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Amilcar Guerreiro Diretor de Estudos de Energia Elétrica
Empresa de Pesquisa Energética - EPE
Infraestrutura do Setor Elétrico:
O Planejamento da Expansão do Sistema Brasileiro
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
Infraestrutura do Setor Elétrico:
O Planejamento da Expansão do Sistema Brasileiro
AGENDA
1 Considerações iniciais
2 Contexto socioeconômico e demográfico
3 Eficiência energética
4 Energias Renováveis
5 Considerações finais
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
Infraestrutura do Setor Elétrico: O Planejamento da Expansão do Sistema Brasileiro
1 Considerações iniciais
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015 4
SUSTENTABILIDADE SOCIOAMBIENTAL
Objetivos do planejamento da expansão
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015 5
Oferta adequada
Baixa dependência energética
Minimização dos impactos ambientais
Preços e tarifas adequados
SUSTENTABILIDADE SOCIOAMBIENTAL
Controle de emissões de gases de efeito estufa
Objetivos do planejamento da expansão
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015 6
Fontes próprias de energia
Tempestividade da expansão
Aperfeiçoamento dos programas ambientais
Fontes mais competitivas
SUSTENTABILIDADE SOCIOAMBIENTAL
Prioridade para fontes não emissoras
Objetivos do planejamento da expansão
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015 7
SUSTENTABILIDADE SOCIOAMBIENTAL
Objetivos do planejamento da expansão
Fontes renováveis e eficiência energética
atendem aos objetivos da política energética
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
Elementos básicos da estratégia da expansão da oferta de energia elétrica
Reciclagem e aproveitamento de resíduos
Energia nuclear
Energias renováveis
eólica solar biomassa uhe
Eficiência energética
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
Infraestrutura do Setor Elétrico: O Planejamento da Expansão do Sistema Brasileiro
2 Contexto socioeconômico e demográfico
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015 10
Contexto socioeconômico e demográfico
CRESCIMENTO DEMOGRÁFICO
-0,4%
-0,2%
0,0%
0,2%
0,4%
0,6%
0,8%
1,0%
1,2%
1,4%
180
190
200
210
220
230
240
Milh
ares
População Taxa de crescimento
+ 20-25 milhões de pessoas
População da Austrália 22 milhões (2013)
(11.000 kWh/hab/ano)
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015 11
Contexto socioeconômico e demográfico do PNE
CRESCIMENTO DEMOGRÁFICO
CRESCIMENTO DA RENDA
10,8 13,5 19,2
26,5
35,9
Ch
ina
Me
xico
Bra
sil 2
01
2
Ve
nez
uel
a
Bra
sil 2
02
0
Ru
ssia
Ch
ile
Bra
sil 2
03
0
Ko
rea
Bra
sil 2
04
0
Spai
n
Bra
sil 2
05
0
Fran
ce
Ger
man
y
Jap
an
Un
ite
d S
tate
s
10,8 13,9 20,5
30,0
42,3
Ch
ina
Me
xico
Bra
sil 2
01
2
Ve
nez
uel
a
Ru
ssia
Bra
sil 2
02
0
Ch
ile
Bra
sil 2
03
0
Ko
rea
Spai
n
Bra
sil 2
04
0
Fran
ce
Ger
man
y
Bra
sil 2
05
0
Jap
an
Un
ite
d S
tate
s
Banda inferior Banda superior
Em 2050, renda per capita entre
US$ 36 mil e US$ 42 mil por ano [US$ 2012]
Renda per capita da Austrália US$ 36.000 (2012)
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015 12
Contexto socioeconômico e demográfico do PNE
CRESCIMENTO DEMOGRÁFICO
CRESCIMENTO DA DEMANDA DE ENERGIA
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000
Chile
Paraguai
Argentina
Portugal Espanha
Itália
União Europeia
Reino Unido
Alemanha
França
Estados Unidos
Brasil 2013
Brasil 2030
Brasil 2050
kWh/hab/ano
US$/hab/ano
CRESCIMENTO DA RENDA
Em 2050, consumo de eletricidade
comparável ao consumo atual de
países industrializados
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Infraestrutura do Setor Elétrico: O Planejamento da Expansão do Sistema Brasileiro
3 Eficiência energética
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tempo
consumo final
consumo final em to
Eficiência
energética
consumo final em t
to t
Crescimento vegetativo (crescimento demográfico;
acumulação de capital, etc.)
