Impacto da Integração das Fontes Renováveis Alternativas de Energia no Sistema

Impacto da Integração das Fontes Renováveis Alternativas de Energia no Sistema O SIN do Futuro Rio+20 Dalton O. C. Brasil Rio, 21/06/2012

Conteúdo Introdução Fontes de Energia Renovável Perspectiva de Integração de Fontes Renováveis no Mundo Perspectiva de Integração de Fontes Renováveis Alternativas no Brasil Oportunidades da Integração das Fontes Renováveis Alternativas O Sistema de Transmissão do Futuro (Inteligente) Integração de Fontes Renováveis no SIN Conclusões 2

Fontes Renováveis de Energia Principais Tipos de Fontes Renováveis de Energia: Biocombustível Biomassa Geotérmica Hidráulica Marés Ondas marítimas Solar Vento 3

Perspectiva de Integração de Fontes Renováveis no Mundo Eólicas e Solar 4

Perspectiva de Geração Eólica no Mundo 60 Capacidade Instalada MW (Junho 2011) Top Ten 52,8 50 40 42,4 GW 30 28,0 29,5 20 21,2 14,6 10 6,2 6,1 5,7 4,6 4,0 0 China USA Germany Spain India Italy France UK Canada Portugal Rest of World Final 2011: Total 240 GW aproximadamente 3% da demanda mundial de eletricidade. Fonte: WWEA (World Wind Energy Association). 5

Perspectiva de Geração Eólica no Mundo Grau de Penetração (%) (Junho 2011) 25 21 20 18 16 15 14 % 10 9 5 2 1,2 0 Dinamarca Portugal Espanha Irlanda Alemanha EUA China Investigações mostram que para até 20% uniformemente distribuído não deve haver dificuldade na integração e operação. Fonte: WWEA (World Wind Energy Association). 6

Perspectiva de Geração Eólica no Mundo 250 Potência Instalada Geração Eólica Comunidade Européia 200 150 GW 100 50 0 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 On Shore - 7%/ano Off Shore - 30%/ano Fonte: EWEA (European Wind Energy Association). 7

Perspectiva de Geração Solar no Mundo 80 Capacidade Instalada PV no Mundo 70 60 50 GW 40 30 20 10 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Europa America Asia Outros Final 2011: Total 70 GW aproximadamente 0,9% da demanda mundial de eletricidade. Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association). 8

Perspectiva de Geração Solar no Mundo 30 Top TenPV em 2011 Capacidade Instalada (GW) 25 20 15 10 5 0 24,7 12,8 4,9 4,4 4,4 3,1 2,7 2,0 2,0 1,3 Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association). 9

Perspectiva de Geração Solar no Mundo 250 Previsão Capacidade Instalada PV no Mundo 200 GW 150 100 Outros Asia America Europa 50 0 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Ano Cenário Moderado. Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association). 10

Perspectiva de Geração Solar no Mundo 3000 Evolução Preços Plantas PV 2500 2000 Eu$/kWp 1500 1000 500 0 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Cenário 1 Cenário 2 Preços Planta Grande: Inclui investimento, instalação e engenharia. Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association). 11

Perspectiva de Geração Solar no Mundo 0,35 Custo de Geração PV 0,3 0,25 Eu$/kWh 0,2 0,15 0,1 0,05 0 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 Cenário 1 Cenário 2 LCOE - Levelised Cost of Electricity. Preços Planta Grande: Inclui todos custos de investimento e operação. Fonte: EPIA (European Photovoltaic Industry Association). 12

Perspectiva de Geração Solar no Mundo Capacidade Instalada CPS 2010 (MW) Plantas em Construção CPS 2010 (MW) Espanha 731 Espanha 548 EUA 508 EUA 10.843 Iran 67 China 96 Israel 6 África/Oriente Médio 160 Austrália 3 Austrália 10 Alemanha 2 França 1 Total 1.318 11.657 CPS: Concentrating Solar Power (Fontes Termo Solares). Fonte: U.S. Department of Energy (Energy Efficiency & Renewable Energy). 13

Perspectiva de Integração de Fontes Alternativas no Brasil Eólicas, Biomassa e Solar 14

