Modernização de UHEs - XXIV SNPTEE em Curitiba 2017...
Transcript of Modernização de UHEs - XXIV SNPTEE em Curitiba 2017...
Modernização de UHEsTendências 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
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19 2
Energia
Um quarto de toda a eletricidade gerada por centrais hidrelétricas no mundo é produzido com tecnologias e serviços da Voith.
1867 €5,3 bilhões
Vendas
5mercados
39.000funcionários
50Em mais de
4,0%
Índice P&D Empresa familiar desde
A Voith em números
países
Stand: 2013/14
Latin AmericaSão Paulo BrazilManaus Brazil Lima PeruSantiago ChileCuenca EcuadorBogotá Colombia
Voith HydroPresença Mundial
EuropeHeidenheim Germany St. Pölten Austria St. Georgen Austria Tolosa (Ibarra) Spain Milano Italy Oslo NorwayTrondheim NorwaySarpsborg Norway Västeras Sweden Pilsen Czech Rep.Ankara TurkeyMoscow RussiaPodgorica MontenegroBucharest RomaniaTrebisov Slovakia
AsiaShanghai China Noida India Vadodara India Kawasaki Japan Seoul Korea
North AmericaYork (PA) USAChattanooga (TN) USASpringfield (OR) USA Mississauga (ON) CanadaMontreal (Brossard, QC) Canada Granby (QC) CanadaCiudad de Mexico Mexico
ProductionSales / 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
titulo | lugar ou autor | yyyy-mm-dd 7
A experiência da Voith com a modernização de usinas
A Voith é referência mundial em modernização de usinas hidrelétricas
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19 8
Rheinfeld (Alemanha/Suíça) Bath County (EUA) Uglich (Rús sia) Eglisau (Suíça)
Rio Reno, 1898 Virgínia, 1985 Rio Volga, 1940 Rio Reno, 1920
+200% em geração(600 GWh)
+25% em capacidadeinstalada
(2.700 MW)
+18% em capacidadeinstalada (130 MW)
+28% em geração (314,5 GWh)
Referências no de Modernizações no Brasil
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19 9
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
Presença mundial da Voith Brasil
Países onde a Voith Brasil executou projetos de Modernização
• 23 GW modernizados ou em execução;
• 125 unidades geradoras modernizadas;
• Experiência demonstra que as Usinas são modernizadas entre 30 e35 anos de operação.
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19
Voith Brasil – Principais projetos últimos 20 anos
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19
Usina País Num. unidades Potencia Mod (MW)Ilha Solteira Brasil 4 720Furnas Brasil 6 930Bariri Brasil 1 65Cachoeira Dourada Brasil 3 165Três Marias Brasil 6 396Sá Carvalho Brasil 1 19Jupiá Brasil 2 224Mauá Brasil 2 22Salto Grande Brasil 4 100Jurumirim Brasil 2 116Capivara (em execução) Brasil 4 640Guri II (em execução) Venezuela 5 3900Callahuanca Perú 3 45Moyopampa Perú 2 50Aswan Egipto 12 2472Enguri Georgia 3 810Alfalfal I Chile 2 360Lotru Romania 3 558Bonneville USA 4 192Bath County USA 6 3180Castaic USA 6 1500Helms USA 3 1350Calderwood USA 3 174Conowingo USA 7 336Noxon USA 1 88Cheoah USA 4 128Rock Island USA 4 92Holtwood USA 2 128Bridgewater USA 2 36Agua Vermelha (em execução) Brasil 6 1380Chavantes (em excecução) Brasil 4 424Passo Fundo Brasil 2 224Salto Santiago (em execução) Brasil 6 2160TOTAL 125 22984
titulo | lugar ou autor | yyyy-mm-dd 12
Uma breve história da geraçãohidrelétrica no Brasil
A partir da década de 60 o Brasilse tornou uma potência hidrelétrica
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19 13
0,0
0,1
1,1
0,0
0,2
2,1
6,0
17,3
32,8
12,0
13,4
11,5 15,7
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
Em Operação Em Construção
Capacidade Hidrelétrica Instalada e em Construção , em GW
Por década. Fonte: BIG ANEEL. Análise Voith Hydro.
