A INTEGRAÇÃO DA ENERGIA SOLAR NO SISTEMA ELÉTRICO NACIONAL Seminário "A Energia Solar - o novo motor de crescimento das renováveis" Lisboa, 17 de Março de 2016 José Medeiros Pinto
ÍNDICE 1. Quem somos 2. Portugal na Europa 3. Motivação para o desenvolvimento de tecnologias renováveis 4. A eletricidade em Portugal e o futuro 5. Desafio segurança do abastecimento 3
1. QUEM SOMOS 4
A APREN Associação sem fins lucrativos, constituída em Outubro de 1988, com a missão de coordenação, representação e defesa dos interesses dos seus Associados; Os Associados são empresas com licenças para operar centrais de produção de energia elétrica a partir de fontes de energia renovável, ou outros entidades individuais ou coletivas com interesse no setor; Desenvolvemos trabalho em conjunto com organismos oficiais e outras entidades congéneres, constituindo um instrumento de participação na elaboração das políticas energéticas, promovendo o aproveitamento e valorização dos recursos renováveis nacionais para produção de eletricidade. A APREN é associada das seguintes entidades: 5
REPRESENTATIVIDADE Tecnologia Representatividade Eólica 99% Hídrica 96% Solar Fotovoltaica 29% Biomassa 30% Ondas 45% Geotermia 100% RENOVÁVEIS 94% Nota: Para o cálculo da representatividade da APREN, foram considerados os valores avançados pela DGEG na sua publicação Renováveis- Estatísticas Rápidas, novembro 2015, subtraindo a potência referente à micro e mini geração.
2. Portugal na Europa 7
Norway Iceland Austria Sweden Portugal Latvia Denmark Croatia Romania Spain Slovenia Italy Finland Germany EU (28 countries) Slovakia Ireland Greece Bulgaria France United Kingdom Estonia Czech Republic Lithuania Belgium Poland Netherlands Cyprus Hungary Luxembourg Malta RES-E [%] CONTRIBUIÇÃO RENOVÁVEL NO CONSUMO DE ELETRICIDADE EM 2014 120 100 80 60 52,1 40 20 0 Fonte: Eurostat, 2016
CAPACIDADE INSTALADA DE EÓLICA NA EU Portugal Fonte: EWEA, 2016
ÍNDICE CLIMATE CHANGE PERFORMANCE (CCPI) Fonte: Climate Action Network Europe, 2015
3. Motivação para o desenvolvimento de tecnologias renováveis 11
MOTIVAÇÃO - DESCARBONIZAR A ECONOMIA A queima de energias fósseis é uma ameaça para o planeta 1. Em termos de aquecimento global Subida do nível das águas dos oceanos Fenómenos meteorológicos extremos e violentos Períodos de seca mais prolongados Expansão de doenças e vírus tropicais 2. Em termos emissões poluentes NOx, Metano, partículas, etc. Chuvas ácidas Perdas de culturas Mortes prematuras (7 milhões em 2014, segundo World Health Council ONU) Doenças alérgicas, de pele, pulmonares, etc. 12
PORTUGAL 2014 12% ENERGIA PRIMÁRIA 1% 13% 13% Carvão Petróleo Gás Natural 17% ENERGIA FINAL POR SETOR 3% 13% 31% Agricultura e Pescas Indústria Transportes Energia elétrica Doméstico 16% 45% Biomassa Outros Serviços 36% Em Portugal, tal como na EU, verifica-se que os transportes e a produção de eletricidade a partir do carvão são grandes responsáveis pelas emissões de GEE. Este facto é atestado no fluxograma seguinte, que representa a EU 27. Fonte: Balanço Energético Sintético2014, DGEG 13
Sankey Diagram EU27 9
