Modelagem

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Universidade Estácio de Sá 
Engenharia Ambiental e Sanitária 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Quarto Trabalho para a Disciplina 
Modelagem Hidráulica e Ambiental 
 
Resumo baseado na palestra sobre 
Modelos do Planejamento Operacional do Sistema Elétrico Brasileiro 
proferida por Murilo Cardoso de Miranda 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor: Francis Martins Miranda 
 
Aluna: Sarah Viana Menezes Vivas 
Matrícula: 2016.03.36180-4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
Novembro de 2019 
1. Introdução 
A energia elétrica é a principal fonte de energia do mundo. Baseia-se na diferença de 
potencial entre duas extremidades de um condutor, gerando uma corrente elétrica capaz de 
percorrer longas distâncias através de um sistema físico de redes interligadas, que funciona 
mais rápido do que qualquer outro mercado. 
Essa forma de energia pode ser obtida por meio da energia mecânica ​— como ocorre nas 
usinas hidrelétricas, a partir da força da água, que movimenta as turbinas em sua queda ​— ou 
da energia química ​— como nas usinas termoelétricas, a partir da geração de calor pela 
combustão, que aquece a água para que o vapor movimente as turbinas. 
O Brasil possui um sistema hidrotérmico, que consiste na junção desses dois casos, com 
predominância das usinas hidrelétricas. Estas constituem, atualmente, mais de 60% da matriz 
elétrica brasileira e são complementadas pelas usinas termoelétricas, que permitem a gestão 
da água armazenada em seus reservatórios para usos futuros, conforme a disponibilidade dos 
recursos hídricos. 
A energia elétrica não pode ser armazenada e sua oferta deve ocorrer instantaneamente 
após sua demanda, que varia sazonalmente. Então, de acordo com os períodos de chuva e de 
seca, é preciso que haja um planejamento do uso eficiente das águas nas usinas hidrelétricas 
para evitar uma escassez ou desperdício. Caso a demanda não seja atendida, acontece um 
colapso no sistema. 
Para entender a complexidade do sistema elétrico brasileiro, é necessário que sejam 
compreendidos os processos que o compõem, desde o planejamento até sua operação 
(geração e transmissão), além de alguns conceitos fundamentais que serão mostrados no 
decorrer do trabalho. 
 
 
 
2. Desenvolvimento 
 
2.1. Sistema Interligado Nacional (SIN) 
O SIN é o sistema de produção e transmissão de energia elétrica do Brasil. Formado por 
quatro subsistemas interconectados, explora a diversidade entre os regimes hidrológicos das 
bacias nas diferentes regiões do país, já que a maior parte da energia é produzida nas usinas 
hidrelétricas. As termoelétricas, porém, funcionam estrategicamente em conjunto, para que 
não haja risco de déficit e a energia seja gerada com segurança, independentemente da época 
em que ocorre. 
É importante que períodos de chuva em determinado local sejam aproveitados para 
armazenamento e distribuição para suprir a carência de outras regiões. Isso pode ser 
representado pelo caso da região sul, que não costuma sofrer com sazonalidade e tem seu 
maior período de chuva simultaneamente às secas no nordeste, podendo complementar a 
exigência causada pela falta de recursos. 
 
2.2. Matriz de Energia Elétrica Brasileira 
Anteriormente, o fluxo de energia era simples e unidirecional, seguindo um padrão de 
geração ​— equivalente a empreendimentos de grande porte, situados próximos aos recursos e 
distantes do centro consumidor ​— e de transmissão, diretamente para o consumo. Nos 
últimos anos, o paradigma do setor elétrico brasileiro vem mudando. 
Além do crescimento de instalações de usinas eólicas, principalmente na região nordeste, 
outras formas de energia limpa tem sido implantadas em maiores números ao longo do país, 
permitindo que o empreendedor controle a carga de acordo com a sua própria demanda. É o 
caso da energia solar, que pode ser gerada próxima ao local de consumo ou exatamente nele, 
através de painéis fotovoltaicos, dentre outras tecnologias. 
Apesar disso, as usinas hidrelétricas continuam sendo a maior fonte de energia do Brasil. 
Entretanto, mesmo com o aumento da demanda, questões ambientais e até o relevo podem 
dificultar a implementação de novas barragens para expandir esse sistema. A região 
amazônica, por exemplo, com boa parte de seu território sob proteção ambiental, também é 
caracterizada por um relevo de planícies, sendo que uma usina com reservatório exige o 
alagamento de grandes áreas e uma altura de queda da água (energia potencial). 
 
 
 
 
 
(Fonte: Relatório Síntese do Balanço Energético 
Nacional – BEN 2019, tendo como ano base 2018). 
 
 
 
(Fonte: Mapa Detalhado do Sistema Integrado 
Nacional – ONS, 2018) 
 
 
 
 
 
 
Outro exemplo de novas tecnologias são as baterias. Apesar de serem consideradas 
economicamente inviáveis no Brasil no momento, elas tem sido alvo de estudos em países 
desenvolvidos e recebido altos investimentos, especialmente no setor automotivo. Porém, 
certos pontos impossibilitam seu maior desenvolvimento: possuem curta vida útil, alto custo 
de produção e necessidade de uma grande capacidade de armazenamento e alta potência para 
uma rápida recarga. Há também a preocupação em relação ao seu descarte, em busca de uma 
alternativa que seja menos prejudicial ao meio ambiente. 
 