Efeito renda/estrutura
Eficiência energética e efeitos renda/estrutura
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EVOLUÇÃO DA INTENSIDADE ENERGÉTICA E ELÉTRICA DA ECONOMIA
Eficiência energética
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Energia conservada em 2050
Eficiência elétrica por setor
Indústria 160 TWh
Comercial/Público 113 TWh
Contribuição de cada setor
para o total conservado
44%
31%
2%
23% Residencial 84 TWh
Outros2 7 TWh
Obs.: (1) indústria inclui setor energético;
(2) energia conservada nos setores
agropecuário e transporte
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015 17
0
250
500
750
1.000
1.250
1.500
1.750
2.000
2013 2030 2050
TWh
Consumo final de energia elétrica (CFE)
eficiência energética
2013/2050
PIB 3,6
CFE SEM EE 3,7
COM EE 3,2
0,889
PIB: Produto Interno Bruto CFE: Consumo Final de Energia Elétrica EE: Eficiência Energética
per capita 2013/2050
PIB 3,5
CFE SEM EE 3,4
COM EE 2,8
0,800
Eficiência energética
363,6 TWh (24,7% do aumento do CFE)
1,028
0,971
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Eficiência energética em 2050
Emissões evitadas de gases de efeito estufa
Setor Base:
setor elétrico 2014 Base:
geração a gás
Industrial (1) 21,9 65,6
Comercial 15,5 46,3
Residencial 11,5 34,4
Outros (2) 1,0 2,9
TOTAL 49,9 149,2
(1)Inclui setor energético (2)Transportes e setores público e agropecuário
A avaliação das
emissões evitadas
depende da
composição da
oferta futura de
energia. Na medida
em que a geração
hidrelétrica perde
participação na
matriz elétrica, as
emissões de CO2
tendem a ser
maiores. (10 a 30% das emissões totais na produção e no consumo de
energia no país em 2014)
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Infraestrutura do Setor Elétrico: O Planejamento da Expansão do Sistema Brasileiro
4 Energias renováveis
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Matriz Elétrica Brasileira
¹ Inclui gás de coqueria
² Inclui importação
³ Inclui lenha, bagaço de cana, lixívia e outras fontes primárias.
Carvão e Derivados ¹
3,2%
Hidráulica ²
65,2%Biomassa ³
7,4%
Eólica2,0%
Gás Natural13,0%
Derivados de
Petróleo6,8%
Nuclear2,5%
BRASIL (2014)
oferta hidráulica² em 2014: 407,2 TWh
oferta total² em 2014: 624,3 TWh oferta total² em 2013: 611,2 TWh
Carvão e Derivados ¹
2,6%
Hidráulica ²70,6%
Biomassa ³6,6%
Eólica1,1%
Gás Natural11,3%
Derivados de Petróleo
5,3% Nuclear2,5%
oferta hidráulica² em 2013: 431,3 TWh
BRASIL (2013)
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015 21
Participação de renováveis na matriz elétrica
• Em 2014, a participação de renováveis na Matriz Elétrica Brasileira
caiu para 74,6% devido às condições hidrológicas desfavoráveis e ao aumento da
geração térmica.
