aspectos relevantes dos sistemas energéticos ricardo lacerda baitelo treinamento – 3, 4 e 5 de...

Aspectos Relevantes Aspectos Relevantes dos Sistemas dos Sistemas EnergéticosEnergéticos

Ricardo Lacerda Baitelo

Treinamento – 3, 4 e 5 de novembro de 2004

Araçatuba - SP

Novos Instrumentos de Planejamento Energético Regional visando o Desenvolvimento Sustentável

Aspectos Relevantes dos Sistemas Energéticos Ricardo Lacerda Baitelo 2


• Sistemas Energéticos implicam em:• novos paradigmas

• oferta e demanda de energia

• conservação e eficiência energética

• acesso a energia

• cenários atuais de energia

• fatores de mercado dentre outros.

• Sob uma ótica do desenvolvimento limpo. “Atende às necessidades presentes sem colocar em risco a

qualidade de vida das gerações atual e futura ou exceder a capacidade de regeneração dos ecossistemas. ”



Paradigma Atual do Setor Energético

Previsões de crescimento de demanda se baseiam em extrapolações do passado

Mudanças no cenário e ganhos devido à eficiência energética são praticamente ignorados

Servem como referência alguns princípios disseminados na ECO’92:

Eficiência econômica

Igualdade social

Autonomia

Práticas ambientalmente corretas

Paz



Sistemas Energéticos

Não há como gerar energia sem agredir o meio ambiente

As fontes energéticas variam pela forma com a qual causam modificações no meio ambiente

Mudar o atual paradigma dos sistemas energéticos exige o entendimento das variáveis que os influenciam, e não é apenas uma questão política



Paradigma Atual do Setor Energético

O lucro obtido com a comercialização da energia não arca com o custo ambiental e o planeta acaba sofrendo as conseqüências.

Utilização de energia como questão sistêmica (com questões sociais e ambientais) e não setorial para o alcance de um desenvolvimento limpo.

Combustíveis alternativos como biomassa, energia solar e eólica estão entre os recursos com possibilidade de substituição dos combustíveis fósseis.

Fatores econômicos ainda favorecem o uso de combustíveis fósseis.



Paradigma atual do setor energético

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1986 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

ENERGIA_NÃO_RENOVÁVEL ENERGIA_RENOVÁVEL

Evolução da Oferta Interna de Energia no Brasil



Paradigma atual do setor energético

A produção de energia é priorizada apenas quando há desequilibro entre oferta e demanda de energia

Apesar da eficiência energética minimizar a necessidade de geração, essa política não é priorizada

Medidas de eficiência necessitam de etapas multidisciplinares:

Educação do usuário

Novos materiais que necessitem menos energia no

processo de fabricação

Reciclagem



Tabela 9.1. Novos paradigmas dos sistemas energéticos.

Paradigma tradicional Novo paradigma

Energia considerada primeiramente como uma questão setorial

Grande discussão sobre os impactos sociais, econômicos e ambientais da energia

Limitações no uso de combustíveis fósseis

Limitações na capacidade de assimilação da Terra e da atmosfera

Ênfase na expansão do suprimento de combustíveis fósseis

Ênfase em se desenvolver tecnologia mais limpas de produção de energia

Custos externos ambientais e sociais ignorados

Achar meios de equacionar conseqüências negativas externas relacionadas ao uso da

energiaCrescimento da economia como maior

prioridadeCompreensão da ligação entre ecologia e

economia e seus custos

Tendência em focar na poluição localReconhecimento da necessidade de se

combater a poluição em todas as escalas

Ênfase no incremento da produção da energia

Ênfase na expansão dos serviços da energia, facilitando o acesso, e aumentando a

eficiência

Preocupação com necessidades presentes

Reconhecimento do nosso futuro comum e da necessidade do bem estar das gerações

futuras



Exemplo de Quebra de Paradigma

Fontes alternativas geralmente tem altos custos de implementação

Energia Solar na Alemanha

Utiliza o FCR (Full Costs Rates)

Semelhante à ACC do GEPEA

Utiliza o rateamento entre os consumidores comuns para diluir os custos sem onerar o Estado

Pesquisas de opinião apontam aceitação em relação ao pagamento de uma “quota extra” de energia para a solução de problemas ambientais.



