Modernização de UHEs
Tendências e Importância para o Sistema Interligado Nacional
SNPTEE - Foz do Iguaçu, 2015-10-19
Agenda
1. Experiência da VOITH com a Modernização de usinas
2. Breve história da geração hidrelétrica no Brasil e porque
modernizar usinas hidrelétricas
3. Novas questões regulatórias
4. Tendências do sistema e a Modernização
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Energia
Um quarto de toda a eletricidade gerada por
centrais hidrelétricas no mundo é produzido com
tecnologias e serviços da Voith.
A Voith em números
50 39.000
Em mais de
países
Índice P&D
4,0%
Stand: 2013/14
funcionários
Empresa familiar desde
5
mercados
Vendas
1867 €5,3 bilhões
Voith Hydro
Presença Mundial
North America
York (PA)
Chattanooga (TN)
Springfield (OR)
Mississauga (ON)
Montreal (Brossard, QC)
Granby (QC)
Ciudad de Mexico
Latin America
São Paulo
Manaus
Lima
Santiago
Cuenca
Bogotá
USA
USA
USA
Canada
Canada
Canada
Mexico
Brazil
Brazil
Peru
Chile
Ecuador
Colombia
Europe
Heidenheim
St. Pölten
St. Georgen
Tolosa (Ibarra)
Milano
Oslo
Trondheim
Sarpsborg
Västeras
Pilsen
Ankara
Moscow
Podgorica
Bucharest
Trebisov
Germany
Austria
Austria
Spain
Italy
Norway
Norway
Norway
Sweden
Czech Rep.
Turkey
Russia
Montenegro
Romania
Slovakia
Asia
Shanghai
Noida
Vadodara
Kawasaki
Seoul
China
India
India
Japan
Korea
Production
Sales / Engineering / Service-shop
A Voith no Brasil
Desde 1964 atuando no Brasil
Participamos dos principais projetos hidrelétricos do país
Moderna infraestrutura fabril e fundição própria
Em 2012 inaugurada a fábrica de Manaus
A experiência da Voith com a modernização
de usinas
titulo | lugar ou autor | yyyy-mm-dd
7
A Voith é referência mundial em
modernização de usinas hidrelétricas
Rheinfeld (Alemanha/Suíça)
Bath County (EUA)
Uglich (Rússia)
Eglisau (Suíça)
Rio Reno, 1898
Virgínia, 1985
Rio Volga, 1940
Rio Reno, 1920
+200% em geração
(600 GWh)
+25% em capacidade
instalada
(2.700 MW)
+18% em capacidade
instalada (130 MW)
+28% em geração (314,5
GWh)
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Referências no de Modernizações no Brasil
Salto Santiago
Chavantes
Capivara
Rio Iguaçu, 1982
Rio Paranapanema, 1971
Rio Paranapanema, 1977
Acréscimo de Garantia Física
24,2 MWmed (+3,35%)
Acréscimo de Garantia Física
5,7 MWmed (+3,21%)
Acréscimo de Garantia Física
15,6 MWmed (+4,73%)
Nota: direito das imagens: Tractebel e Duke Energy
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Presença mundial da Voith Brasil
•
23 GW modernizados ou
em execução;
•
125 unidades geradoras
modernizadas;
•
Experiência demonstra
que as Usinas são
modernizadas entre 30 e
35 anos de operação.
Países onde a Voith Brasil executou projetos de Modernização
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Voith Brasil – Principais projetos últimos 20 anos
Usina
Ilha Solteira
Furnas
Bariri
Cachoeira Dourada
Três Marias
Sá Carvalho
Jupiá
Mauá
Salto Grande
Jurumirim
Capivara (em execução)
Guri II (em execução)
Callahuanca
Moyopampa
Aswan
Enguri
Alfalfal I
Lotru
Bonneville
Bath County
Castaic
Helms
Calderwood
Conowingo
Noxon
Cheoah
Rock Island
Holtwood
Bridgewater
Agua Vermelha (em execução)
Chavantes (em excecução)
Passo Fundo
Salto Santiago (em execução)
TOTAL
País
Num. unidades
Potencia Mod (MW)
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
Venezuela
Perú
Perú
Egipto
Georgia
Chile
Romania
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
USA
Brasil
Brasil
Brasil
Brasil
4
6
1
3
6
1
2
2
4
2
4
5
3
2
12
3
2
3
4
6
6
3
3
7
1
4
4
2
2
6
4
2
6
720
930
65
165
396
19
224
22
100
116
640
3900
45
50
2472
810
360
558
192
3180
1500
1350
174
336
88
128
92
128
36
1380
424
224
2160
125
22984
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Uma breve história da geração
hidrelétrica no Brasil
titulo | lugar ou autor | yyyy-mm-dd
12
A partir da década de 60 o Brasil
se tornou uma potência hidrelétrica
Capacidade Hidrelétrica Instalada e em Construção, em GW
Por década. Fonte: BIG ANEEL. Análise Voith Hydro.
