• Distribuição de Energia Elétrica - 5DIEE

• Sistema elétrico de potencia:

– Fornecer energia elétrica aos usuários com a qualidade adequada, no instante em que for solicitada.

• Sistema elétrico de potencia

compreende:

– GERAÇÃO/ TRANSPORTE/ UTILIZAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA

• Sistema elétrico de potencia compreende:

– Geração– Se. Elevadora de Transmissão – Sistema de Transmissão– Se. Abaixadora de Subtransmissão– Sistema de Subtransmissão – Se de Distribuição– Sistema de Distribuição Primária– Transformadores de Distribuição – Sistema de distribuição secundária.

– Representação de um sistema de Potencia - Diagrama unifilar:

• Geração

– Conversão de uma forma qualquer de energia ( hidráulica, mecânica térmica, ou outra) em energia elétrica.

– A Geração de energia elétrica deverá ser de acordo com a demanda imediata.

– A energia elétrica não é armazenada de forma eficiente.

• Geração - Gerador

• Dispositivo que transforma outras formas de energia em energia elétrica.

• Processo de Geração:– Químico;– Eletromagnético;– Fotoelétrico.

• Processo de Geração em Sistemas de Potência:– Eletromagnético

• Classificação da Geração de Energia Elétrica quanto a fonte:

– Fontes Renováveis:• Energia Solar (direta);• Energia Hidráulica;• Energia Térmica de Biomassa;• Energia Eólica;• Energia Geotérmica;• Energia das Marés.

– Fontes Não Renováveis:• Energia Térmica - Combustíveis Fósseis;• Energia Nuclear.

• Usinas Hidrelétricas– A energia mecânica de uma queda de água é

transformada em energia elétrica a partir de turbinas que acionam geradores elétricos.

– Elementos:• Lago artificial;• Represa/Barragem;• Tomada de água;• Turbina;• Gerador;• Subestação.

Usina Hidrelétrica: Atlas de Energia Elétrica do Brasil - ANEEL

– Usina Hidrelétrica de Itaipu

• Usina Hidrelétrica de Itaipu:

– Desenvolvido pelo Brasil e Paraguai;

– Rio Paraná;

– Estudos de Viabilidade e do Projeto – fevereiro de 1971;

– Criação da entidade binacional Itaipu para gerenciar a construção da Usina – maio de 1974;

– Inicio da construção - janeiro 1975;

– Conclusão da Barragem e Formação do Reservatório – outubro de 1982;

– Lago de Itaipu – área de 1.350 km2;

– Operação da primeira unidade geradora - Maio de 1984;

– A 18ª unidade geradora entrou em operação - abril de 1991;

– Entrada em operação das 2 ultimas unidades geradoras – maio de 2007;

– Potencia Instalada da Usina - 14.000MW (Megawatts);

– Unidades Geradoras – 20 de 700MW;

– Produção recorde em 2000 – 93.428 (GWh);

– Usina Hidrelétrica de Tucurui:

• Usina Hidrelétrica de Tucurui

– Eletronorte;– Estado do Para;– Rio Tocantins;– Capacidade instalada 8.000MW;

• Primeira etapa 1984 – 12 unidades geradoras com 4.200MW– Barragem:

• Altura 78m;• Extensão 8.005m

– Área alagada 2.850km2

– Construção 1976 - 1984;– Interligado com o Nordeste:

• LT Tucurui – Sobradinho no Rio S. Francisco 1.700km.

• Usinas Hidrelétricas

– Desvantagens:• Investimento alto;• Ocupa uma área significativa; • Impacto ambiental na instalação;• Elevado tempo de construção;• Localização independe do ponto da carga.

– Vantagens:• Tecnologia solidificada;• Baixo custo de Operação;• Energia Limpa.

• Usinas Hidrelétricas

– Potencial hidráulicos no Brasil:

– Bacia do Paraná;– Bacia do São Francisco;– Bacia do Tocantins;– Bacia Amazônica.

• Usinas Térmicas:

– Transforma a energia resultante da queima de um elemento combustível em energia elétrica.

– Elementos:• Caldeira para produção do vapor;• Turbinas;• Gerador elétrico.

Usinas Térmicas: Atlas de Energia Elétrica do Brasil - ANEEL

• Usinas Térmicas:

– Vantagens:• Localização próximo ao elemento combustível ou

a carga;• Tempo pequeno para entrada em operação;• Investimento inicial menor.

– Desvantagens:• Custo do Combustível;• Poluição Ambiental na operação.

• Cogeração– Consiste no aproveitamento local do calor residual originado

nos processos termodinâmicos de geração de energia elétrica, que de outra forma seria desperdiçado.

