Modernização de UHEs - XXIV SNPTEE em Curitiba 2017 ...xxivsnptee.com.br/wp-content/uploads/2016/08/palestrasexpositores... · Energia Um quarto de toda a eletricidade gerada por

Modernização de UHEsTendências e Importância para o Sistema Interligado Nacional

SNPTEE - Foz do Iguaçu, 2015-10-19

Agenda

1. Experiência da VOITH com a Modernização de usinas

2. Breve história da geração hidrelétrica no Brasil e porque modernizar usinas hidrelétricas

3. Novas questões regulatórias

4. Tendências do sistema e a Modernização

XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19 2

Energia

Um quarto de toda a eletricidade gerada por centrais hidrelétricas no mundo é produzido com tecnologias e serviços da Voith.

1867 €5,3 bilhões

Vendas

5mercados

39.000funcionários

50Em mais de

4,0%

Índice P&D Empresa familiar desde

A Voith em números

países

Stand: 2013/14

Latin AmericaSão Paulo BrazilManaus Brazil Lima PeruSantiago ChileCuenca EcuadorBogotá Colombia

Voith HydroPresença Mundial

EuropeHeidenheim Germany St. Pölten Austria St. Georgen Austria Tolosa (Ibarra) Spain Milano Italy Oslo NorwayTrondheim NorwaySarpsborg Norway Västeras Sweden Pilsen Czech Rep.Ankara TurkeyMoscow RussiaPodgorica MontenegroBucharest RomaniaTrebisov Slovakia

AsiaShanghai China Noida India Vadodara India Kawasaki Japan Seoul Korea

North AmericaYork (PA) USAChattanooga (TN) USASpringfield (OR) USA Mississauga (ON) CanadaMontreal (Brossard, QC) Canada Granby (QC) CanadaCiudad de Mexico Mexico

ProductionSales / Engineering / Service-shop

A Voith no Brasil

� Desde 1964 atuando no Brasil

� Participamos dos principais projetos hidrelétricos do país

� Moderna infraestrutura fabril e fundição própria

� Em 2012 inaugurada a fábrica de Manaus

titulo | lugar ou autor | yyyy-mm-dd 7

A experiência da Voith com a modernização de usinas

A Voith é referência mundial em modernização de usinas hidrelétricas


Rheinfeld (Alemanha/Suíça) Bath County (EUA) Uglich (Rús sia) Eglisau (Suíça)

Rio Reno, 1898 Virgínia, 1985 Rio Volga, 1940 Rio Reno, 1920

+200% em geração(600 GWh)

+25% em capacidadeinstalada

(2.700 MW)

+18% em capacidadeinstalada (130 MW)

+28% em geração (314,5 GWh)

Referências no de Modernizações no Brasil


Salto Santiago Chavantes Capivara

Rio Iguaçu, 1982 Rio Paranapanema, 1971 Rio Paranapanema, 1977

Acréscimo de Garantia Física 24,2 MWmed (+3,35%)



Nota: direito das imagens: Tractebel e Duke Energy

Presença mundial da Voith Brasil

Países onde a Voith Brasil executou projetos de Modernização

• 23 GW modernizados ou em execução;

• 125 unidades geradoras modernizadas;

• Experiência demonstra que as Usinas são modernizadas entre 30 e35 anos de operação.

XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19

Voith Brasil – Principais projetos últimos 20 anos


Usina País Num. unidades Potencia Mod (MW)Ilha Solteira Brasil 4 720Furnas Brasil 6 930Bariri Brasil 1 65Cachoeira Dourada Brasil 3 165Três Marias Brasil 6 396Sá Carvalho Brasil 1 19Jupiá Brasil 2 224Mauá Brasil 2 22Salto Grande Brasil 4 100Jurumirim Brasil 2 116Capivara (em execução) Brasil 4 640Guri II (em execução) Venezuela 5 3900Callahuanca Perú 3 45Moyopampa Perú 2 50Aswan Egipto 12 2472Enguri Georgia 3 810Alfalfal I Chile 2 360Lotru Romania 3 558Bonneville USA 4 192Bath County USA 6 3180Castaic USA 6 1500Helms USA 3 1350Calderwood USA 3 174Conowingo USA 7 336Noxon USA 1 88Cheoah USA 4 128Rock Island USA 4 92Holtwood USA 2 128Bridgewater USA 2 36Agua Vermelha (em execução) Brasil 6 1380Chavantes (em excecução) Brasil 4 424Passo Fundo Brasil 2 224Salto Santiago (em execução) Brasil 6 2160TOTAL 125 22984