2010
11,5
2000
13,4
1990
Xingó, Porto Primavera, S. Mesa, Segredo, S. Caxias, 3 Irmãos, Taquaruçu, N. Ponte, Miranda
32,8
1970
17,3
6,0
Belo Monte, Jirau, S. Antônio, Teles Pires, Estreito, Foz do Chapecó, S. A. Jari, Mauá, Simplício
Itá, Machadinho, Lajeado, Campos Novos, Barra Grande, P. Angical, Itapebi, Cana Brava, Irapé
12,0
1980
1960
15,7
Itaipu, Tucuruí, Itumbiara, Foz do Areia, Itaparica, S. Santiago, Emborcação, Sobradinho, Rosana
Ilha Solteira, P. Afonso III e IV, S. Simão, Marimbondo, Água Vermelha, Capivara, Chavantes, P. Fundo
Jupiá, Furnas, Estreito, P. Afonso I e II, Três Marias, Jacuí, Barra Bonita, Bariri, Jurumirim, Caconde
1950 2,1
Cachoeira Dourada, M. Mascarenhas de Moraes (Peixoto), Nilo Peçanha, Salto Grande, Itutinga
1940
0,2
Fontes Nova, Americana, Areal, Gafanhoto
1930
0,0
Chaminé, Bracinho
1920
1,1
Henry Borden, Ilha dos Pombos, Porto Góes, Rasgão, Rio do Peixe
1910
0,1
Itupararanga, Jaguari, Itatinga
1900
0,0
Canastra
Em Operação
Em Construção
Nota: Inclui a potência total de Itaipu (14 GW)
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Mais da metade do parque hidrelétrico
brasileiro já está em idade de modernizar
Idade das Usinas Brasileiras, em anos
Fonte BIG (ANEEL). Análise Voith Hydro.
10 — 20 anos
12,4 GW (13%)
< 10 anos
18,2 GW (19%)
> 40 anos
16,9 GW (18%)
20 — 30 anos
96,8
GW
22,7 GW (23%)
O Brasil possui cerca de 43,4 GW de
usinas hidrelétricas com mais de 30
anos de idade de operação. O que
representa quase metade (45%) do
parque hidrelétrico brasileiro.
Muitas dessas usinas ainda não
foram modernizadas!
30 — 40 anos
26,5 GW (27%)
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14 usinas possuem poços que
permitem a instalação de 32 novas
unidades que resultariam 7.425 MW
de potência adicional para o sistema
(½ Itaipu)
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Por que modernizar uma usina?
Desgaste natural com o tempo: redução da eficiência, aumento do risco
de acidentes e de paradas inesperadas (indisponibilidade forçada).
/
A tecnologia evoluiu e hoje conseguem-se melhores rendimentos e
disponibilidade, além do controle e automação mais modernos e econômicos.
A modernização permite também aumentar a capacidade instalada e a
garantia física das usinas, gerando receita para a concessionária e
promove a expansão da geração para atendimento da carga e da ponta.
Dependendo do objetivo, o ganho de eficiência permite gerar a mesma
potência com menos recursos (água) poupando os reservatórios.
Não causa impacto ambiental, aumenta a oxigenação da água e a
preservação de peixes com turbinas fish-friendly.
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Novas Questões Regulatórias
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Consequências da MP579/2012 convertida
na Lei 12.783/2013:
Concessão
Vencida?
Concessão
Renovada?
O que acontece?
Potencia
Vende a sua garantia física no mercado
regulado (ACR) e no mercado livre (ACL). As
diferenças entre a geração e os contratos são
liquidadas no MRE e no MCP.
