Sistemas de Potência e Energia - ufjf.br£oPassos.pdf · renováveis de energia (a força das águas e dos ventos, o sol e ... Potencial Hidrelétrico América do Sul 10 Potencial

Sistemas de Potência e Energia

PROF. JOÃO ALBERTO PASSOS FILHO

Departamento de Energia Elétrica – Faculdade de Engenharia

UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA

E-mail: [email protected]

1Juiz de Fora, 30 de Julho de 2013

UNIVERSIDADE FEDERAL

DE JUIZ DE FORA


De Onde Vem a Eletricidade?

• A eletricidade é gerada na usinas

− Movimento das águas

− Do vento

− Da queima de combustíveis

• Os geradores transformam a energia mecânica em energia

elétrica

• As linhas de transmissão levam a energia até os consumidores

2


Como a Eletricidade é Produzida?

• A energia elétrica pode ser gerada através de fontes

renováveis de energia (a força das águas e dos ventos, o sol e

a biomassa), ou não renováveis (combustíveis fósseis e

nucleares)

• No Brasil, devido ao grande número de rios, a eletricidade é

produzida (mais de 90%) por geração hidrelétrica mas é

gerada também em termelétricas que utilizam a fissão nuclear,

carvão mineral e óleo combustível

3


Sistemas Elétricos de Potência

• Esquema simplificado de um sistema de potência

4


O Suprimento da Energia Elétrica

• Cobre desde o processo de transformação da energia

primária até a interface com cada tipo de consumidor

5

G

FontesPrimárias

Geração

Transmissão

SubtransmissãoDistribuição


Sistemas Elétricos de Potência

• Conceitos básicos

6

PROF. JOÃO ALBERTO PASSOS FILHO 7

Características do Sistema Elétrico Brasileiro

Sistema

Elétrico

Brasileiro

(SEB)Próximos dos centros de consumo

• Sistema hidrotérmico com predominância de geração hidrelétrica

Normalmente

Afastados dos centros

de consumo



8

Jacui

Porto Alegre

Florianópolis

Curitiba

São Paulo

Rio de Janeiro

Paraíbado Sul

Uruguai

Vitória

BeloHorizonte

Itaipu

Grande

Paranaíba

Paraná/Tietê

Campo Grande

Iguaçu

Tocantins

Belém

São Francisco

Parnaíba

São Luís

Teresina

Fortaleza

Natal

Recife

Maceió

Aracajú

SalvadorCuiabá

Goiânia

Brasília

Paranapanema

Argentina

�Cap. Instalada = 88 533 MW

• Hidroelétrica = 68 896 MW – 77.8 %

• Térmica = 17 630 MW – 19.9 %

• Nuclear = 2 007 MW – 2.3 %

� Unid. consum. = 54.9 milhões

� Produção = 398.3 TWh/ano

�Demanda máx. = 60 918 MW

� LT – Rede básica = 84 129 km

Fonte: MME/ANEEL (Maio/2005)

� Geração 85% Setor público

15% Setor privado

� Transmissão 26 conces. (15 privadas)

� Distribuição 64 concessões

80% setor privado



9

Fonte Nº Usinas MW %

Hidrelétrica 599 71.390 70,7

Gás 98 10.813 10,7

Petróleo 511 4.613 4,6

Biomassa 262 3.295 3,3

Nuclear 2 2.007 2,0

Carvão Mineral 7 1.415 1,4

Eólica 10 29 0,0

Potência Instalada 1.489 93.562 92,6

Importação Contratada 7.468 7,4

Potência Disponível 101.030 100,0

Brasil - Matriz de Energia Elétrica - 28/02/06

Fonte: Aneel


Potencial Hidrelétrico América do Sul

10

Potencial (GW) Potencial Desenvolvido (%)

Capacidade teórica

total

Capacidade tecnicamente

explorável

Capacidade teórica

total

Capacidade

tecnicamente explorável

Argentina 40.4 14.8 24.4 66.4

Bolívia 20.3 14.4 2.4 3.4

Brasil* 260.0 180.0 28.2 40.8

Chile 25.9 18.5 18.9 26.5

Colômbia 114.2 22.8 7.9 39.3

Equador 19.1 15.3 9.4 11.8

Paraguai 14.8 12.1 54.6 67.0

Peru 180.0 45.1 1.8 7.1

Uruguai 3.7 1.1 28,7 100.0

Venezuela 36.5 28.1 40.0 52.0

Outros 11.0 4.5 3.2 7.9

Total 726.1 356.7 17.5 35.7

Fonte: World Energy Council (2007), *PNE 2030


Energia Hidráulica no Mundo

11


Distribuição Geográfica do Potencial

12


Sistema Interligado Nacional - SIN

13


Características do SEB

14


Situação do SEB em 2008

15

Tensão Extensão

(kV) (km)

230 37.863 41,2

345 9.772 10,6

440 6.671 7,3

500 31.773 34,5

600 (HVDC) 3.224 3,5

750 2.683 2,9

Total 91.986 100

Linhas de Transmissão (917) (*)

Principais Componentes da

(%)

Rede de Transmissão


624 81

1.986

63.971

69.034

87.286

72.506

77.642

70.033

67.048

61.571 86.229

83.049

80.00761.57162.486 63.110

63.971

67.048

69.03470.033

72.506

77.642

80.007

83.049

87.286

58.000

63.000

78.000

83.000

88.000

98.000

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2007 2008 2009

Cerca de 26.500km em 10 anosxxx = Extensão totalxxx = Aumento anualxxx = Previsão até 2010

xxx = Extensão totalxxx = Aumento anualxxx = Previsão até 2010

61.571

915

3.077

1.986999

2.473

5.136

2.365

91.986

62.486 63.110

4.154

4.700

1.057

3.180

3.042

70.033

72.506

86.229

91.986

96.140

58.000

63.000

68.000

73.000

78.000

83.000

88.000

93.000

98.000

Taxa Média

3,5% a.a.

