Projetos de Sucesso e Tendências de Mercado em PCH Tadeu Rezende de Azevedo Gerente de PCHs para Brasil e América Latina
Agenda Tecnologias para construção de PCHs Tipos de máquinas Projetos de Sucesso Tendências de soluções Critérios de escolha 2
Definição PCHs são usinas entre 1 a 30MW (por unidade para a VS); Área de inundação (lago) inferior a 3 km²; Obtenção de autorização para implantação mais simplificada; Tramitação nos órgãos públicos ambientais mais simples; Incentivos específicos à comercialização; Investimento pulverizado com IPPs e Autoprodutores; Mercado disperso em oportunidades e fornecedores. 3
4 Tecnologias para construção de PCHs
Principio de geração de energia Reservatório Queda Fluxo E = Q * h *9,8 * tempo 5
Principio de geração de energia Reação Ação 6
Principio de geração de energia Controle Gerador 13,8kV Trafo 138kV 7
8 Componentes principais de uma PCH Construção civil Barragem Casa de máquinas Chaminé de equilíbrio Balanço entre Civil e E&M varia de 50% a 50% de acordo com a obra. Equipamentos eletromecânicos Turbina Válvula Gerador Regulador de velocidade Regulador de tensão Automação Proteção Comportas Ponte rolante Solução de média tensão Transformador Subestação Distribuição CA e CC Diesel de emergência Telecomunicação
9 Tipos de Unidade
Tipos de Turbina Francis Pelton 10 Kaplan Horizontal
Soluções em máquinas francis PCH RIO DO PEIXE 3 x 5 MW UHE SANTA CLARA 2 x 15 MW PCH PARAÍSO 2 x 10,8 MW PCH FUMAÇA 2 x 5 MW 11
Solução para alta queda Pelton Número de injetores varáveis Soluções horizontais Válvulas esféricas 12
Solução de baixa queda Kaplan horizontal S Gerador horizontal Multiplicadores de velocidade Altos fluxos Cargas mínimas de 25% a 30% da carga nominal 13
Kaplan horizontais 14 Furnas do segredo Jaguari 5MW
Máquinas kaplan 15
16 Escolha das máquinas
17 Arranjos de usinas
18 Projetos de PCHs Projetos de Sucesso
Projeto de PCH Temporário Tem que ter ÁGUA e QUEDA Tem que ter INVESTIMENTO Tem que ser LUCRATIVO Receitas Investimento PCH LUCRO O&M 19
Grid Transmissão Balanço de Energia Turbina Gerador Transformador Água Perdas Trafo Sistemas Auxiliares Mancais Térmicas Hidráulica Vertimento Vazão Sanitária Perdas 20
Como aumentar o retorno? Reduzir investimento Bom para partes extra-processo de geração. Pode comprometer receitas. Reduzir O&M Operação remota? Pode comprometer receitas. Aumentar Receitas Seleção ideal de máquina. Definir forma de contratação. Reduzir Risco Aumentar disponibilidade. Securitizar receitas. 21
Investimento Equipamentos do processo. Construção Civil Equipamentos 60% 45% 45% Engenharia Outros Equipamentos Auxiliares. 40% 5% 5% 22
Como aumentar o retorno? Reduzir investimento Bom para partes extra-processo de geração. Pode comprometer receitas. Reduzir O&M Operação remota? Pode comprometer receitas. Aumentar Receitas Seleção ideal de máquina. Definir forma de contratação. Reduzir Risco Aumentar disponibilidade. Securitizar receitas. 23
Seleção Ideal de Máquinas Vazão 100% 0% 24 Faixa preferencial
Seleção ideal de máquina Ponto escolhido no passado 92.22% 4,22% 88% Para uma planta de 10MW pode representar uma perda de receita de R$500mil por ano! 25
Como aumentar o retorno? Reduzir investimento Bom para partes extra-processo de geração. Pode comprometer receitas. Reduzir O&M Operação remota? Pode comprometer receitas. Aumentar Receitas Seleção ideal de máquina. Definir forma de contratação da venda. Reduzir Risco Aumentar disponibilidade. Securitizar receitas. 26
Modelos típicos de negócio Cliente Engenharia Cliente Fornecedor Civil Fornecedor E&M Engenharia Executiva Engenharia Interligação 27
Modelos típicos de negócio Cliente Engenharia Cliente Fornecedor Civil Fornecedor E&M Engenharia Executiva Engenharia Interligação 28
Modelos típicos de negócio Cliente Engenharia Cliente Fornecedor Civil Engenharia Executiva Fornecedor E&M Engenharia Interligação 29
Modelos típicos de negócio Cliente Engenharia Cliente Fornecedor Civil EPC Fornecedor E&M Engenharia Executiva Engenharia Interligação 30
31 Projetos de PCHs Tendências de soluções
Turbinas Francis Grupos horizontais Casa de força mais compacta Menor tempo de implantação Solução mais econômica Grupos verticais Rendimentos melhores Maiores tamanhos Menos unidades 32
Arranjos de usinas Variação de inércia e custo. 33 Alta influencia dos critérios de operação da usina.