Matriz Energética Brasileira Atual +3.400km 2011 2014 Demanda Máxima MW 71.133 86.898 Capacidade Instalada MW 111.618 136.213 Hidro 83.276 89.218 Térmica 18.235 28.516 Pequenas Plantas 10.107 18.479 +3.450km Cap. Armazenamento MWmes 284.259 - Produção TWh 493,7 - Hidro 450,2 - Térmica 41,6 - Eólica 1,9 - Carga de Energia TWh 491,3 592,0 2011 2013 LTs (>230kV) - km 102.717 122.503 Em 2011, a capacidade instalada hidráulica representou 75% do total; entretanto, a geração hidráulica foi de 91%. 15

A Perspectiva do Plano Decenal 2020 180 Evolução da Capacidade Instalada GW 160 140 120 100 80 60 40 20 Eólica Biomassa PCH Térmica Nuclear Hidro 0 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Hidro Nuclear Térmica PCH Biomassa Eólica 2011 84,7 GW (73,4 %) 2,0 GW (1,7 %) 17,8 GW (15,4 %) 4,2 GW (3,6 %) 5,4 GW (4,7 %) 1,3 GW (1,1 %) 2020 115,1 GW (67,3 %) 3,4 GW (2,0 %) 25,5 GW (14,9 %) 6,4 GW (3,8 %) 9,2 GW (5,4 %) 11,5 GW (6,7 %) Solar (?) 16

Perspectiva de Geração Eólica no Brasil Mapa Brasileiro Disponível: 143,5 GW Nova Avaliação (EPE O Globo 24.07.11): 300 GW Considerando as novas tecnologias das plantas eólicas e as últimas medidas no Brasil (e.g. Atlas Eólico do Espírito Santo, 06.06.2009) a capacidade instalada total pode ser superior a 300 GW. 17

Distribuição Espacial dos Parques Eólicos no Brasil Região EOL em Operação EOL em Construção EOL Outorgadas 1998-2012 (*) Total No. PI (MW) No. PI (MW) No. PI (MW) PI (MW) N/CO 0 0 0 0 0 0 0 NE 47 865 44 1248 116 3467 5580 SE 1 28 0 0 1 135 163 S 25 579 3 70 33 851 1500 Total 73 1472 47 1318 150 4453 7243 (*) Construção ainda não iniciada. Fonte: ANEEL. Maiores participações: RN (33%), CE (25%), RS (16%). 18

Perspectiva de Geração Biomassa no Brasil 25 Potencial de Biomassa Bagaço + Palhas 20 15 GW 10 5 0 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 São Paulo Outros Estados Fonte: Única/COGEN 2009. 19

Geração Biomassa Atual no Brasil Tipo Nº Unidades Potência Instalada (MW) Bagaço 400 10.123,5 Biogás 196 119,6 Casca Arroz 9 36,4 Capim Elefante 7 148,2 Carvão Vegetal 4 27,2 Licor Negro 17 1.529,6 Óleo de Palmiste 2 4,4 Resíduos Madeira 52 498,1 Total 687 12.486,9 Distribuição de Geração Bagaço por Região S SE CO NE N S/Id 3,6 54,2 19,6 7,4 0,1 15,2 Fonte: ANEEL Usinas em operação, em construção ou outorgadas. 20

Perspectiva de Geração Solar no Brasil Valores anuais médios da irradiação solar do Brasil (Faixa de 1.550 a 2.370 kwh/m²). Valores de referência no mundo: Média Europa: 1.200 kwh/m² Oriente Médio: 1.800 2.300 kwh/m² Fonte: Atlas Brasileiro de Energia Solar INPE/2006 21

Geração Solar Atual no Brasil Usina Potência Outorgada (kw) Município Araras - RO 20,5 Nova Mamoré - RO Tauá 5.000,0 Tauá - CE IEE 12,3 São Paulo - SP UFV IEE/Estacionamento 3,0 São Paulo - SP Embaixada Italiana Brasília 50,0 Brasília - DF PV Beta Test Site 1,7 Barueri - SP Pituaçu Solar 404,8 Salvador - BA Aeroporto Campo de Marte 2,1 São Paulo - SP Total 5.494,4 Fonte: ANEEL Usinas em operação outorgada. 22