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
Xingó, Porto Primavera, S. Mesa, Segredo, S. Caxias, 3 Irmãos, Taquaruçu, N. Ponte, Miranda
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
Cachoeira Dourada , M. Mascarenhas de Moraes (Peixoto), Nilo Peçanha, Salto Grande , Itutinga
Fontes Nova, Americana, Areal, Gafanhoto
Chaminé, Bracinho
Henry Borden, Ilha dos Pombos, Porto Góes, Rasgão, Rio do Peixe
Itupararanga, Jaguari, Itatinga
Canastra
Nota: Inclui a potência total de Itaipu (14 GW)
Mais da metade do parque hidrelétrico brasileiro já está em idade de modernizar
� 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!
� 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)
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19 14
Idade das Usinas Brasileiras , em anos
Fonte BIG (ANEEL). Análise Voith Hydro.
< 10 anos
18,2 GW (19%)
20 — 30 anos
22,7 GW (23%)
> 40 anos
16,9 GW (18%)30 — 40 anos
26,5 GW (27%)
10 — 20 anos
12,4 GW (13%)
96,8 GW
Por que modernizar uma usina?
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19 15
Desgaste natural com o tempo: redução da eficiência, aumento do risco de acidentes e de paradas inesperadas (indisponibilidade forçada).
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.
A tecnologia evoluiu e hoje conseguem-se melhores rendimentos e disponibilidade, além do controle e automação mais modernos e econômicos./
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.
16
Novas Questões Regulatórias
Consequências da MP579/2012 convertida na Lei 12.783/2013:
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19 17
Sim
ConcessãoVencida?
ConcessãoRenovada?
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.
Usina indenizada. Encerram os contratos bilaterais de energia e continua a operar até nova licitação. Energia passa a ser liquidada no MCP.
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.
Não
Não
Sim
O que acontece?
72,7 GW
9,7 GW
15,3 GW
Potencia
A Resolução Normativa nº 642/2014:Esclarecendo a remuneração dos investimentos
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19 18
Investimentos
Ampliação
Melhoria
Bens nãoReversíveis
Aumento de potência instalada, com acréscimo de unidades geradoras. Ex.: Máquina nova em poço existente ou construção de nova casa de força ou ampliação
Instalação, substituição ou reforma em instalação de geração existente, visando melhorar ou manter a prestação do serviço. Ex.: Repotenciação e modernização de unidades geradoras
Hardware e software, veículos, além da infraestrutura de edifícios de uso administrativo
titulo | lugar ou autor | yyyy-mm-dd 19
Tendências do sistema e a Modernização
Tendências recentes do SIN
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19
65,8
92,7
2014 2023
(A) Carga elétrica (GWméd)
20,3
34,4
2014 2023
(B) Garantia física não hidrelétrica (GWméd)
288 295
2014 2023
(C) Energia armazenada máxima
(GW.mês)
6,35,1
2014 2023
(D) Meses de armazenamento
D = C / (A –B)
Fonte: PDE2023 (EPE). Análise Voith Hydro.
Tendências recentes do SIN
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19
Evolução da Capacidade Instalada do SIN, em GW
Fonte: PDE 2024 (EPE).
Termelétrica (16%)
PCH (4%)
Hidrelétricas
68%
133GW
207GW
Eólica (4%)
Biomassa (8%)
2014 2024
Solar (3%)
Termelétrica (16%)
Biomassa (9%)
Hidrelétricas
56%
Eólica (12%)
PCH (4%)
• 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.
