Sistemas Energéticos Distribuídos_Lorrane

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Introdução aos Recursos Energéticos 
Distribuídos: conceitos e implicações
Curso: Sistemas Energéticos Distribuídos
Professora: Lorrane Câmara
Apresentação do conceito e definição dos REDs
• Verifica-se atualmente o surgimento de um conjunto de recursos capazes
de transformar o paradigma operativo do setor elétrico.
• Esses recursos, genericamente denominados Recursos Energéticos
Distribuídos, consistem em:
▫ Geração distribuída;
▫ Medidas de resposta da demanda;
▫ Sistema de estocagem;
▫ Veículos elétricos.
• Consumidores tornam-se prosumidores.
Paradigma Tecnológico Tradicional do Setor Elétrico
• Setor se expandiu e consolidou baseado na geração centralizada com vistas a
explorar economias de escala.
• Energia gerada é transportada através de linhas de transmissão de alta tensão.
• Na sequência, as redes de distribuição levam esta energia elétrica até os
consumidores finais.
COMERCIALIZAÇÃO
DISTRIBUIÇÃOTRANSMISSÃO
GERAÇÃO
Paradigma Tecnológico Tradicional do Setor Elétrico
Paradigma Tecnológico Tradicional do Setor Elétrico
• Fluxos energéticos são unidirecionais.
• Dada a impossibilidade de estocar energia elétrica, existe a
necessidade de equilíbrio instantâneo entre a carga e a
geração.
• Padrão “geração segue a carga”.
• Consumidores com comportamento passivo.
REDs e o novo paradigma do setor elétrico
Cadeia de valor do setor elétrico tradicional
Fluxo de energia bidirecional
Cadeia de valor do setor elétrico do futuro
MUDANÇA 
DE 
PARADIGMA
Fluxo de energia unidirecional
O novo paradigma do setor elétrico
Como viabilizar a Transformação do Setor Elétrico?
• REDs, especialmente geração distribuída, estão sendo implementados através de
relevantes políticas públicas.
• Medidas vão desde dispêndios em pesquisa e desenvolvimento até mecanismos de
inserção no mercado.
• Na medida que verifica-se redução de custos, os incentivos vão sendo diminuídos.
• No entanto, serão necessárias mudanças nas diretrizes regulatórias tradicionalmente
vigentes pois as mesmas não são adequadas para o novo paradigma operativo do setor
elétrico.
Geração Distribuída
• Geração Distribuída se destaca pelo nível de
difusão.
• Políticas de incentivo e redução dos custos
dos painéis fotovoltaicos
• “Qualquer equipamento de geração
conectado ao nível da distribuição, instalado
no lado do consumidor do medidor e
interconectado à rede” (RMI).
• GD viabiliza o empoderamento dos
consumidores.
Definição de GD
• “Tamanho dos sistemas e sua localização e aplicação são características cruciais.” (Allan et al.)
▫ “Capacidade entre 1 kW e 5 MW, e geralmente são localizados próximo a demanda, do lado do
consumidor do medidor, ou na rede de distribuição.”
• “Geração de pequena escala, em grande parte destinada ao auto-consumo, geralmente instalada no
mesmo local da carga a que visa atender, e conectada à rede de distribuição.” (Costello)
• “Geração de eletricidade conectada à rede de distribuição, em detrimento da rede de transmissão de
alta voltagem.” (OFGEM)
• “Geração de energia, abrangendo eletricidade e outros energéticos, localizada próxima ao consumidor
final, cuja instalação objetiva seu atendimento prioritário, podendo ou não gerar excedentes
energéticos comercializáveis para além das instalações do consumidor final.” (EPE)
• Característica comum a grande parte das definições é a questão da conexão da GD à rede de
distribuição.
