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Perdas nos Sistemas Elétricos de Energia- Perdas Técnicas 1/13
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Perdas Nos Sistemas Elétricos De Energia PERDAS TÉCNICAS
Projeto FEUP 2015/2016 - MIEEC:
Manuel Firmino José Nuno Fidalgo
Equipa 1MIEEC02_7:
Supervisor: José Nuno Fidalgo Monitor: Tânia Tavares
Estudantes & Autores:
Manuel Braga da costa up201504445@fe.up.pt Francisco Friande up201508213@fe.up.pt
João Conceição up201506202@fe.up.pt
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Resumo
O principal objetivo do nosso trabalho foi identificar as perdas técnicas de energia que ocorrem
no dia-a-dia e que custam largos milhões de euros às indústrias produtoras da mesma e que tornam as
despesas do comum utilizador mais elevadas, conhecer as razões que justificam a sua existência. No
entanto, este trabalho permite-nos, também, pôr em prática as metodologias mais adequadas para a
realização de um trabalho esta instituição de ensino, FEUP.
Com base em bibliografia selecionada, recolhemos a informação necessária para atingirmos o
nosso objetivo.
Neste trabalho focamo-nos só e unicamente nas perdas técnicas e dentro dessas só
aprofundamos as que mais problemas trazem às grandes empresas, como é o caso da EDP ou REN.
No final do trabalho, apresentamos alguns métodos que permitirão reduzir estas perdas, tendo
em atenção que uma redução implica não só menores despesas para as empresas, como um decréscimo
na fatura para os utilizadores.
Palavras-Chave
Perdas de energia elétrica; perdas técnicas; rede elétrica; eletricidade.
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Índice Geral
Resumo ........................................................................................................................................................... 2
Palavras-Chave ................................................................................................................................................ 2
Índice de Figuras ............................................................................................................................................. 3
Índice de tabelas ............................................................................................................................................. 3
Índice de Gráficos ........................................................................................................................................... 3
Lista de acrónimos .......................................................................................................................................... 4
Nomenclatura ................................................................................................................................................. 4
Introdução ...................................................................................................................................................... 5
Perdas técnicas vs. Perdas não técnicas ......................................................................................................... 5
O que causa as perdas técnicas? .................................................................................................................... 6
Como minimizar .............................................................................................................................................. 9
Montantes e custos típicos ...........................................................................................................................10
Quem as paga? .............................................................................................................................................11
Conclusão ......................................................................................................................................................11
Referências bibliográficas .............................................................................................................................12
Índice de Figuras
Figura 1 - Lâmpada de incandescência e filamento 6
Índice de tabelas
Tabela 1 – resistência de alguns materiais [6] 7
Índice de Gráficos
Gráfico 1.- Investimento no vetor Eficiência da Rede, 2010-2019 [13] 9
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Lista de acrónimos
� EDP – Energias de Portugal;
� PRE – Produção em Regime Especial;
Nomenclatura
� Q – Calor;
� I – Corrente elétrica;
� R – Resistência elétrica;
� T – Tempo;
� � – Resistividade;
� � – Comprimento;
� � – Área;
� Cincj Pi – custo incremental médio de longo prazo de potência i da rede j;
� Δl – Investimento anualizado e acréscimo de custos de operação e manutenção nas redes, para
satisfazer o acréscimo da potencia;
� ΔPij – acréscimo da potência i da rede j;
� d – taxa de atualização;
� H – número de anos considerados;
� L – Desfasamento entre o investimento e o acréscimo da procura;
� i – potencia em horas de ponta ou potencia contratada;
� J – Redes de AT, de MT ou de BT;
� � - Produção nacional de energia (kWh);
� � - Perdas (%);
� � - Custo por kWh (€/kWh);
� � - Custo total (€);
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Introdução
As perdas são representadas pela diferença entre a energia que entra num sistema elétrico e a
energia que sai, no mesmo intervalo de tempo.
