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Amilcar GuerreiroDiretor de Estudos de Energia ElétricaEmpresa de Pesquisa Energética - EPE

Brasília, DF | 22 de novembro de 2016

Brasil: Matriz Energética do Futuro

Matriz Energética do Futuro no Brasil | A. Guerreiro | DF, nov 2015


AGENDA1 Considerações iniciais

2 Contexto socioeconômico e demográfico

3 Energias Renováveis

4 Questões chave

5 Algumas conclusões



1 Considerações iniciais

Matriz Energética do Futuro no Brasil | A. Guerreiro | DF, nov 2015 4

SUSTENTABILIDADE SOCIOAMBIENTAL

Objetivos do planejamento da expansão


Oferta adequada

Baixadependência energética

Minimização dosimpactos ambientais

Preços e tarifas adequados


Controle de emissões de gases de efeito estufa



Fontes próprias de energia

Tempestividade da expansão

Aperfeiçoamento dos programas ambientais

Fontes mais competitivas


Prioridade para fontesnão emissoras





Fontes renováveis e eficiência energéticaatendem aos objetivos da política energética


Elementos básicos da estratégia daexpansão da oferta de energia elétrica

� Reciclagem e aproveitamento de resíduos

� Energia nuclear

� Energiasrenováveis

eólica solar biomassauhe

� Eficiência energética



2 Contexto socioeconômico e demográfico


Contexto socioeconômico e demográfico

CRESCIMENTODEMOGRÁFICO

-0,4%

-0,2%

0,0%

0,2%

0,4%

0,6%

0,8%

1,0%

1,2%

1,4%

180

190

200

210

220

230

240

Mil

ha

res

População Taxa de crescimento

+ 20-25 milhões de pessoas

População da Austrália22 milhões (2013)(11.000 kWh/hab/ano)


Contexto socioeconômico e demográfico do PNE


CRESCIMENTODA RENDA

10,8 13,519,2

26,5

35,9

Ch

ina

Me

xico

Bra

sil

20

12

Ve

ne

zue

la

Bra

sil

20

20

Ru

ssia

Ch

ile

Bra

sil

20

30

Ko

rea

Bra

sil

20

40

Sp

ain

Bra

sil

20

50

Fra

nce

Ge

rma

ny

Jap

an

Un

ite

d S

tate

s

10,8 13,920,5

30,0

42,3

Ch

ina

Me

xico

Bra

sil

20

12

Ve

ne

zue

la

Ru

ssia

Bra

sil

20

20

Ch

ile

Bra

sil

20

30

Ko

rea

Sp

ain

Bra

sil

20

40

Fra

nce

Ge

rma

ny

Bra

sil

20

50

Jap

an

Un

ite

d S

tate

s

Banda inferior Banda superior

Em 2050, renda per capita entreUS$ 36 mil e US$ 42 mil por ano

[US$ 2012]

Renda per capita da AustráliaUS$ 36.000 (2012)


Contexto socioeconômico e demográfico do PNE


CRESCIMENTODA DEMANDADE ENERGIA

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000

Chile

Paraguai

Argentina

PortugalEspanha

Itália

União Europeia

Reino Unido

Alemanha

França

Estados Unidos

Brasil 2013

Brasil 2030

Brasil 2050

kWh/hab/ano

US$/hab/ano

CRESCIMENTODA RENDA

Em 2050, consumo de eletricidade comparável ao consumo atual depaíses industrializados



3 Energias renováveis


Matriz Elétrica Brasileira

¹ Inclui gás de coqueria

² Inclui importação

³ Inclui lenha, bagaço de cana, lixívia e outras fontes primárias.

BRASIL (2014)

oferta hidráulica² em 2014: 407,2 TWh

oferta total² em 2014: 624,3 TWh oferta total² em 2013: 611,2 TWh

oferta hidráulica² em 2013: 431,3 TWh

BRASIL (2013)


Participação de renováveis na matriz elétrica

• Em 2014, a participação de renováveis na Matriz Elétrica Brasileiracaiu para 74,6% devido às condições hidrológicas desfavoráveis e ao aumento da geração térmica.

Fonte: EPE; Agência Internacional de Energia. Elaboração: EPE

19,7%

21,2%

78,3%

74,6%

0% 20% 40% 60% 80% 100%

OCDE (2012)

Mundo (2012)

Brasil (2013)

Brasil (2014)

Renováveis Não renováveis


Matriz elétrica mundial, 2010Fonte: AIE, 2012

16,03,7

22,2

12,9

4,6

40,6Hidráulica

Outras renováveis

Gás natural

Nuclear

Derivados de petróleo

Carvão e derivados (3)

Unidade

%

Renováveis: 19,7%


20,213,8

1,51,4

Hidro

Outras renováveis

Térmicas

Nuclear

36,9 GW

54,9%

3,8%

37,4%

3,9%

Renováveis: 92%

FONTE: EPE (PDE 2023)Outras renováveis: eólicas, biomassa e PCH

82% EÓLICAS

� Expansão já contratada da capacidade instalada do SIN


FONTE: EPE (PDE 2023)

