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siemens.com/answers
Sistemas de Recuperação de Energia
Tecnologias e Benefícios
Smart Grid Electrification
Apresentação:
Caio Luchesi
Marcio Prado Teixeira
12.09.2013
© Siemens Ltda 2013
Page 2 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Video – Soluções Eficientes para Eletrificação
12.09.2013
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Page 3 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Conteúdo
Tendências Globais
Visão Geral dos Sistemas de
Eletrificação Ferroviária
Sistemas de Armazenamento
Sistemas de Regeneração
Experiência dos Operadores
Evolução das Tecnologias
12.09.2013
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Page 4 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Conteúdo
Tendências Globais
Visão Geral dos Sistemas de
Eletrificação Ferroviária
Sistemas de Armazenamento
Sistemas de Regeneração
Experiência dos Operadores
Evolução das Tecnologias
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Page 5 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Dois novos habitantes de cidades a cada segundo!
Entramos no “Milênio Urbano”
75% da energia é consumida nas cidades,
responsáveis por 80% das emissões de CO2
Energia e Mudança Climática
Mudança Demorgráfica
Geração Local de Energia
Milênio Urbano 50% do PIB mundial é
gerado nas cidades com população superior a 750K
Em 2007, a população urbana superou a que mora no campo
Até 2030, saltará de 3,5 para 4,7 Bi
12.09.2013
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Page 6 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Conteúdo
Tendências Globais
Visão Geral dos Sistemas de
Eletrificação Ferroviária
Sistemas de Armazenamento
Sistemas de Regeneração
Experiência dos Operadores
Evolução das Tecnologias
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Page 7 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Cadeia de Energia
Eficiência da Geração ao Consumidor Final
2 2
Geração
Usina / Conversão
Transmissão
Alta / Média Tensão
Distribuição
Subestação de Tração
Linha de Retorno
Trilhos e outros
Alimentação
Linha de Contato
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Rail Electrification
Soluções para Todo o Segmento Metroferroviário
Rede Aérea para Ferrovias
Alimentação de Tração DC Rede de Alimentação - Sist. Urbanos
Alimentação de Tração AC
Sistemas de Controle
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Frenagem Regenerativa
Freio de Atrito
Freio Eletrodinâmico
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Page 10 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
+ -
n=1-2
SFV
C0V R0V
RBL
Circuito variante do Retificador a Diodo – versão12 pulsos
Legenda:
n: No. de
diodos em
paralelo
C0V: Capacitor
F: Fusivel
R0V: Resistor
RBL: Resistor
S: Microswitch
V: Diodo de
disco
Sitras REC
Retificador de Tração a Diodo
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Retificador a Diodo – Sitras REC
Recuperação da Energia de Frenagem
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Conteúdo
Tendências Globais
Visão Geral dos Sistemas de
Eletrificação Ferroviária
Sistemas de Armazenamento
Sistemas de Regeneração
Experiência dos Operadores
Evolução das Tecnologias
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Page 13 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sitras SES – Static Energy Storage
Unidade Estacionária de Armazenamento de Energia
S1 S2
S3 S4
S5 S6
Sitras SES
S1: Entrada de Energia
S2: Unid. Controle
S3: Conversor DC/DC
S4: Filtro
S5: Unidade de Armaz.
S6: Unidade de Armaz.
