (MWmed) Acréscimo Garantia Física (MWmed) Aumento de Garantia Fisica (%) Obs. Estudo EpE / out-2008 > 20 anos > 30 MW 24053 605 2,52% 11694 272 2,33% Não considera aumento de potencia Voith / Base Estudo EpE > 20 anos > 30 MW 24053 2405,3 10,00% 11694 409,29 3,50% Com aumento de potência de 10%, mesmas centrais do estudo da EPE Voith / 2015 > 30 anos > 30 MW 27400 2740 10,00% 13350 467,25 3,50% Com aumento de potência de 10%, Base de usinas atualizada Voith / 2015 > 30 anos > 30 MW 27400 4110 15,00% 13350 467,25 3,50% Com aumento de potência de 15%, Base de usinas atualizada XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19
Conclusões A modernização de turbinas e geradores, com melhoria de eficiência, aumenta a produtividade a longo prazo. O aumento de produtividade é significativamente maior com despachos maiores de potência para atender a demanda crescente no país. Aumento de despacho de potência, sem modernização, diminui a produtividade das usinas e compromete a sustentabilidade a médio e longo prazo. O efeito cumulativo a longo prazo do aumento de desempenho das turbinas deve ser considerado, pois resulta em manter os níveis de montante mais elevados ao longo do tempo que por sua vez aumentam a produtividade, resultando em uma espiral positiva. A Voith Hydro reúne grande experiência em modernização de usinas e através de nossa tecnologia estamos preparados para contribuir com a Modernização e otimização de nossas centrais.
Mensagem Principal É fundamental fomentar projetos de modernização que promovam a eficiência energética, seja através de aumento de potência ou economia de água e que englobe todo o parque gerador
Contato: Sérgio Gomes Head de Vendas Modernização Tel.: +55 11 3944-4996 sergio.gomes@voith.com XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs Sérgio Gomes 2015-10-19 33