NegGer Parte01[1]

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CASEG – Curso de Aperfeiçoamento em Sistemas Elétricos: Geração 
 
 
Negócio de Geração 
 
Djalma M. Falcão 
falcao@nacad.ufrj.br 
 
Programa de Engenharia Elétrica 
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Ementa 
Desafios Energéticos no século XXI 
• Matriz energética mundial e brasileira 
• Situação atual e perspectivas 
• Fontes alternativas e políticas de incentivo 
• O Plano Decenal de Energia Elétrica 
Noções básicas do planejamento energético do SEB 
• Motivadores e principais características do sistema interligado brasileiro 
• Curva de carga, conceitos de potência e energia e sua relação com uma usina 
• Planejamento energético de sistemas hidrotérmicos sob o domínio da incerteza 
• Critérios para expansão da oferta de energia 
• Custos marginais (expansão e operação) 
• Risco de déficit 
• Otimização da operação 
• Conceitos básicos de modelos de otimização 
• Noções básicas sobre NEWAVE e DECOMP 
 
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Ementa (cont.) 
Noções básicas do planejamento energético do SEB (cont.) 
• Custo marginal de operação e PLD 
• Risco hidrológico, MRE e conceito de garantia física 
• Diferença entre as obrigações do contrato de energia e a entrega física 
• MRA 
Visão Geral de Comercialização 
• Ambiente Livre e Ambiente Regulado 
• Contratos bilaterais no ambiente livre 
• Contratos bilaterais com consumidores especiais 
• Mercado de curto prazo, PLD 
• Regras e procedimentos de comercialização (contabilização, liquidação, 
sazonalidade, modulação, etc.) 
• Risco / hedge hidrológico 
• Encargos de serviços do sistema 
• Garantias financeiras e penalidades 
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Bibliografia 
M.T. Tolmasquim, Novo Modelo do Setor Elétrico Brasileiro, 
Synergia Editora, Rio de Janeiro, 2011. 
Eduardo Nery, Org., Mercados e Regulação de Energia Elétrica, 
Editora Interciência, Rio de Janeiro, 2012. 
R. Mayo, Mercados de Eletricidade, Synergia Editora, Rio de 
Janeiro, 2011. 
E.L. da Silva, Formação de Preços em Mercados de Energia 
Elétrica, Editora Sagra Luzzato, Porto Alegre, 2001. 
CCEE, Visão Geral das Operações na CCEE, disponível em 
http://www.ccee.org.br/StaticFile/Arquivo/biblioteca_virtual/Treinamento/Vis
ao_Geral_Operacoes_CCEE_final.pdf 
EPE, Plano Decenal de Expansão de Energia – PDE2021, 
disponível em http://www.epe.gov.br/PDEE/Forms/EPEEstudo.aspx 
 
 
CASEG – Curso de Aperfeiçoamento em Sistemas Elétricos: Geração 
Negócio de Geração 
 
 
Desafios Energéticos no 
Século XXI 
 Djalma M. Falcão 
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Fontes de Energia do Planeta Terra 
 Radiação solar incidente na Terra: 174 
PW (petawatts = 1015 W) 
 Aproximadamente 30 % refletida para 
o espaço 
 O restante é absorvido pelas nuvens, 
oceanos e terra 
 A energia absorvida é utilizada para: 
• Circulação atmosférica: ventos 
• Evaporação: chuvas 
• Fotossíntese: vegetais (energia química) 
 Outras Fontes: 
• Geotérmica 
• Nuclear 
Fonte: NASA 
 Cerca de 90 % da energia da Terra vem 
do sol na forma de radiação solar 
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Fontes de Energia, Consumo e Uso 
Biomassa 
Solar Térmica 
Fotovoltaica 
Hidrelétrica, Eólica, 
Ondas, Marés 
Combustíveis 
Fósseis 
Combustíveis 
Nucleares 
Energia 
Geotérmica 
Química 
Nuclear 
Calor Mecânica 
Eletroquímica 
Eletricidade 
Uso Final: 
Residencial, Comercial 
Industrial, Transporte, etc. 
Fo
n
te
s 
Fo
rm
as
 