Oportunidades de Integração das Fontes Alternativas no Brasil 23

Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Condicionantes importantes: Nível de participação da geração hidráulica na matriz energética brasileira (em torno de 70% no período 2011 a 2020) Fontes de característica intermitente: Eólicas e Solares Fontes de característica sazonal: Biomassa (Bagaço e Palhas) Expectativa de participação na matriz energética: Fontes renováveis alternativas participando como fontes complementares e não estruturantes. 24

Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Competitividade - Preços médios atuais (últimos ACR): Hidráulica (Madeira/Belo Monte/Teles Pires): 70 R$/MWh Eólica (LER e A-3/2011): 100 R$/MWh Biomassa (LFA/2007): 120 R$/MWh Solar (?): 500 R$/MWh (*) Caso plantas micro geração PV: Tarifa típica consumo residencial: 450 R$/MWh (*) Preço típico internacional planta. 25

Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Regulamentação: Programas de Incentivo: PROINFA para PCH, Eólica e Biomassa Redução da tarifa de uso do sistema (50%): para plantas até 30 MW Resolução ANEEL 482/2012: Estabelece as condições gerais para o acesso de micro geração e mini geração para o acesso aos sistemas de distribuição e o sistema de compensação de energia elétrica: - Micro geração: até 100 kw - Mini geração: de 101 kw até 1 MW 26

Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Impacto: Eólica Biomassa Solar Área: Visual: Ruído: Emissão CO2: Qualidade da Rede 27

Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Complementaridade 1 Perfil de Geração Realizada em 2011 % em relação ao máximo 0,8 0,6 0,4 0,2 0 jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Hidráulica Térmica Biomassa Eólica 28

O SIN do Futuro Sistema Inteligente 29

O SIN do Futuro O Sistema Elétrico do Futuro conforme Cigré: Electra 256/2011: Redes de distribuição ativas fluxo bidirecional Aplicação de sistemas avançados de medição - necessidade massiva de intercâmbio de informações Crescimento aplicação HVDC e eletrônica de potência impacto na QEE, controle e segurança do sistema Necessidade de desenvolvimento e instalação de sistemas de armazenamento de energia impacto na expansão e operação do sistema Novos conceitos para operação e controle de sistemas - interações com consumidor e diferentes tipos de geração Novos conceitos de proteção diferentes características de geração e desenvolvimento do sistema Novos conceitos de planejamento aumento de restrições ambientais e novas soluções tecnológicas para controle das potências ativa e reativa Novas ferramentas para avaliação do desempenho de sistemas elétricos Otimização do uso da infraestrutura de instalações aéreas, subterrâneas e subaquáticas - consequência no desempenho e confiabilidade do sistema 30

O SIN do Futuro Sistema Inteligente 31

O SIN do Futuro Sistema Inteligente 32

O SIN do Futuro Sistema Inteligente 33

O SIN do Futuro Sistema Inteligente Algumas Aplicações Smart Grids na Transmissão: Sistema de transmissão mais confiável, robusto e controlável. Aplicação de tecnologia utilizando eletrônica de potência: Elos HVDC, equipamentos FACTS, SEPs etc. Integração Amigável de Fontes Renováveis Alternativas no SIN (Biomassa, Eólicas, PCH, Solar). Utilização mais otimizada das instalações de transmissão Capacidade Operativa Dinâmica das instalações de transmissão. Novos recursos de operação através da aplicação de Phasor Measurement Units (PMU). Maior funcionalidade e confiabilidade no sistema de supervisão do SIN (REGER). Desafio Procedimentos e recursos para previsão da curva diária de carga - despacho centralizado adequado. 34

