Estudo Dirigido - Planejamento (sistema hidrotérmico, risco de déficit, racionamento)

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João Vitor Silva Gama 2019027709 
 
Para todo sistema elétrico deve ser realizado o planejamento da operação. Para os estruturados 
sobre usinas hidrelétricas principalmente, pois dependem diretamente do fluxo de água dos rios 
para gerar eletricidade. Em períodos de seca ou de chuvas intensas, as condições hidrológicas 
podem mudar rapidamente e afetar significativamente a produção de energia hidrelétrica. 
Portanto, o planejamento cuidadoso da operação energética de um sistema hidrelétrico é 
fundamental para garantir que a oferta de energia elétrica atenda à demanda dos consumidores 
em todos os momentos. Tal planejamento envolve a previsão da disponibilidade de água para 
geração de energia, o gerenciamento de reservatórios de água, o planejamento de manutenção 
e reparos de equipamentos e principalmente a coordenação com outros sistemas elétricos 
interconectados. 
 
O planejamento da operação energética pode ser dividido em três horizontes distintos: curto 
prazo, médio prazo e longo prazo. Cada horizonte tem suas próprias características e requer 
diferentes modelos e técnicas de planejamento para lidar com os problemas específicos. 
 
i) Curto prazo: até 12 meses. Foco: operação do sistema elétrico em tempo real 
(programação para suprimento da curva de carga). 
 
Os principais objetivos deste horizonte são a garantia da segurança e da estabilidade 
do sistema, a minimização de custos operacionais/maximização da receita das 
empresas de energia elétrica. Nesse horizonte, é necessário realizar previsões de 
disponibilidade de geração, e estado das linhas de transmissão. 
 
ii) Médio prazo: 1-5 anos. Foco: 
 
São levados em consideração para esse planejamento condições plurianuais, como 
volume de reservatórios, e manutenção de equipamentos/reabastecimento de 
matéria prima. São utilizadas ferramentas de análise de risco e suprimento de 
demanda com base em dados probabilísticos. 
 
iii) Longo prazo: 10-30 anos. Foco: planejamento da expansão e geração de grandes 
empreendimentos (linhas de transmissão de extra alta tensão e/ou longas 
distâncias. Grandes centrais geradoras) 
 
 
Utilizam-se cenários (conservador/moderado/agressivo) para estabelecer previsões 
e elaborar diretivas para suprimento desses cenários. Tais cenários são baseados 
em interpolações de dados dos governos atuais recentes (evolução do PIB, acesso à 
energia elétrica, taxas de natalidade, expectativa de vida, condições climáticas...) 
 
Consequências operativas do uso de reservatórios hídricos: 
- Aumento da segurança e confiabilidade do sistema elétrico, uma vez que a geração 
hidrelétrica é mais previsível e pode ser ajustada rapidamente de acordo com a demanda. 
- Flexibilidade operacional maior, já que os reservatórios permitem o armazenamento de água 
em períodos de alta disponibilidade para serem utilizados em períodos de escassez, 
permitindo assim uma gestão mais eficiente dos recursos hídricos. 
- Possibilidade de se obter receita adicional ao comercializar o excedente de energia gerado a 
partir do armazenamento em períodos de alta disponibilidade hídrica. 
Consequências operativas do não uso de reservatórios hídricos: 
- Maior dependência de fontes não despacháveis ou combustíveis fósseis. 
- Maior exposição a riscos decorrentes de mudanças climáticas e variações na disponibilidade 
hídrica. 
- Menor flexibilidade operacional, uma vez que não há como armazenar energia para utilização 
em períodos de escassez hídrica. 
- Maior dificuldade em garantir a estabilidade e a segurança do sistema elétrico. 
 
O risco de déficit se refere à probabilidade de ocorrer um déficit de energia em um determinado 
período, ou seja, a demanda e perdas superior a geração. Esse déficit pode resultar em apagões, 
racionamento de energia ou aumento dos preços de energia elétrica no mercado. Esse indicativo 
é influenciado por diversos fatores, como condições climáticas, custo de matéria prima, 
capacidade de transmissão de energia pelas redes... Para gerenciar o risco de déficit, é 
necessário realizar um planejamento adequado do sistema elétrico, levando em consideração 
os fatores que afetam a oferta e a demanda de energia elétrica, bem como implementar 
medidas de mitigação de risco. Essas medidas podem incluir a construção de novas usinas de 
geração, o aumento da capacidade de transmissão de energia, a implementação de programas 
de eficiência energética e o uso de mecanismos de incentivo à geração de energia em momentos 
de escassez, como as bandeiras tarifárias. 
 