Custo médio de produção
Tipo de geração de energia elétrica
Custo médio de produção por fonte em reais por MW/h
491
138102
135 140197
115
Óleo Diesel Nuclear Biomassa TermelétricaCarvão
TermelétricaGás
Eólica Hidráulica
Fonte: Atlas ANEEL.
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19
Eficiência Energética na Geração de Eletricidade
Tipo de geração de energia elétrica
Eficiência típica do equipamento de geração em porcentagem (%)
15
35 3543
58
35
90
SolarFotovoltaica
Nuclear TermelétricaVapor
TermelétricaCarvão
TermelétricaGás
Eólica Hidráulica
+3 a 4%por MOD
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19
Tempo de Implementação
Tipo de geração de energia elétrica
Tempo médio de implementação por fonte em meses
36
84
36
54 50
36
24
SolarFotovoltaica
Nuclear Biomassa TermelétricaCarvão
TermelétricaGás
Eólica MOD Hydro
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19
Importância da Modernização das Usinas existentes
Aumento de performance médio Unidade Geradora
Principais benefícios na modernização:
� 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.
� Preservação e valorização do bem maior: a água!Fonte: Manual Modernização Eletrobrás – DEAG Março/2000
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19
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 de Eficiência ou Potência – Turbinas
78
80
82
84
86
88
90
92
94
96
98
1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010
Re
nd
ime
nto
de
la
Tu
rb
ina
(%
)
Ano de Posta em Marcha de Equipamento Original
Tendencia de Rendimento
Máximo de Turbinas Hidráulicas
Tendencia de Rendimento
Máximo de TurbinasRepotenciadas
Tendência de Desenvolvimento de Turbinas Hidráulica s
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19
Um projeto de rotor dedicado às novas condições de operação da usina aumentará o rendimento exatamente onde as unidades geradoras são/serão operadas
• 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 %.
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19
Aumento de Eficiência ou Potência – Geradores
Portaria Nº 861, OUT/2010Ganhos de garantia física com a Modernização
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19
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 HidrelétricaGarantia Física
Vigente (MWmed)
Acréscimo de Garantia Física
(MWmed)
Incremento Percentual
Salto Santiago 723 24,2 3,35%
Chavantes 177,7 5,7 3,21%
Capivara 330 15,6 4,73%
Total 1230,7 45,5 3,70%
Estudo EPE - Nota técnica DEN 03/08Repotenciação 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.
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19
Estudo EPE - Nota técnica DEN 03/08Resultados e reavaliação do estudo
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19
Caract.Potência
Total (MW)
Potência Adicional
(MW)
Aumento de potencia
(%)
Garantia Física
Vigente (MWmed)
Acréscimo Garantia
Física (MWmed)
Aumento de Garantia
Fisica(%)
Obs.
Estudo EpE / out-2008
> 20 anos> 30 MW
24053 605 2,52% 11694 272 2,33%Não considera aumento de potencia
Voith / Base Estudo EpE
> 20 anos> 30 MW
24053 2405,3 10,00% 11694 409,29 3,50%
Com aumento de potência de 10%, mesmas centrais do estudo da EPE
Voith / 2015> 30 anos> 30 MW
27400 2740 10,00% 13350 467,25 3,50%Com aumento de potência de 10%, Base de usinas atualizada
Voith / 2015> 30 anos> 30 MW
27400 4110 15,00% 13350 467,25 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 despachosmaiores de potência para atender a demanda crescente no país.
• Aumento de despacho de potência, sem modernização, diminui aprodutividade das usinas e compromete a sustentabilidade a médio e longoprazo.
• O efeito cumulativo a longo prazo do aumento de desempenho das turbinasdeve ser considerado, pois resulta em manter os níveis de montante maiselevados 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 eatravés de nossa tecnologia estamos preparados para contribuir com aModernização 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 GomesHead de Vendas – ModernizaçãoTel.: +55 11 [email protected]
XXIII SNPTEE - Modernização de UHEs | Sérgio Gomes | 2015-10-19 33