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GERENCIANDO A VARIABILIDADADE Aluno : Paulo Arthur G. Vieira Prof.(a): Ruth Pastora Leão A David MillBorrow Paper.

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1 GERENCIANDO A VARIABILIDADADE Aluno : Paulo Arthur G. Vieira Prof.(a): Ruth Pastora Leão A David MillBorrow Paper

2 Sumário 1. Introdução 2. Rede Escala Econômica Flutuações na Demanda Reservas Operacionais Backup 3. Características da Energia Eólica 4. Integração Eólica 5. Mitigando Efeitos de Variabilidade 6. Exemplos 7. Considerações Finais 8. Bibliografia 1/24

3 Introdução Descrição da rede elétrica visto a integração de fontes de energias renováveis. O significado de variabilidade. Integração das fontes variáveis face ao sistema de potência em termos de custos. Formas em que os custos adicionais podem ser mitigados, cobrindo conceitos que já estão disponíveis. VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » 2/24

4 Rede Escala Econômica Quanto maior a rede mais baixo é custo da eletricidade aos consumidores. Quanto melhor a agregação entre demanda e geração, menores são as variações de demanda e maior o controle de prevê-la. Em 2006, na Inglaterra, a razão entre a capacidade instalada e a demanda média foi de 2. Necessidade de Reservas Operacionais e Plantas Marginais. VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » I/IV 3/24

5 Rede Flutuações na Demanda Um exemplo de variação de demanda em 9 Janeiro de Demandas de 40,000 MW às 05h00; 54,000MW às 10h00 e 60,000MW às 17h30. Picos máximos: diurno de 2300MW e noturno de 3100MW. VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » Fonte: Wind Power Management Variability II/IV 4/24

6 Rede Reservas Operacionais Problemas Predição de demanda e Clima são alguns dos grandes fatores que contribuem para incertezas na demanda. Riscos de falhas em plantas de geradores. Soluções Uso de plantas do tipo: Frequency Response Fast Reserve Standing Reserve III/IV VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » 5/24

7 Rede Backup É medida através da diferença entre a capacidade total da geração na rede e a demanda máxima esperada. Assegura minuto a minuto o sistema em um eventual pico de demanda. No Reino Unido um sistema desejável de backup é da ordem de 24%. VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » IV/IV 6/24

8 Características da Energia Eólica A energia eólica não é totalmente aleatória e imprevisível. É variável ao invés de intermitente com saídas de vento, espalhadas por todo país de forma que pode ser quantificada. A perda de MW de usinas térmicas é um risco real, mas é extremamente improvável que MW de vento disperso irá desaparecer instantaneamente. Quanto maior a propagação geográfica reduz as flutuações e, portanto, mudanças bruscas de produção eólica em todo o país não ocorrem. VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » I/II 7/24

9 Características da Energia Eólica Quanto maior o número de parques eólicos espalhados, menores são as flutuações. Diversidade não implica que os aerogeradores estarão dispostos em qualquer lugar. A proposta para diversificação é para garantir melhor confiabilidade e baixa variabilidade no sistema. Fig1 Fonte : Wind Power and the UK resource Fig2 Fonte : Wind Power and the UK resource Fig3 Fonte : Wind Power Managing Variability II/II 8/24

10 Integração Eólica VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » Os impactos da variabilidade e as correspondentes possibilidades de mitigação podem ser estudados através do exame dos três principais custos centrais": Os custos extras da reserva operacional (custos de compensação), que pode : Reduzir a imprevisibilidade de vento Reduzir o custo de serviços de compensação 'Backup', que pode ser reduzido de acordo com o crédito de capacidade.crédito de capacidade Os custos de restrição, devido a energia eólica em excesso.energia eólica em excesso 9/24 I/V

11 Integração Eólica Custos em Compensação VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » Fonte: University of OxfordFonte:Wind Power Management Variability 10/24 II/V

12 Integração Eólica Capacidade de Crédito "A redução, devido à introdução de sistemas de conversão de energia eólica, da capacidade da planta convencional necessária para fornecer suprimentos confiáveis de energia elétrica. David Millborrow. Ou seja: Capacidade de Crédito = A razão entre a potência disponível na rede (de um outra fonte) pela potência estimada em produção eólica. Fator de Capacidade = A razão entre a potência produzida pela potência estimada numa produção eólica. VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » 11/24 III/V

