leonam dos santos guimarães 14º encontro de energia fiesp, painel segurança energética 5 de...

Leonam dos Santos Guimarães14º Encontro de Energia FIESP , Painel “Segurança Energética”

5 de agosto de 2013

http://ighmb.org/

comum a todas as formas de energia

Disponibilidade dos energéticos

Não-renováveis (fósseis e urânio)

Renováveisespecífico à energia elétrica onde o consumo é simultâneo à produção

Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição

Interligações

Redundâncias

SEGURANÇA ENERGÉTICAcontinuidade e sustentabilidade de suprimento

EQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDA

{{

Energéticos não-renováveisRISCOS à SEGURANÇA

1. Descontinuidade dos fluxos materiaisInterrupção ou redução por razões físicas ou políticas

2. Volatilidade de preçosInterrupção ou redução por aumento de custos

3. Limitações no armazenamentoTempo disponível para enfrentar descontinuidade nos fluxos

4. Emissões de GEERestrições de uso das fontes emissoras

5. Não-renovabilidade Exaustão das reservasSustentabilidade (responsabilidade para com as gerações futuras)

1. Fluxos Materiais

Petróleo Gás Natural Carvão Urânio

Pequenos volumes Petróleo

Gás Natural

Carvão

Fonte: BP Energy Statistics 2012

1. Fluxos Materiais

2. Volatilidade de preços

Petróleo Gás Natural Carvão

Menor volatilidade

UrânioMenor volatilidadePouca sensibilidade do

custo da energia gerada

Petróleo

Gás Natural

Fonte: BP Energy Statistics 2012

3. Limitações no armazenamento

4. Geração de GEE

5. Exaustão de Reservas

Relação Reserva/ProduçãoR/P

Petróleo Gás Natural Carvão Urânio: 100-150 anos

(sem reciclagem)

Petróleo

Gás NaturalCarvão

5. Exaustão de Reservas

Caso BrasileiroProdução x Oferta de Energia

Fonte: Balanço Energético Nacional 2011

Alta renovabilidade da matriz energéticacaso único no mundo

Caso Brasileiro

Fonte: Balanço Energético Nacional 2011

Baixa dependência de energéticosnão-renováveis externos

Caso BrasileiroBaixa contribuição do setor energia e indústria

para as emissões totais de CO2

Caso BrasileiroSistema Elétrico único no mundo

MUNDO

BRASIL

CARVÃO

FONTE: IEA e MME/BEN

CARVÃO

GAS HIDRO NUCLEAR ÓLEO OUTRAS BIOMASSA(cana)

CARVÃO GAS HIDRO NUCLEAR ÓLEO OUTRAS BIOMASSA(cana)

RENOVÁVEL: 18%FÓSSIL: 68%

RENOVÁVEL: 86%FÓSSIL: 10%

comum a todas as formas de energia

Disponibilidade dos energéticos



Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição

Interligações

Redundâncias



{{

Energéticos renováveisRISCOS à SEGURANÇA

Sazonalidades inerentes aos ciclos naturaisHídrica, Biomassa (anual/plurianual)

Eólica, Solar (curto prazo)

Ondas (curto prazo) e Marés (anual/plurianual)

Geotermia (longo prazo)

Mudanças climáticasIncertezas quanto ao futuro dos ciclos naturais

Limitações no uso do solo e do subsoloDispersão: uso intensivo do soloPreservação de áreas de interesseEmprego de materiais especiais

Emissões de GEE (lifetime)Restrições de uso fontes emissoras

Caso BrasileiroSazonalidade da oferta hídrica

0

20

40

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80

100

120

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160

180

jan/99 jan/00 jan/01 jan/02 jan/03 jan/04 jan/05 jan/06

GW

mê

s

0%

10%

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30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

