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Subestação
Aula 2: O Sistema Interligado Nacional e as subestações
Apresentação
Nesta aula, conheceremos o Sistema Interligado Nacional (SIN), composto pelas linhas de transmissão existentes que interligam as diversas regiões do país, com extensão da ordem das centenas de milhares de quilômetros. Essas linhas são abastecidas pelas usinas geradoras, hidrelétricas, térmicas etc., que estão todas conectadas ao SIN.
Com uma rede de transmissão extensa, é possível aproveitar os diversos recursos renováveis ou não das regiões e aproveitá-los para maximizar a geração nos locais onde há mais abundância de recursos (como água, por exemplo) e poupar os recursos em locais onde há escassez, sem prejudicar o abastecimento de energia elétrica.
Abordaremos também a programação a longo e curto prazo da geração com a metodologia para elaboração desta programação e conheceremos as variáveis mais importantes para elaboração da programação diária da geração.
Objetivos
Descrever o Sistema Interligado Nacional.
Identi car a importância da geração e transmissão de energia para a segurança do fornecimento de energia elétrica.
Explicar a operação do Sistema Interligado Nacional e o papel do Operador Nacional do Sistema.
Sistema Interligado Nacional
A geração de energia elétrica no Brasil é composta por usinas hidrelétricas, termelétricas (a óleo, gás natural, nuclear, biomassa, carvão e outras), fazendas eólicas, fotovoltaicas e outros sistemas de geração de energia de grande potência. No Brasil, a predominância da geração é através das usinas hidrelétricas, que, pelo modelo estabelecido pela Agência Nacional de Energia Elétrica, a ANEEL, assim como as termelétricas e as eólicas possuem diversos proprietários diferentes.
Estas usinas geradoras de energia elétrica transmitem a energia ao sistema de transmissão para que ela seja disponibilizada aos consumidores nais. Em nosso país, temos uma grande rede de transmissão de energia elétrica, chamada de Sistema Interligado Nacional (SIN), que é constituído por quatro subsistemas:
1
Sul
2
Sudeste/Centro-Oeste
3
Nordeste
4
Grande parte da região Norte
Como esta grande rede de transmissão de energia está interconectada por uma malha, podemos transferir energia entre os subsistemas e, desta forma, obter maiores ganhos pela exploração da diversidade entre os regimes hidrológicos e diferentes climas das bacias hidrográ cas. Esta interligação permite que o mercado seja abastecido de energia com mais segurança, reduzindo os riscos de desabastecimento de energia elétrica.
O Sistema interligado Nacional possui usinas hidrelétricas distribuídas em dezesseis bacias hidrográ cas. Nos últimos anos, tem ocorrido uma forte expansão da construção e comissionamento de fazendas eólicas, especialmente nas regiões Nordeste e Sul, que usinas têm contribuído
fortemente para o mercado de energia. ^ Fonte: Por aurielaki / Shutterstock.
Atividade
- Analise as a rmativas a seguir e classi que-as como verdadeiras ou falsas.
( ) A geração de energia elétrica no Brasil é composta por usinas hidrelétricas, termelétricas, fazendas eólicas, fotovoltaicas, que são todas estatais, com somente um proprietário: Ministério de Minas e Energia.
( ) A rede de transmissão de energia está interconectada por uma malha. Assim, podemos transferir energia entre as diversas regiões do país e obter maiores ganhos pela exploração da diversidade entre os regimes hidrológicos e diferentes climas das bacias hidrográ cas.
( ) Nos últimos anos, tem ocorrido uma forte expansão da construção e comissionamento de fazendas eólicas especialmente nas regiões Nordeste e Sul. Essas usinas têm contribuído fortemente para o mercado de energia nacional.
Atribuindo V para a sentença verdadeira e F para a sentença falsa, teremos a seguinte sequência:
a) F, V, V. b) V, V, V. c) V, F, V. d) F, F, V. e) V, F, F.
Importância das termelétricas
USINAS 2018 (em MW) 2023 (em MW)
Hidrelétricas 109.058 114.
Termelétricas à gás + GNL 12.821 17.
Eólica 14.142 17.
Termelétricas à Óleo+ Diesel 4,614 4.
Biomassa 13.696 14.
Termelétrica à carvão 2.672 3.
Solar 1.780 3.
Nuclear 1.990 1.
Outras 779 1.
TOTAL 161.552 177.
Ao analisar esses dados, percebemos a expansão crescente do setor de energia elétrica do Brasil. Para comportar este acréscimo de geração previsto para 2023, será necessário o investimento na infraestrutura da rede de transmissão de energia elétrica que compõe o SIN. Os valores da extensão dessa rede, em 2017, me quilômetros (Km), para 2023 são os seguintes:
TIPO DE LINHA DE TRANSMISSÃO 2017 (em Km) 2023 (em Km)
800KV CC 4.600 9.
750KV 2.683 2.
600KV CC 12.816 12.
500kV 47.750 71.
440kV 6.748 6.
345 10.320 11.
230 56.471 69.
Total 141.338 185.
Em 2017, o SIN possuía a seguinte con guração.