Oferta e Demanda de Energia

Oferta total de energia: conjunto de energia gerada por todas as fontes presentes na matriz energética dessa região.

O Brasil possui cerca de 82,5GW (2002) de capacidade de geração instalada; 90% de geração hidrelétrica.

A demanda crescente implica na necessidade de investimentos crescentes na geração de energia.

Energia consumida: determinante para aspectos de planejamento e investimento no setor elétrico e, principalmente, indicador de desenvolvimento de um país (relação entre PIB e consumo de energia per capita).



Dados sobre a Demanda e a Oferta Brasileira de Energia

Item Valor

Consumo total de energia no país 235,2 x 106

Consumo per capita de energia 1,42 tep/habDependência externa de energia -

1979 85%1997 46%

Produção nacional de petróleo -1970/1979 170 000barris/dia

1998 1 004 000 barris/diaFontes renováveis na matriz

energética57,90%

Potência elétrica em operação 72,81 GW% correspondente as hidrelétricas 85%% correspondente as nucleares 3%

% correspondente as termelétricas 9%% de fontes alternativas 3%



35%

8%8%7%

39%

3% Petróleo

Lenha e carvãovegetal

Outros

Bagaço de cana

Eletricidade

Álcool

Consumo Final de Energia por Fontes no Brasil



0

100

200

300

400

Mun

do

Europ

a

Ocean

ia

Consumo de Energia no Mundo em diferentes países e regiões (Hexajoules/ano)



Aspectos Básicos dos Mercados de Energia

Não podem ser comparados aos modelos macroeconômicos clássicos devido a elementos que desviam sua eficiência:

Poder de mercado

Informação incompleta

Externalidades

Bens públicos

Implica que a regulamentação se faz gradualmente mais necessária ao passo da imperfeição dos mercados



Aspectos Básicos dos Mercados de Energia

As políticas governamentais têm uma visão de curto prazo

A regulamentação é o instrumento mais eficaz para assegurar a competitividade dos mercados de energia

Através da regulamentação é possível também direcionar investimentos para obter benefícios públicos, como:

Universalização

Preservação do meio ambiente

Desenvolvimento regional



Mercado Brasileiro de Energia

A partir da década de 80 a estrutura estatal do Brasil se deteriorou em decorrência da crise econômica mundial.

No início da década de 90 as mudanças foram modestas.

No final da década de 90 houve a desestatização e a formação do mercado de energia MAE, que nunca vigorou completamente pelo aparecimento de sérios problemas entre os atores.

Orientação da reforma em relação a criação de um mercado competitivo no atacado, desverticalização, livre acesso a transmissão e liberalização progressiva dos consumidores.

Precedentes:




Contexto Atual: Problemas para expansão da geração• Sinalização de preços inadequada

• Licitações com ágio e projetos de maior custo

• Custos empresariais elevados de regulação e de análise de riscos

• Aumento das incertezas do mercado

Necessidades :

• Recuperar custos durante vida útil do projeto

• Reduzir incertezas para consumidores e investidores

• Revisão do mercado atacadista de energia



Empresas disputam contratos e não kWh

Contratos de longo e curto prazos

A análise de riscos ganha papel chave no processo de decisão

A regulamentação se faz presente direcionando investimentos para o benefício comum

Processo de substituição da competição no mercado pela competição pelo mercado

Panorama do novo modelo:




O t i m i z a ç ã o d a s O p ç õ e s d e O f e r t a G e r a ç ã o e T r a n s m i s s ã o :

P l a n o I n d i c a t i v o 5 - 1 0 - 1 5 - 3 0 a n o s

R e v i s ã o d o P l a n o I n c o r p o r a n d o A l t e r n a t i v a s d e

B l o c o s d e E n e r g i a G e r a d a e / o u C o n s e r v a d a

R e g i õ e s e P a í s

P r o c e s s o d e C o n t r a t a ç ã o : E n e r g i a G e r a d a e C o n s e r v a d a

C o n t e s t a b i l i d a d e : D i v u l g a ç ã o , A u d i ê n c i a s P ú b l i c a s , P l a n o A b e r t o

a R e c e b e r P r o p o s t a s d e B l o c o s d e E n e r g i a

g e r a d a e / o u c o n s e r v a d a

P L A N O D E T E R M I N A T I V O

R e g i õ e s e P a í s L i c i t a ç õ e s :