34 Montagem de PCHs
35 Plantas completas
Unidade Geradora Válvula borboleta MT SDSC Unidade Hidráulica do Regulador SAE SDSC Unidade Hidráulica dos Mancais SAM SAE SDSC Quadro Local da Máquina SDSC Interligações inclusas: Cabos de Controle Tubulações de óleo Cabo de força excitação Regulador Velocidade SDSC Regulador Tensão 36 Interfaces: Sistemas Auxiliares CA/CC Sistema Digital de Comando e Controle Sistemas Auxiliares Mecânicos Média Tensão SAE SDSC SAM MT SAE SDSC SAE SDSC
Solução de planta tradicional Linha Disjuntor Barramento Disjuntor Trafo ~ ~ ~ Gerador 37
Solução de planta enxuta Sem reserva? SIM! ~ ~ ~ 38
Sistema de Automação 39 Tela para controle local ou remoto
Automação operação remota Telco Telco Usina Rede Mundial Operação 40 Usina preparada SDSC adequado Link simples ou redundante: Dedicado VPN Aberto Operação com equipe experiente
41 Critérios de Escolha
Conclusões Critérios de Escolha Investir tempo em projetos possíveis. Definir a forma de venda de energia e regime de geração. Simplificar nices to have e focar nas necessidades do processo. Escolher equipamentos confiáveis. Montar uma estrutura de financiamento viável. Racionalizar O&M. 42
GRUPO VOITH - BRASIL Mais de 40 anos ajudando a inserir o Brasil na história da tecnologia Return 43
A maior e mais completa fábrica do grupo em todo o mundo Área total: 296.602 m² Área total construída: 126.621 m² Área construída Voith Siemens: 28.773 m² Área construída Produção: 23.124 m² 44
Voith Grupo - Brasil (em M EURO) Estrutura Voith Paper Voith Siemens Hydro Voith Turbo Voith Industrial Services Foco de Mercado Paper Energy Mobility Services Total Vendas 150,8 143,7 17,1 4,4 316,0 Funcionários 918 513 55 262 1.748 Source: 2005/2006 45
VOITH GRUPO SIEMENS VOITH BRASIL HYDRO- SÃO PAULO Brasil América Latina & Caribe Return 46
Board of Management Voith Siemens Hydro Sr. Osvaldo San Martin Presidente Sr. Heinz Herrmann Diretor Financeiro 47
Perfil dos Colaboradores Número de Funcionários Grau de Instrução 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 786 655 598 617 513 640 01.02 02.03 03.04 04.05 05.06 06.07 (e) 750 750 07.08 - FP 08.09 - PP 21% 37% 1%3% 3% 6% 29% Doutorado MBA Mestrado Pos Grad Universit 2.Grau Outros 48
Treinamento Global 26 28 40 Uma companhia global 13 9 7 3 3 3 2 2 Alemanha EUA Áustria China Outros Total 2004 2007 Brasileiros no Exterior 49
Dados e Fatos (em M EUR) Entrada de Pedidos 371,0 Vendas 203,4 264,4 222,7 117,5 94,2 149,8 143,7 125,0 66,7 99,2 99,5 01/02 02/03 03/04 04/05 05/06 06/07* 01/02 (*) Estimado (*) Estimado 02/03 03/04 04/05 05/06 06/07* 50
Marcos históricos 1978 (2000) - UHE ITAIPU 20 x 715 MW Maior hidrelétrica em capacidade de geração em todo o mundo. Inicialmente a Voith Siemens forneceu 12 turbinas Francis e 9 geradores entre outros equipamentos. Em 2000, o total da capacidade instalada é de 14.000 MW. 51
Marcos históricos 2000 Na virada do século, a Voith forneceu 260 turbinas para as usinas hidrelétricas do Brasil. No mesmo ano foi criada uma joint-venture entre a Voith Hydro e a Siemens KWU-h, criando a Voith Siemens Hydro Power Generation. 52
Isto é Voith Siemens Hydro Mais de 1.500 MW para o Brasil somente em 2005/06 : PEIXE ANGICAL 452 MW 53
Isto é Voith Siemens Hydro Mais de 1.500 MW para o Brasil somente em 2005/06 : PEIXE ANGICAL 452 MW AIMORÉS 330 MW CAPIM BRANCO 240 MW IRAPÉ 360 MW CORUMBÁ IV 127 MW 54
Nossos Produtos 55
Soluções completas para Hidrogeração USINAS NOVAS MODERNIZAÇÃO/REPOTENCIAÇÃO AUTOMAÇÃO PEQUENAS CENTRAIS HIDRELÉTRICAS O&M 56
Soluções Completas e Integradas Projetos para novas usinas Construção /sistemas Licenciamento/ re-licenciamento Serviços de Engenharia Teste de modelos Fornecimento de equipamentos Instalação Operações / manutenção Engenharia financeira Sistema Ambiental Melhorias 57
Produtos e Componentes 58