MICROGERAÇÃO 
DISTRIBUÍDA
MINIGERAÇÃO 
DISTRIBUÍDA
MINEIRÃO 1,4 MWp
75 KW < CAPACIDADE < 5 MWCAPACIDADE ≤ 75 KW
RESIDENCIAL: 
5 KWp
COMERCIAL: 
72,6 KWp
X
Evolução do custos dos sistemas fotovoltaicos 
residenciais 
Fonte: IRENA, 2017
Medidas de Resposta da Demanda
• Medidas baseadas na reação voluntária dos consumidores a sinais de
preço.
• Crescente promoção de medidas de resposta da demanda através de
tarifas dinâmicas Aumento da flexibilidade do sistema!
• Um dos objetivos da resposta da demanda é o deslocamento da carga.
• Efetividade de medidas de demand response
depende da elasticidade preço da demanda.
Medidas de Resposta da Demanda
• Em sistemas onde a resposta da demanda é confiável e rápida, a redução
do consumo em reposta ao aumento do preço contribui para:
▫ Regularizar a curva de carga;
▫ Minimizar a necessidade de investimento em geração e transmissão.
• Elementos de redes inteligentes são essenciais para as medidas de
resposta da demanda.
▫ Ex: A aplicação de tarifas dinâmicas só é viável com a instalação de medidores
inteligentes e uma rede de telecomunicações.
Sistemas de estocagem
• Possível tendência de difusão dos
sistemas de estocagem no médio
prazo.
• Tendência de queda dos custos.
• Conjugação de micro geração e
sistemas de armazenamento
permitirá maior independência
dos consumidores em relação à
rede.
Fonte da imagem: http://www.electriciansplus.com.au/tesla-
powerwall-gold-coast.html
Tecnologias de estocagem
Vantagens
• Atuam como fonte de geração e de
demanda
• Permitem cobrir lacunas temporais
e espaciais entre a geração e o
consumo (desacoplamento entre
oferta e demanda de eletricidade)
• Aplicação on-grid e off-grid Fonte da imagem: https://www.energysage.com/solar/solar-energy-
storage/how-do-solar-batteries-work/
Veículos elétricos
• Veículos elétricos devem ser vistos
como carga móvel.
• Possibilidade do uso das baterias dos
veículos elétricos como
armazenamento (vehicle to grid – V2G).
▫ Tarifas horárias tornam-se ainda
mais relevantes.
• Necessidade de desenvolvimento da
infraestrutura de recarga.
Panorama do desenvolvimento de veículos 
elétricos no mundo
Fonte: REN21, 2018
✓ SURGIMENTO DE NOVOS MODELOS COM MAIOR AUTONOMIA
✓ REDUÇÃO DO CUSTO DA BATERIA
Custo das baterias dos veículos elétricos
Fonte: IEA (2017)
Micro e Mini Geração 
Distribuída: Principais Políticas 
de Incentivo
Principais políticas de suporte à Geração 
Distribuída
Feed-in tariffs
✓ Distribuidoras têm obrigação de adquirir a
energia injetada na rede a uma tarifa
predeterminada.
✓ Tarifas incluem um prêmio sobre o valor da
eletricidade no mercado atacadista.
Net Metering
✓ Consumidor reduz sua conta de eletricidade
através de créditos referentes aos excedentes de
eletricidade injetados na rede.
✓ Faturamento pelo consumo líquido.
✓ Rede utilizada como bateria virtual.
Fonte: ANEEL (2017)
Consumo residencial vs. Geração Solar Fotovoltaica
GD fotovoltaica e a rede de distribuição
Net Metering
Net Metering
Fonte: O seu dinheiro vale mais, 2018
ENERGIA INJETADA NA REDE DURANTE O DIA TEM O MESMO VALOR 
DA ENERGIA CONSUMIDA DURANTE A NOITE?
Preços iguais para produtos...