72,7 GW
Não
Usina indenizada. Encerram os contratos
bilaterais de energia e continua a operar até
nova licitação. Energia passa a ser liquidada
no MCP.
9,7 GW
Sim
Usina indenizada. Continua com a concessão
e entra no regime de cotas. Passa a ser
remunerado sobre o O&M da usina (GAG) e
não mais pela energia produzida.
15,3 GW
Não
Sim
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A Resolução Normativa nº 642/2014:
Esclarecendo a remuneração dos investimentos
Investimentos
Ampliação
Aumento de potência instalada, com acréscimo de
unidades geradoras. Ex.: Máquina nova em poço
existente ou construção de nova casa de força
ou ampliação
Melhoria
Instalação, substituição ou reforma em instalação
de geração existente, visando melhorar ou manter
a prestação do serviço. Ex.: Repotenciação e
modernização de unidades geradoras
Bens não
Reversíveis
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Hardware e software, veículos, além da
infraestrutura de edifícios de uso administrativo
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Tendências do sistema e a Modernização
titulo | lugar ou autor | yyyy-mm-dd
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Tendências recentes do SIN
(A) Carga elétrica
(GWméd)
(B) Garantia física não
hidrelétrica (GWméd)
(C) Energia
armazenada máxima
(GW.mês)
(D) Meses de
armazenamento
D = C / (A– B)
92,7
34,4
65,8
288
295
6,3
5,1
20,3
2014
2023
2014
2023
2014
2023
2014
2023
Fonte: PDE2023 (EPE). Análise Voith Hydro.
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Tendências recentes do SIN
Evolução da Capacidade Instalada do SIN, em GW
Fonte: PDE 2024 (EPE).
Termelétrica (16%)
Termelétrica (16%)
Biomassa (9%)
Biomassa (8%)
Eólica (4%)
PCH (4%)
133
GW
Hidrelétricas
Solar (3%)
68%
Eólica (12%)
207
GW
Hidrelétricas
56%
PCH (4%)
2014
2024
•
A participação hidrelétrica cai para 56%.
•
Capacidade de armazenamento dos reservatórios declina fortemente. Até 2007 média inundada de
0,51% km²/MW instalado. A partir de 2008 média inundada passou para 0,06 km²/MW instalado.
•
Eólica e Solar s crescem em participação. Passam de 4% para 12% e de 0% para 3%,
respectivamente.
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Custo médio de produção
Tipo de geração de energia elétrica
Custo médio de produção por fonte em reais por MW/h
491
197
138
Óleo Diesel
Nuclear
135
140
Termelétrica
Carvão
Termelétrica
Gás
102
Biomassa
Fonte: Atlas ANEEL.
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115
Eólica
Hidráulica
Eficiência Energética na Geração de
Eletricidade
+3 a 4%
por MOD
Tipo de geração de energia elétrica
Eficiência típica do equipamento de geração em porcentagem (%)
90
58
43
35
35
35
15
Solar
Fotovoltaica
Nuclear
Termelétrica Termelétrica Termelétrica
Vapor
Carvão
Gás
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Eólica
Hidráulica
Tempo de Implementação
Tipo de geração de energia elétrica
Tempo médio de implementação por fonte em meses
84
54
36
50
36
36
24
Solar
Fotovoltaica
Nuclear
Biomassa
Termelétrica
Carvão
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Termelétrica
Gás
Eólica
MOD Hydro
Importância da Modernização das Usinas
existentes
Principais benefícios na modernização:
Aumento de performance médio Unidade Geradora
aumento médio de rendimento em até 8%
aumento médio de potência de 11 a 22%
ganhos médios de energia de cerca de 7,4%
Aumento da energia produzida (firme e ponta).
Manutenção da segurança e confiabilidade do
SIN, através da garantia de fornecimento nos
horários de pico.
Revitalização do parque gerador próximos aos
grandes centros consumidores, os quais utilizam
linhas de transmissão existentes.
Garantia de disponibilidade futura.
Custo/benefício atraente e baixo tempo de
implementação.
Ausência de impacto ambiental.
Redução dos custos de operação e manutenção.
Preservação do patrimônio público, através da
extensão da vida útil dos equipamentos.
Fonte: Manual Modernização Eletrobrás – DEAG Março/2000
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Preservação e valorização do bem maior: a água!