% A

rma

zen

ado% Armazenado

Armazenado

Afluência

Produzido

Apagão

Não disponibilidade de complementação térmica

Um “Porto de Destino” para o Sistema Elétrico Brasileiro, http://ecen.com

Operação do Sistema - SE/CO (parte hidráulica)

Caso BrasileiroRisco hídrico: a crise de 2001

http://ecen.com/

28,86

0

10

20

30

40

50

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70

80

90

100

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

%

1997 1999 2000 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2012

Evolução Histórica dos Reservatórios(Sudeste e Centro-Oeste)

Evolução Histórica dos Reservatórios(Sudeste e Centro-Oeste)

FONTE: ONS

Tomada de decisão baseada em modelos de previsão hídrica baseados em séries temporais longas, que inexistem para as demais renováveis, tornando o processo mais complexo na medida que essas novas renováveis crescem na matriz elétrica

Caso BrasileiroGestão Segura de um

Sistema hidrotérmico com alta renovabilidade

ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL EM 2012

ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL EM 2012

Eólica0,62%

Hidráulica 85,90%

Gás6,08%

Carvão1,49%

Óleo1,72%

Biomassa1,08%

Nuclear3,11%

Fonte : ONS

Geração totaldo SIN 2012

516.526,097GWh

∆ 2012/2011 = 4,61%

Complementação Térmica no SIN (MWmédios)


% termo/hidro 2000 = 6,26%

% termo/hidro 2012 = 15,74%

risco crescente de

crise de suprimento

Fonte: Lista da ONS dos Principais Reservatórios / 2010

Cresimento da Potência Hídrica Instalada sem crescimento proporcional na Capacidade de

Armazenamento



Expansão da oferta hídricaPlano Decenal de Expansão PDE-2021

Evolução do armazenamento hídricoPlano Decenal de Expansão PDE-2021

Caso BrasileiroPerda da capacidade de armazenamento

Contínua perda de auto-regulação requerendoaumento nas parcelas térmicas de base e de complementação

Expansão da oferta eólica, solar e de biomassaPlano Decenal de Expansão PDE-2021

Expansão da oferta eólica, solar e de biomassaNão possuem auto-regulação: + REGULAÇÃO TÉRMICAComplementação numa dinâmica mais rápida que a hídrica

Carência de séries temporais longas para previsão

Perspectivas de expansão bastante limitadas após 2030

Plano Nacional de Energia PNE-2030

Significativa expansão das fontes PCH, eólica e biomassa


Necessária expansão das fontes térmicas


FUTURO (2030 – 2060)POTENCIAL HIDRELÉTRICO:Parcela técnica, ambiental e economicamente viável a ser desenvolvida: 150/180 GW do total de 260 GW

Hidro

FUTURO (2030 – 2060)Esgotamento do potencial hídrico

• A expansão terá que ser baseada no mix Gás natural (dependendo da quantidade e custo de Pré-Sal), Carvão (dependendo da viabilidade de CCS e carvão limpo) e Nuclear.

• Fontes renováveis (biomassa, eólica, solar) e expansão dos programas de eficiência energética (aumento dos custos marginais de expansão) serão um complemento importante• permitindo economizar a água dos reservatórios, o que amplia a capacidade das

hidrelétricas de fazerem regulação da demanda.

Energéticos renováveisRISCOS à SEGURANÇA

Sazonalidades inerentes aos ciclos naturaisHídrica, Biomassa (anual/plurianual)

Eólica, Solar (curto prazo)

Ondas (curto prazo) e Marés (anual/plurianual)

Geotermia (longo prazo)

Mudanças climáticasIncertezas quanto ao futuro dos ciclos naturais

Limitações no uso do solo e do subsoloDispersão: uso intensivo do soloPreservação de áreas de interesseEmprego de materiais especiais

Emissões de GEE (lifetime)Restrições de uso fontes emissoras

Mudanças climáticas

Mapas de mudança climática mostram, nos cenários pessimista (A2) e otimista (B1), o surgimento de novos climas nas regiões tropicais e subtropicais e o desaparecimento de outros em montanhas tropicais e nas áreas próximas aos pólos. Quanto mais vermelho, mais intenso o efeito descrito.