Uma breve história da geraçãohidrelétrica no Brasil

A partir da década de 60 o Brasilse tornou uma potência hidrelétrica


0,0

0,1

1,1

0,0

0,2

2,1

6,0

17,3

32,8

12,0

13,4

11,5 15,7

1900

1910

1920

1930

1940

1950

1960

1970

1980

1990

2000

2010

Em Operação Em Construção

Capacidade Hidrelétrica Instalada e em Construção , em GW

Por década. Fonte: BIG ANEEL. Análise Voith Hydro.

Belo Monte, Jirau, S. Antônio, Teles Pires, Estreito, Foz do Chapecó, S. A. Jari, Mauá, Simplício

Itá, Machadinho, Lajeado, Campos Novos, Barra Grande, P. Angical, Itapebi, Cana Brava, Irapé

Xingó, Porto Primavera, S. Mesa, Segredo, S. Caxias, 3 Irmãos, Taquaruçu, N. Ponte, Miranda

Itaipu, Tucuruí, Itumbiara, Foz do Areia, Itaparica, S. Santiago , Emborcação, Sobradinho, Rosana

Ilha Solteira , P. Afonso III e IV, S. Simão, Marimbondo, Água Vermelha , Capivara , Chavantes , P. Fundo

Jupiá , Furnas , Estreito, P. Afonso I e II, Três Marias, Jacuí, Barra Bonita, Bariri , Jurumirim , Caconde

Cachoeira Dourada , M. Mascarenhas de Moraes (Peixoto), Nilo Peçanha, Salto Grande , Itutinga

Fontes Nova, Americana, Areal, Gafanhoto

Chaminé, Bracinho

Henry Borden, Ilha dos Pombos, Porto Góes, Rasgão, Rio do Peixe

Itupararanga, Jaguari, Itatinga

Canastra

Nota: Inclui a potência total de Itaipu (14 GW)

Mais da metade do parque hidrelétrico brasileiro já está em idade de modernizar

� O Brasil possui cerca de 43,4 GW de usinas hidrelétricas com mais de 30 anos de idade de operação. O que representa quase metade (45%) do parque hidrelétrico brasileiro.

� Muitas dessas usinas ainda não foram modernizadas!

� 14 usinas possuem poços que permitem a instalação de 32 novas unidades que resultariam 7.425 MW de potência adicional para o sistema (½ Itaipu)


Idade das Usinas Brasileiras , em anos

Fonte BIG (ANEEL). Análise Voith Hydro.

< 10 anos

18,2 GW (19%)

20 — 30 anos

22,7 GW (23%)

> 40 anos

16,9 GW (18%)30 — 40 anos

26,5 GW (27%)

10 — 20 anos

12,4 GW (13%)

96,8 GW

Por que modernizar uma usina?


Desgaste natural com o tempo: redução da eficiência, aumento do risco de acidentes e de paradas inesperadas (indisponibilidade forçada).

A modernização permite também aumentar a capacidade instalada e a garantia física das usinas, gerando receita para a concessionária e promove a expansão da geração para atendimento da carga e da ponta.

A tecnologia evoluiu e hoje conseguem-se melhores rendimentos e disponibilidade, além do controle e automação mais modernos e econômicos./

Dependendo do objetivo, o ganho de eficiência permite gerar a mesma potência com menos recursos (água) poupando os reservatórios.

Não causa impacto ambiental, aumenta a oxigenação da água e a preservação de peixes com turbinas fish-friendly.

16

Novas Questões Regulatórias

Consequências da MP579/2012 convertida na Lei 12.783/2013:


Sim

ConcessãoVencida?

ConcessãoRenovada?

Vende a sua garantia física no mercado regulado (ACR) e no mercado livre (ACL). As diferenças entre a geração e os contratos são liquidadas no MRE e no MCP.

