SISTEMA AMA Uma Base de Dados para Estudos Elétricos 9º FORUM NACIONAL EÓLICO Natal, 27 e 28 de junho de 2017 Juarez Lopes Diretoria de Estudos de Energia Elétrica
A Lei Nº 10.847, de 15 de março de 2004 FINALIDADE Prestar serviços na área de estudos e pesquisas destinadas a subsidiar o planejamento do setor energético, tais como energia elétrica, petróleo e gás natural e seus derivados, carvão mineral, fontes energéticas renováveis e eficiência energética, dentre outras. MISSÃO Realização de estudos e pesquisas de alto nível de qualidade visando à busca contínua da excelência do planejamento energético. ATRIBUIÇÕES XIII - desenvolver estudos para avaliar e incrementar a utilização de energia proveniente de fontes renováveis;
Inserção Alguns da números tecnologia sobre no o Brasil Brasil Hydro 89.800 Power Capacity (MW), 2015 Nuclear 2.000 Thermal 20.000 BioM 11.000 SHydro 5.000 WIND 5.500 Hydro Nuclear Thermal BioM SHydro Wind Wind: 10.000 MW (Sept, 2016) 2015 2024 Potência Instalada 132.730 206.450 Demanda máxima 87.225 125.000 Hydro 117.000 Power Capacity (MW), 2024 PV 7.000 Nuclear 3.400 Thermal 30.000 Biomass 17.000 SHydro 8.000 WIND 24.000 Hydro Nuclear Thermal BioM SHydro Wind PV
Brasil, paraíso das renováveis PCH (P 50 MW, A 3km2) Pot Instalada: 5.700 MW Potencial: 18.000 MW Eólica Pot Instalada: 10.000 MW Potencial: > 300.000 MW Solar PV Pot Instalada: 34 MW Potencial: Ilimitado Biomassa Pot Instalada: 12.900 MW Potencial: 53.000 MW
Geração eólica já contratada
Inserção da tecnologia Porque no eólicas? Brasil Variação interanual - Média RS 40,0% 33,2% 30,0% 20,0% 16,0% 10,0% 0,0% -10,0% -0,7% -4,9% -20,0% -30,0% -40,0% -50,0% -43,6% 2012 2013 2014 2015 2016 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% -10,0% -20,0% -30,0% -40,0% -50,0% Variação interanual - Média RS 6,5% 2,2% 3,1% -3,3% -8,5% 2012 2013 2014 2015 2016
Inserção da tecnologia Porque no eólicas? Brasil Variabilidade intra-anual 400% 350% 2012 300% 2013 250% 2014 200% 2015 2016 150% 100% 50% 0% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Variabilidade intra-anual 400% 350% 2012 300% 2013 250% 2014 2015 200% 2016 150% 100% 50% 0% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Inserção da tecnologia Porque no eólicas? Brasil Variabilidade horária 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% Variabilidade horária 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Sistema AMA Without data you re just another person with an opinion W. Edwards Deming
Sistema AMA Motivação Em 2008 constatou-se que a EPE não dispunha de informações sobre o comportamento temporal do recurso primário para embasar o planejamento da inserção da geração eólica. O Sistema AMA (Acompanhamento de Medições Anemométricas) foi idealizado para preencher essa lacuna. Por força de contrato os parques vencedores dos leilões devem realizar medições e enviá-las à EPE durante toda a duração do contrato.