ONDE ATUAR E PORQUÊ As perdas de energia, entre a fonte primária e a utilização final, são da ordem de 60%. Ou seja, em cada 3 unidades de energia primária 2 são perdidas. Exemplos de ineficiência energética A transformação do carvão em eletricidade tem um rendimento de 33% O transporte automóvel a motor térmico a gasolina tem um rendimento entre 15 a 20 %. Possíveis soluções de futuro A transformação da energia renovável (eólica, hídrica ou solar) tem um rendimento na ordem dos 80 a 90%. O veículo elétrico tem uma eficiência superior a 70% Fonte: Balanço Energético Sintético2014, DGEG 15
4. A ELETRICIDADE EM PORTUGAL e O FUTURO 16
Peso das diferentes fontes de produção de eletricidade (%) CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA EM PORTUGAL CONTINENTAL 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Evolução do consumo de eletricidade e repartição das diferentes fontes de energia no mix energético nacional. 3% 4% 4% 5% 5% 27% 2% 3% 64% 32% 1% 3% 61% 17% 4% 3% 71% 33% 6% 4% 52% 19% 14% 5% 57% 8% 9% 14% 6% 64% 12% 13% 10% 6% 52% 14% 16% 20% 18% 12% 18% 20% 15% 9% 6% 7% 8% 48% 48% 48% 25% 25% 27% 27% 5% 9% 34% 20% 5% 10% 11% 15% 10% 39% 37% 32% 33% 31% 25% 5% 28% 2% 11% 10% 26% 26% 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 17% 4% 10% 39% Térmica convencional Cogeração fóssil Importação Grande Hídrica Outras Renováveis Fonte: REN, Análise APREN 17
Peso das diferentes fontes de produção de eletricidade (%) CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA EM PORTUGAL CONTINENTAL 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Evolução do consumo de eletricidade e repartição das diferentes fontes de energia no mix energético nacional. 3% 4% 4% 5% 5% 27% 2% 3% 64% 32% 1% 3% 61% 17% 4% 3% 71% 33% 6% 4% 52% 19% 14% 5% 57% 8% 9% 14% 6% 64% 12% 13% 10% 6% 52% 14% 16% 20% 18% 12% 18% 20% 15% 9% 6% 7% 8% 48% 48% 48% 25% 25% 27% RENOVÁVEL 27% 5% 9% 34% 20% 5% 10% FÓSSIL 11% 15% 10% 39% 37% 32% 33% 31% 25% 5% 28% 2% 11% 10% 26% 26% 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 17% 4% 10% 39% Térmica convencional Cogeração fóssil Importação Grande Hídrica Outras Renováveis Fonte: REN, Análise APREN 18
REPARTIÇÃO DAS FONTES NA PRODUÇÃO DE ELETRICIDADE EM 2016 (ATÉ FINAL DE FEVEREIRO) 1% 3% 19% 27% [VALOR] 26,4% 7% Renovável Hídrica Eólica Solar Biomassa Térmica Fóssil Cogeração Fóssil 42% Janeiro a Fevereiro 2016. Portugal Continental Fonte: REN; Análise APREN 19
PERCENTAGEM DE RENOVÁVEL NA ELETRICIDADE A eletricidade renovável tem vindo a crescer de forma sustentada. Hoje em dia é da ordem dos 53% (normalizada), com a meta de 60% para 2020 A potência instalada, por fonte, é a seguinte: Potência [MW] N.º Centrais Hídrica (grande + pequena) 6.024 43 + 110 Eólica 5.013 257 Bioenergia 706 93 Solar 455 130* Geotermia 29 2 Ondas 0,7 2 Carvão 1.756 2 Gás Natural 3.829 4 Outras (Fóssil) 1.510 ** * Exclui a micro-produção ** Centrais a cogeração fóssil e termoelétricas da Madeira e Açores
CENTRAIS ELÉTRICAS EM PORTUGAL - 2015 LEGENDA Térmica Fóssil PCH Grande Hídrica Geotermia Fotovoltaica Eólica Biogás RSU Biomassa Fonte: e2p, energias endógenas de Portugal
A PRODUTIBILIDADE MENSAL DAS RENOVÁVEIS As produções hídrica e eólica caracterizam-se pela sua variabilidade sazonal A produção solar revela uma excelente complementaridade média mensal 140 140 120 120 100 100 80 80 60 60 40 40 20 20 0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Eólica Hídrica Eólica Hídrica Solar o A eólica denota uma menor variabilidade da produtibilidade média mensal face à hídrica. o A solar evidencia uma excelente complementaridade com as produções hídricas e eólicas 22
