III SEMINÁRIO INTERNACIONAL Desafios da Regulação no Setor Elétrico MESA I Desafios da expansão do setor elétrico Amilcar Guerreiro Diretor Estudos Energia Elétrica Coimbra, Portugal 14-15 novembro 2016 Empresa Empresa Pesquisa Pesquisa Energética Energética Ministério Ministério Minas Minas e Energia Energia
III SEMINÁRIO INTERNACIONAL Desafios da Regulação no Setor Elétrico MESA I Desafios da expansão do setor elétrico A AGENDA 1 Consirações iniciais 2 Perspectivas da evolução das energias renováveis no Brasil 3 Algumas questões relevantes
III SEMINÁRIO INTERNACIONAL Desafios da Regulação no Setor Elétrico MESA I Desafios da expansão do setor elétrico 1 Consirações iniciais
Vetores portadores futuro [ não exaustivo ] Alteração do perfil socioeconômico da população Difusão da informação e do conhecimento Inovação e novas tecnologias Aumento e melhor distribuição da renda e acumulação capital Condicionamento da oferta energia a crescentes exigências ambientais 4
Vetores portadores futuro Difusão da informação e do conhecimento Escritórios virtuais Crescimento concentrado nas cidas pequenas e médias Maior manda para slocamento entre cidas Mudanças climáticas 5
Vetores portadores futuro Inovação e novas tecnologias Sistemas automatizados avançados (residências e serviços) Equipamentos inteligentes Controle centralizado multimídia Maior por gestão do consumidor (geração e armazenamento energia) 6
Vetores portadores futuro Mudança do clima O Sol é a origem das principais fontes energia renovável Energia hidráulica eletricida Energia eólica combustíveis líquidos Energia fotovoltaica Energia da biomassa 7
Impactos possíveis no sistema elétrico [ não exaustivo ] Consumo energia (crescimento maior na baixa tensão) Eficiência energética Qualida do serviço (exigência do consumidor) Integração serviços Geração distribuída Novas energias renováveis 8
III SEMINÁRIO INTERNACIONAL Desafios da Regulação no Setor Elétrico MESA I Desafios da expansão do setor elétrico 2 Perspectivas evolução das energias renováveis no Brasil
A PROPORÇÂO DE RENOVÁVEIS NA MATRIZ ENERGÉTICA BRASILEIRA É ELEVADA RENOVÁVEIS 39,4% Oferta interna energia (2014) 305,6 Mtep biomassa da cana 15,7% hidráulica¹ 11,5% lenha e lixívia e outras carvão vegetal 8,1% renováveis 4,1% Participação renováveis no mundo 13,2% (2012) ¹ Inclui importação eletricida oriunda fonte hidráulica NÃO RENOVÁVEIS 60,6% petróleo e rivados gás natural carvão mineral urânio 39,4% 13,5% 5,7% 1,3% Fonte: EPE, BEN 2015
Matriz energética brasileira consumo final, 2014 Renováveis 54% indústria Renováveis 18% transportes residências Renováveis 61% Empresa 11 Pesquisa Energética
A PROPORÇÃO DE RENOVÁVEIS NA MATRIZ ELÉTRICA BRASILEIRA É AINDA MAIS ALTA RENOVÁVEIS 74,6% Geração total no Brasil (2014) 624,3 TWh hidráulica¹ 65,2% biomassa 2 7,4% eólica 2,0% Participação renováveis no mundo 21,9% (2012) ¹ Inclui importação eletricida oriunda fonte hidráulica 2 Inclui bagaço cana, lenha, lixívia e outras recuperações 41,0 10,9 16,9 22,0 5,0 NÃO RENOVÁVEIS 25,4% gás natural 13,0% rivados do petróleo 6,8% carvão mineral 3,2% urânio 2,5% 4,2 Hidráulica Outras renováveis Gás natural Nuclear Derivados petróleo Carvão e rivados Fonte: EPE, BEN 2015
Perspectivas renováveis EÓLICA SOLAR Vasto potencial no país Competitivida comprovada Mantem (20 mil MW em 10 anos) ou aumenta ritmo expansão da capacida instalada Vasto potencial no país Custos crescentes (CAPEX) Expansão contratada nos dois últimos anos > 3.000 MWp BIOMASSA Expansão da biomassa da cana função do crescimento da produção do setor sucroalcooleiro Potencial para triplicar a geração elétrica entregue à re com aumento da produtivida e da oferta biomassa Competição com a produção etanol 2ª geração Potencial expansão outras biomassas (maira, resíduos etc.) 13
A proporção renováveis no Brasil ve se manter elevada Evolução da capacida instalada no SIN z/2014 132,9 GW Renováveis 83,8% 19,6 14,7% 2,0 1,5% 2024 206,9 GW Renováveis 83,9% 30,4 14,7% 3,4 1,6% 21,5 16,2% 30,4 3,4 89,8 67,6% Hidráulica Outras renováveis 56,5 27,3% 56,4% 116,6 56,5 Fonte: EPE (PDE 2024) Obs.: Hidro inclui importação (Itaipu) Ouras renováveis: eólica, solar, biomassa e PCH 116,6 Térmicas Nuclear 14
Gwmed/GW E ainda a geração distribuída (PV) ve se expandir 100 Em 2025: cerca 150 mil residências Em 2050: mais 5 milhões residências 75 78 GW 50 25 Fonte: EPE 0 2014 2018 2022 2026 2030 2034 2038 2042 2046 2050 GD Resíduos GD Fotovoltaica Cap. Inst. GD Res. Cap. Inst. GD Fotovoltaica 15
Projeção da geração distribuída Há também gran potencial nos setores comercial e industrial Questões chave: Molo negócio Reconhecimento serviços ancilares (regulação) Liberalização da comercialização Levantamento das restrições regulatórias Estrutura tarifária (o consumidor respon) 16
