Aula3-Geração Termelétrica Parte 3 2017 - POLI-USP - Engenharia Elétrica

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Profa Eliane Ap. Faria Amaral Fadigas
Termelétrica: Aspectos Econômicos
PEA-3420 PRODUÇÃO DE ENERGIA
PRINCIPAIS COMPONENTES DE CUSTOS DE UMA USINA
A) Custos de Investimento (CI)– associados com o capital 
empregado na Usina ( equipamentos, instalação, conexão)
B) JDC – Juros durante a construção – função financeira do 
cronograma de desembolso da Usina.
C) Custos de combustível (CC) – representa as despesas com 
combustível, sendo parcela importante dos custos das Usinas 
termelétricas . No caso de UHE pode representar o custo da 
água, e são inexistentes para usinas solares e eólicas
D) Custo de operação e manutenção (CO&M) – São os custos de 
exploração da Usina , incluindo mão de obra e despesas com 
manutenção
Usinas termelétricas
JUROS DURANTE A CONSTRUÇÃO
Custos financeiros adicionais, juros de capital ainda não 
remunerado, que dependendo do porte da usina pode variar entre 
15 a 45 % do custo total.
Os desembolsos anuais de capitais ao longo da construção de uma usina são 
representados por curvas de cronogramas de desembolso . Valores típicos para UHE de 
aproximadamente 1000 MW, UTE a carvão de 350MW e Nucleares de 1200 MW são 
representados na tabela abaixo, em % do desembolso total da Usina , para uma taxa de 
desconto de 10%.
Usina X-8 X-7 X-6 X-5 X-4 X-3 X-2 X-1 X X+1 JDC(%) 
UHE - - 2% 7% 17% 21% 21% 20% 9% 3% 27% 
Carvão - - 0,5% 4% 23% 46% 21% 5% 0,5% - 34% 
Nuclear 5% 7% 8% 14% 20% 20% 24% 8% 4% - 47% 
 
Nota : X = ano de entrada em operação da Usina
Tabela – Cronogramas típicos de desembolso de Usinas Geradoras
Considerando o exposto, o índice custo /benefício de uma usina 
geradora é composto pelas seguintes parcelas:
ICB = CI+CO&M+CC ($/MWh)
Onde: FRC
EG
ICI ×=
I – investimento, já considerados os JDC e supondo-se ter sido 
efetuado no início de operação da usina ($)
EG – energia anual gerada, calculada por :
)/(8760 anoMWhFCPIEG ××= Onde:
PI – potência instalada (MW)
FC – Fator de capacidade 
Parcela do Investimento
( $/MWh )
continuação
8760 – número de horas por ano
FRC – Fator de recuperação de capital, para taxa anual de 
desconto “ i” e vida útil econômica em anos
( )
( ) 11
1
−+
+×
= N
N
i
iiFRC
Parcela do combustível
maxmax 8760
8760
FC
FCmedioCECUT
FCPI
PIFCmedioCECUT
CC esp ××=
××
××××
=
Onde:
CUT – custo unitário do combustível ($/ton ou $/m3)
CE – consumo específico da unidade (ton/MWh ou m3/MWh) 
FCmédio – fator de capacidade médio da usina na curva de carga 
considerando a sua operação conjuntamente com as demais usinas 
do sistema ou isolada atendendo uma carga específica
FCmax – Fator de capacidade máximo, considerando apenas a 
influência das indisponibilidades e alimentação dos serviços 
auxiliares da Usina
Parcelas de operação e manutenção
EG
MCOFCmedioPI
EG
MfixoCOPICOM var&760,8& ×××+×=
Onde:
CO&Mvar – custo de operação e manutenção variável ($/MWh)
CO&Mfixo – custo de operação e manutenção fixo ($/kW)
PI – potência instalada (kW)
Substituindo EG
FC
MCOFCmedio
FC
MfixoCOCOM var&
8760
& ×
+
×
=
)/(8760 anoMWhFCPIEG ××=
Na parcela de O&M também são incluídos a TUSD / TUST – Encargos de uso do 
sistema de distribuição/transmissão conforme o caso
Parcela de custo de conexão/extensão da rede (parcela 
do custo de investimento)
EG
FRCITCTI ×=
Onde;
IT = investimento total em transmissão incluindo JDC ($)
Parcela fixa – subestação- depende da 
potência instalada da Usina
Parcela variável – função da distância 
da usina até o ponto de conexão
Compõem o custo de 
investimento
Custo Unitário (Índice de Mérito) versus fator de capacidade 
para Usinas Termelétricas
Os custos unitários apresentam 
comportamento diferente em função do fator 
de capacidade em que operam, dependendo 
principalmente do tipo de combustível e da 
tecnologia utilizada (custos de investimento e 
à eficiência)
Ex: Tecnologia : Termicas á gás; Térmica a vapor; Ciclo 
combinado, Usina Nuclear
Combustíveis: óleo, carvão, biomassa, combustível 
nuclear, etc)
Custo Unitário (Índice de Mérito) versus fator de capacidade 
para Usinas Termelétricas
FC
Índice de Mérito
(US$/kWano)
Gás Óleo carvão
Nuclear
25 50 75 100
Custo fixo : Investimento
Custo variável:
Operação +manutenção+combustível
Exercício (resolvido)
Em estudo de planejamento, tem-se as opções de geração descritas na tabela 
abaixo e, neste contexto pede-se:
a) Supondo integração a um Sistema Interligado, calcular o índice de mérito 
de cada uma das opções de geração disponíveis em função do fator de 
capacidade esperado (médio) da usina ( desconsidere a componente de 
O&M e assuma a taxa de desconto de 15% ao ano , com período de 
amortização de 15 anos para as termelétricas e 25 anos para a 
hidrelétrica).
b) Para o atendimento de um sistema isolado, com a curva de carga descrita 
a seguir, suponha que o atendimento do mercado tivesse que ser feito por 
apenas uma das opções de geração e, nesse caso, qual deveria ser a 
escolhida ( Dica: Nesse caso, a planta selecionada terá que operar com o 
fator de carga do Mercado e não há benefício de complementação térmica)
c) Sendo possível utilizar simultaneamente as três opções de geração para 
atender o mercado isolado do item anterior, dimensione a potência 
instalada de cada opção e a sua forma de utilização. ( Dica: Considere a 
curva de carga dividida em blocos de base/semi-base e ponta e calcule o 
fator de carga de cada bloco isoladamente, ajustando a melhor opção de 
geração para cada bloco).
Termelétrica Custo de 
Instalação
(US$/kW)
Custo do 
Combustível
(US$/MWh)
Fator de 
Capacidade 
máximo (%)
UTE 1 400 25 90
UTE 2 900 12 90
Hidrelétrica Custo Marginal 
de Energia 
(US$/MWh)
Custo 
Incremental de 
ponta 
(US$/kW)
Fator de 
Capacidade 
Máximo (%)
UHE 15 300 80
Mercado 300 MW (das 20 
às 8:00 horas)
500 MW ( 8:00 às 
17:00 horas)
750 MW (17;00 
horas às 20:00 
horas)
Dados para o exercício anterior