GERENCIANDO A
VARIABILIDADADE
A David MillBorrow Paper
Aluno : Paulo Arthur G. Vieira
Prof.(a): Ruth Pastora Leão
Sumário
1.
2.
Introdução
Rede




3.
4.
5.
6.
7.
8.
Escala Econômica
Flutuações na Demanda
Reservas Operacionais
Backup
Características da Energia Eólica
Integração Eólica
Mitigando Efeitos de Variabilidade
Exemplos
Considerações Finais
Bibliografia
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2/24
Introdução




Descrição da rede elétrica visto a integração de
fontes de energias renováveis.
O significado de variabilidade.
Integração das fontes variáveis face ao sistema de
potência em termos de custos.
Formas em que os custos adicionais podem ser
mitigados, cobrindo conceitos que já estão
disponíveis.
VIEIRA, Arthur
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Rede
I/IV
Escala Econômica
 Quanto
maior a rede mais baixo é custo da eletricidade
aos consumidores.
 Quanto melhor a agregação entre demanda e geração,
menores são as variações de demanda e maior o controle
de prevê-la.
 Em 2006, na Inglaterra, a razão entre a capacidade
instalada e a demanda média foi de 2.
 Necessidade
de Reservas Operacionais e Plantas
Marginais.
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Rede
II/IV
Flutuações na Demanda
 Um
exemplo de variação de demanda em 9 Janeiro de
2006.
 Demandas de 40,000 MW às 05h00; 54,000MW às
10h00 e 60,000MW às 17h30.
 Picos máximos: diurno de 2300MW e noturno de 3100MW.
Fonte: Wind Power Management Variability
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Rede
III/IV
Reservas Operacionais
 Problemas
 Predição
de demanda e Clima são alguns dos grandes
fatores que contribuem para incertezas na demanda.
 Riscos de falhas em plantas de geradores.
 Soluções
 Uso



VIEIRA, Arthur
de plantas do tipo:
Frequency Response
Fast Reserve
Standing Reserve
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Rede
IV/IV
Backup
É
medida através da diferença entre a capacidade total
da geração na rede e a demanda máxima esperada.
 Assegura minuto a minuto o sistema em um eventual pico de
demanda.
 No Reino Unido um sistema desejável de backup é da
ordem de 24%.
VIEIRA, Arthur
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Características da Energia Eólica
I/II



A energia eólica não é totalmente aleatória e
imprevisível. É variável ao invés de intermitente com
saídas de vento, espalhadas por todo país de forma
que pode ser quantificada.
A perda de 1.000 MW de usinas térmicas é um risco
real, mas é extremamente improvável que 1.000 MW
de vento disperso irá desaparecer instantaneamente.
Quanto maior a propagação geográfica reduz as
flutuações e, portanto, mudanças bruscas de produção
eólica em todo o país não ocorrem.
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Características da Energia Eólica
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II/II
Fig1
Fonte : Wind Power and the UK resource
Fig2
Fonte : Wind Power and the UK resource


Fig3
Fonte : Wind Power Managing Variability
Quanto maior o número de parques
eólicos espalhados, menores são as
flutuações.
Diversidade não implica que os
aerogeradores estarão dispostos em
qualquer lugar. A proposta para
diversificação é para garantir melhor
confiabilidade e baixa variabilidade no
sistema.
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Integração Eólica
I/V
Os impactos da variabilidade e as correspondentes
possibilidades de mitigação podem ser estudados
através do exame dos três principais “custos centrais":

Os custos extras da reserva operacional (custos de
compensação), que pode :
Reduzir a imprevisibilidade de vento
 Reduzir o custo de serviços de compensação

'Backup', que pode ser reduzido de acordo com o crédito
de capacidade.
 Os custos de restrição, devido a energia eólica em excesso.

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Integração Eólica
II/V
Custos em Compensação
Fonte: University of Oxford
VIEIRA, Arthur
Fonte:Wind Power Management Variability
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Integração Eólica
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III/V
Capacidade de Crédito
"A redução, devido à introdução de sistemas de conversão de energia eólica,
da capacidade da planta convencional necessária para fornecer suprimentos
confiáveis de energia elétrica.“ David Millborrow.
Ou seja:
Capacidade de Crédito = A razão entre a potência disponível na rede (de
um outra fonte) pela potência estimada em produção eólica.
Fator de Capacidade = A razão entre a potência produzida pela potência
estimada numa produção eólica.
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Integração Eólica
IV/V
Estimativa de Excesso de Energia Eólica
Demanda e produção eólica no Oeste da Dinamarca
Fonte:Wind Power Management Variability
VIEIRA, Arthur
Surplus wind energy
Fonte:Wind Power Management Variability
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Integração Eólica
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V/V