Fo
n
te
s 
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Linha do Tempo do Uso de Energia 
Descobrimento 
e uso do fogo 
Vento usado para pro-
pulsão de embarcações 
100000 AC 1000 AC 1700 1882 1895 1980s 
 3500 AC 500 AC 100 1750 1859 1890 1951 
Uso de máquinas simples: 
roda, alavanca, etc. 
Desenvolvimento 
da roda d´água 
Queima de carvão 
Madeira largamente 
utilizada para aqueci-
mento e iluminação 
Desenvolvimento da 
máquina a vapor 
Thomas Edson – Pearl Street 
New York 
Primeira usina geradora de 
energia elétrica (CC) 
Nikolas Tesla e George Westinghouse 
inauguram a hidrelétrica de Niagara 
Falls operando um sistema em CA 
Descoberta de petróleo 
em Titusville Pennsylva-
nia, EUA (início da indús-
tria do petróleo) 
Construção em massa 
de automóveis 
movidos a gasolina 
Primeiro reator nuclear 
para geração de energia 
Idaho (EUA) 
Início da utilização de 
turbinas eólicas e 
geradores termosolares 
e fotovoltaicos para 
gerar energia elétrica 
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Matriz Energética Mundial e Brasileira 
Matriz Energética é uma representação 
quantitativa da oferta de energia, ou seja, da 
quantidade de recursos energéticos oferecidos 
por um país ou por uma região. 
A análise da matriz energética de um país, ao 
longo do tempo, é fundamental para a 
orientação do planejamento do setor 
energético, com o objetivo de garantir a 
produção e o uso adequados da energia 
produzida, permitindo, inclusive, as projeções 
futuras. 
Uma informação importante, obtida a partir da 
análise de uma matriz energética, é a 
quantidade de recursos naturais que está sendo 
utilizada. 
A composição da matriz energética permite uma 
avaliação dos impactos socio-ambientais da 
produção de energia. 
 
Matriz Energética Brasileira em 2021 
Fonte: PDE 2021 
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Matriz de Oferta de Energia: Mundo x Brasil (%) 
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Matriz de Oferta de Eletricidade: Mundo x Brasil (%) 
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Emissões de Carbono do Setor Energético* 
Valores normalizados: tCO2/tep 
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Brasil: Demografia e Economia 
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Brasil: Oferta de Energia 
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Brasil: Energia Per Capita 
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Matriz Energética Brasileira % (2010-2010) 
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Matriz Elétrica Brasileira % (2010-2020) 
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Fontes Alternativas e Políticas de Incentivo 
Eólica 
Solar 
• Fotovoltaica 
• Térmica 
Biomassa 
Pequenas Centrais 
 Hidrelétricas (PCHs) 
Ondas 
Marés 
Célula a Combustível 
Políticas de Incentivo 
 
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Eólica 
Conversão da energia dos 
ventos em energia elétrica 
Fatores: 
• Velocidade do vento (v3) 
• Uniformidade 
Tecnologias 
• Eixo: horizontal ou vertical 
• Velocidade fixa ou variável 
• On-shore ou off-shore 
Variabilidade 
• Em todos os horizontes de tempo 
apresenta elevado grau de 
variabilidade 
• Número elevado de geradores, 
espalhados geograficamente, 
minimiza a variabilidade 
 
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Velocidades dos Ventos no Brasil 
Atlas do Potencial Eólico Brasileiro – 2001 
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Variabilidade da Geração Eólica 
Acompanhamento Mensal da Geração de Energia das 
Usinas Eolielétricas com Programação e Despacho Centra-
lizados pelo ONS - Dezembro / 2012 
Disponível em: 
http://www.ons.org.br/resultados_operacao/boletim_men
sal_geracao_eolica/index.aspx 
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Complementaridade Sazonal Eólica x Hidráulica 
Em algumas regiões 
do Brasil, o regime 
de chuvas apresenta 
complementaridade 
com o regime de 
ventos 
 