2006

5.814

101.954

96.140

Modelo Anterior

Taxa Média

0,96% a.a.

Modelo vigente através das Leis nº 9648/98 e 10848/04

2010 2011

101.954

7.745

109.699

Taxa Média

6,7% a.a.

(Previsto)

Expansão do Sistema de Transmissão

16


Características do SEB


Sistema Elétrico de Potência

18


Geração de Energia Elétrica: O Cenário Brasileiro

• Energia Hidrelétrica – Renovável

• Geração Termelétrica – Renovável e Não Renovável

• Energia Termelétrica a partir da Biomassa

− Gestão Integrada de Resíduos (GIR)

• Energia Eólica

• Energia Solar

− Direta e Indireta

• Outras Fontes

19


Geração Distribuída e Co-Geração

• Geração Distribuída: Qualquer forma de geração elétrica (em

geral de pequeno porte e conectada ao sistema em nível de

tensão de distribuição ou sub-transmissão) localizada

próxima do consumidor final

• Co-geração: Geração simultânea de duas formas de energia,

a elétrica e a térmica, a partir do mesmo combustível

20


Inserção Ambiental de Projetos de Geração Elétrica

• Projetos de geração devem enfatizar a inserção no meio

ambiente

• Carta Terra, ECO 92, Rio de Janeiro

− Princípios 15 (Precaução) e 17 (AIA)

• Avaliação do Impacto Ambiental (AIA)

• Estudo Prévio de Impacto Ambiental (EpIA)

• Licença Ambiental

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Cenário Demográfico de Referência

22


Economia e Consumo de Energia

23


Consumo Final de Energia no Brasil

24


Matriz Energética Mundial

25


Matriz Elétrica Mundial

26


Matriz de oferta de Energia – Brasil – 2007 (%)

27


Recursos Energéticos Brasileiros (milhões de bep)

28


Competitividade entre as Fontes Primárias

29


Emissões de Gases do Efeito Estufa [gramas de Carbono equiv. / kWh] (*)

30


Aproveitamento do Potencial Hidrelétrico no Mundo

31


Hidroeletricidade: Vocação Nacional Potencial Hidráulico

32


Geração de Energia Elétrica (GW)

33


Indicadores de Emissões de CO2 do Setor Energético Brasil e Mundo (2006)

34


Energia Eólica

35


Aspectos Sócio-Ambientais

� Entre os principais impactos sócio-ambientais de usinaseólicas destacam-se os sonoros e os visuais. Os impactossonoros são devidos ao ruído dos rotores e variam de acordocom as especificações dos equipamentos

� Os impactos visuais são decorrentes do agrupamento detorres e aerogeradores, principalmente no caso de centraiseólicas com um número considerável de turbinas, tambémconhecidas como fazendas eólicas.

� Outro impacto negativo de centrais eólicas é a possibilidadede interferências eletromagnéticas, que podem causarperturbações nos sistemas de comunicação e transmissãode dados.

36


Redes Inteligentes ou “Smart Girds”

37



38



39



• Redes de Energia Elétrica

− Geração, Transmissão e Distribuição

− Centros de controle, proteção e automação

• As futuras redes devem estar preparadas

− Inclusão de fontes renováveis (incertezas)

� Parques solares e eólicos

�Novas demandas, carros híbridos e/ou elétricos

�Geração Distribuída - GD (fluxo bidirecional)

� PCHs, biomassa, etc.

• Evolução ou revolução dos próximos anos

− Diferentes velocidades dessa transformações no mundo�Necessidade de geração de energia elétrica (EUA)

�Questões de sustentabilidade ambiental

�Competitividade do mercado

� Eficiência Energética

�Renovação da infra-estrutura e da força de trabalho

40

Europa



• Há diferentes visões sobre o escopo e conteúdo do termo

• Termos que são incluídos em quase todas as definições

− Flexível

� A rede deve atender às necessidades dos clientes enquanto responde

pelas mudanças e desafios futuros

− Acessível

�Que garanta conexão a todos os usuários do sistema, particularmente

novas fontes de energia renováveis, distribuídas e limpas

− Confiável

�Que assegure e melhore a segurança e qualidade no fornecimento

− Lucrativa

�Que ofereça maior valor agregado através da inovação, eficiência

energética e competitividade

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• As redes de distribuição e transmissão

− Diferentes requisitos de monitoração

− Transmissão

� Sofisticados sistemas de controle e monitoração

− Distribuição

�Medidores inteligentes e gerenciamento de carga

� Controle da rede de distribuição

� Eficiência energética

• Pontos susceptíveis a falhas

− Redes maiores e mais complexas

− Os centros de controle deverão ser capazes de

�Responder em tempo hábil

� Ter capacidade de antecipação de eventos futuros

�Manter a integridade da rede

� Evitar interrupção ou limitá-la à apenas uma determinada região

42


43

OBRIGADO!


Contato:JOÃO ALBERTO PASSOS FILHO

Departamento de Energia – Faculdade de Engenharia


E-mail: [email protected]

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