Fonte: EPE; Agência Internacional de Energia. Elaboração: EPE
19,7%
21,2%
78,3%
74,6%
0% 20% 40% 60% 80% 100%
OCDE (2012)
Mundo (2012)
Brasil (2013)
Brasil (2014)
Renováveis Não renováveis
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Matriz elétrica mundial, 2010 Fonte: AIE, 2012
16,0 3,7
22,2
12,9
4,6
40,6 Hidráulica
Outras renováveis
Gás natural
Nuclear
Derivados de petróleo
Carvão e derivados (3)
Unidade
%
Renováveis: 19,7%
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
20,2 13,8
1,5 1,4
Hidro
Outras renováveis
Térmicas
Nuclear
36,9 GW
54,9%
3,8%
37,4%
3,9%
Renováveis: 92%
FONTE: EPE (PDE 2023)
Outras renováveis: eólicas, biomassa e PCH
82% EÓLICAS
Expansão já contratada da capacidade instalada do SIN
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Fonte Projetos Oferta (MW)
Eólica 730 17.964
Fotovoltaica * 649 20.953
Resumo dos Empreendimentos Cadastrados
Fonte: EPE
PRÓXIMO LEILÃO 2º LEILÃO DE ENERGIA DE RESERVA DE 2015
Relaização: 13 de novembro de 2015 Entrada em operação comercial: novembro de 2018
Unidade da Federação
Projetos Oferta (MW)
BA 435 12.099
CE 129 3.324
GO 4 67
MA 25 730
MS 1 22
MG 61 1.974 PB 42 1.285
PE 59 1.939
PI 135 4.242
RN 281 7.648
RS 107 2.365
SC 5 137
SP 56 1.937
TO 39 1.148
1.379 projetos
38.917 MW
OBS.: A potência dos projetos fotovoltaicos é expressa em MWp, sendo a soma das potências nominais dos módulos fotovoltaicos em corrente contínua.
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
FONTE: EPE (PDE 2023)
10,6
16,1
7,5 Hidro
Renováveis
Térmicas
31,1%
47,0%
21,9%
Renováveis: 78%
GW %
Expansão planejada da capacidade instalada do SIN
(horizonte decenal) 34,2 GW
55% EÓLICAS
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
116,9 47,2
28,2
3,4
Hidro
Outras renováveis
Térmicas
Nuclear
195,7 GW
59,8%
1,7%
24,1%
14,4%
Renováveis: 84%
FONTE: EPE (PDE 2023)
Obs.: Hidro inclui importação (Itaipu)
Outras renováveis: eólicas, biomassa e PCH
Capacidade instalada no SIN, 2023
GW %
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Perspectivas renováveis
EÓLICA
Expansão da biomassa da cana é
função do crescimento da produção do setor sucroalcooleiro
Potencial para triplicar a geração elétrica entregue à rede com aumento da produtividade e da oferta de biomassa
Competição com a produção de etanol de 2ª geração
Potencial de expansão de outras biomassas (madeira, resíduos etc.)
BIOMASSA
Vasto potencial Competitividade comprovada Mantem (20 mil MW em 10 anos) ou
aumenta ritmo de expansão da capacidade instalada
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015 28
Perspectivas renováveis
ENERGIA SOLAR
Expansão solar PV arbitrada em no mínimo 1.500 MW por quinquênio a partir de 2025
Custo de investimento, US$/kW
Heliotérmica
US$ 800/kW
US$ 1.750/kW
US$ 3.400/kW
US$ 6.200/kW
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
2020 2030 2040 2050
PV
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015 29
Perspectivas renováveis
GERAÇÃO DISTRIBUÍDA
0
25
50
75
100
2014
2016
2018
2020
2022
2024
2026
2028
2030
2032
2034
2036
2038
2040
2042
2044
2046
2048
2050
GW
GD resíduos GD Fotovoltaica
Capacidade Instalada Fotovoltaica Cap Instalada GD Res
78 GW
4,9 GW
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Infraestrutura do Setor Elétrico: O Planejamento da Expansão do Sistema Brasileiro
5 Considerações finais
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Questões chave
Eficiência energética
Preço da energia
Efeitos da inserção de renováveis no sistema
Expansão hidrelétrica
Mudanças climáticas (emissões CO2)
Sistema de transmissão
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015 32
EXPANSÃO HIDRELÉTRICA(*)
86 GW 34%
38 GW
60 GW
25 GW
184 GW
149 GW
2013 PDE
75%
APROV.
