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siemens.com/answers Sistemas de Recuperação de Energia Tecnologias e Benefícios Smart Grid Electrification Apresentação: Caio Luchesi Marcio Prado Teixeira

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Sistemas de Recuperação de Energia

Tecnologias e Benefícios

Smart Grid Electrification

Apresentação:

Caio Luchesi

Marcio Prado Teixeira

12.09.2013

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Page 2 Infrastructure and Cities - Rail Electrification 19ª Semana de Tecnologia Metroferroviária

Video – Soluções Eficientes para Eletrificação

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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

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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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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

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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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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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+ -

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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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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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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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

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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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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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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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Sitras TCI – Thyristor Controlled Inverter

Conceito de Funcionamento

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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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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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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

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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

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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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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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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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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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