CRÉDITO DE 
ENERGIA
TARIFA DE 
ELETRICIDADE
Evolução da Capacidade Fotovoltaica Instalada 
Global
Fonte: REN21, 2017
GD 
22 GW 
(29%)
Fonte: GMO, 2017
Distribuição da capacidade fotovoltaica por 
segmento – países europeus
Mais de 67% dos sistemas fotovoltaicos europeus instalados em telhados 
(residencial, comercial e industrial)
Fonte: EIA, 2017
Capacidade fotovoltaica distribuída EUA – Top 
10 Estados
Cerca de 40% da capacidade fotovoltaica instalada nos EUA corresponde a 
sistemas de GD
8% do 
consumo
3,15% do 
consumo
Introdução às Redes 
Inteligentes: conceitos e 
implicações
A rede elétrica do futuro
• A rede elétrica do futuro será caracterizada por:
▫ Produção de energia elétrica com base em grandes centrais geradoras e
geração distribuída;
▫ Despacho centralizado associado a sistemas de controle descentralizado;
▫ Rede elétrica tradicional coexistindo com novas tecnologiasde controle e
operação;
▫ Consumidores finais participarão ativamente, contribuindo para o
equilíbrio do sistema;
▫ Comunicações bidirecionais em todos os níveis de tensão;
▫ Armazenamento de eletricidade e veículos elétricos.
• Conceito de smart grid.
O conceito de smart grid
• As redes inteligentes são o produto da evolução dos sistemas
elétricos atuais, com a adição de:
• Consumidores finais flexíveis (prosumidores);
• Expansão e reforço das redes;
• Implementação de estruturas avançadas de controle e
automação.
Como driver central desta evolução encontra-se a difusão da geração distribuída, somada à 
necessidade de avançar no sentido de garantir a eficiência, a confiabilidade e a segurança do 
abastecimento.
Smart Grids e a integração dos REDs
• A integração de uma infraestrutura consolidada de smart grids
pode viabilizar um sistema elétrico mais confiável e eficiente, tanto
do lado da oferta como da demanda.
• Redes inteligentes podem contribuir para:
▫ Aumento da eficiência em T&D;
▫ Redução das necessidades energéticas nos horários de pico, através
tarifas dinâmicas;
▫ Aumento da flexibilidade do sistema
Desafios associados à expansão das 
fontes de geração renováveis e da 
geração descentralizada
Aumento do nível de intermitência
• Aumento da participação das fontes renováveis intermitentes no mix de
geração elétrica .
• Fontes intermitentes:
▫ “Recurso energético renovável que, para fins de conversão em energia elétrica
pelo sistema de geração, não pode ser armazenado em sua forma original”
(ANEEL).
▫ Capacidade de produção subordinada à disponibilidade da fonte de energia.
• Aumento do nível de intermitência resulta em desafios econômicos,
tecnológicos e institucionais.
A “Curva do Pato”
A questão da flexibilidade
• A difusão de fontes renováveis intermitentes tende a tornar
frequentes os desequilíbrios entre oferta e demanda.
• É necessário aumentar o nível de flexibilidade dos sistemas
elétricos.
• A flexibilidade de um sistema depende da sua capacidade de
responder a variações bruscas da oferta ou da demanda,
garantindo a continuidade e estabilidade do fornecimento de
eletricidade.
Os próprios REDs podem contribuir para o aumento da flexibilidade do sistema! 