Exemplo 
• Subsistema 
Nordeste 
• Ano: 2012 
Fonte: 
http://www.ons.org.br/historico/geracao_energia.aspx 
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Custo da Energia Eólica 
PROINFA: Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (2002) 
LER: Leilão de Energia de Reserva 
LFA: Leilão de Fontes Alternativas 
A-3, A-5: Leilões de Energia 
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Solar Fotovoltaica 
Conversão direta da radiação solar 
em energia elétrica através de 
elementos semicondutores 
fotossensíveis (junção P-N) 
Fatores principais: 
• Intensidade da irradiação solar 
incidente 
• Temperatura ambiente 
Variabilidade 
• Curto prazo: nuvens 
• Médio prazo: ciclo diário 
• Longo prazo: pouco significativo 
Análise da Inserção da Geração Solar na Matriz Elétrica 
Brasileira, 
Nota Técnica EPE, Maio de 2012, disponível em 
http://www.epe.gov.br/geracao/Documents/Estudos_23/NT_E
nergiaSolar_2012.pdf 
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Irradiação Solar no Brasil 
Atlas Brasileiro de Energia Solar - 2006 
Produtividade Média e Fator de 
Capacidade (FV) depende de 
• Fator de capacidade 
• Índice de irradiação solar 
 
Unidade: Wh/Wp/ano 
 Wmédio.ano 
 
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Variabilidade da Geração Fotovoltaica 
Longo Prazo 
• Pequena (em geral <10%) 
• Diferenciado por região geográfica 
• Não correlacionado com outras fontes 
(hidráulica e eólica) 
Curto Prazo 
• Causada pela ação das nuvens 
• Variações de potência; 
−±50% em intervalos de tempo entre 30 e 
90 segundos 
−±70% em intervalos de tempo entre 2 e 
10 minutos 
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Custos da Geração Fotovoltaica no Brasil 
Financiamento de até 80% com taxa de juros de 9% a.a. Redução de impostos sobre aquisição de equipamentos 
Projetos de geração distribuída de pequeno e médio portes, com produtividade associada à área 6, ou seja, 1.320Wh/Wp/ano 
(fator de capacidade de 15,1%). 
Fundão Solar 
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Solar Térmica 
Utilização de superfícies espelhadas 
que refletem e concentram a radiação 
solar com o objetivo de converte-la em 
energia térmica a partir da qual se gera 
vapor d’agua que ira acionar um ciclo 
Rankine 
Principais configurações: 
• Concentradores cilíndrico-parabólicos 
• Concentradores Fresnel 
• Concentradores de prato parabólicos 
• Concentradores em torre 
Vantagens: 
• Armazenar energia térmica 
• Complemento com combustível fóssil ou 
biomassa 
Desvantagem 
• Custo ainda elevado 
 
Fonte: Análise da Inserção da Geração Solar na Matriz Elétrica 
Brasileira (EPE), 2012 
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Regularização e Custos 
 D.C Malagueta, Geração 
Heliotérmica Princípios e 
Tecnologias, CRESESB/CEPEL, 
Julho 2012. 
• Regularização da 
geração de energia 
elétrica pela utilização 
de armazenamento 
térmico e complemento 
através da queima de 
combustível 
 
 
 
 
 
 
• Preço da Energia 
(cilindros parabólicos 
com armazenamento): 
 
 400 a 600 R$/MWh 
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Biomassa 
Classes 
• Sólida (Bagaço-de-cana, resíduos, etc.) 
• Líquida (Biodiesel, etanol, etc.) 
• Gasosa (Metano, etc.) 
Funcionamento no sistema elétrico 
• Similar a usina térmica convencional 
• Turbinas a vapor ou a gás 
• Ciclo combinado 
Desempenho 
• Despachável (produção determinística) 
• Sazonalidade 
• Complementaridade (Bagaço-de-cana X 
Hidroelétrica) 
Custos 
 
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Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs) 
Usina Hidrelétrica de pequeno 
porte 
• Capacidade instalada: >1 MW e 
< 30 MW 
• Área do reservatório < 3 km² 
• Normalmente opera a fio d'água 
• Custo da energia elétrica maior que o 
de uma usina hidrelétrica de grande 
porte 
• instalações resultam em menores 
impactos ambientais 
• Adequadas à geração descentralizada 
• Utilizada principalmente em rios de 
pequeno e médio portes que possuam 
desníveis significativos 
 