C i a s E s t a t a i s , P r i v a d a s e C o n s ó r c i o s / S P E ’ s

p a r a o h o r i z o n t e d o P l a n o

C N E A d e f i n e a g e n t e s r e s p o n s á v e i s p e l a e x e c u ç ã o

e g a r a n t e o s r e c u r s o s

L i c i t a ç õ e s B e m S u c e d i d a s

S i m N ã o

E s t u d o s d e M a t r i z E n e r g é t i c a , E s t u d o s d e I n v e n t á r i o , L i c e n ç a

P r é v i a e L i c e n ç a A m b i e n t a l

P r e v i s õ e s d e D e m a n d a E s t u d o d a s O p ç õ e s L o c a i s ,

R e g i o n a i s e N a c i o n a i s

E s t u d o s d e M a t r i z E n e r g é t i c a , E s t u d o s d e I n v e n t á r i o , L i c e n ç a A m b i e n t a l P r é v i a e R e l a t ó r i o d e P a s s i v o S o c i a l

•Esquema de Referência para um Novo Modelo na Indústria Elétrica



Conservação Energética e Uso Racional

Utilização da energia com responsabilidade e sem desperdícios

Promoção do uso racional de energia

Conservação energética através de sistema mais eficientes

Eficiência energética: ferramenta cada vez mais necessária

para garantir a sustentabilidade do futuro energético

Economia obtida com a conservação onera menos a

sociedade civil pela diminuição da necessidade de

investimentos em geração (usina virtual de energia)

Pontos importantes:




Cada kWh economizado reduzindo o desperdício custa quatro vezes menos que produzir um kWh adicional

Em 1985 é criado o PROCEL (Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica).

Tem como objetivo definir estratégias e mobilizar a sociedade no sentido de diminuir o desperdício de Energia elétrica.

Mas não observa as possibilidades de conservação na sua totalidade, se limita ao GLD.




Áreas de interesse do PROCEL:Elaboração de planos de ação para programas de combate ao desperdício e planos de marketing

Proposição de políticas e instrumentos legais/econômicos de incentivo

Financiamento e de fornecimento de empresas de diagnósticos energéticos

Desenvolvimento de sistemas de informação computadorizados

Projetos de Gerenciamento pelo Lado da Demanda (GLD)

Projetos de Planejamento Integrado de Recursos (PIR)

Montagem de projetos segundo o BID/BIRD para pedidos financeiros

Programas de redução de perdas na oferta

Atuação no uso final (em todos os setores)



Evolução de resultados do PROCEL Fonte: MME, 2000

Item Unidade 1986 a 1996 1998 1999Redução da

carga na pontaMW 149 398 392

Energia total economizada

GWh/ano 930 1900 2100

Usina equivalente

MW 220 394 436



Benefícios e Efeitos da Conservação sobre a Qualidade de Energia

Ação Benefício Efeitosa) Geração de harmônicosb)Eliminação de depressão

de tensãoa) Geração de harmônicos,

susceptilidade ao Flickerb) Redução do fator de

potência da cargaa) Geração de transitórios

b) Amplificação de harmônicos

a) Redução do fator de potência

b) Geração de harmônicosc) Melhoria de tensão de

regime permanente

Instalação de controladores de

velocidade variável

Economia de energia e possibilidade de

gerência do controle

Instalação de lâmpadas

fluorescentesEconomia de energia

Instalação de banco de capacitores

Melhoria do fator de potência

Controle de iluminação através de

dimmers

Melhoria do fator de carga



Setor comercial Setor industrial

Iluminação fluorescente de alta eficiênciaControladores ajustáveis de

freqüência ou os controladores de velocidade variável para motores

Controle de iluminação (dimmer)Compensação de potência reativa através de bancos de capacitores