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Page 14 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sitras SES – Static Energy Storage
Unidade Estacionária de Armazenamento de Energia
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Sitras SES – Static Energy Storage
Unidade Estacionária de Armazenamento de Energia
Sitras SES - Nuremberg Sitras SES - Rotterdam
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Page 16 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
07.07.01 12.07.01 17.07.01 22.07.01 27.07.01 07.07.01 12.07.01 17.07.01 22.07.01 27.07.01
Energia fornecida pelo retificador
Energia fornecida pela unidade de armazenamento
07.07.01 12.07.01 17.07.01 22.07.01 27.07.01
P = W/t / kWh/h
Medições na linha de bonde em Colônia, 2001 (Colônia-Brueck)
90
180
Sitras SES – Static Energy Storage
Unidade Estacionária de Armazenamento de Energia
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Sitras SES – Static Energy Storage
Conceito de Funcionamento
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Sitras SES – Static Energy Storage
Conceito de Funcionamento
12.09.2013
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Page 19 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sitras SES – Static Energy Storage
Conceito de Funcionamento
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Page 20 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sitras SES – Static Energy Storage
Benefícios
Economia
de Energia
Estabilização
da Tensão
Absorção da energia dos veículos em frenagem
Armazenamento desta energia
Reaproveitamento nos veículos em aceleração
Benefício: redução no custo operacional por diminuir
o consumo nas subestações em até 30%
Evita que a energia de frenagem não aproveitada
diretamente por outro trem sobrecarregue a rede
A partida de diversos trens simultaneamente por ser
suportada sem que haja queda excessiva da tensão
Benefício: estabilização da tensão na rede e aumento
da vida útil dos sistemas
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Sistemas de Armazenamento de Bordo
Sitras MES – Mobile Energy Storage
Capacitores
(DLC)
Conjunto com dissipador de calor
Aparência final – Unidade de Bordo
Armazenamento de Energia baseado em Capacitores de Dupla Camada (DLC)
Alta densidade de energia e potência (rápida carga e descarga)
O sistema é modular e de fácil manutenção
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Sitras MES – Mobile Energy Storage
Animação
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Page 23 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sistemas de Armazenamento de Bordo
Sitras HES – Hybrid Energy Storage
Módulo de Capacitores absorve rapidamente energia da frenagem e libera na aceleração
Permite a operação sem catenária (NVC – Non Visible Contact-line)
Baterias podem ser usadas para manter velocidade em regime
Em caso de impresvistos (e.g. obstáculos), as baterias garantem maior autonomia
Módulo de Capacitores (DLC)
Baterias de Tração (NiMH)
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Sitras HES – Hybrid Energy Storage
Animação
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Page 25 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Conteúdo
Tendências Globais
Visão Geral dos Sistemas de
Eletrificação Ferroviária
Sistemas de Armazenamento
Sistemas de Regeneração
Experiência dos Operadores
Evolução das Tecnologias
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Page 26 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sistemas de Regeneração de Energia DC
Sitras TCI – Thyristor Controlled Inverter
Inversor
Fusível CC
Reator CC
Disjuntor CA
Re
tifi
ca
do
r d
e T
raç
ão
Disjuntor de MT
Alimentadores
Linha de
Alimentação
Painel – Sitras TCI
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Page 27 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sitras TCI – Thyristor Controlled Inverter
Conceito de Funcionamento
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Page 28 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sitras TCI – Thyristor Controlled Inverter
Operação Comercial em Zugspitze, Alemanha
Trem que opera no ponto
mais alto da Alemanha!!!
A regeneração através do
TCI alimenta as atividades
no topo da montanha
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Sistemas de Regeneração e
Armazenamento de Energia
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Page 30 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sistemas de Regeneração de Energia AC
Sitras SCF – Static Frequency Converter
Rede de Alimentação da
Concessionária (MT / AT)
10 – 400 kVAC
3~ 50/60 Hz
Alimentação de Energia
de Tração (MT / AT)
12 – 138 kVAC
1~ 16,7/25/50/60 Hz
CONVERSOR AC/AC
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Page 31 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sistemas de Regeneração de Energia AC
Sitras SCF – Static Frequency Converter
Conversor Multi-Camada Modular Transformador de Tração
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Page 32 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sistemas de Regeneração de Energia AC
Sitras SCF – Static Frequency Converter
Richmond, Filadélfia (EUA)
Nuremberg (Alemanha)
Häggvik (Suécia)
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Page 33 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Conteúdo
Tendências Globais
Visão Geral dos Sistemas de
Eletrificação Ferroviária
Sistemas de Armazenamento
Sistemas de Regeneração
Experiência dos Operadores
Evolução das Tecnologias
12.09.2013
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Page 34 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sitras SES - Experiênica dos Operadores
RET Rotterdam: Energia Recuperada / hora
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Page 35 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sitras SES - Experiênica dos Operadores
RET Rotterdam: Energia Recuperada / dia
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Page 36 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sitras SES - Experiênica dos Operadores
VAG Nuremberg: Energia Recuperada / hora
12.09.2013
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Page 37 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sitras SES - Experiênica dos Operadores
Referências
17 Sistemas de Armazenamento Sitras SES ao redor do mundo *
* Referências em 2011
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Page 38 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Conteúdo
Tendências Globais
Visão Geral dos Sistemas de
Eletrificação Ferroviária
Sistemas de Armazenamento
Sistemas de Regeneração
Experiência dos Operadores
Evolução das Tecnologias
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Page 39 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Sistemas de Armazenamento e Regeneração
Evolução Tecnológica – Linha do Tempo
* Referências em 2011
1879 1905 1988 2001 2006
1899 1957 1994 2002 2008
2010
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Page 40 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária
Video – Sistemas de Armazenamento e Regeneração
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Contato
Caio Luchesi
Telefone: +55 11 3833 4355
E-mail: [email protected]
Marcio Prado Teixeira
Telefone: +55 11 3833 4386
E-mail: [email protected]
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