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Leonam dos Santos Guimarães14º Encontro de Energia FIESP , Painel “Segurança Energética”
5 de agosto de 2013
comum a todas as formas de energia
Disponibilidade dos energéticos
Não-renováveis (fósseis e urânio)
Renováveisespecífico à energia elétrica onde o consumo é simultâneo à produção
Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição
Interligações
Redundâncias
SEGURANÇA ENERGÉTICAcontinuidade e sustentabilidade de suprimento
EQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDA
{{
comum a todas as formas de energia
Disponibilidade dos energéticos
Não-renováveis (fósseis e urânio)
Renováveisespecífico à energia elétrica onde o consumo é simultâneo à produção
Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição
Interligações
Redundâncias
SEGURANÇA ENERGÉTICAcontinuidade e sustentabilidade de suprimento
EQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDA
{{
Energéticos não-renováveisRISCOS à SEGURANÇA
1. Descontinuidade dos fluxos materiaisInterrupção ou redução por razões físicas ou políticas
2. Volatilidade de preçosInterrupção ou redução por aumento de custos
3. Limitações no armazenamentoTempo disponível para enfrentar descontinuidade nos fluxos
4. Emissões de GEERestrições de uso das fontes emissoras
5. Não-renovabilidade Exaustão das reservasSustentabilidade (responsabilidade para com as gerações futuras)
1. Fluxos Materiais
Petróleo Gás Natural Carvão Urânio
Pequenos volumes Petróleo
Gás Natural
Carvão
Fonte: BP Energy Statistics 2012
1. Fluxos Materiais
2. Volatilidade de preços
Petróleo Gás Natural Carvão
Menor volatilidade
UrânioMenor volatilidadePouca sensibilidade do
custo da energia gerada
Petróleo
Gás Natural
Fonte: BP Energy Statistics 2012
3. Limitações no armazenamento
4. Geração de GEE
5. Exaustão de Reservas
Relação Reserva/ProduçãoR/P
Petróleo Gás Natural Carvão Urânio: 100-150 anos
(sem reciclagem)
Petróleo
Gás NaturalCarvão
5. Exaustão de Reservas
Caso BrasileiroProdução x Oferta de Energia
Fonte: Balanço Energético Nacional 2011
Alta renovabilidade da matriz energéticacaso único no mundo
Caso Brasileiro
Fonte: Balanço Energético Nacional 2011
Baixa dependência de energéticosnão-renováveis externos
Caso BrasileiroBaixa contribuição do setor energia e indústria
para as emissões totais de CO2
Caso BrasileiroSistema Elétrico único no mundo
MUNDO
BRASIL
CARVÃO
FONTE: IEA e MME/BEN
CARVÃO
GAS HIDRO NUCLEAR ÓLEO OUTRAS BIOMASSA(cana)
CARVÃO GAS HIDRO NUCLEAR ÓLEO OUTRAS BIOMASSA(cana)
RENOVÁVEL: 18%FÓSSIL: 68%
RENOVÁVEL: 86%FÓSSIL: 10%
comum a todas as formas de energia
Disponibilidade dos energéticos
Não-renováveis (fósseis e urânio)
Renováveisespecífico à energia elétrica onde o consumo é simultâneo à produção
Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição
Interligações
Redundâncias
SEGURANÇA ENERGÉTICAcontinuidade e sustentabilidade de suprimento
EQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDA
{{
Energéticos renováveisRISCOS à SEGURANÇA
Sazonalidades inerentes aos ciclos naturaisHídrica, Biomassa (anual/plurianual)
Eólica, Solar (curto prazo)
Ondas (curto prazo) e Marés (anual/plurianual)
Geotermia (longo prazo)
Mudanças climáticasIncertezas quanto ao futuro dos ciclos naturais
Limitações no uso do solo e do subsoloDispersão: uso intensivo do soloPreservação de áreas de interesseEmprego de materiais especiais
Emissões de GEE (lifetime)Restrições de uso fontes emissoras
Caso BrasileiroSazonalidade da oferta hídrica
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
jan/99 jan/00 jan/01 jan/02 jan/03 jan/04 jan/05 jan/06
GW
mê
s
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
% A
rma
zen
ado% Armazenado
Armazenado
Afluência
Produzido
Apagão
Não disponibilidade de complementação térmica