 
2.3. Planejamento Eletroenergético 
O planejamento eletroenergético é dividido em duas etapas, identificadas como 
planejamento de expansão e planejamento de operação. A EPE (Empresa de Produção de 
Energia) é responsável pela execução da primeira, que consiste em observar os recursos e 
analisar as tecnologias disponíveis, ​considerando avanços posteriores. É importante que haja 
uma interação com os outros setores energéticos, analisando suas exigências para projetar a 
futura demanda de energia elétrica. 
A segunda etapa, executada pela ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico), segue 
uma estratégia de expansão, atendendo à demanda projetada de forma econômica e segura, 
minimizando custos e respeitando os limites das condições elétricas definidas para um 
produto de qualidade. A transmissão deve acompanhar a geração, ou seja, para que a 
transmissão aconteça corretamente, ela deve ser estendida à medida em que a geração 
aumenta. A ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) é a encarregada da 
regulamentação das linhas de transmissão e distribuição de energia elétrica no Brasil. 
 
 
2.4. Operação Energética do SIN 
Cada decisão é tomada cautelosamente de acordo com as previsões estudadas durante o 
planejamento, pois as consequências operativas dependem de eventos futuros. Ao decidir se 
deve-se ou não utilizar os reservatórios de água, por exemplo, é preciso que a probabilidade 
de chuva seja analisada. 
Utilizar os reservatórios pode não ser uma boa escolha, caso períodos de seca sejam 
enfrentados posteriormente. Acaba havendo o risco de um déficit que não poderia ser 
compensado pela energia disponível nas usinas termoelétricas, já que ela corresponde a 
apenas 25% da demanda de todo o sistema. O ideal é que, na possibilidade de secas, a água 
armazenada seja poupada para que se faça uso dela quando houver escassez. 
Da mesma forma, caso haja períodos de chuva após a escolha de ​não utilizar os 
reservatórios, o que ocorre é um desperdício decombustível das usinas termoelétricas, 
decorrente do vertimento do excedente de água. Em épocas úmidas, é melhor que os recursos 
não sejam economizados desnecessariamente. 
 
 
2.5. Modelagem do Sistema 
As complicações do sistema elétrico brasileiro são evidenciadas em situações como as que 
foram citadas no item anterior (2.4). Pode-se incluir, também, problemas como a existência 
de múltiplos reservatórios em cascata, que causam impactos cumulativos, e a falta de 
linearidade do sistema, causada pela variação de produtibilidade de uma usina para outra. 
Afinal, existem muitas usinas, localizadas em diferentes bacias, formando uma rede de 
transmissão complexa. 
Portanto, para otimizar os resultados na modelagem, cada modelo é feito com uma 
finalidade. Por exemplo, o utilizado no programa GEVAZP é autorregressivo periódico, com 
dados correlacionados que variam de acordo com os meses do ano e estão associados à 
sazonalidade do regime hidrológico. 
Dependendo dos objetivos de cada plano de operação, os modelos podem ser de aplicação 
mensal, semanal ou até diária. O processo de discretização temporal é fundamental na 
modelagem e está diretamente relacionado ao detalhamento das informações obtidas ao longo 
do tempo. Quanto menor esse período, mais detalhes e menos incertezas são gerados nos 
resultados. 
 
 
 
3. Conclusão 
A importância da energia elétrica deve-se à versatilidade de seu uso pela sociedade. Sendo 
convertida em energia térmica, torna-se o princípio de funcionamento de aparelhos utilizados 
todos os dias, desde a geladeira até o chuveiro elétrico. Pode ser convertida, também, em 
energia luminosa, gerando luz; em energia mecânica, gerando movimento, como nos 
ventiladores; e em energia química, para processos industriais. 
Ou seja, é irrefutável que essa forma de energia seja essencial para sustentar os padrões de 
vida do ser humano. Seu fluxo, antes unidirecional, tem se tornado cada vez mais flexível no 
Brasil e no mundo. Com o constante desenvolvimento, é indispensável que o sistema 
acompanhe esse avanço para sustentar novas necessidades que vem surgindo, mas, ao mesmo 
tempo, impedindo que os recursos naturais sejam esgotados. 
Em suma, para que a operação seja efetiva, é fundamental que seu planejamento seja feito 
de forma correta, atendendo à demanda líquida do mercado e considerando configurações 
atuais e futuras do sistema. Assim, é possível determinar estratégias a curto, médio e longo 
prazo, de modo a minimizar os custos de operação, bem como evitar vertimentos e riscos de 
déficit. Todos esses fatores contribuem para um desenvolvimento econômico consciente e um 
produto final contínuo e de qualidade para o consumidor. 
 
 
 
 
 
4. Referências Bibliográficas 
 
● ANA (Agência Nacional de Águas) - Sistema Interligado Nacional 
<​https://www.ana.gov.br/sar/sin​> 
● ONS - O que é o SIN <​http://www.ons.org.br/paginas/sobre-o-sin/o-que-e-o-sin​> 
● ANEEL - Matriz de Energia Elétrica 
<​http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoCapacidadeBrasil.cf
m​> 
● Estadão - Limiar de um sistema hidrotérmico 
<​https://economia.estadao.com.br/noticias/geral,limiar-de-um-sistema-hidrotermico-i
mp-,573968​> 
https://www.ana.gov.br/sar/sin
http://www.ons.org.br/paginas/sobre-o-sin/o-que-e-o-sin
http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoCapacidadeBrasil.cfm
http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoCapacidadeBrasil.cfm
https://economia.estadao.com.br/noticias/geral,limiar-de-um-sistema-hidrotermico-imp-,573968
https://economia.estadao.com.br/noticias/geral,limiar-de-um-sistema-hidrotermico-imp-,573968