As perdas nos sistemas elétricos são decorrentes dos processos envolvidos na produção,
transporte e distribuição de energia. Idealmente as perdas num sistema elétrico devem ser 0% da
potência gerada, no entanto, nos países desenvolvidos as perdas encontram-se abaixo de 10% enquanto
nos países em desenvolvimento as perdas andam à volta de 20%. [1]
A otimização das perdas de energia existentes nas redes de distribuição é fundamental para as
empresas concessionárias de redes elétricas, porque, quanto menor for o valor das perdas, mais eficiente
será, do ponto de vista económico, permitindo também que a qualidade de serviço prestado aos
consumidores seja melhorada.
É essencial, por isso, efetuar-se a caracterização das perdas pelos diversos equipamentos do
sistema elétrico de energia, bem como, identificarem-se os fatores que provocam as perdas do sistema.
Na exploração do sistema elétrico de energia é essencial que haja uma otimização ao nível da
produção, transporte e distribuição de energia, de modo a que o valor das perdas ocorridas seja o menor
possível. [2]
Perdas técnicas vs. Perdas não técnicas
As perdas técnicas são causadas pelo transporte, distribuição e de transformação de energia. As
perdas devido aos meios de transporte rondam 1.5% e as perdas devido aos transformadores rondam os
20%. Os custos causados por perdas deste género são passados para o consumidor final. Estas perdas
podem ser reduzidas utilizando melhores condutores nas linhas de transporte ou recorrendo a
SmartGrids, que utilizam sistemas inteligentes de distribuição de energia, e assim reduzindo as perdas.
As perdas não técnicas são causadas por furto de energia, falta ou medição errada dos
contadores. Estas perdas são difíceis de contabilizar, mas causam avultados prejuízos às empresas de
energia, o que leva a que haja um grande interesse destas a impedir perdas deste género, e a sua
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prevenção e controlo deve ser realizado pelas entidades competentes (tribunais). Melhorias recentes nos
contadores de energia levaram a uma redução do furto de energia, apesar de esta redução ser
relativamente pequena. Os furtos energéticos podem ser potencialmente perigosos para as áreas
circundantes e para o infrator.
Perdas técnicas
○ Perdas devido aos meios de transporte e transformação de energia (condutores e
transformadores);
○ 1.5% nos cabos elétricos;
○ Transformadores: 0,5%, rendimento variável consoante a carga;
○ Os custos são passados para o consumidor final;
○ Baixo interesse para a redução destas perdas, devido ao ponto anterior;
○ Podem se reduzir recorrendo a SmartGrids e variantes;
Perdas não técnicas
○ Roubo de energia;
○ Erros de medição por parte dos contadores ou ausência destes;
○ Podem ser impedidas ou limitadas pelas autoridades oficiais;
○ Melhoramentos a nível de dos contadores, limita mas não impede o furto energético;
○ Potencialmente perigoso para as áreas circundantes e para o infrator;
○ Interesse por parte das empresas energéticas, pois causam prejuízo às empresas;
O que causa as perdas técnicas?
Efeito de Joule
Este fenómeno acontece sempre que se passa corrente por um condutor e, muito resumidamente,
consiste na transformação da energia cinética que os eletrões em movimento possuem, em energia
térmica. Esta transformação acontece sempre que um eletrão vai de encontro a um átomo do condutor
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por onde a corrente está a passar, causando agitação térmica. O resultado desta mudança de estado
resulta na dissipação de energia.
Este fenómeno foi descoberto por James Prescott Joule [3], ilustre físico britânico do século XIX
O Efeito Joule pode ser calculado utilizando a seguinte fórmula:
� = � ∗
Nota: o significado de cada variável está presente na Nomenclatura
Tomemos como exemplo uma simples lâmpada de incandescência:
Fig1. Lâmpada de incandescência e filamento
O filamento presente nesta lâmpada demonstra, quase, na perfeição o Efeito Joule.