124 GW 50%
(*) Inclui PCH Obs.: Potencial total: 250 GW, considerando apenas metade dos aproveitamentos binacionais e não considerando unidades de ponta (10 GW)
60%
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
173,2 171,0 168,6 165,8 164,8 163,9160,5 158,6 158,0 157,4 157,1 157,1
151,6 151,0144,8
103,4
126,6
156,8
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
180,0
200,0
Preço médio da energia nos leilões de expansão da oferta
Source: EPE Note: Values based on January 2011
R$/MWh
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Hydro Wind Biomass(sugar cane)
Small hydro Biomass(wood)
Preço médio da energia nos leilões de 2013 Foram contratados 7.145 MW R$/MWh
ENERGIA SOLAR: preço médio no leilão de agosto de 2015, R$ 301/MWh Foram contratados 1.040 MWp
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
Total instalado em 2014 119.429 km Total previsto em 2024 195.154 km
Evolução Prevista de LT, em km, por nível de tensão
+75.725 km = +63,4%
EXPANSÃO DA TRANSMISSÃO EVOLUÇÃO FÍSICA DO SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL - SIN
Tensão ±800 kV 750 kV ±600 kV 500 kV 440 kV 345 kV 230 kV TOTAL
Existente em 2014*
2.683 6408 40.656 6.728 10.303 52.647 119.426
Evolução 2015-2024
10.055 42.783 353 1.666 20.870 75.728
Evolução 2015-2019
2.140 25.755 196 885 9.352 38.328
Evolução 2020-2024
7.915 17.028 157 782 11.518 37.400
Estimativa 2024
10.055 2.683 6.408 83.440 7.081 11.969 7.3518 195.154
* Dados do DMSE/MME
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
PROJETO PREVISÃO AUMENTO
CAPAC. MW
CAPAC. TOTAL
MW
Eixo 500 kV (Norte-Sul) 2016 1.000 4.000
1º bipolo Belo Monte 2018 4.000 8.000
2º bipolo Belo Monte 2019 4.000 12.000
N/NE – SE (exportação renováveis) 2020-2021 14.000 26.000
EXPANSÃO DAS INTERLIGAÇÕES INTERLIGAÇÃO NORTE-NORDESTE / SUDESTE
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
Arinos
Pirapora 2
Rio das Éguas B.J.da Lapa
Janauba 3
Presidente Juscelino
Mutum
Itabira 5
Poções II
Sapeaçu
Padre Paraíso 2
Gov. Valadares 6
Rio Novo do Sul Neves 1
Betim 6
Igaporã III
PRÓXIMOS LEILÕES DE TRANSMISSÃO
(1º TRIMESTRE DE 2016)
AMPLICAÇÃO INTERLIGAÇÃO NORDESTE-SUDETSE Escoamento de geração eólica e solar
~4.000 km LT em MG 5 novas SEs
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SISTEMA DE TRANSMISSÃO – ESTADO DE MINAS GERAIS
INSERÇÕES REGIONAIS E CONEXÃO UFVS
2º LER/15 – 1.500 MW – Usinas Fotovoltaicas cadastradas
Teixeira de Freitas (BA)
Teófilo Otoni(MG)
Norte ES
Futuras inserções regionais
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SISTEMA DE TRANSMISSÃO – ESTADO DE MINAS GERAIS
COM EXPANSÃO PREVISTA
Novas SEs
Arinos
Janaúba
Padre Paraíso
Governador Valadares
Mutum
Pres.Juscelino
Varginha
Betim
Sarzedo
Itabira
Braunas
Timóteo e João Monlevade
LTs 500 kV
LTs 345 kV
LTs 230 kV
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Expansão COM hidráulicas Expansão SEM hidráulicas
0
10
20
30
40
50
60
70
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
MtC
O2
Norte
NE
SE
Sul
0
10
20
30
40
50
60
70
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
MtC
O2
Norte
NE
SE
SUL
Hidráulicas x Emissões CO2
Emissões de CO2 emissions ao menos 50% mais altas somente na produção de eletricidade
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1994 2000 2005 2014 2020
Intensidade de carbono na economia
kgCO2/103 R$ [2007]
Renováveis e metas brasileiras de emissões de CO2 (metas anunciadas na COP 15 e formalizadas no Decreto nº 7.390/10)
0
250
500
750
1.000
1994 2007 2020
biocombustíveis
Eficiência energética
Renováveis
Expansão hidráulica
em MtCO2
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
Variação anual da geração solar é menor do que a da geração eólica e do que a geração hidráulica
Produzido a partir de PVWatts (NREL)
0%
50%
100%
150%
200%
250%
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
%
Mês
N
NE
SE
0%
50%
100%
150%
200%
250%
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
%
Mês
CE
RS
BA
0%
50%
100%
150%
200%
250%
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
%
Mês
BA
CE
RJ
SC
FONTES RENOVÁVEIS Curva anual da geração esperada (média = 100%)
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
Características das fontes renováveis
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
Características das fontes renováveis
Geração solar em um dia típico (planta única e média de várias plantas em um mesmo sítio)
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
O fadding da geração fotovoltaica ...