Um “Porto de Destino” para o Sistema Elétrico Brasileiro, http://ecen.com
Operação do Sistema - SE/CO (parte hidráulica)
Caso BrasileiroRisco hídrico: a crise de 2001
28,86
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
%
1997 1999 2000 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2012
Evolução Histórica dos Reservatórios(Sudeste e Centro-Oeste)
Evolução Histórica dos Reservatórios(Sudeste e Centro-Oeste)
FONTE: ONS
Tomada de decisão baseada em modelos de previsão hídrica baseados em séries temporais longas, que inexistem para as demais renováveis, tornando o processo mais complexo na medida que essas novas renováveis crescem na matriz elétrica
Caso BrasileiroGestão Segura de um
Sistema hidrotérmico com alta renovabilidade
ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL EM 2012
ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL EM 2012
Eólica0,62%
Hidráulica 85,90%
Gás6,08%
Carvão1,49%
Óleo1,72%
Biomassa1,08%
Nuclear3,11%
Fonte : ONS
Geração totaldo SIN 2012
516.526,097GWh
∆ 2012/2011 = 4,61%
Complementação Térmica no SIN (MWmédios)
Complementação Térmica no SIN (MWmédios)
% termo/hidro 2000 = 6,26%
% termo/hidro 2012 = 15,74%
risco crescente de
crise de suprimento
Fonte: Lista da ONS dos Principais Reservatórios / 2010
Cresimento da Potência Hídrica Instalada sem crescimento proporcional na Capacidade de
Armazenamento
Complementação Térmica no SIN (MWmédios)
Complementação Térmica no SIN (MWmédios)
Expansão da oferta hídricaPlano Decenal de Expansão PDE-2021
Evolução do armazenamento hídricoPlano Decenal de Expansão PDE-2021
Caso BrasileiroPerda da capacidade de armazenamento
Contínua perda de auto-regulação requerendoaumento nas parcelas térmicas de base e de complementação
Expansão da oferta eólica, solar e de biomassaPlano Decenal de Expansão PDE-2021
Expansão da oferta eólica, solar e de biomassaNão possuem auto-regulação: + REGULAÇÃO TÉRMICAComplementação numa dinâmica mais rápida que a hídrica
Carência de séries temporais longas para previsão
Perspectivas de expansão bastante limitadas após 2030
Plano Nacional de Energia PNE-2030
Perspectivas de expansão bastante limitadas após 2030
Plano Nacional de Energia PNE-2030
Significativa expansão das fontes PCH, eólica e biomassa
Plano Nacional de Energia PNE-2030
Necessária expansão das fontes térmicas
Plano Nacional de Energia PNE-2030
FUTURO (2030 – 2060)POTENCIAL HIDRELÉTRICO:Parcela técnica, ambiental e economicamente viável a ser desenvolvida: 150/180 GW do total de 260 GW
Hidro
FUTURO (2030 – 2060)Esgotamento do potencial hídrico
• A expansão terá que ser baseada no mix Gás natural (dependendo da quantidade e custo de Pré-Sal), Carvão (dependendo da viabilidade de CCS e carvão limpo) e Nuclear.
• Fontes renováveis (biomassa, eólica, solar) e expansão dos programas de eficiência energética (aumento dos custos marginais de expansão) serão um complemento importante• permitindo economizar a água dos reservatórios, o que amplia a capacidade das
hidrelétricas de fazerem regulação da demanda.
Energéticos renováveisRISCOS à SEGURANÇA
Sazonalidades inerentes aos ciclos naturaisHídrica, Biomassa (anual/plurianual)
Eólica, Solar (curto prazo)
Ondas (curto prazo) e Marés (anual/plurianual)
Geotermia (longo prazo)
Mudanças climáticasIncertezas quanto ao futuro dos ciclos naturais
Limitações no uso do solo e do subsoloDispersão: uso intensivo do soloPreservação de áreas de interesseEmprego de materiais especiais
Emissões de GEE (lifetime)Restrições de uso fontes emissoras
Mudanças climáticas
Mapas de mudança climática mostram, nos cenários pessimista (A2) e otimista (B1), o surgimento de novos climas nas regiões tropicais e subtropicais e o desaparecimento de outros em montanhas tropicais e nas áreas próximas aos pólos. Quanto mais vermelho, mais intenso o efeito descrito.