Sistema de controle de demanda Motores de alta eficiencia

Isolação térmica de prédios Dimensionamento ótimo de motores

Filme solar para as janelasIluminação com lâmpadas de sódio

a alta pressãoAr condicionado e bombas de calor de alta

eficiênciaRecuperação de calor de processo

Projeto de prédios energeticamente eficientes

Co-geração industrial

Bombas de calor para processoEquipamentos eletrodomésticos

Recondutoramento de instalaçõesEstudos de retroffiting em iluminação

Alternativas Tecnológicas Utilizadas pelo Lado da Demanda



Obstáculos ao Uso Eficiente da Energia

Falta de informação, conhecimento técnico e treinamento

Incerteza sobre o desempenho dos investimentos

Falta de possibilidades financeiras e/ou de capital

Altos investimentos iniciais para tecnologias mais eficientes

Altos custos de transição

Falta de incentivos à manutenção

Baixo interesse dos governos em investir a longo prazo



Conservação energética /uso racional

COMPET (Programa Nacional da Racionalização do Uso dos Derivados de Petróleo e do Gás Natural). Meta: ganho de eficiência energética de 25% nos próximos 20 anos.

Objetivos:

Criar cultura anti-desperdício educando e conscientizando no uso eficiente dos recursos não-renováveis;

Reduzir a emissão de GEE;

Estimular P&D tecnológico para introduzir processos com maior eficiência energética;

Contribuir para o aumento da produtividade nos consumidores de derivados otimizando custos.



Cenários Energéticos

Imagens particulares de futuros alternativos concebidos como possibilidades

Investigar alternativas futuras de desenvolvimento

Examinar possíveis conseqüências de atitudes tomadas hoje ou no futuro

Aprender o comportamento de sistemas complexos e suas políticas

Não abrangem todos os aspectos dos sistemas energéticos

Cenários diferentes podem levar às mesmas necessidades finais



Exemplos de Cenários EnergéticosSustentabilidade Energética em 2100

Cenário A – Futuro com significativas melhorias tecnológicas e altos níveis de desenvolvimento econômico aliados a considerável eficiência energética. Utilização de fontes renováveis e baixo impacto ambiental.

Cenário B – Meio termo; desenvolvimento econômico moderado e melhorias tecnológicas modestas. Futuro caracterizado por incrementos e mudanças graduais.

Cenário C – Caracterizado pelo aspecto ecológico com o desenvolvimento de novas fontes de energia renovável aliados a um alto grau de sustentabilidade e eqüidade mundial; uso menor da energia e crescimento de países do hemisfério sul.




Cenários de Desenvolvimento Energético em 2100

Indicador de sustentabilidade 1990 Cenário A Cenário B Cenário C

Erradicação da pobreza baixo muito alto médio muito altoProver acesso universal a energia baixo muito alto alto muito alto

Reduzir impactos a saúde médio muito alto alto muito altoReduzir a poluição do ar médio muito alto alto muito altoLimitar efeito radioativo médio alto muito baixo altoLimitar materiais tóxicos médio alto baixo alto

Limitar emissões de GHG baixo alto baixo muito altoMelhorar a eficiência do suprimento médio muito alto alto muito alto

Aumentar eficiência do uso de energia baixo alto médio muito altoAcelerar a difusão das tecnologias baixo muito alto médio médio

Fonte: World Energy Assesment, 2000




PIB per capita em Cenários para 2050 e 2100

A B C A B C

África Subsaariana 0,5 1,6 1 1,2 11 6,3 11,4Ásia Central 0,4 7 3,4 5,4 21,2 12,8 15,4Leste Europeu 2,4 16,3 7,8 8 52,7 29 21,8ex URSS 2,7 14,1 7,5 7,1 49,3 26,8 20,2América Latina 2,5 8,3 7,1 7,4 27,8 20,1 21Oriente Médio 2,1 5,6 4 4,1 13,8 11 12,9América do Norte 21,6 54,5 45,8 38,8 108,7 77 59,2OECD do Pacífico 22,8 58,7 45,8 42,8 111 74,6 62,9Resto da Ásia 1,5 12,2 7,9 10,2 29,6 18,8 23,7Sul da Ásia 0,3 2 1,3 1,8 15,3 10 14,8Oeste Europeu 16,2 45,9 37,1 32,9 93,5 63,9 53,7Mundo 4 10,1 7,2 7,5 26,4 17,3 19

Região 1990

2050 2100

Fonte: Nakicenovic, Grubler & McDonald, 1998



Formação de Preço de Energia no BrasilO instrumento regulatório de fornecimento elétrico no Brasil é a Resolução ANEEL n° 456, de 29 de novembro de 2000

Sistema de precificação: normas e regras para estabelecer o preço da energia elétrica para os diversos consumidores

Questões tarifárias, do lado das concessionárias, representam o fluxo de caixa, equilíbrio econômico-financeiro e rentabilidade; do lado do consumidor é um sinal econômico para conservação.