Fonte: Jack Williams/ Universidade de Wisconsin

Uso do solo

Para 1.000 MW

Expansão da oferta hídrica

Mapa ilustrativoFonte: MMA (fev/05)

90% do potencial está na Amazôniamaior parte de médio e pequeno porte

RESTRIÇÕES:• distância • topografia• uso do solo

• reservatórios• transmissão

Uso do solo

Uso do subsolo

Materiais especiais em tecnologias de “energia limpa”

Fonte: US DOE – Critical Materials Strategy

gramas de CO2 equivalente por Kw.hora elétrico gerado

Comparação da Emissão de Gases de Efeito Estufa na Geração Nuclear de Eletricidade no Brasil com as de outras fontes, Carlos Feu Alvim, Omar Campos Ferreira, Olga Mafra Guidicini, Frida Eidelman, Paulo Achtschin Ferreira, Marco Aurélio Santos Bernardes, in Economia & Energia Ano XV No 79 Outubro/Dezembro de 2010 ISSN 1518-2932 - http://ecen.com/

Caso brasileiroEmissões de GEE

http://ecen.com/

Disponibilidade dos energéticos (oferta)



Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição (demanda)

Interligações

Redundâncias



{{

SEGURANÇA ENERGÉTICAConfiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição

Eletricidade é produzida e consumida simultaneamenteSistemas elétricos operam em equilíbrio instável

Ajustes permanentes em tempo real

Caso Brasileiro:Um sistema elétrico de dimensões continentais

Manaus

Brasília

São PauloItaipu

Porto Alegre

Fortaleza

Salvador

Rio de Janeiro

BeloHorizonte

Recife

Angra

4.000 km4.000 km


• Fontes de geração concentradas (grandes hidros) distantes dos centros de consumo

• Alto grau de interligação com grandes intercâmbios de energia entre regiões


• Longas linhas de transmissão de alta capacidade– Confiabilidade das LTs e

SUBs é crítica (REDUNDÂNCIAS)

• Limitada capacidade de segregação e reconfiguração

+ Confiabilidade:+ DIVERSIDADE+ geração próxima às cargas

Aumento da participação das “novas renováveis”:

Eólica, Solar, Biomassa, PCHs

Caso Brasileiro:

• Pequenas unidades de geração

• Longe dos centros de consumo– Exceções em biomassa e PCHs

• Sazonalidade (curto, médio e longo prazo)

+ geração varia em tempo real– à exceção de biomassa e PCHs

}}

• “capilarização” da transmissão• aumento de intercâmbios

Complementaçãohidrotérmicaem tempo realpara garantirestabilidade

Confiabilidade e Estabilidade impõe limites à expansão

Caso Brasileiro:Uma matriz elétrica em transição hidrotérmica

• A evolução do sistema elétrico

canadense nos últimos 50 anos

guarda muitas similaridades com

a situação do sistema elétrico

brasileiro nos últimos 15 anos.

• A partir de uma contribuição de

mais de 90% em 1960, a

participação da hidroeletricidade

no Canadá declinou de forma

constante até 1990, quando se

estabilizou em torno de 60%.


• No Canadá, o crescimento da

geração térmica, operando na base

permitiu que a geração hídrica

passasse a fazer a regulação de

demanda e da sazonalidade das

novas renováveis, que em 2010

representavam cerca de 3% da

geração total.

• SERIA ESSE UM MODELO

PARA O BRASIL DO FUTURO?


Gestão Segura de umSistema com alta renovabilidade

basehidro

basetermo

complementaçãotermo

Seguimentohidro

Base hidro: mínima ENABase termo: nuclear

Leonam Guimarães

leonam dos santos guimarães 14º encontro de energia fiesp, painel segurança energética 5 de...

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