Efeito sobre a curva de carga (Havaí)
Fonte: Hawaii Electric Co.
O pôr-do-sol resulta em rápido aumento da carga a ser suprida pelas fontes despacháveis.
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO DOS RESERVATÓRIOS DO SIN
Energia Armazenável Máxima / Carga
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
jan
/10
mai/
10
set/
10
jan
/11
mai/
11
set/
11
jan
/12
mai/
12
set/
12
jan
/13
mai/
13
set/
13
jan
/14
mai/
14
set/
14
jan
/15
mai/
15
set/
15
jan
/16
mai/
16
set/
16
jan
/17
mai/
17
set/
17
jan
/18
mai/
18
set/
18
SUDESTE
SUL
NORDESTE
NORTE
ITAIPU
MADEIRA
MANAUS
B.MONTE
TAPAJOS
(em relação ao consumo)
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
ATENDIMENTO À CARGA
Variável Descrição
En. Fio d’água Energia Fio d’água Líquida, considerando um cenário de afluência baixa (5% dos piores cenários)
Geração OFR Expectativa de Geração no SIN de Outras Fontes Renováveis: eólica, solar, PCH e biomassa (considerada no PDE 2024)
Inflexibilidade Total de Geração Térmica Inflexível
0
10 000
20 000
30 000
40 000
50 000
60 000
70 000
80 000
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Mercado Líquido de Energia no SIN para Fontes Controláveis PDE 2024
En. Fio d'água Geração OFR Inflexibilidade Mercado Total Mercado - Geração OFR - En. Fio d'água - Inflexibilidade
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015 48
75.000 MW hidroelétricos
Energia conservada equivalente
Eficiência energética em 2050
Energia elétrica 363,6 TWh
(24,7% do acréscimo do consumo)
(30% do potencial hidrelétrico nacional)
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015 49
Haverá importante aumento da demanda por energia elétrica nos próximos 35 anos (aumento da população, acumulação de capital, aumento da renda)
O aumento da demanda ocorre mesmo considerando expressivos ganhos de eficiência energética
Eficiência energética e fontes renováveis são elementos fundamentais da estratégia para atendimento à expansão do sistema elétrico e para os compromissos nacionais relativos à questão global do clima
Algumas conclusões
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015 50
O aproveitamento do potencial hidrelétrico é chave para a modicidade tarifária e para manter a participação de renováveis na matriz elétrica brasileira
O aumento da participação de fontes não controladas (como eólica ou solar) ou com despacho inflexível (por razões ambientais, operativas ou comerciais) é uma tendência que se impõe mas que leva a alterações importantes no arranjo do parque gerador e no sistema de transmissão
Deverá ser relevante a introdução de geração base em substituição à geração hidrelétrica: carvão ou nuclear ou gás, a depender dos avanços tecnológicos, das restrições ambientais e da competitividade
Algumas conclusões
Infraestrutura Sistema Elétrico Brasileiro | A. Guerreiro | Montes Claros, MG, set 2015
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