Perspectivas de Desenvolvimento de 
Sistemas Energéticos Distribuídos no 
Brasil
Geração fotovoltaica – potencial brasileiro 
Fonte: EPE, NT 19/2014
Potencial técnico brasileiro : 230% do consumo residencial nacional
Projeção de difusão da GD – Brasil 
Fonte: EPE, 2017
770.000
SISTEMAS 
3,3, GWp
0,6% DO CONSUMO 
NACIONAL
GD - Marco regulatório nacional
• Regulamenta acesso da micro e mini geração à rede
• Limites máximos para micro e minigeração: 100KW e
1MW
• Sistema de Net Metering
• Prazo de validade dos créditos: 36 meses
• Modelos de negócio:
• Geração na própria UC
• Autoconsumo remoto
REN 482/2012
• Redefine limites de capacidade: 75 KW para micro e
5 MW para minigeração (3 MW para fontes hídricas)
• Extensão da validade dos créditos: 60 meses
• Dois novos modelos de negócios:
• Geração compartilhada
• Empreendimento com múltiplas UCs
REN 687/2015
GERAÇÃO JUNTO À CARGA AUTOCONSUMO REMOTO
GERAÇÃO COMPARTILHADAEMPREENDIMENTO COM MÚLTIPLAS UC
MODELOS DE NEGÓCIOS
GD – Cenário atual
Fonte: ANEEL (25/10/2018)
consumidores 
recebem os créditos
59.094
kW instalados
520.139
da capacidade 
instalada é fotovoltaica
81%
sistemas de GD 
conectados à rede
42.2881
Fonte da imagem: Portal Solar
Sistemas de GD por classe de consumo
Fonte: ABSOLAR (2017)
Evolução da GD
Fonte: ANEEL (25.10.2018)
1 1 11 3 59 296 1456
6647
13623
20184
1 1 14 3 72 322
1727
7563
22268
27123
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
2007 2008 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
kW
Q
u
an
ti
d
ad
e
Ano
Unidades Consumidoras Ucs Rec Créditos Potência Instalada
Medidas de resposta da demanda
Bandeiras tarifárias
Condições de geração de energia favoráveis 
CVU < R$ 221,28 /kWh
Não há acréscimo à tarifa
Condições menos favoráveis de geração. Térmicas ativadas
R$ 221,28/kWh < CVU < R$ 422,56 /kWh 
Acréscimo de R$1,00 a cada 100 kWh consumidos.
Patamar 1: geração em estado crítico. Térmicas ativadas e alta demanda
R$ 422,56 /kWh < CVU < R$ 610 /kWh
Acréscimo de R$3,00 a cada 100 kWh consumidos. 
Patamar 2: condições ainda mais críticas/custosas de geração
CVU > R$ 610 /kWh
Acréscimo de R$5,00 a cada 100 kWh consumidos. 
Medidas de resposta da demanda
Tarifa branca
• Sistema de tarifas do tipo ToU.
• Busca distinguir o preço da energia em termos horários nos dias úteis.
• Adesão facultativa.
• Três patamares tarifários :
▫ Ponta: período de três horas, quando é verificado o pico de carga (geralmente
entre 18h e 21h);
▫ Intermediário: horas imediatamente anterior e posterior ao horário de ponta;
▫ Fora da ponta: horas restantes do dia.
• Pressupõe a instalação de medidores inteligentes.
• Objetivo das medidas de respostas de demanda implementadas: fornecer melhor
sinalização de preço aos consumidores!
Medidas de resposta da demanda
Tarifa branca
Fonte: ANEEL (Maio de 2017)
Postos de recarga de veículos elétricos
• Regulamentada pela Resolução Normativa 819/2018.
• Estabelece um mercado competitivo Qualquer agente pode explorar
esta atividade.
• Caso uma distribuidora opte por realizar investimento em postos de
recarga, os mesmos não são reconhecidos em sua base de ativos.
• Desafios:
▫ Estágio incipiente de difusão dos veículos elétricos no Brasil;
• Quem investirá nos postos de
recarga?
Regulação dos medidores eletrônicos
• A questão da propriedade dos medidores eletrônicos é tratada na
Resolução Normativa 502/2012.
• Atribui às distribuidoras a responsabilidade pela instalação e operação dos
medidores eletrônicos.
• Não há nenhuma regulação que determine o roll-out mandatório.
• Arcabouço regulatório atual não incentiva a modernização da rede, mas
existem nichos específicos onde o investimento se justifica.
▫ Ex: redução das perdas não-técnicas.
Determinantes dos Impactos 
Econômicos da Geração Distribuída 
Impactos Econômicos da Geração Distribuída
Caracterização do Problema
Boom da PV Distribuída
Impactos econômicos:
i. Aumento do custo do 
transporte de eletricidade.
ii. Perda de receita das 
distribuidoras (redução do 
volume de vendas).
iii. Redução do potencial de 
rentabilidade dos ativos de 
distribuição.
Quais ajustes 
regulatórios 
devem ser 
adotados?