Nossos Produtos Elétricos Barra do Estator Barra do Estator Refrigerador à agua Bobina do Estator Pólos Chapas do Núcleo de Estator Estator Empilhado 59
Gerador de Tecnologia: Centro de Excelência Mundial Eng. trabalhando CAD Projeto e dimensionamento de geradores Fabricação Montagem e comissionamento em campo Cálculos especiais Pesquisa básica e de aplicação em materiais isolantes Laboratório de Química e Alta Tensão 60
Market Share América Latina e Brasil - 05/06-06/07 Andritz VA Tech 11% GE Hydro 6% IMPSA 2% PMG Toshiba 4% 2% Siemens 2% ENESA 1% Koblitz 1% Alstom 30% Others known 8% Voith Siemens 33% 61
Nossos números Nossas referências Mais de 300.000 MW da capacidade instalada no mundo! Mais de 38.000 MW da capacidade instalada no Brasil! 62
63
OBRIGADO! 64
Back-up 65
66 Modernização de usinas
Tipos de Modernização Reabilitação (Rehabilitation) Restaura o equipamento de geração até a condição original de forma a estender a vida útil&confiável do equipamento aliado a redução dos custos de manutenção Repotenciação (Uprate) Aumenta a geração de energia do equipamento através de modificação e/ou substituição de componentes por outros de maior eficiência OtimizaçãoI Automação (OptimizationI Automation) Produz energia adicional pela operação da usina de forma mais eficiente 67
Motivação Estruturas Civis Turbinas Hidro-Mecânicos Gerador/Transformador Barramento Proteção CRITICAL AGE IDADE CRITICA CRITICAL AGE IDADE CRITICA CRITICAL AGE IDADE CRITICA CRITICAL AGE IDADE CRITICA CRITICAL AGE IDADE CRITICA CRITICAL AGE IDADE CRITICA 0 20 40 60 80 Idade do equipamento (anos) Modernização pode ser utilizada em comércio de créditos de carbono 68
Motivação Energia Existente Original Energia Atual: (Antes da Modernização) Energia futura Prevista: (Sem Modernização) Falha Tempo 69 Produção de Energia (Disponibilidade, Performance, Hidrologia)
70 Benefício da extensão da vida util
Mudança na Tendência da Produção de Energia Tempo Energia Existente Original Beneficio de Extensão da Vida : Restauração da Energia Atual para os níveis Originais Energia Atual: (Antes da Modernização) Energia futura Prevista: (Sem Modernização) Falha Beneficio de Extensão da Vida : Evitar Deterioração Futura CONCEITO CHAVE NA MODERNIZAÇÃO MODERNIZA ÃO HIDROELÉTRICA HIDROEL TRICA 71 Produção de Energia (Disponibilidade, Performance, Hidrologia)
72 Benefício da Repotenciação
Ferramentas de análise numérica (CFD) Condição Original Rotor Kaplan Otimizado Condição Otimizada 73
Substituição com nova Tecnologia (Enrolamento Estatórico do Gerador) Isolação Classe B Isolação Classe F Bobina Original de 1959 Isolação Classe B 18 MVA Bobina Nova de 2002 Isolação Classe F 23,3 MVA 74
Mudança na Tendência da Produção de Energia Tempo 75 Produção de Energia (Disponibilidade, Performance, Hidrologia) Energia com Repotenciação Energia Existente Original Energia Atual: (Antes da Modernização) Energia futura Prevista: (Sem Modernização) CONCEITO CHAVE NA MODERNIZAÇÃO ÃO HIDROELÉTRICA TRICA Beneficio de Repotenciação Beneficio de Extensão da Vida : Restauração da Energia Atual para os níveis Originais Falha Beneficio de Extensão da Vida : Evitar Deterioração Futura
Modernização de Turbinas $$ Aumento da potencia Aumento do rendimento Aumento de disponibilidade Operação otimizada Aumento da energia gerada $$ Investimento Retorno Obra 76
77 Modernização - exemplos
Exemplo de Repotenciação Capivara (1977) Dois Ensaios em Modelo Reduzido Novo Rotor Repotenciado MODELOS REDUCIDOS DEL RODETE Automação da Unidade 3 Proteção da Unidade 3 Sist. Auxiliares 78
Ejemplo de Repotenciação Capivara 1,04 1,02 1,00 Aumento de Rendimiento 1.7% Característica tras la Repotenciación Rendimento Relativo 0,98 0,96 0,94 0,92 0,90 0,88 Característica Actual Aumento de Rendimiento 8.8% Aumento de Potencia Máxima 7% 0,86 0,84 79 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 Potência Relativa