Fonte: http://www.portalpch.com.br/ 
PCHs Santa Lucia I e II, Sapezal (MT), Grupo André Maggi 
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Outras Fontes 
Ondas 
• Aproveitamento da energia contida nas ondas 
marítimas 
• Grande variedade de tecnologias 
• A maioria em fase de protótipo 
• Central de Ondas do Pico (400 kW, 10 anos 
de operação) 
 
Marés 
• Utilização da movimentação da água dos 
oceanos provocada pelas marés 
• Tecnologias: 
− Energia cinética das correntes devido às marés 
− Energia potencial pela diferença de altura entre 
as marés alta e baixa 
• Em operação 
− Foz do Rio Rence (França): 240 MW 
− Baía de Fundy (Canada): 20 MW 
 
Célula a Combustível 
• Transforma a energia de um combustível (gás 
natural, p.ex.) diretamente em energia 
elétrica através de uma reação química 
• Energy Server (Bloomenergy) 
− Milhares de células do tipo SOFC 
− Cada célula gera 25 w 
− Capacidade total: 200 kw 
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Políticas de Incentivo 
Fonte: MME (SPDE)D.M. Falcão – CASEG – Curso de Aperfeiçoamento em Sistemas Elétricos: Geração – Fevereiro/Março de 2013 Slide 34 
Microgeração e Minigeração Incentivada 
Microgeração Distribuída 
• Central geradora de energia elétrica, com potência instalada menor ou igual a 
100 kW e que utilize fontes com base em energia hidráulica, solar, eólica, 
biomassa ou cogeração qualificada, conforme regulamentação da ANEEL, 
conectada na rede de distribuição por meio de instalações de unidades 
consumidoras 
 
Minigeração Distribuída 
• Idem, exceto por “... superior a 100 kW e menor ou igual a 1 MW ...” 
 
Sistema de Compensação de Energia Elétrica 
(Net-Metering) 
• A energia ativa gerada por unidade consumidora com microgeração distribuída 
ou minigeração distribuída compensa o consumo de energia elétrica ativa 
• A energia utilizada será injetado no sistema e resultará em créditos que o 
consumidor utilizará nos próximos períodos de faturamento, sendo válidos por 
36 meses 
• Órgãos públicos e empresas com filiais poderão utilizar o excedente para 
atenuar faturas de suas outras unidades 
• Exige a instalação de medição bidirecional 
• Os custos referentes à adequação do sistema de medição, necessário para 
implantar o sistema de compensação de energia elétrica, são de 
responsabilidade do interessado 
• Após a adequação do sistema de medição, a distribuidora será responsável 
pela sua operação e manutenção, incluindo os custos de eventual substituição 
ou adequação 
• Contratos de acesso simplificados 
RESOLUÇÃO NORMATIVA Nº 
482, DE 17 DE ABRIL DE 2012 
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Tarifa Branca 
Modalidade de tarifas horárias opcionais 
para as unidades consumidoras 
conectadas em baixa tensão 
Objetivos 
• Incentivar o consumidor em baixa tensão a deixar de 
consumir energia no horário de pico 
• Diminuir o custo de expansão da rede 
RN Nº 502 (07Ago2012) 
• Sistemas de medição de energia elétrica de unidades 
consumidoras do Grupo B 
• Medidor com pelo menos quatro postos tarifários 
• Fornecido sem custo ao consumidor que optar pela TB 
Bandeiras Tarifárias ( a partir de 2014 ) 
• Acréscimo no custo da energia de acordo com o custo 
da geração 
 
PRORET – Módulo 7: Estrutura Tarifária 
das Concessionárias de Distribuição 
RESOLUÇÃO NORMATIVA Nº 464/2011 
• Tipos: 
− Verde (CMO+ESS_SE < R$100,00/MWh): sem acréscimo 
− Amarela (R$100,00/MWh  CMO+ESS_SE < R$200,00/MWh): acréscimo de R$ 1,50 para cada 100 kWh 
− Vermelha (CMO+ESS_SE  R$200,00/MWh): acréscimo de R$ 3,00 para cada 100 kWh