10,6

16,1

7,5 Hidro

Renováveis

Térmicas

31,1%

47,0%

21,9%

Renováveis: 78%

GW%

� Expansão planejada da capacidade instalada do SIN(horizonte decenal) 34,2 GW

55% EÓLICAS


116,947,2

28,2

3,4

Hidro

Outras renováveis

Térmicas

Nuclear

195,7 GW

59,8%

1,7%

24,1%

14,4%

Renováveis: 84%

FONTE: EPE (PDE 2023)Obs.: Hidro inclui importação (Itaipu)Outras renováveis: eólicas, biomassa e PCH

� Capacidade instalada no SIN, 2023

GW%


� Perspectivas renováveis

EÓLICA

� Expansão da biomassa da cana é função do crescimento da produção do setor sucroalcooleiro

� Potencial para triplicar a geração elétrica entregue à rede com aumento da produtividade e da oferta de biomassa

� Competição com a produção de etanol de 2ª geração

� Potencial de expansão de outras biomassas (madeira, resíduos etc.)

BIOMASSA

� Vasto potencial� Competitividade comprovada� Mantem (20 mil MW em 10 anos) ou

aumenta ritmo de expansão da capacidade instalada



ENERGIA SOLARCusto de investimento, US$/kW

Heliotérmica

US$ 800/kW

US$ 1.750/kW

US$ 3.400/kW

US$ 6.200/kW

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

2020 2030 2040 2050

PV



GERAÇÃO DISTRIBUÍDA

0

25

50

75

100

2014

2016

2018

2020

2022

2024

2026

2028

2030

2032

2034

2036

2038

2040

2042

2044

2046

2048

2050

GW

GD resíduos GD Fotovoltaica

Capacidade Instalada Fotovoltaica Cap Instalada GD Res

78 GW

4,9 GW



4 Questões chave


Questões chave

Eficiência energética

Preço da energia

Efeitos da inserção derenováveis no sistema

Expansão hidrelétrica

Mudanças climáticas(emissões CO2)


EXPANSÃO HIDRELÉTRICA(*)

86 GW34%

38 GW

60 GW

25 GW

184 GW

149 GW

2013 Decenal

75%

APROV.

124 GW50%

(*) Inclui PCHObs.: Potencial total: 250 GW, considerando apenas metade dos aproveitamentos binacionais e não considerando unidades de ponta (10 GW)

60%

5 GW 3 GW 10 GW 18 GWPCH

Cenário


CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO DOS RESERVATÓRIOS DO SIN

CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO DOS RESERVATÓRIOS DO SIN

Energia Armazenável Máxima / Carga

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

SUDESTE

SUL

NORDESTE

NORTE

ITAIPU

MADEIRA

MANAUS

B.MONTE

TAPAJOS

(em relação ao consumo)


Menor expansão hidrelétrica

• maior expansão de outras renováveis

• maior expansão termelétrica


oferta doméstica de gáspara termelétricas

importação

GÁS NATURAL

2025 2050


CARVÃO

• Projeto típico: 500 MW

• Investimentonacional: US$ 4.050/kWimportado: US$ 3.680/kW

• Custo do combustívelnacional: US$ 25/MWh (US$ 30/t)importado: US$ 45/MWh (US$ 100/t)


• Projeto típicoAP 1000 (1.000 MW)

• InvestimentoUS$ 6.320/kW

GERAÇÃO NUCLEAR


Expansão termelétrica

• nuclear x carvão: custo de investimento

• carvão x gás natural: preço do gás

• nuclear: limitações constitucionaisà participação privada

• carvão: evolução tecnológica paracaptura e armazenamento de carbono

• gás: preço do gás einvestimento em E & P


Questões chave


Preço da energia





173,2 171,0 168,6 165,8 164,8 163,9160,5 158,6 158,0 157,4 157,1 157,1

151,6 151,0144,8

103,4

126,6

156,8

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

200,0

Preço médio da energia nos leilões de expansão da oferta

Fonte: EPE Nota: Valores atualizados para jan/2011

R$/MWh


Questões chave


Preço da energia





Sistema COM hidráulicas Sistema SEM hidráulicas

0

10

20

30

40

50

60

70

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

MtC

O2

Norte

NE

SE

Sul

0

10

20

30

40

50

60

70

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

MtC

O2

Norte

NE

SE

SUL

Emissões de CO2 mais altas na produção de eletricidade

Menor expansão hidrelétrica

horizonte decenal


1994 2000 2005 2014 2020

Intensidade de carbono naeconomia

kgCO2/103 R$ [2007]

Renováveis e metas brasileiras de emissões de CO2(metas anunciadas na COP 15 e formalizadas no Decreto nº 7.390/10)

0

250

500

750

1.000

1994 2007 2020

biocombustíveis


Renováveis

Expansão hidráulica

em MtCO2

��


Note: For Brazil, includes ethanol and biodiesel. For other countries corresponds to biofuels and waste

Source: EPE (Brazil data); IEA (International data)

iNDC: Expanding the use of renewable energy sources other than hydropower in

the total energy mix to between 28% and 33% by 2030.