Em sistemas net metering, o uso da rede como “bateria
virtual” torna o problema mais complexo.
Perda de receita
MAIOR PARTE DOS CUSTOS DE 
DISTRIBUIÇÃO É FIXA NO CURTO 
PRAZO
RECUPERADAS VIA TARIFAS 
VOLUMÉTRICAS
CONSUMO CAI COM AUMENTO DA 
AUTOGERAÇÃO
CONSUMIDORES PAGAM 
PROPORCIONALMENTE AO 
CONSUMO
CUSTOS FIXOS NÃO SE ALTERAM 
CUSTOS RECEITAS
PERDA DE RECEITA
CONSUMO CAI COM AUMENTO DA 
AUTOGERAÇÃO
NÃO SE ALTERAM DE ACORDO COM 
O CONSUMO
X
Perda de receita
RECEITA
DEPENDE DO 
CONSUMO
CONSUMO CAI
RECEITA CAI
CUSTO
NÃO DEPENDE 
DO CONSUMO
CONSUMO CAI
CUSTO NÃO CAI
Perda de receita
RECEITA
DEPENDE DO 
CONSUMO
CONSUMO CAI
RECEITA CAI
CUSTO
NÃO DEPENDE 
DO CONSUMO
CONSUMO CAI
CUSTO NÃO CAI
DESEQUILÍBRIO!
Perda de receita 
Net metering
• Essa questão é especialmente
problemática no contexto do net
metering.
• Eletricidade injetada na rede gera
créditos proporcionais ao valor total da
tarifa de eletricidade(compensação
1/1).
• Com o faturamento sobre o consumo
líquido, prosumidores deixam de arcar
com os custos de uso da rede.
• Pico de demanda não coincide com o
pico de geração.
Perda de receita 
Net metering
1 kWH INJETADO NA 
REDE
1 CRÉDITO DE 
ENERGIA
=
PORÉM...
PROSUMIDOR 
EXPORTA APENAS 
ENERGIA
CRÉDITO RECEBIDO É 
PROPORCIONAL AO VALOR 
TOTAL DA TARIFA (INCLUI 
CUSTOS DE TRANSMISSÃO, 
DISTRIBUIÇÃO, TRIBUTOS...)
PODE SER USADO PARA 
“COMPRAR” UM KWH
É COMO SE, QUANDO IMPORTASSE ENERGIA DA REDE (PAGANDO COM CRÉDITOS), CONSUMIDOR 
PAGASSE APENAS PELA ENERGIA, E EVITASSE TODOS OS DEMAIS CUSTOS DA DISTRIBUIDORA.
Aumento do custo do transporte de eletricidade
DIFUSÃO DA GD
INVESTIMENTOS NA 
REDE?
POSSÍVEL
AUMENTO DOS 
CUSTOS DAS 
DISTRIBUIDORAS
CUSTOS REPASSADOS 
PARA AS TARIFAS
$
Redução do potencial de rentabilidade dos 
ativos de distribuição
• Aumento do número de casos em que a distribuidora
incorre em perdas de receita no curto prazo.
• Impacto negativo sobre o fluxo de caixa livre da
distribuidora.
• Valor de mercado das distribuidoras é uma proxi do seu
fluxo de caixa livre.
• Redução do valor da empresa.
Análise dos impactos 
Paridade Tarifária
A espiral da morte das distribuidoras
Cost Shifting
CUSTOS EVITADOS PELOS 
PROSUMIDORES...
...SÃO TRANSFERIDOS PARA OS 
CONSUMIDORES SEM PAINEL.
Instrumentos de mitigação dos 
impactos 
Estruturas tarifárias alternativas
• A aplicação das alternativas tarifárias tem como motivações:
▫ Reduzir o cost shifting dos adotantes da geração solar para os
demais consumidores;
▫ Preservar o equilíbrio econômico-financeiro das distribuidoras.
• As principais alternativas consideradas são:
▫ Tarifas fixas;
▫ Tarifas de potência;
▫ Tarifas híbridas.
Tarifa fixa
• Pressuposto: maioria dos custos de
distribuição é fixa no curto prazo.