Hub Height Sistema AMA 1,5m a 2,5m Requisitos de Medição Anemômetro Wind Vane Class 1 Calibração MEASNET Recalibração a cada 3 anos Resolução 1 Precisão ± 3 Banda morta 6 Starting threshold 1 m/s Termômetro Precisão ± 0,5 C Higrômetro Precisão ± 2 % Barômetro Precisão ± 5 hpa Frequência de aquisição:1hz Data logger GPS para sincronismo das medições Médias de 10 minutos Duração > 20 anos Perda de dados 15% ao ano 30 dias contínuos Mínimo de 20m
Sistema AMA Medição Real
Sistema AMA Como Funciona? Todos os procedimentos de registro, envio das medições e comunicação com os parques são realizados via internet. Envio obrigatório a cada 15 dias durante todo o contrato; Início das medições 180 dias após assinatura do contrato; Penalidades aplicadas pela CCEE
Sistema AMA Como Funciona? Análise e Controle da documentação e manutenções Análise das medições Relatório de Instalação e Comissionamento (Padronizado AMA) Substituição de equipamentos Registro das Manutenções Calibração dos anemômetros Substituição de estações Relatório de Manutenção anual (Padronizado AMA) Criação de Manuais e tutoriais para os empreendedores Comparação: Instrumentos da mesma estação Existe erro? N Dados validados Comparação: Instrumentos de estações próximas S Abertura de pendência Preenchimento dos dados (MCP)
Sistema AMA Controle da Documentação
Sistema AMA Situação atual
Sistema AMA Situação atual Primeiro registro de dados: fevereiro de 2011 532 estações de medição em funcionamento 220 estações com mais de 2 anos 51 empreendedores Quantidade de estações Altura das torres Ano Estações Dez/11 76 Dez/12 100 (+24) Dez/13 188 (+88) Dez/14 255 (+67) Dez/15 426 (+173) Dez/16 532 (+106) UF Estações BA 153 CE 64 PB 3 PE 29 PI 45 RN 115 RS 85 SE 1 225 86 81 48 55 >=75 e <80 >=80 e <90 >=90 e <100 >=100 e <110 >=110
Sistema AMA
Sistema AMA Obrigações Contratuais Editais ANEEL Iniciar medições permanentes em até 180 dias a contar do início de vigência do contrato (item 5.3); Constitui descumprimento da obrigação... a não implantação de medidores no prazo estabelecido, ausência de envio dos dados para a EPE e a inobservância do padrão definido para coleta e transmissão de dados. O descumprimento da obrigação sujeitará o vendedor ao pagamento mensal de 1% da receita fixa mensal por mês de descumprimento... até a normalização do envio dos dados, atestada pela EPE.
Sistema AMA Penalização Motivos: Atraso na instalação das estações Índice anual de perda de dados (por instrumento) 15% ao ano 30 dias contínuos Atraso no envio dos dados ( acima de 60 dias) 2015 R$ 1,5 milhões até 08/2016 R$ 1,8 milhões
Sistema AMA Problemas com as medições
Sistema AMA Verificação e Validação das Medições Instalação incorreta de para-raios 01/08/2015 a 15/10/2015
Sistema AMA Verificação e Validação das Medições Interferência de aerogeradores 250 m Rotor - 92m Direção predominante
Sistema AMA Verificação e Validação das Medições Perda de Sincronismo
Sistema AMA Verificação e Validação das Medições Instrumento com defeito análise temporal Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro
Sistema AMA Verificação e Validação das Medições Mudança de padrão
Sistema AMA Verificação e Validação das Medições Medição Inconsistente
Sistema AMA Resultados: Cálculo de parâmetros locais
Sistema AMA Resultados: Simulação da geração 1 0,8 ρ P.U. 0,6 0,4 0,2 0 Geração Simulada 1 101 201 301 401 501 601 701 Horas P = 1 2 ρv3
Sistema AMA Resultados: Simulação da geração(validação) Altura 108 m Altitude 32 m 𝛒 médio 1,152 kg/m³ Potência 26 MW 30 Potência (MW) 25 20 Máquina 15 Real 10 Simulação 5 0 0 5 10 15 Velocidade do Vento (m/s) 20 35 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Simulação Real 10 11 12 13 14 15
Divulgação