Quando se liga o interruptor e acende uma lâmpada faz-se passar pelo filamento uma corrente
elétrica, o que faz com que este mesmo imita uma radiação, no entanto só cerca de 10 % de toda a
energia fornecida nos é útil, porque a restante 90 % é transformada em energia térmica. Isto, porque as
lâmpadas incandescentes são um exemplo claro de ineficiência energética. [4]
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A partir da equação do Efeito de Joule podemos concluir:
� Quanto menor for a resistência do material condutor, menor será a dissipação de
energia sobre a forma de calor
Tabela 1 – resistência de alguns materiais
� Os materiais mais utilizados pelas empresas que fazem o transporte de energia são: o
cobre (Cu) e o alumínio (Al), que, apesar de serem excelentes condutores, não são os
melhores pois é a opção mais rentável dado o preço elevado de outros condutores que,
teoricamente, fariam com que as perdas de energia por efeito de Joule fossem mais
reduzidas. [5]
� Quanto maior a intensidade de corrente, maior será a dissipação de energia, já que
quanto mais eletrões estiverem a passar pelo condutor maior será a agitação das
partículas que o constituem, como a resistência de um condutor aumenta com o
aumento da temperatura esta situação irá agravar-se com o tempo.
Análise da resistência dos cabos
A utilização de cabos demasiado extensos é mais um dos problemas que causa muitos problemas
à indústria, apesar de se poder evitar com relativa facilidade. Através da fórmula seguinte podemos
verificar esta afirmação:
=�� ∗ ��
�
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Quanto mais comprido for o cabo em causa, maior será a resistência o que nos remete mais uma
vez para o efeito de Joule, que está explicado no ponto anterior. [5]
Como minimizar
Existem inúmeras formas de maximizar a produção/transporte de energia e ao mesmo tempo
reduzir as perdas técnicas, o que resulta numa redução do custo de produção e do custo da fatura do
cliente final.
Primeiramente, é preciso fazer um grande investimento na área de modo a definir-se o melhor
modo de proceder, que materiais utilizar e qual o custo associada ao projeto em causa. Tal investimento
já anda a ser feito pelas grandes empresas como a EDP. [11]
Um dos modos, mais óbvios, de se diminuir este problema é, de facto, substituir os cabos
condutores por outros com melhor condutividade, como demonstramos no tópico anterior. [12]
Outra das formas seria aumentar a assistência, redobrando a atenção a potenciais problemas e
resolvendo-os o mais rápido possível, já que a cada minuto que um aparelho/cabo defeituoso está a
funcionar perde-se energia de um modo completamente desnecessário. [12]
Todas as medidas, contudo, têm de ser estudadas com grande atenção, porque um mau
investimento, nesta área, é, quase, sempre feita a uma enorme escala, o que causa uma perda enorme
para a empresa em causa.
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Gráfico 1.- Investimento no vetor Eficiência da Rede, 2010-2019
Montantes e custos típicos
O preço da energia varia com a carga que se coloca na rede, pois as perdas na rede dependem
da corrente I (Lei de Joule), aumentando ainda mais caso a necessidade energética se aproxime da
capacidade máxima das linhas de transmissão. [7]
´
A energia vinda de Espanha acarta um custo maior devido às perdas até ao local de consumo
(perdas em Portugal e Espanha combinadas), pois existe uma maior extensão das linhas de transmissão e
de transformadores e outras fontes de perdas, mas contra balançada pelo seu baixo custo de produção
(em comparação ao custo nacional). [8]
Não existem dados concretos em relação ao valor real dos custos devido a perdas, mas usando
as perdas em kWh (usando dados disponibilizados pela REN em 2011) e o custo do kWh (usando o custo
por kWh da tarifa normal disponibilizado pela EDP), conclui-se: [9]
� = � × � × �
� = 5.0503 × 10^10 × 10% × 0.105 = 530.281.500€
Assim pode-se inferir que as perdas no setor da energia acartam enormes custos, que são na sua
maioria transferidos para o consumidor, e por tal existe uma baixa preocupação por parte das empresas
energéticas em resolver este problema.