– Resumidamente cogeração é a produção simultânea de energia térmica e energia mecânica (elétrica), a partir de um único combustível.

– Nos processos convencionais de transformação da energia fóssil em energia elétrica (centrais termoelétricas), por mais eficiente que seja o processo, a maior parte da energia contida no combustível, usado no acionamento das turbinas, é transformado em calor e perdido para o meio ambiente.

• Cogeração– Existe uma limitação física que apenas permite o aproveitamento

de um máximo de 40% da energia contida no combustível que é usada no gerador para produção de energia elétrica.

– Assim, através da cogeração, é possível aproveitar o calor antes perdido, aumentando a eficiência energética do processo, a qual pode chegar aos 85% da energia contida no combustível.

– Uma das desvantagens da co-geração é que o calor só pode ser usado perto do centro produtor, devido à maior dificuldade no transporte da energia térmica (perdas térmicas nas tubagens), o que limita estas instalações a unidades relativamente pequenas se comparadas com as centrais térmicas convencionais.

• Central de cogeração:

– São equipamentos de construção compacta, integrados por um sistema que aspira ar do meio ambiente e o conduz até uma câmara onde o combustível é injetado e queimado continuamente. A caldeira de recuperação é utilizada para aproveitar o calor dos gases de exaustão, produzindo vapor ou água quente por troca térmica.

• Geração Eólica:

– Geração de energia elétrica a partir da energia dos ventos.

– Desenvolvimento a partir da crise do Petróleo da década de 1970.

– Parques Eólicos:• Sistema Isolado;• Sistema conectado;

– Geração Eólica:

• Geração Eólica Componentes:

– Torre metálica;– Nacele:

• abriga o aerogerador ou turbina eólica:• Rotor eólico;

– Conjunto de pás conectadas a um eixo.• Sistema de transmissão ( multiplicador) que transforma a

energia cinética dos ventos em energia mecânica de rotação;– Eixos, caixa multiplicadora,embreagem, etc.

• Conversor de energia (Gerador);• Sistema de controle e orientação que orienta o rotor em relação

a direção dos ventos;• Sistema de frenagem que controla a rotação do rotor;• Sistema hidráulico.

• Sistema de Geração Solar Fotovoltaica– Converte a energia luminosa em elétrica;– Ocorre pelos efeitos da radiação sobre os materiais

(semicondutores);– Configurações básicas:

• Isolados: – CC com Armazenamento de Energia;– CC sem Armazenamento de Energia;– CA com Armazenamento de Energia;– CA sem Armazenamento de Energia.

• Conectados a rede:– CA sem Armazenamento de Energia;

– Geração Fotovoltaica:

• Elementos do sistema fotovoltaico

– Painel solar com suporte de fixação:• É um elemento semicondutor que utiliza o efeito

fotovoltaico para produzir a eletricidade a partir da luz solar;• O silício é o material utilizado na fabricação de células;• Painéis são emoldurados em perfil de alumínio, formado de

células de silício que são as responsáveis pela geração de energia elétrica;

• As células geram tensões e correntes que são condicionadas às ligações em paralelo ou em série das células.

• Elementos:

– Controlador:• Dispositivo que controla a carga da bateria e o uso de

energia pelo usuário.

– Bateria:• Armazena a energia gerada pelo painel solar.

– Inversor: • A energia proveniente do painel é em corrente continua;• Transforma a energia gerada continua em alternada nas

tensões normais de utilização ( 220 ou 127volts)

Fonte: Atlas de Energia Elétrica do Brasil

Empreendimentos em Operação de Geração de energia elétrica no Brasil em setembro de 2013.

• Fonte: Aneel - Informações Gerenciais 3ª trimestre de 2013

Acréscimo Anual de Potencia Instalada de Produção de Energia Elétrica no Brasil

• Fonte: Aneel - Informações Gerenciais 3ª trimestre de 2013

Atlas de Energia Elétrica do Brasil - ANEEL

Custo de produção de energia elétrica no BrasilAtlas de Energia Elétrica do Brasil - ANEEL

• Geração de energia elétrica no Brasil 2013

– A capacidade instalada no Brasil em 2013 chegou a 126,7 mil megawatts (MW) provenientes de 3907 Usinas Hidrelétricas, Termelétricas, Eólicas, Nucleares, Pequenas Centrais Hidrelétricas, Centrais Geradoras Hidrelétricas e Solares.  Os dados constam do relatório de fiscalização da ANEEL que apresenta a atualização do Parque Gerador do Brasil até o dia 31 de dezembro de 2013.