O sistema elétrico brasileiro já convive hoje com GD! Evolução da curva carga diária no Sistema Interligado Nacional (SIN) Fonte: EPE/GIZ, NT 01/2015 17
III SEMINÁRIO INTERNACIONAL Desafios da Regulação no Setor Elétrico MESA I Desafios da expansão do setor elétrico 3 Algumas questões relevantes
% % % FONTES RENOVÁVEIS Curva anual da geração esperada (média = 100%) 250% 250% 200% 200% 150% 100% 50% BA CE RJ SC 150% 100% 50% CE RS BA 0% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Mês 0% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Mês 250% 200% 150% 100% 50% 0% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Mês N NE SE Variação anual da geração solar é menor do que a da geração eólica e do que a geração hidráulica Produzido a partir PVWatts (NREL)
Características das fontes renováveis
0% Simulação operação parque eólico Região Norste (4.336 MW, 167 parques) 100% 80% Permanência geração 2015 20% chance geração 2.940 MW (68%) 20% chance geração 1.630 MW (38%) 60% 40% 20% 0% Fonte: 21
Simulação operação parque eólico Região Norste (2015, 4.336 MW, 167 parques) Dia MAIOR geração: 16/08/2015 Geração MÍNIMA 3.200 MW (73%) Fonte:
Simulação operação parque eólico Região Norste (2015, 4.336 MW, 167 parques) Dia MENOR geração: 06/04/2015 DIFERENÇA: 2.400 MW (55%) Geração MÁXIMA 800 MW (18%) Fonte:
Simulação operação parque eólico Região Norste (2015, 4.336 MW, 167 parques) Dia máxima variação em 1 hora 12/10/2015 1.144 MW/h Fonte:
Simulação operação parque eólico Região Norste (2015, 4.336 MW, 167 parques) Dia: 02/10/2015 100% Dia 02/10/2015, base 10 min 80% 60% 40% 60% 20% 0% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0 Fonte: Empresa Empresa Pesquisa Pesquisa Energética Energética Ministério Ministério Minas Minas e Energia Energia
Simulação operação parque eólico Região Norste (2015, 4.336 MW, 167 parques) Dia: 02/10/2015 100% Dia 02/10/2015, base 10 min 40% 80% 60% 40% 25% 20% Fonte: 0% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0 2 ½h 2 h Empresa Empresa Pesquisa Pesquisa Energética Energética Ministério Ministério Minas Minas e Energia Energia
4.000 Operação parque eólico Região Norste Permanência da geração em últimas 4 semanas (entre 20 abr e 17 mai 2016) 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 500-25% chance geração 3.080 MW 25% chance geração 2.390 MW DIFERENÇA: 690 MW Fonte: IPDO, ONS Empresa Empresa Pesquisa Pesquisa Energética Energética Ministério Ministério Minas Minas e Energia Energia
1.200 1.000 Operação parque eólico Região Norste Diferença entre a geração média dois dias consecutivos (entre 20 abr e 17 mai 2016) 1.058 MW 800 600 400 Fonte: IPDO, ONS 200 - Empresa Empresa Pesquisa Pesquisa Energética Energética Ministério Ministério Minas Minas e Energia Energia
Características das fontes renováveis Geração solar em um dia típico (planta única e média várias plantas em um mesmo sítio)
Elaboração: EPE, com dados usinas europeias Há dias ensolarados no inverno... Geração solar fotovoltaica... E dias ensolarados no verão! E há dias nublados! Em comum, variações potência superiores a 30% da pot. inst. em intervalo 1 min. e superiores a 40% em 10 min.!
O fading da geração fotovoltaica... Efeito sobre a curva carga diária na Califórnia Fonte: CAISO California Inpennt System Operator No pôr-do-sol ocorre rápido aumento da carga. Essa diferença ve ser suprida por fontes spacháveis.
Novos safios... Mais visíveis: Small inertia (estabilida frequência/ângulo) No short-circuit power (estabilida tensão) Speed of power change (ramp up/ramp down) Power variability (consumo combustível) No power control (confiabilida) Intermittency (reservas secundária e prontidão) Germany s push toward renewable energy is causing so many drops and surges from wind and solar power that more utilities than ever are receiving money from the grids to help stabilize the country s electricity network. Bloomberg News, Jul 30, 2014
Desafios a serem enfrentados Participação crescente das fontes renováveis não controladas Fontes renováveis não controladas: eólica, solar fotovoltaica, hidráulicas a fio d água, geração distribuída Novo serviço mandado: energy storage Segundo a Coppers Development Association Inc., nos próximos 10-20 anos até 300 GW serão instalados, significando investimentos entre US$ 200-600 bilhões. "Market drivers são: segurança energética; expansão smart grid; crescimento das fontes renováveis e da geração distribuída e políticas governamentais, incentivos e regulação Opções disponíveis: hidrelétricas reversíveis baterias geradores/motores partida rápida CSP (concentrated solar power)
Muito obrigado! Amilcar Guerreiro Diretor Estudos Energia Elétrica Telefone: + 55 (21) 3512-3101 Avenida Rio Branco, 1-11 o andar 20090-003 - Centro - Rio Janeiro http://www.epe.gov.br/ Twitter: @EPE_Brasil Facebook: EPE.Brasil