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Quem as paga?
O consumidor da energia, como destinatário final da distribuição elétrica, é, naturalmente, quem
sofre mais as consequências das perdas, tendo em conta a proporcionalidade entre a distância a que se
encontra do local onde aquela é gerada e as perdas que ocorrem nas redes de distribuição. Havendo
eficiência reduzida a nível dos sistemas elétricos, os preços vão aumentar, levando, também, à
dependência de redes elétricas de outros países, com preços mais competitivos.
Dada a política energética atual de Portugal, tem havido um maior investimento na PRE, sendo
este regime subsidiado com o intuito de diminuir a dependência energética face ao exterior. Porém,
deverá caminhar-se para que esta seja reduzida. Daí a necessidade de maiores investimentos para reduzir
as perdas nas redes de distribuição. [10]
Conclusão
Em suma, podemos retirar algumas informações importantes deste trabalho. As perdas de
energia fazem com que se perca largos milhões todos os anos e não há muito que se possa fazer acerca
disso, ou melhor, há, mas os custos desses “upgrades” não seriam rentáveis. É preciso relembrar que as
tecnologias que englobam as redes elétricas estão em constante desenvolvimento e o que hoje parece
ser muito bom amanhã pode estar completamente desatualizado.
Portanto, é necessário continuar a apostar no desenvolvimento desta área, porque só assim se
poderá reduzir os custos tento para as empresas como para o utilizador final.
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Referências bibliográficas
[1] - L. Ramesh, S. P. Chowdhury, S. Chowdhury, A. A. Natarajan, C. T. Gaunt, “Al, Minimization of Power
Loss in Distribuition Networks by Different Techniques”
[2] – Gonçalo Alexandre Domingues Figueiredo, “Caracterização das Perdas na Rede de Distribuição de
Média Tensão” Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Janeiro de 2012. Available:
https://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/65740/1/000151451.pdf .
[Acedido em 9 Outubro 2015].
[3] - electronicsarea. [Online] Available: http://www.efeitojoule.com/2008/04/efeito-joule.html
[Acedido em 13 Outubro 2015].
[4] – edisontechcenter. [Online] Available: http://www.edisontechcenter.org/incandescent.html
[Acedido em 9 Outubro 2015].
[5] - Pedro Nuno Beleza Oliveira Bernardes, “Caracterização das Perdas na Rede de Distribuição de Alta
Tensão” Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Julho de 2011. [Online]. Available:
http://paginas.fe.up.pt/~ee03264/documentos/Dissertacao.pdf
[Acedido em 10 Outubro 2015].
[6] – electronicsarea. [0nline] Available: http://electronicsarea.com/electrical-resistivity/
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[7] – erse. [online] Available:
http://www.erse.pt/pt/electricidade/tarifaseprecos/2015/Documents/PaginaPrincipal/Estrutura%20Tarif
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[Acedido em 16 Outubro 2015].
[8] – erse. [online] Available:
http://www.erse.pt/pt/electricidade/tarifaseprecos/tarifasreguladasdeanosanteriores/tarifas2012/Docu
ments/P%C3%A2rametros%20reg%202012-2014.pdf
[Acedido em 16 Outubro 2015].
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[9] – edp. [online] Available: https://www.edp.pt/pt/particulares/faqs/Pages/Usodaeltectricidade.aspx
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[10] – erse. [Online] Available:
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[11] – EDP. [online] Avaiable: http://www.edp.pt/pt/Pages/energia_para_investir.aspx
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[12] – electicalnotes. [online] Avaiable: https://electricalnotes.wordpress.com/2013/07/02/total-losses-
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[13] – EDP. [Oline] Avaiable:
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