• Cobrança de uma taxa fixa para remunerar
custos de rede.
• Pode ser baseada na capacidade do sistema de
GD, na capacidade do inversor ou no tamanho
do disjuntor.
▫ Bélgica: tarifa fixa baseada na potência (kWp) do
inversor.
Inversor
• Possíveis impactos negativos sobre os consumidores de baixa renda e sobre a adoção de
medidas de eficiência energética.
Tarifas de potência
• Pressuposto: investimentos na infraestrutura de distribuição são
baseados na carga de pico projetada.
• Baseadas na carga de pico do consumidor.
• No caso do net-metering, a tarifa de potência poderia refletir os
custos incorridos pelas distribuidoras ao fornecer serviços de rede.
• Parâmetro importante: duração do período de medição da
demanda de pico.
▫ Instantaneamente, média de quinze minutos, média de uma ou mais
horas, etc.
Tarifas multipartes
• Estruturas tarifárias que combinam diversos componentes.
• Exemplo: tarifas binômias, como as aplicadas à alta tensão, cujo
componente de potência é utilizado para alocar os custos da rede entre os
consumidores.
▫ Tarifa dos consumidores industriais no Brasil
• Em alguns países, como a Itália, é possível encontrar tarifas com três
componentes:
i. Componente fixo;
ii. Componente de potência;
iii. Componente volumétrico.
A questão do decoupling
• Blindagem das distribuidoras contra o risco de mercado.
• Desacopla a receita do tamanho do mercado.
• Forma de aplicação:
▫ Calcula-se a receita requerida
▫ Estima-se a demanda
▫ Gera-se a tarifa
▫ Erro: balancing accounts
• Problema: acelera o cost-shifting.
▫ Reajustes tarifários são mais frequentes.
A Experiência Internacional
L i ç õ e s d a 
E x p e r i ê n c i a
I n t e r n a c i o n a l
para tomada de decisão
0 atividades
1 atividade
2 atividades
3+ atividades
71 pedidos de distribuidoras, em 35 estados,
para aumentar as tarifas fixas (fixed charge) para
todos os consumidores residenciais, em pelo
menos 10%, estavam pendentes ou decididos.
28 estados cosideraram ou promulgaram
mudanças nas políticas de Net Metering.
16 estados formalmente examinaram ou
decidiram examinar alguns elementos
relacionados ao valor da GD ou os custos e
benefícios da GD.
13 estados realizaram ações políticas em
relação à energia solar na comunidade.
16 pedidos de distribuidoras em 10 estados
para adicionar novas ou aumentar as tarifas
existentes para prosumidores estavam
pendentes ou decididos.
5 estados realizaram ações sobre programas e
políticas de geração solar distribuída.Fonte: EQ Research, 2017
ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA
Resumo das principais
atividades nos EUA, em 2016
Alemanha
0
10
20
30
40
50
60
2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016
Feed In (ct/kWh)
Preço Bruto da Eletricidade Doméstica (ct/kWh)
da isenção de impostos, 
subsídios e reembolsos 
para PV 
Redução 
L i ç õ e s d a 
E x p e r i ê n c i a
I n t e r n a c i o n a l
para tomada de decisão
AIR - aprimoramento das regras 
aplicáveis à micro e minigeração 
distribuída
Consulta Pública
• Em dezembro de 2018 a ANEEL anunciou a abertura da audiência pública
para obter subsídios para a AIR sobre o aprimoramento das regras
aplicáveis à micro e minigeração distribuída.
• Previsão de publicação de um novo regulamento com vigência a partir de
2020.
• A revisão da REN 482 tem como objetivo central minimizar os impactos
associado à difusão da GD, reduzindo a transferência de custos dos
consumidores com painel para os consumidores sem painel,
paralelamente a manutenção de barreiras reduzidas à expansão dessa
modalidade de geração, de modo a garantir que a micro e minigeração
possam se desenvolver de forma sustentável (ANEEL, 2018a)
6 Alternativas Analisadas