Aumento de Eficiência ou Potência – Turbinas
Tendência de Desenvolvimento de Turbinas Hidráulicas
Rendimento de la Turbina (%)
98
96
94
92
90
88
Tendencia de Rendimento
Máximo de Turbinas Hidráulicas
86
84
Tendencia de Rendimento
Máximo de Turbinas
Repotenciadas
82
80
78
1890
1910
1930
1950
1970
Ano de Posta em Marcha de Equipamento Original
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1990
2010
Um projeto de rotor dedicado às
novas condições de operação da
usina aumentará o rendimento
exatamente onde as unidades
geradoras são/serão operadas
Aumento de Eficiência ou Potência – Geradores
•
A modernização de um gerador fabricado a
mais de 30 anos pode proporcionar o
aumento de 10 % até 20% na potencia
nominal.
•
Também pode proporcionar um aumento
eficiência médio de até 1 %.
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Portaria Nº 861, OUT/2010
Ganhos de garantia física com a Modernização
Estabelece os fatos relevantes e a metodologia para Revisão
Extraordinária dos Montantes de Garantia Física de Energia de Usina
Hidrelétrica despachada centralizadamente no Sistema Interligado
Nacional - SIN, com capacidade instalada superior a 30 MW.
Usina Hidrelétrica
Salto Santiago
Chavantes
Capivara
Total
Garantia Física
Vigente (MWmed)
Acréscimo de
Garantia Física
(MWmed)
Incremento
Percentual
723
24,2
3,35%
177,7
5,7
3,21%
330
15,6
4,73%
1230,7
45,5
3,70%
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Estudo EPE - Nota técnica DEN 03/08
Repotenciação e Modernização de Usinas
Premissas:
•
Dados base 2008.
•
Rendimento fixo para diversos tipos de máquina (91,14%);
•
Retirada de 13 usinas com valores de rendimento acima do estimado
(9.800 MW);
•
Benefício principal considerado apenas o acréscimo de garantia física;
•
Não foi considerado o aumento da potência máxima das unidades
geradoras.
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Estudo EPE - Nota técnica DEN 03/08
Resultados e reavaliação do estudo
Caract.
Estudo EpE /
out-2008
> 20 anos
> 30 MW
Voith / Base
Estudo EpE
> 20 anos
> 30 MW
Voith / 2015
> 30 anos
> 30 MW
Voith / 2015
> 30 anos
> 30 MW
Potência
Total
(MW)
24053
24053
27400
27400
Potência Aumento
Adicional de potencia
(MW)
(%)
605
2405,3
2740
4110
2,52%
10,00%
10,00%
15,00%
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Garantia
Física
Vigente
(MWmed)
11694
11694
13350
13350
Acréscimo Aumento de
Garantia
Garantia
Física
Fisica
(MWmed)
(%)
272
409,29
467,25
467,25
Obs.
2,33%
Não considera aumento
de potencia
3,50%
Com aumento de
potência de 10%,
mesmas centrais do
estudo da EPE
3,50%
Com aumento de
potência de 10%, Base
de usinas atualizada
3,50%
Com aumento de
potência de 15%, Base
de usinas atualizada
Conclusões
•
A modernização de turbinas e geradores, com melhoria de eficiência,
aumenta a produtividade a longo prazo.
•
O aumento de produtividade é significativamente maior com despachos
maiores de potência para atender a demanda crescente no país.
•
Aumento de despacho de potência, sem modernização, diminui a
produtividade das usinas e compromete a sustentabilidade a médio e longo
prazo.
•
O efeito cumulativo a longo prazo do aumento de desempenho das turbinas
deve ser considerado, pois resulta em manter os níveis de montante mais
elevados ao longo do tempo que por sua vez aumentam a produtividade,
resultando em uma espiral positiva.
•
A Voith Hydro reúne grande experiência em modernização de usinas e
através de nossa tecnologia estamos preparados para contribuir com a
Modernização e otimização de nossas centrais.
Mensagem Principal
“É fundamental fomentar projetos de modernização que promovam a
eficiência energética, seja através de aumento de potência ou economia
de água e que englobe todo o parque gerador”
Contato:
Sérgio Gomes
Head de Vendas – Modernização
Tel.: +55 11 3944-4996
[email protected]
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