 
A depender do cenário nacional/mundial no período, o uso de fontes renováveis no 
planejamento da operação pode trazer características positivas ou negativas. 
Por um lado, a utilização de fontes renováveis de energia, como a energia eólica e solar dificulta 
o planejamento a curto prazo, uma vez que as condições climáticas podem variar bruscamente 
em uma região, e para evitar o risco de apagão, o sistema elétrico e suas fontes despacháveis 
precisam assumir essa carga rapidamente, funcionando como um filtro. Da mesma forma, a 
energia solar é produzida durante o dia, quando a demanda por energia elétrica é menor, não 
acompanhando a curva de carga, necessitando inerentemente de outras centrais geradoras com 
operação em horário complementar. Portanto, a utilização de fontes renováveis pode exigir a 
adoção de medidas adicionais para garantir a estabilidade do sistema elétrico, como a 
implementação de sistemas de armazenamento de energia e a construção de novas linhas de 
transmissão. 
Por outro lado, não depender do combustível fóssil e seu preço no mercado externo 
(importação) aumenta a soberania de um país, na medida que sua matriz elétrica não se torna 
tão exposta economicamente ao lobby internacional dos grandes produtores de petróleo, como 
os países europeus enfrentaram e vem enfrentando com a questão política na Ucrânia. 
 
O racionamento ocorre quando a demanda por energia elétrica excede a oferta disponível e não 
há capacidade suficiente para atender a todos os consumidores. Nesse caso, é necessário tomar 
medidas drásticas, como cortes programados no fornecimento de energia elétrica para reduzir 
o consumo e equilibrar a oferta e demanda. O risco de déficit é a probabilidade de ocorrer um 
déficit de energia em um determinado período, ou seja, a demanda por energia elétrica não 
poderá ser atendida pela oferta disponível. Quando o risco de déficit é alto, aumentam as 
chances de ocorrer um racionamento de energia elétrica. 
 
O problema do despacho de potência em sistemas puramente térmicos é um problema de 
otimização em que se busca determinar a geração de energia elétrica em cada usina termelétrica 
de um sistema elétrico, de modo a atender a demanda por energia elétrica com o menor custo 
possível. Nesse tipo de sistema elétrico, a geração de energia elétrica é realizada exclusivamente 
por usinas termelétricas que queimam combustíveis fósseis, como carvão, gás natural e óleo 
combustível, para produzir energia elétrica. Essas usinas termelétricas possuem diferentes 
custos de operação, que variam de acordo com o tipo de combustível utilizado, a tecnologia 
empregada e a idade da usina. O problema do despacho de potência em sistemas puramente 
térmicos é caracterizado pela necessidade de atender à demanda por energia elétrica, que pode 
variar ao longo do dia. A solução desse problema envolve a determinação de quais usinas 
termelétricas devem ser acionadas e em que quantidade, de modo a atender à demanda com o 
menor custo possível. Para resolver o problema do despacho nesses sistemas, é necessário levar 
em consideração diferentes fatores econômicos (visando menor custo global simples, fora 
transmissão), como os custos de operação e manutenção, as restrições operativas, custo do 
combustível, logística, e regulação da fonte, ou seja, capacidade de atender as variações na 
 
demanda por energia elétrica. Tais dados sãofornecidos a programas de otimização que buscam 
minimizar os custos. 
 
O problema de alocação de unidades geradoras termelétricas é um problema de otimização que 
consiste em determinar a melhor combinação de usinas termelétricas para atender à demanda 
de energia elétrica momentânea e suas variações cíclicas (diária, semana e sazonal), 
considerando as restrições operativas e os custos de operação e manutenção de cada usina. 
Num sistema diverso em matrizes, as usinas termelétricas são geralmente acionadas para suprir 
a demanda de energia elétrica quando outras fontes de geração não são suficientes para 
atender à demanda ou quando há restrições operativas na geração hidrelétrica, por exemplo, 
devido à falta de água nos reservatórios, ou racionamento para períodos de seca vindouros.