Geração, Transmissão e Distribuição de Energia ElétricaProfessor Jim Naturesa

Planejamento da Expansão de Sistemas de Energia Elétrica

Índice

1) Introdução;2) Planejamento da Expansão de Sistemas de Geração;3) Planejamento Integrado de Recursos – PIR;4) Novo Mercado de Energia Elétrica.

1) Introdução

• O sistema brasileiro de produção de energia é um sistema hidrotérmico, com predominância da geração de origem hidráulica.

• No ano de 1970, a participação hidrelétrica na produção de energia correspondia a 91% da capacidade instalada; em 1988, atinge 96%.

• O planejamento de um sistema de energia elétrica tem como objetivos o estabelecimento de um nível de confiabilidade para o atendimento da demanda máxima futura e baixo custo.

• Os acréscimos na capacidade instalada são dimensionados a atender a demanda máxima prevista e aos requisitos de reserva de potência.

• A reserva de potência representa uma folga de capacidade de geração com a finalidade de manter a estabilidade e a qualidade de suprimento em situações de falhas em unidades geradoras, erros de previsão de carga, manutenções etc.

Segundo Reis (2002), o planejamento apresenta os seguintes aspectos:

• As previsões da demanda futura de eletricidade;

• A escolha de técnicas e tecnologias de geração e de transmissão de energia elétrica;

• A definição e a determinação da estrutura geral do sistema e

• A seleção de cenários de investimentos mais próximos do ótimo considerando a locação e o cronograma de entrada em operação dos novos equipamentos e componentes do sistema.

• Os acréscimos de geração são dimensionados em função da capacidade de geração de novas usinas.

• As disponibilidades dessas usinas dependem das afluências futuras, a sua avaliação

envolve hipóteses sobre cenários hidrológicos futuros.

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• Esse problema pode ser resolvido de forma determinística, supondo-se a repetição das afluências do passado, ou de forma probabilística, levando-se em consideração a distribuição de probabilidades das afluências.

2) Planejamento da Expansão de Sistemas de Geração

No Brasil, os estudos de planejamento da expansão da geração (Convencional) são divididos em três etapas:

• Estudos de longo prazo. Analisam um horizonte de aproximadamente trinta anos e permitem identificar as linhas mestras de desenvolvimento dos sistemas;

• Estudos de médio prazo. Analisam o atendimento ao mercado nos próximos quinze anos e estabelecem o programa de expansão do sistema elétrico;

• Estudos de curto prazo. Apresentam o ajuste do programa de expansão do sistema em relação a mudanças das previsões de mercado, atrasos nos cronogramas de obras e restrições nos recursos financeiros.

Estudos de longo prazo

Fonte: Reis, 2002.

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Estudos de médio prazo

Fonte: Reis, 2002.

Estudos de Curto Prazo

Fonte: Reis, 2002.

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• O Plano Decenal de Geração era definitivo; apenas não executado no caso de restrições econômicas.

• No planejamento indicativo, o plano é visto como uma orientação (ou sinalização) de possíveis projetos assim como sua melhor localização.

• Dessa forma, o planejamento serve como uma orientação para os investidores e deve cobrir um período de tempo suficiente para permitir uma avaliação econômico-finânceira.

3) Planejamento Integrado de Recursos

• O Planejamento Integrado de Recursos consiste na seleção da expansão da oferta de energia elétrica que inclui o aumento da capacidade de instalada, assim como a conservação, a eficiência energética, autoprodução e fontes renováveis.

• Destacam-se os projetos de conservação de energia, pois apresentam custos unitários menores que os de geração; sendo mais interessantes para o sistema e para os consumidores.

Fonte: Reis, 2002.

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4) Novo Mercado de Energia Elétrica

• A crise financeira na década de 90 levou o governo brasileiro a acelerar o processo de privatização das empresas de serviços públicos.

• O investimento no setor elétrico nos anos 80 passou para apenas 0,8% do PIB (Produto Interno Bruto); enquanto nos anos 60 e 70, esse valor era de 2%.

• No começo da década de 90, o Brasil tinha 62 empresas operando no setor, sendo que o governo federal possuía 59% da capacidade de geração.

• Havia 23 empresas privadas de distribuição, quase todas interligadas a rede nacional de transmissão de energia elétrica.

Investimentos no Setor Elétrico

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Década de 80(80-89)

Collor (90-92) Itamar (93-94) FHC 1 (95-98) FHC 2 (99-2000)

Governos

US

$ B

ilhõ

es

Fonte: Rousseff, 1996.

Referências

Elgerd, O. Introdução à teoria de sistemas de energia elétrica. Editora McGraw-Hill do Brasil. 1976.

Fortunato, L.; Neto, T.; Albuquerque, J. e Pereira, M. Introdução ao Planejamento da Expansão e Operação de Sistemas de Produção de Energia Elétrica. Editora Universitária – Universidade Federal Fluminense e Eletrobras. 1990.

Monticelli, A. & Garcia, A. Introdução a Sistemas de Energia Elétrica. Editora da Unicamp. 1999.

Reis, L. & Silveira, S (Organizadores). Energia para o Desenvolvimento Sustentável. Edusp. 2002.