Alta estimativa – Backup com uma planta de turbina com ciclo
de gás combinado (CCGT), £700/kW.
Baixa estimativa – Backup com uma mistura de CCGT e uma
planta de turbina à gas com ciclo aberto, £500/kW.
Sistema com nível de penetração de 30%, assumindo 12GW
onshore e 45GW offshore.
Fonte:Wind Power Management Variability
Mitigando Efeitos de Variabilidade
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I/VI

Existem algumas categorias de novas tecnologias
que visam facilitar os custos adicionais associados à
alta penetração de energia eólica:
1.
2.
3.
4.
5.
VIEIRA, Arthur
Previsão de vento;
Alta produtividade Offshore;
Gerenciamento de Demanda;
Interconexões ;
Carros elétricos e afins;
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Mitigando Efeitos de Variabilidade
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II/VI

Previsão do Vento
 Altos
investimentos em melhorias de previsão de vento,
R&D em centros da Europa e EUA;
 Serviços comerciais de previsão disponiveis com softwares
capazes de prever 24hrs seguintes;
 Grandes investimentos voltados à previsão para serviços
de operação para parques eolicos, e não para
Operadores de Sistema.
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Mitigando Efeitos de Variabilidade
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III/VI

Alta Produtividade Offshore
 Estatísticamente,
na Dinamarca , a alta produtividade
energética é fortemente Offshore.
 Alto fator de capacidade médio, 30%.
 Alto crédito de capacidade, reduzindo custos de
compensação (extras backups).
VIEIRA, Arthur
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Mitigando Efeitos de Variabilidade
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IV/VI

Gerenciamento de Demanda (DSM)
 Tem
potencial para reduzir picos de carga e reduzir custos
de reserva, proporcionando uma predição de futuras
cargas.
 Tipos de DSM:




VIEIRA, Arthur
Provisão de reserva e resposta em frequência junto ao
Operador de Sistema;
Teleswitching;
Dynamic demand;
Smart meters;
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Mitigando Efeitos de Variabilidade
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V/VI

Interconexões (Supergrids - HVDC)
 Facilitar
a conexão de plantas eólicas Offshore;
 Suavizar flutuações eólicas em escala continental;
 Facilitar o progresso em torno de altas proporções de
energias renovaveis em redes Européias, incluindo por
exemplo plantas solares na África.
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Mitigando Efeitos de Variabilidade
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VI/VI

Carros Elétricos
 Redução
de gás carbônico
 Utilização de Energia eólica em tempos de excesso de
energia face a demanda.
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Exemplos

Alemanha
 25.000MW
de parques eólicos instalados, 6%
consumo.
 Prevalece ventos de baixa velocidade.
 Fator de capacidade é de 18% ; Dinamarca 25% e
Reino Unido 30%.
 Baixo crédito de capacidade.
VIEIRA, Arthur
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Exemplos

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Dinamarca
 26%
da energia consumida no Oeste é eólica.
 Exporta energia para Alemanha, Suécia e Noruega
através de links com capacidade de 2.900MW.
 Há um planejamento para 50% de penetração para
2025.
 Veículos elétricos constituem 15% do tráfego.
VIEIRA, Arthur
« Gerenciando a Variabilidade »
Considerações Finais
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

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Energia eólica continua crescendo em torno de 25%
por ano.
A chave para o adicional de reservas é a incerteza
entre o balanço de geração e demanda.
Variações em geração eólica não são totalmente
aleatórias
ou
imprevisíveis,
podem
ser
quantificadas.
Finalmente, diversos desenvolvimentos relacionados
a energia eólica os quais resultam em redução de
custos em controle de variabilidade .
VIEIRA, Arthur
« Gerenciando a Variabilidade »
Bibliografia
23/24
[1] MILBORROW, David. « Managing Variability » WWF-UK,
RSPB, Greenpeace UK, June 2009.
[2] « Variability of Wind Power and other Renewables »,
International Energy Agency, June 2005.
[3] « Wind Power and the UK resource », Environmental Change
Institute, University of Oxford, September 2005.
VIEIRA, Arthur
« Gerenciando a Variabilidade »
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Dúvidas e Sugestões