Produtos Divulgação Índices eólicos Wind Indices Danish Wind Energy Index UK Wind Index IWET Index ISET Wind Index APREN Wind Index
Rio Grande do Sul Bahia Litoral Nordeste Produtos Divulgação Índices eólicos Índice de energia do vento 200% 180% ENERGIA 160% 140% 120% 100% 80% 60% 40% 2012 2013 2014 2015 20% 2016 0% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Índice de geração 200% 180% PRODUÇÃO 160% 140% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 2012 2013 2014 2015 2016 0% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 200% 180% ENERGIA 160% 140% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 2012 2013 2014 2015 2016 0% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 200% 180% PRODUÇÃO 160% 140% 120% 100% 80% 60% 40% 2012 2013 2014 2015 20% 2016 0% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 200% 180% ENERGIA 160% 140% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% 2012 2013 2014 2015 2016 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 200% 180% PRODUÇÃO 160% 140% 120% 100% 80% 60% 40% 2012 2013 2014 2015 20% 2016 0% Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Divulgação Comportamento médio horário, mensal e anual Médias horárias de Velocidade e Direção do vento, Temperatura e Umidade Relativa do ar, consolidadas por Estado da Federação e Ano de medição
Divulgação Comportamento médio horário, mensal e anual (Temperatura, humidade, velocidade e direção do vento)
Estudos Específicos
Produtos Estudos Específicos Dados estaduais Variabilidade e Calmaria Frequência 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 10 min 60 min Máxima variação da potência 50% 40% 30% 20% 10% 60 min 10 min 0% -13% -11% -9% -7% -5% -3% -1% 1% 3% 5% 7% 9% 11% 13% 15% Amplitude 0% 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 Potência simulada (MW)
00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 Percentual da P Instalada Produtos Estudos Específicos Dados estaduais 100% 90% 80% % da potência simulada 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 60% 50% 40% 30% P 50% P 95% % das ocorrências 20% 10% 0% Hora do dia
Produtos Estudos Específicos Dados estaduais Variabilidade e Calmaria Simulação com 167 parques eólicos (4336 MW) 02/10/2015
Produtos Estudos Específicos Dados estaduais Índices Mensais de Confiabilidade (Nordeste) Índice Unidade 2013 2014 Jul Ago Set Out Nov Dez Jan Fev Mar Abr Mai Jun LOLP % 5,0 0,8 1,6 2,7 6,8 28,8 1,3 15,8 23,7 42,7 32,2 7,3 LOLF oc/mês 9,1 2,8 5,2 6,8 18,2 43,6 5,7 14,9 32,6 35,0 37,5 12,2 LOLD hora 4,1 2,0 2,2 3,0 2,7 4,9 1,6 7,1 5,4 8,8 6,4 4,3 MTBF hora 81,8 264,4 138,7 110,1 39,5 17,1 131,1 45,1 22,8 20,6 19,9 58,9 EPNS MW 5,1 0,4 0,6 1,9 4,8 23,1 0,4 19,5 26,5 70,2 39,6 5,2 EENS MWh 3.784 276 432 1.446 3.423 17.176 317 13.116 19.722 50.564 29.463 3.767 47% 7%
Produtos Trabalhos em Dados andamento estaduais Análise da contribuição das usinas eólicas para atendimento da demanda instantânea Metodologia de cálculo da demanda líquida para utilização no PDE Complementaridade Eólicas + Solares Oportunidade de adaptação das normas internacionais para os ventos observados no Brasil (parceria com CTGAS-ER) Usos típicos do AMA: Premissas de despacho eólico nos estudos de transmissão (Cálculo de margens) Dimensionamento de reserva de potência Estudos de confiabilidade do sistema elétrico Validação de séries de longo prazo para simulação energética Identificação de bacias eólicas Estatísticas de taxas de falha de equipamentos de medição
Juarez Lopes Assessor da Diretoria de Estudos de Energia Elétrica E-mail: juarez.lopes@epe.gov.br Telefone: + 55 (21) 3512-3101 Avenida Rio Branco, 1-11 o andar 20090-003 - Centro - Rio de Janeiro http://www.epe.gov.br/ Twitter: @EPE_Brasil Facebook: EPE.Brasil