Fonte:^ //ons.org.br/
Programação mensal
O Programa Mensal de Operação Energética é elaborado em reuniões com a participação dos agentes comercializadores de energia. Nesta reunião, são debatidos estudos de otimização e a simulação da operação mensal do SIN, que é dividida em blocos semanais, nos quais são avaliadas as políticas de geração e a necessidade de importação de energia e, no caso de excedente, a exportação de energia.
Programação Diária da Operação Eletroenergética
O propósito da programação diária é gerenciar a operação do Sistema Interligado Nacional de forma otimizada através de dois aspectos. O primeiro, de ordem técnica, visa aplicar as melhores técnicas elétricas e energéticas para suprir a carga e o segundo, de ordem econômica, tem como objetivo atender a carga com a qualidade esperada dentro do menor valor possível.
Este setor da programação diária dentro do ONS estabelece os despachos diários, em intervalos de trinta minutos, das diversas usinas que compõem o SIN. Essas usinas hidrelétricas termelétricas são óticas, fotovoltaicas entre outras, além de intercâmbio de energia de importação e
exportação. Fonte: Por Andrew Krasovitckii / Shutterstock.
Para compor essa programação diária, o ONS precisa receber informações dos diversos agentes do SIN diariamente, além de saber as previsões climáticas para o dia seguinte. Essas informações incluem:
Clique nos botões para ver as informações.
As eventuais paradas de funcionamento programadas ou de emergência precisam ser conhecidas pelo ONS para que o despacho do dia seguinte não contabilize, para uma determinada usina, uma potência gerada, que naquele dia especí co, seja superior à capacidade de geração da usina, pela da parada dos equipamentos. As diversas usinas informam ao ONS sua potência disponível, para o dia seguinte, através da Declaração de Disponibilidade citando quaisquer restrições operativas na unidade geradora, suas causas e previsão de normalização.
O estado de funcionamento dos diversos equipamentos das usinas geradoras e do sistema de transmissão
A previsão climática impacta diretamente na demanda energética devido ao aumento do consumo de energia nos dias mais quentes pelo do uso de aparelhos de ar-condicionado em outros para climatização ambiental. Para estimar as a uências dos rios em função das chuvas, permitindo estimar a vazão, controlar melhor as cheias e gerenciar melhor os requisitos em locais onde a água possui múltiplo uso (pesca, agricultura, navegação etc.).
A previsão climática do dia seguinte (^)
Aspectos econômicos da Programação Diária da Operação Os aspectos de ordem econômica que compõem a Programação Diária da Operação devem contemplar e atender a carga com menor custo possível. Para atingir este objetivo, é necessário mensurar o valor gasto para gerar um megawatt de potência. O tipo de combustível usado in uencia esse processo:
Recursos não renováveis
Quando esta geração acontece por uso de combustíveis não renováveis, os valores da matéria-prima (óleo, gás e outras) para geração de energia são mais facilmente mensuráveis e, assim, calculamos o custo do megawatt gerado.
Recursos renováveis
Quando a energia é gerada por recursos renováveis, a mensuração é mais difícil. Para isso, foi estabelecido um modelo em que o recurso não renovável recebe um valor monetário para gerar, também, um megawatt de potência. A água é usada como exemplo para o estabelecimento de um valor para o volume de água capaz de gerar um megawatt de potência.
A principal variável presente para o cálculo do valor da água é sua quantidade disponível nos reservatórios.
Quando o nível do reservatório está cheio e água é abundante, o valor é mais baixo devido à grande oferta de água, resultando, nessas épocas, em um valor da água mais baixo que o valor de geração das usinas termelétricas.
Nos períodos de estiagem, em que o nível dos reservatórios cai e a oferta de água diminui, seu valor aumenta até o ponto em que o preço para geração de energia da usina hidrelétrica supera o que é cobrado pelo megawatt gerado pela usina termelétrica. Justi cando, então, seu despacho.
Como o SIN é composto por usinas de diversos proprietários, ao estabelecer valores de geração por megawatt, o ONS pode categorizar as usinas pelo seu custo de geração e compor despacho da programação diária pelo valor menor de megawatt gerado. As usinas são despachadas em ordem crescente de custo até que toda a carga seja atendida.
Atenção
Atividade
- Assinale a alternativa incorreta.
a) No Programa Mensal de Operação são debatidos estudos de otimização e a simulação da operação mensal do SIN, dividida em blocos semanais onde são avaliadas as políticas de geração e a necessidade de importação de energia e, no caso de excedente, a exportação de energia. b) O propósito da programação diária da operação é gerenciar a operação do Sistema Interligado Nacional, tomando como base aspectos de ordem técnica e econômica. c) Para compor a programação diária de operação, o ONS precisa diariamente receber informações dos diversos agentes do SIN. d) O estado de funcionamento dos diversos equipamentos das usinas geradoras e do sistema de transmissão e a previsão climática são subsídios para elaboração da programação diária da operação. e) O critério de ordem econômica de despacho das usinas hidrelétricas leva em conta a necessidade de arcar com o investimento realizado para sua construção.
Notas
Referências
PINTO, Milton. Energia elétrica: geração, transmissão e sistemas interligados. Rio de Janeiro: LTC, 2013.
Belico, Lineu. Geração de energia elétrica. São Paulo: Manole, 2011.
Próxima aula
Tipos de subestações;
Formas de instalação de uma subestação.
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