[MW] COMPORTAMENTO DAS RENOVÁVEIS NO SISTEMA ELÉTRICO EXEMPLO DE MÊS DE INVERNO - JANEIRO DE 2016 10000 8000 6000 4000 2000 0 Dia Outras Renováveis Hidro Eólica Fóssil Consumo Fonte: REN, Análise APREN
[MW] COMPORTAMENTO DAS RENOVÁVEIS NO SISTEMA ELÉTRICO EXEMPLO DE MÊS DE VERÃO - JULHO DE 2015 10000 8000 6000 4000 2000 0 Dia Outras Renováveis Hidro Eólica Fóssil Consumo Fonte: REN, Análise APREN
[MW] E SE NO DIAGRAMA DE VERÃO SE ADICIONAR MAIS SOLAR? EXEMPLO- 2ª SEMANA DE JULHO DE 2015 SIMULAÇÃO DE 8 GW SOLAR E 7.5 MW EÓLICA 10000 9000 Renovável (sem Solar) Solar Consumo 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Fonte: REN, Análise APREN Dia
ILAÇÕES o O abastecimento da carga fica garantido em termos de energia, mesmo nos meses de verão (análise simplificada); o Um possível bom equilíbrio de geração pode ser atingido com 1/3 de hídrica, 1/3 de Solar e 1/3 de eólica: o Recurso ao armazenamento e/ou bombagem é necessário; o É preciso realizar alguma transferência de energia entre as horas em que há excesso e as que há deficit; o É preciso realizar transferência de energia sazonais. 26
5. DESAFIO SEGURANÇA DO ABASTECIMENTO 27
QUAIS OS MEIOS DE BACKUP? (1/2) 1. Bombagem 1. 2. 6. 2. Baterias 3. Centrais fosseis (GN, carvão,..) 3. 4. Baterias de pequenas escala 5. Armazenamento Térmico 4. 5. 6. Flywheels Fonte: EIA, US Energy Information Administration 2012
QUAIS OS MEIOS DE BACKUP? (2/2) Fatores de decisão Estado de maturação Mercado, arbitragem de preços Custos Capacidade (MW) Impacte Ambiental Fonte: EIA, US Energy Information Administration 2012
CUSTO DOS TECNOLOGIAS DE ARMAZENAMENTO
[GWh] [GWH] PERSPETIVA DO SECTOR ELÉTRICO EM PORTUGAL 2040 (1/2) CENÁRIO DE OPERAÇÃO BUSINESS AS USUAL Mas com total de PV = 8 GW; Eólica = 7.5 GW; Hídrica = 9 GW (PNB) 5000 4500 4000 3500 3000 Hídrica Eólica Biomassa Solar Consumo 2014 5 000 4 500 4 000 3 500 3 000 2500 2000 1500 1000 500 0 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0
[GWh] [GWH] PERSPETIVA DO SECTOR ELÉTRICO EM PORTUGAL 2040 (1/2) APLICANDO UM ARMAZENAMENTO FLEXÍVEL INTER-MENSAL Mas com total de PV = 8 GW; Eólica = 7.5 GW; Hídrica = 9 GW (PNB) 5000 4500 4000 3500 3000 Hídrica Eólica Biomassa Solar Consumo 2014 Excessos mensais 5 000 4 500 4 000 3 500 3 000 2500 2000 1500 1000 500 0 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0
[GWh] [GWH] PERSPETIVA DO SECTOR ELÉTRICO EM PORTUGAL 2040 (2/2) ARMAZENAMENTO FLEXÍVEL Mas com total de PV = 8 GW; Eólica = 7.5 GW; Hídrica = 9 GW (PNB) Hídrica Hídrica(armazenamento) Eólica Biomassa Solar Consumo 2014 5000 4500 4000 3500 3000 5 000 4 500 4 000 3 500 3 000 2500 2000 1500 1000 500 0 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0
CONSIDERAÇÕES FINAIS A energia Solar constitui em Portugal um excelente complemento ao mix energético nacional. É fundamental um aumento de capacidade de armazenamento de energia para fazer a sua arbitragem entre horas de maior produção e as de menor e uma transferência entre semanas ou entre meses. As interligações internacionais são fundamentais para a segurança e otimização das redes interligadas. O desenvolvimento do armazenamento hídrico constitui a forma mais eficaz (e de menor impacto ambiental) para reduzir emissões e tornar a economia Portuguesa mais competitiva. 34
OBRIGADO PELA ATENÇÃO PARA MAIS INFORMAÇÕES www.apren.pt dep.tecnico@apren.pt 35