13 Integração Eólica Estimativa de Excesso de Energia Eólica VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » Fonte:Wind Power Management Variability Surplus wind energyDemanda e produção eólica no Oeste da Dinamarca 12/24 IV/V

14 Integração Eólica Alta estimativa – Backup com uma planta de turbina com ciclo de gás combinado (CCGT), £700/kW. Baixa estimativa – Backup com uma mistura de CCGT e uma planta de turbina à gas com ciclo aberto, £500/kW. Sistema com nível de penetração de 30%, assumindo 12GW onshore e 45GW offshore. Fonte:Wind Power Management Variability 13/24 V/V

15 Mitigando Efeitos de Variabilidade Existem algumas categorias de novas tecnologias que visam facilitar os custos adicionais associados à alta penetração de energia eólica: 1. Previsão de vento; 2. Alta produtividade Offshore; 3. Gerenciamento de Demanda; 4. Interconexões ; 5. Carros elétricos e afins; VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » 14/24 I/VI

16 Mitigando Efeitos de Variabilidade Previsão do Vento Altos investimentos em melhorias de previsão de vento, R&D em centros da Europa e EUA; Serviços comerciais de previsão disponiveis com softwares capazes de prever 24hrs seguintes; Grandes investimentos voltados à previsão para serviços de operação para parques eolicos, e não para Operadores de Sistema. VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » 15/24 II/VI

17 Mitigando Efeitos de Variabilidade Alta Produtividade Offshore Estatísticamente, na Dinamarca, a alta produtividade energética é fortemente Offshore. Alto fator de capacidade médio, 30%. Alto crédito de capacidade, reduzindo custos de compensação (extras backups). VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » 16/24 III/VI

18 Mitigando Efeitos de Variabilidade Gerenciamento de Demanda (DSM) Tem potencial para reduzir picos de carga e reduzir custos de reserva, proporcionando uma predição de futuras cargas. Tipos de DSM: Provisão de reserva e resposta em frequência junto ao Operador de Sistema; Teleswitching; Dynamic demand; Smart meters; VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » 17/24 IV/VI

19 Mitigando Efeitos de Variabilidade Interconexões (Supergrids - HVDC) Facilitar a conexão de plantas eólicas Offshore; Suavizar flutuações eólicas em escala continental; Facilitar o progresso em torno de altas proporções de energias renovaveis em redes Européias, incluindo por exemplo plantas solares na África. VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » 18/24 V/VI

20 Mitigando Efeitos de Variabilidade Carros Elétricos Redução de gás carbônico Utilização de Energia eólica em tempos de excesso de energia face a demanda. VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » 19/24 VI/VI

21 Exemplos Alemanha MW de parques eólicos instalados, 6% consumo. Prevalece ventos de baixa velocidade. Fator de capacidade é de 18% ; Dinamarca 25% e Reino Unido 30%. Baixo crédito de capacidade. VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » 20/24

22 Exemplos Dinamarca 26% da energia consumida no Oeste é eólica. Exporta energia para Alemanha, Suécia e Noruega através de links com capacidade de 2.900MW. Há um planejamento para 50% de penetração para Veículos elétricos constituem 15% do tráfego. VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » 21/24

23 Considerações Finais Energia eólica continua crescendo em torno de 25% por ano. A chave para o adicional de reservas é a incerteza entre o balanço de geração e demanda. Variações em geração eólica não são totalmente aleatórias ou imprevisíveis, podem ser quantificadas. Finalmente, diversos desenvolvimentos relacionados a energia eólica os quais resultam em redução de custos em controle de variabilidade. VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » 22/24

24 Bibliografia [1] MILBORROW, David. « Managing Variability » WWF-UK, RSPB, Greenpeace UK, June [2] « Variability of Wind Power and other Renewables », International Energy Agency, June [3] « Wind Power and the UK resource », Environmental Change Institute, University of Oxford, September VIEIRA, Arthur « Gerenciando a Variabilidade » 23/24

25 Dúvidas e Sugestões 24/24


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