Souza, Z. Centrais Hidrelétricas. Dimensionamento de Componentes. Editora Edgard Blucher Ltda. 1992.

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Proteção e confiabilidade dos sistemas elétricos de potência

Introdução

• Por exemplo, para um sistema de 132/275 kV, foram registradas as seguintes faltas em um ano:

• Linhas áreas: 33%;• Cabos: 9%;• Equipamentos de manobra: 10%;• Transformadores: 12%;• Geradores: 7%;• Equipamentos secundários (transformadores de potêncial – TP e de corrente – TC):

29%.

A operação de um sistema elétrico, pressupõe:1) Operação normal;2) Prevenção contra falhas elétricas;3) Limitação dos efeitos devido às falhas.

A operação normal presume:• Inexistência de falhas do equipamentos;• Inexistência de erros do pessoal de operação.

Algumas providências na prevenção contra as falhas são:• Previsão de isolamento adequado;• Coordenação do isolamento;• Uso de cabos pára-raios;• Procedimentos de operação e manutenção.

A limitação dos efeitos das falhas inclui:• Limitação da magnitude da corrente de curto-circuito;• Projeto capaz de suportar os efeitos mecânicos e térmicos das correntes de defeito;• Existência de circuitos múltiplos e geradores de reserva;• Existência de releamento (relés) e disjuntores;• Monitoramento das medidas acima.

O uso de relés na proteção minimiza:• O custo de reparação dos estragos;• A probabilidade do defeito se propagar e atingir outro equipamento;• Tempo que o equipamento fica inativo;• A perda de renda.• O custo do relé é da ordem de 2 a 5% do custo do equipamento protegido.

Os princípios fundamentais do releamento são:• Releamento primário ou de primeira linha;• Releamento de retaguarda ou de socorro;• Releamento auxiliar.

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Confiabilidade

Dilema do sistema de potência: aumentar a qualidade dos equipamentos empregados com o objetivo de minimizar os impactos devido a falhas e, ao mesmo tempo, diminuir os investimentos de modo a manter as tarifas num nível aceitável.

Solução: aplicação de métodos probabilísticos.

Podemos dividir a solução em partes: 1) Que tipo de equipamento deve ser cuidadosamente selecionado;2) Quantos equipamentos devem ser adquiridos;3) Como deverá ser a interligação desses dispositivos (configuração da subestação, níveis de tensão, etc).

Os principais itens a ser analisados são:A) Solicitação das torres de transmissão a surtos de manobra;B) Estudos de confiabilidade de subestações;C) Alocação de reserva de geração eD) Estimativa do custo de falha de um transformador.

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Exemplos

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Obras Públicas

Uma obra pública está dividida em quatro etapas:Primeira etapa: Elaborar projeto;Segunda etapa: Obter licenciamento ambiental;Terceira etapa: Escolher quem faça a obra;Quarta etapa: Assinar o contrato.

Primeira etapa: projeto

Projeto básico: o ministério reserva dinheiro para elaborar o projeto. Isso se chama Projeto Básico, posteriormente detalhado no Projeto Executivo.

Licitação: o ministério faz uma licitação para contratar um empresa que faça os projetos.

Análise: o ministério recebe os projetos e pede ajustes. Se a obra for uma concessão, é preciso fazer estudos de viabilidade econômica.

O que pode dar errado: o projeto pode ter problemas, podem faltar técnicos para analisar o projeto etc.

Segunda etapa: licença ambiental

Licença: o ministério emite um Termo de Referência para iniciar o processo de licenciamento ambiental.

Impacto: o ministério ou a empresa responsável pela obra fazem um Estudo de Impacto Ambiental (EIA-Rima) que é aprovado pelo órgão ambiental.

Audiências: é preciso realizar audiências públicas para discutir o projeto com a população local e outros interessados.

Ajustes: o órgão ambiental emite licença prévia.

O que pode dar errado: o Ministério Público pode parar a obra, os órgãos ambientais podem pedir informações complementares.

Terceira etapa: quem vai fazer a obra

Edital: o ministério ou a agência reguladora (se for concessão) faz um edital. O edital é submetido a uma audiência pública.

Licitação: a obra vai a licitação.

O que pode dar errado: o processo pode ser paralisado na justiça por várias razões – uma empresa que saia derrotada da licitação e não concorde com o resultado; o Ministério Público, desconfiado de alguma falha no processo; o governo pode desistir da obra.

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Quarta etapa: assinar o contrato

Contrato: o ministério assina o contrato com o vencedor.

Licença: é preciso obter a licença ambiental da instalação.

O que pode dar errado: podem ser feitas novas exigências para a proteção do meio ambiente, o Ministério Público pode novamente paralisar a obra, TCU pode parar a obra, pode faltar dinheiro no Orçamento, a empreiteira pode falir etc.

Referências

Camargo, C. Confiabilidade Aplicada a Sistemas de Potência Elétrica. LTC / Eletrobrás / FEESC. 1981.

Caminha, A. Introdução à Proteção dos Sistemas Elétricos. Editora Edgard Blucher Ltda. 1978.

Otta, L. “Excesso de burocracia atrasa execução de obras públicas”. O Estado de S. Paulo, 12 de agosto de 2007.

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