Fonte: Jack Williams/ Universidade de Wisconsin
Uso do solo
Para 1.000 MW
Expansão da oferta hídrica
Mapa ilustrativoFonte: MMA (fev/05)
90% do potencial está na Amazôniamaior parte de médio e pequeno porte
RESTRIÇÕES:• distância • topografia• uso do solo
• reservatórios• transmissão
Uso do solo
Uso do subsolo
Materiais especiais em tecnologias de “energia limpa”
Fonte: US DOE – Critical Materials Strategy
gramas de CO2 equivalente por Kw.hora elétrico gerado
Comparação da Emissão de Gases de Efeito Estufa na Geração Nuclear de Eletricidade no Brasil com as de outras fontes, Carlos Feu Alvim, Omar Campos Ferreira, Olga Mafra Guidicini, Frida Eidelman, Paulo Achtschin Ferreira, Marco Aurélio Santos Bernardes, in Economia & Energia Ano XV No 79 Outubro/Dezembro de 2010 ISSN 1518-2932 - http://ecen.com/
Caso brasileiroEmissões de GEE
Disponibilidade dos energéticos (oferta)
Não-renováveis (fósseis e urânio)
Renováveisespecífico à energia elétrica onde o consumo é simultâneo à produção
Confiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição (demanda)
Interligações
Redundâncias
SEGURANÇA ENERGÉTICAcontinuidade e sustentabilidade de suprimento
EQUILÍBRIO ENTRE OFERTA E DEMANDA
{{
SEGURANÇA ENERGÉTICAConfiabilidade dos sistemas de transmissão e distribuição
Eletricidade é produzida e consumida simultaneamenteSistemas elétricos operam em equilíbrio instável
Ajustes permanentes em tempo real
Caso Brasileiro:Um sistema elétrico de dimensões continentais
Manaus
Brasília
São PauloItaipu
Porto Alegre
Fortaleza
Salvador
Rio de Janeiro
BeloHorizonte
Recife
Angra
4.000 km4.000 km
Caso Brasileiro:Um sistema elétrico de dimensões continentais
• Fontes de geração concentradas (grandes hidros) distantes dos centros de consumo
• Alto grau de interligação com grandes intercâmbios de energia entre regiões
Caso Brasileiro:Um sistema elétrico de dimensões continentais
• Longas linhas de transmissão de alta capacidade– Confiabilidade das LTs e
SUBs é crítica (REDUNDÂNCIAS)
• Limitada capacidade de segregação e reconfiguração
+ Confiabilidade:+ DIVERSIDADE+ geração próxima às cargas
Aumento da participação das “novas renováveis”:
Eólica, Solar, Biomassa, PCHs
Caso Brasileiro:
• Pequenas unidades de geração
• Longe dos centros de consumo– Exceções em biomassa e PCHs
• Sazonalidade (curto, médio e longo prazo)
+ geração varia em tempo real– à exceção de biomassa e PCHs
}}
• “capilarização” da transmissão• aumento de intercâmbios
Complementaçãohidrotérmicaem tempo realpara garantirestabilidade
Confiabilidade e Estabilidade impõe limites à expansão
Caso Brasileiro:Uma matriz elétrica em transição hidrotérmica
• A evolução do sistema elétrico
canadense nos últimos 50 anos
guarda muitas similaridades com
a situação do sistema elétrico
brasileiro nos últimos 15 anos.
• A partir de uma contribuição de
mais de 90% em 1960, a
participação da hidroeletricidade
no Canadá declinou de forma
constante até 1990, quando se
estabilizou em torno de 60%.
Caso Brasileiro:Uma matriz elétrica em transição hidrotérmica
• No Canadá, o crescimento da
geração térmica, operando na base
permitiu que a geração hídrica
passasse a fazer a regulação de
demanda e da sazonalidade das
novas renováveis, que em 2010
representavam cerca de 3% da
geração total.
• SERIA ESSE UM MODELO
PARA O BRASIL DO FUTURO?
Caso Brasileiro:Uma matriz elétrica em transição hidrotérmica
Gestão Segura de umSistema com alta renovabilidade
basehidro
basetermo
complementaçãotermo
Seguimentohidro
Base hidro: mínima ENABase termo: nuclear
Leonam Guimarães