Precificação como política energética:Em 2001: política de precificação de energia que punia, com aumento da tarifa e até corte de fornecimento, consumidores que não atingissem uma meta de economia de 20%. Nessa ocasião o governo usou a precificação para remediar uma situação de crise, como uma das alternativas de uso para a tarifação energética.



Estrutura Tarifária no Brasil

As tarifas são aplicadas sobre o consumo elétrico e/ou demanda de potência, independentemente das horas do dia ou períodos do ano

Na estrutura tarifária horo-sazonal, para alguns consumidores, as tarifas são diferenciadas segundo alguns fatores:

Tarifa Azul: diferenciação de consumo e demanda de potência de acordo com horas de utilização do dia e períodos do ano;

Tarifa Verde: similar à azul, com tarifa única de demanda de potência;

Horário de Ponta (P): 3 horas diárias consecutivas, com exceção de fins de semana e feriados;

Horário Fora de Ponta (F): período diário complementar ao horário de P;

Período Úmido: cinco meses consecutivos, de dezembro a abril;

Período Seco: período do ano complementar ao período úmido.



Estrutura Tarifária no Brasil

A aplicação de tarifas é feita em dois grandes grupos, divididos em subgrupos, havendo ainda outros critérios de divisão, como o econômico, que determina classes de fornecimento

Grupo A, com tensão superior a 2,3 kV Subgrupo Tensão de fornecimento

A1 > 230 kVA2 88 kV a 138 kVA3 69 kVA3a 30 a 40 kVA4 2,3 a 25 kVAS subterrâneo

Grupo B, com tensão inferior a 2,3 kVSubgrupo Classificação

B1 residencialB1 residencial de baixa rendaB2 ruralB2 cooperativa de eletrificação ruralB2 serviço público de irrigaçãoB3 demais classesB4 iluminação pública



Precificação Energética

Formação de tarifas:

Tarifação pela taxa de retorno ou pelo custo do serviço

Garantia de reembolso dos custos e investimentos da concessionária

Tarifação pelo teto

Tenta solucionar problemas do método da taxa de retorno avaliando custos médios envolvidos e os máximos custos aceitáveis.

Tarifação pelo valor de uso

Consiste em vender energia a preços acima dos custos para consumidores que podem pagar ao passo que subsidia a energia para consumidores de baixa renda.

Tarifação pelo custo médio

A tarifa cobrada é única não havendo diferenciação entre consumidores pela condição social.



Formação de tarifas:Tarifação pelo passivo

Baseada no balanço de resultados da empresa. composta de custos de exploração, administrativos, financeiros, rendimentos do capital e royalties.

Tarifação pelo custo marginal

Todo consumidor está à margem, pois a decisão de modificar o seu consumo está sempre presente e aumento de consumo implica ampliar o sistema.

Custo marginal de curto prazo (operação) pode ser identificado a um suplemento de custos de produção, T&D do fornecimento adicional, sem acréscimos no capital de investimento. Ocorre quando demanda máxima é inferior à capacidade instalada disponível.

Custo marginal de longo prazo, ou expansão, está relacionado ao incremento do custo de produção, T&D, que resulta da antecipação de investimentos para garantir a demanda máxima esperada.

Custo marginal de curto prazo > LongoPrazo: aumento de capacidade

Custo marginal de curto prazo < Longo Prazo: postergação de investimentos

Sistema Ótimo: custos marginais de longo prazo = de curto prazo.



Acesso Universal à Energia

Comunidade terrestre em um momento decisivo.

Ciência e tecnologia: grandes benefícios e prejuízos.

Padrões dominantes de produção e consumo:

- alterando o clima e o meio ambiente,

- esgotando recursos e causando a extinção das espécies.

Aumento dramático da população: incremento de pressões sobre os sistemas ecológicos e sistemas sociais (injustiça, pobreza, ignorância, corrupção, crime e violência).

São necessárias mudanças fundamentais nas nossas atitudes, valores e estilos de vida.

(Carta da Terra, Paulo Freire, 1999)

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