Usina indenizada. Encerram os contratos bilaterais de energia e continua a operar até nova licitação. Energia passa a ser liquidada no MCP.

Usina indenizada. Continua com a concessão e entra no regime de cotas. Passa a ser remunerado sobre o O&M da usina (GAG) e não mais pela energia produzida.

Não

Não

Sim

O que acontece?

72,7 GW

9,7 GW

15,3 GW

Potencia

A Resolução Normativa nº 642/2014:Esclarecendo a remuneração dos investimentos


Investimentos

Ampliação

Melhoria

Bens nãoReversíveis

Aumento de potência instalada, com acréscimo de unidades geradoras. Ex.: Máquina nova em poço existente ou construção de nova casa de força ou ampliação

Instalação, substituição ou reforma em instalação de geração existente, visando melhorar ou manter a prestação do serviço. Ex.: Repotenciação e modernização de unidades geradoras

Hardware e software, veículos, além da infraestrutura de edifícios de uso administrativo


Tendências do sistema e a Modernização

Tendências recentes do SIN


65,8

92,7

2014 2023

(A) Carga elétrica (GWméd)

20,3

34,4

2014 2023

(B) Garantia física não hidrelétrica (GWméd)

288 295

2014 2023

(C) Energia armazenada máxima

(GW.mês)

6,35,1

2014 2023

(D) Meses de armazenamento

D = C / (A –B)

Fonte: PDE2023 (EPE). Análise Voith Hydro.

Tendências recentes do SIN


Evolução da Capacidade Instalada do SIN, em GW

Fonte: PDE 2024 (EPE).

Termelétrica (16%)

PCH (4%)

Hidrelétricas

68%

133GW

207GW

Eólica (4%)

Biomassa (8%)

2014 2024

Solar (3%)

Termelétrica (16%)

Biomassa (9%)

Hidrelétricas

56%

Eólica (12%)

PCH (4%)

• A participação hidrelétrica cai para 56%.

• Capacidade de armazenamento dos reservatórios declina fortemente. Até 2007 média inundada de 0,51% km²/MW instalado. A partir de 2008 média inundada passou para 0,06 km²/MW instalado.

• Eólica e Solar s crescem em participação. Passam de 4% para 12% e de 0% para 3%, respectivamente.

Custo médio de produção

Tipo de geração de energia elétrica

Custo médio de produção por fonte em reais por MW/h

491

138102

135 140197

115

Óleo Diesel Nuclear Biomassa TermelétricaCarvão

TermelétricaGás

Eólica Hidráulica

Fonte: Atlas ANEEL.


Eficiência Energética na Geração de Eletricidade


Eficiência típica do equipamento de geração em porcentagem (%)

15

35 3543

58

35

90

SolarFotovoltaica

Nuclear TermelétricaVapor

TermelétricaCarvão

TermelétricaGás

Eólica Hidráulica

+3 a 4%por MOD


Tempo de Implementação


Tempo médio de implementação por fonte em meses

36

84

36

54 50

36

24

SolarFotovoltaica

Nuclear Biomassa TermelétricaCarvão

TermelétricaGás

Eólica MOD Hydro


Importância da Modernização das Usinas existentes

Aumento de performance médio Unidade Geradora

Principais benefícios na modernização:

� Aumento da energia produzida (firme e ponta).

� Manutenção da segurança e confiabilidade do SIN, através da garantia de fornecimento nos horários de pico.

� Revitalização do parque gerador próximos aos grandes centros consumidores, os quais utilizam linhas de transmissão existentes.

� Garantia de disponibilidade futura.

� Custo/benefício atraente e baixo tempo de implementação.

� Ausência de impacto ambiental.

� Redução dos custos de operação e manutenção.

� Preservação do patrimônio público, através da extensão da vida útil dos equipamentos.