Integração de Fontes Renováveis Alternativas no SIN 35

Integração de Fontes Renováveis Alternativas no SIN Integração Amigável das Fontes Renováveis Alternativas: Estabelecimento de requisitos de conexão de forma a: - Evitar seu desligamento durante faltas e outros distúrbios no sistema (Ride through capability); 1 0,9 0,85 Tensão(pu) 0,2 Duração da falta 0 0,5 1 5 Tempo (s) - Colaborar no controle de tensão do seu ponto de conexão; - Limitar a taxa de variação de potência devido a variação da velocidade de vento ( Ramp Rate Control); - Prover potência reativa todo o tempo. 36

Integração Amigável das Fontes Renováveis Alternativas Geração Eólica (Modalidade geração dispersa): Desenvolver modelos de previsão de geração (até 72 horas antes) a partir do acompanhamento dos dados históricos, das previsões das condições climáticas e dos dados topográficos; Estabelecer estratégias de reserva de potência, para fazer frente ao caráter intermitente do vento e as imprecisões da previsão (particularmente para variações bruscas de vento); Acompanhamento de desempenho dinâmico do conjunto de parques eólicos conectados a um mesmo barramento da rede elétrica, em função do eventual valor baixo de relação de curto-circuito; Estabelecimento de requisitos de supervisão de forma a enxergar a geração eólica em montante adequado. Necessidade de estabelecer centros de despacho regionais para concentrar a operação e relacionamento de um conjunto destas fontes com o operador do sistema? Monitoração de valores de indicadores de qualidade de energia elétrica, principalmente os indicadores de distorção harmônica e flutuação de tensão. 37

Integração Amigável das Fontes Renováveis Alternativas Geração Solar (modalidade geração distribuída) Acompanhamento e avaliação dos novos formatos de curvas de carga, tendo em vista os novos paradigmas esperados a partir do comportamento dos consumidores resultante a implantação de geração distribuída na rede de distribuição e gerenciamento de carga; Acompanhamento dos impactos nos carregamentos das linhas de transmissão, tendo as variações ao longo do dia e em intervalos maiores (sazonalidade) da geração solar distribuída. 38

Conclusões Aumento progressivo de fontes eólicas no SIN até 2020, aumentando significativamente sua participação na matriz energética brasileira; Ligeiro aumento da participação da biomassa (bagaço e palhas) na matriz energética brasileira; Possível ingresso de fontes solares, particularmente painéis PV de pequeno porte. Dúvida na concretização de plantas de maior dimensão conectadas à rede; O SIN do futuro deverá ser mais confiável, robusto e controlável, integrando adequadamente as fontes renováveis alternativas; Importância de prover uma integração amigável das fontes renováveis ao SIN, através de requisitos de conexão e de procedimentos operativos; Desafio de prever curva de carga para efetuar despacho centralizado e as distribuidoras preverem sua carga para fins de compra ACR e MUST. 39

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OBRIGADO PELA ATENÇÃO! Dalton de Oliveira Campones do Brasil Contato: docb@ons.org.br

Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Intermitência da Geração Solar Intermitência da Geração Eólica 42

Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Leilão Concorrentes Vencedores Preço Médio US$/MWh MW MW (1US$ = 1,6 Unidades Unidades Instalado Instalado R$) Proinfa/2002 54 1423 176 LER-2009 441 13341 71 1806 82 LER-2010 377 77 425 11213 61 LFA-2010 1463 84 LER-2011 44 1068 63 429 10935 A-3/2011 34 861 63 Total 6998 43

Oportunidades das Fontes Alternativas no Brasil Leilão MW US$/MWh (1US$=1,6 R$) LER 2010 (Eólicas) 377 77 LFA 2010 (Eólicas) 1463 84 A-5 2010 (UHE Teles Pires) 2120 42 A-5 2010 (UHE Belo Monte) 11000 49 LER 2009 (Eólicas) 1806 82 A- 3 2009 11 80 A- 5 2008 3125 79 A- 3 2008 1078 80 A-5 2007 (UHE St Antonio) 3150 44 A-5 2008 (UHE Jirau) 3150 40 LER 2008 (Biomassa) 2379 33 A- 5 2007 2312 72 A- 3 2007 1304 75 LFA 2007 (Biomassa) 542 77 A- 5 2006 1104 72 A- 3 2006 1682 72 Total / Média 36603 66 44