• Fonte: www.aneel.gov.br

• Geração de energia elétrica no Brasil 2013

– A energia das hidrelétricas predomina e responde por 63,98% da capacidade instalada do país, seguida das termelétricas, com 28,83%, e das pequenas centrais hidrelétricas, com 3,67%. Compõem ainda a matriz 1,57% de potência de usinas nucleares, 1,74% de eólicas e 0,21% das centrais geradoras.

• Transporte de energia:

– Transmissão• Transporte de energia elétrica dos centros de produção aos de

consumo.

• Deve operar interligado.

– Subtransmissão• Transporte de energia elétrica das subestações de subtransmissão

as Se’s de distribuição e aos consumidores, em tensão de subtransmissão.

• Capacidade de transporte entre 20 a 150 MW por circuito.

– Distribuição• Distribui a energia elétrica recebida do sistema de subtransmissão aos

grandes, médios e pequenos consumidores.

• Transporte de energia:

– O local da Geração é na maior parte das vezes distante do ponto de utilização exigindo o transporte desta energia.

– A energia elétrica é facilmente transportada.

– A maneira de transportar energia sob a forma de eletricidade é utilizando-se linhas de transmissão (LT).

– As LT’s concorrem com dutos e outra formas de transporte de energia.

• Linha de Transmissão (LT):

– Até certos limites aumentando-se a tensão obtem-se menores perdas elétricas para uma mesma seção de condutor:

• Correntes menores permitem utilizar condutores de menores seções e torres menos reforçadas;

• A economia obtida ao se projetar uma linha com condutores mais finos para maiores tensões, pode ser perdida pelo aumento de perdas no ar que se ioniza, graças ao alto gradiente de tensão no condutor e pelo aumento de custo de isoladores.

– O nível de tensão será de acordo com a potência e a distância a ser transportada a energia elétrica.

• Linha de Transmissão (LT):

– LT a partir de 230 kV (230, 345, 440, 500, 765kV);

– LST a partir de 69kV e abaixo de 230kV (69kV, 138kV);

– RD abaixo de 69kV:• Primária: 11,4; 13,8 e 34,5kV• Secundária: 380/220V e 220/127V

• Sistema Interligado

– Vantagens da interconexão dos sistemas elétricos:

• Troca de energia entre regiões:– Regiões com regimes hidrológicos diferentes.

• Necessidade de grandes blocos de potência;

• Necessidade de maior confiabilidade;

• Aproveitamento de fontes de energia mais econômicas;:– Operação de usinas hidrelétricas e termelétricas em regime de

complementaridade.

• Operação mais econômica de um sistema de potência.

• Sistema Interligado

– Desvantagens:

• Corrente durante um curto circuito é aumentada (necessidade de equipamentos de maior capacidade);

• Perturbações em um sistema (curto circuito) são estendidas aos demais sistemas conectados (necessidade de instalação de relés apropriados)

• As máquinas síncronas dos sistemas devem estar em fase.

• Consumo de energia

– É um dos principais indicadores do desenvolvimento econômico.

• Subestação

– Parte de um sistema de potência, concentrada em um dado local, compreendendo primordialmente as extremidades de linhas de transmissão e/ou de distribuição, com os respectivos dispositivos de manobra, controle e proteção, incluindo as obras civis e estruturas de montagem, podendo incluir também transformadores, equipamentos conversores e/ou outros equipamentos.

• Subestação

– Subestação abaixadora:• Subestação transformadora na qual a tensão de saída é menor

do que a tensão de entrada.

– Subestação elevadora:• Subestação transformadora na qual a tensão de saída é maior

do que a tensão de entrada.

• Subestação

– Subestação de transmissão:• Subestação transformadora que alimenta um sistema de

transmissão.

– Subestação de subtransmissão:• Subestação transformadora que alimenta um sistema de

subtransmissão.

– Subestação de distribuição:• Subestação rebaixadora que alimenta um sistema de

distribuição.

• Sistema de Distribuição:

– Distribui a energia elétrica para o consumidor final.

– Parte de um sistema elétrico destinada à distribuição de energia elétrica, numa determinada localidade, ou numa parte determinada desta.

– Conjunto de instalações e equipamentos elétricos existentes na área de atuação de uma distribuidora. (Cartilha de Acesso ao Sistema de Distribuição – PRODIST)

– Tem importância fundamental no sistema elétrico.

• Maiores Distribuidoras em consumo de energia:

• Fonte: Aneel - Informações Gerenciais 3ª trimestre de 2013

• Referencias Bibliográficas:

– Informações Gerenciais 3ª trimestre de 2013• ANEEL

– Atlas de Energia Elétrica do Brasil – 3ª edição• ANEEL

– BEN 2013, Balanço Energético Nacional – 2013• EPE (Empresa de Pesquisa Energética)• Ano base 2012

FIM