� Preservação e valorização do bem maior: a água!Fonte: Manual Modernização Eletrobrás – DEAG Março/2000


aumento médio de rendimento em até 8%

aumento médio de potência de 11 a 22%

ganhos médios de energia de cerca de 7,4%

Aumento de Eficiência ou Potência – Turbinas

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010

Re

nd

ime

nto

de

la

Tu

rb

ina

(%

)

Ano de Posta em Marcha de Equipamento Original

Tendencia de Rendimento

Máximo de Turbinas Hidráulicas

Tendencia de Rendimento

Máximo de TurbinasRepotenciadas

Tendência de Desenvolvimento de Turbinas Hidráulica s


Um projeto de rotor dedicado às novas condições de operação da usina aumentará o rendimento exatamente onde as unidades geradoras são/serão operadas

• A modernização de um gerador fabricado a mais de 30 anos pode proporcionar o

aumento de 10 % até 20% na potencia

nominal.

• Também pode proporcionar um aumento

eficiência médio de até 1 %.


Aumento de Eficiência ou Potência – Geradores

Portaria Nº 861, OUT/2010Ganhos de garantia física com a Modernização


Estabelece os fatos relevantes e a metodologia para Revisão Extraordinária dos Montantes de Garantia Física de Energia de Usina Hidrelétrica despachada centralizadamente no Sistema Interligado Nacional - SIN, com capacidade instalada superior a 30 MW.

Usina HidrelétricaGarantia Física

Vigente (MWmed)

Acréscimo de Garantia Física

(MWmed)

Incremento Percentual

Salto Santiago 723 24,2 3,35%

Chavantes 177,7 5,7 3,21%

Capivara 330 15,6 4,73%

Total 1230,7 45,5 3,70%

Estudo EPE - Nota técnica DEN 03/08Repotenciação e Modernização de Usinas

Premissas:

• Dados base 2008.

• Rendimento fixo para diversos tipos de máquina (91,14%);

• Retirada de 13 usinas com valores de rendimento acima do estimado (9.800 MW);

• Benefício principal considerado apenas o acréscimo de garantia física;

• Não foi considerado o aumento da potência máxima das unidades geradoras.


Estudo EPE - Nota técnica DEN 03/08Resultados e reavaliação do estudo


Caract.Potência

Total (MW)

Potência Adicional

(MW)

Aumento de potencia

(%)

Garantia Física

Vigente (MWmed)

Acréscimo Garantia

Física (MWmed)

Aumento de Garantia

Fisica(%)

Obs.

Estudo EpE / out-2008

> 20 anos> 30 MW

24053 605 2,52% 11694 272 2,33%Não considera aumento de potencia

Voith / Base Estudo EpE

> 20 anos> 30 MW

24053 2405,3 10,00% 11694 409,29 3,50%

Com aumento de potência de 10%, mesmas centrais do estudo da EPE

Voith / 2015> 30 anos> 30 MW

27400 2740 10,00% 13350 467,25 3,50%Com aumento de potência de 10%, Base de usinas atualizada

Voith / 2015> 30 anos> 30 MW

27400 4110 15,00% 13350 467,25 3,50%Com aumento de potência de 15%, Base de usinas atualizada

Conclusões

• A modernização de turbinas e geradores, com melhoria de eficiência,aumenta a produtividade a longo prazo.

• O aumento de produtividade é significativamente maior com despachosmaiores de potência para atender a demanda crescente no país.

• Aumento de despacho de potência, sem modernização, diminui aprodutividade das usinas e compromete a sustentabilidade a médio e longoprazo.

• O efeito cumulativo a longo prazo do aumento de desempenho das turbinasdeve ser considerado, pois resulta em manter os níveis de montante maiselevados ao longo do tempo que por sua vez aumentam a produtividade,resultando em uma espiral positiva.

• A Voith Hydro reúne grande experiência em modernização de usinas eatravés de nossa tecnologia estamos preparados para contribuir com aModernização e otimização de nossas centrais.

Mensagem Principal

“É fundamental fomentar projetos de modernização que promovam a eficiência energética, seja através de aumento de potência ou economia

de água e que englobe todo o parque gerador”

Contato:Sérgio GomesHead de Vendas – ModernizaçãoTel.: +55 11 [email protected]


Documents

Modernização de UHEs - XXIV SNPTEE em Curitiba 2017 ...xxivsnptee.com.br/wp-content/uploads/2016/08/palestrasexpositores... · Energia Um quarto de toda a eletricidade gerada por