FORECASTSHARE OF RENEWABLES IN TOTAL PRIMARY ENERGY SUPPLY (TPES) EXCLUDING HYDROPOWER/ELECTRICITY (COP 21)

Brazil

(2030)

Brazil

(2025)

Brazil

(2005)

Brazil

(2014)

India

(2013)

Germany

(2013)

France

(2013)

World

(2013)

USA

(2013)

United

Kingdom

(2013)

Japan

(2013)

32.6% 31.9%

29.2%28.0%

24.8%

11.2%

7.3% 7.2%5.6% 5.5%

3.4%


4,386

2,128

945 943

594342 304 235 206 199 85 73 60 26

MtCO2

Source: EPE (Brazil data); IEA, 2015 (International data)

Note: Refers only to CO2 | International data for “electricity & heat production” | Data for Brazil in GWP AR5

INDICATOR

GHG ANTHROPOGENIC EMISSIONSELECTRICITY SECTOR (INTERNATIONAL COMPARISONS)


Questões chave


Preço da energia





� Variação anual da geração solar é menor do que a da geração eólica e do que a geração hidráulica

Produzido a partir de PVWatts (NREL)

0%

50%

100%

150%

200%

250%

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

%

Mês

N

NE

SE

0%

50%

100%

150%

200%

250%


%

Mês

CE

RS

BA

0%

50%

100%

150%

200%

250%


%

Mês

BA

CE

RJ

SC

FONTES RENOVÁVEISCurva anual da geração esperada (média = 100%)


Características das fontes renováveis


Simulação operação parque eólicona Região Nordeste(2015, 4.336 MW, 167 parques)

Dia de MAIOR geração: 16/08/2015

Geração MÍNIMA de 3.200 MW (73%)

Fonte:


Geração MÁXIMA de 800 MW (18%)

DIFERENÇA: 2.400 MW (55%)

Fonte:

Simulação operação parque eólicoRegião Nordeste

(2015, 4.336 MW, 167 parques)

Dia de MENOR geração: 06/04/2015


Dia de máxima variação em 1 hora – 12/10/2015

1.144 MW/h

Fonte:


(2015, 4.336 MW, 167 parques)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0

Dia 02/10/2015, base 10 min

60%

Dia: 02/10/2015

Fonte:


(2015, 4.336 MW, 167 parques)

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0

Dia 02/10/2015, base 10 min

25%

2 h2 ½h

≈40%

Dia: 02/10/2015

Fonte:


(2015, 4.336 MW, 167 parques)

Operação parque eólico Região NordestePermanência da geração durante quatro 4 semanas

(entre 20 abr e 17 mai 2016)

-

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

25% de chance de geração ≥ 3.080 MW25% de chance de geração ≤ 2.390 MW

DIFERENÇA: 690 MW

Fonte: IPDO, ONS


Geração solar fotovoltaica

Há dias ensolarados no inverno ... ... E dias ensolarados no verão!

e há dias nublados!

Em comum, variações de potência superiores a 30% da pot. inst. em intervalo de 1 min. e

superiores a 40% em 10 min.!

Elaboração: EPE, com dados de usinas europeias


Geração solar em um dia típico(planta única e média de várias plantas em um mesmo sítio)

Características das fontes renováveis


O “fading” da geração fotovoltaica ...

Efeito sobre a curva de carga diária na Califórnia

No pôr-do-sol ocorre rápido aumento da carga.Essa diferença deve ser suprida por fontes despacháveis.

Fonte: CAISO – California Independent System Operator


ATENDIMENTO À CARGA

Variável DescriçãoEn. Fio d’água Energia Fio d’água Líquida, considerando um cenário de afluência baixa (5% dos piores cenários)

Geração OFR Expectativa de Geração no SIN de Outras Fontes Renováveis: eólica, solar, PCH e biomassa (considerada no PDE 2024)

Inflexibilidade Total de Geração Térmica Inflexível

0

10 000

20 000

30 000

40 000

50 000

60 000

70 000

80 000

90 000

100 000

110 000ja

n/1

5

jul/

15

jan

/16

jul/

16

jan

/17

jul/

17

jan

/18

jul/

18

jan

/19

jul/

19

jan

/20

jul/

20

jan

/21

jul/

21

jan

/22

jul/

22

jan

/23

jul/

23

jan

/24

jul/

24

MW

med

Mercado Líquido de Energia no SIN para Fontes Controláveis PDE 2024

En. Fio d'água Geração OFR Inflexibilidade Mercado Total Mercado - Geração OFR - En. Fio d'água - Inflexibilidade


Questões chave


Preço da energia





tempo

consumo final

consumo final em to

Eficiênciaenergética

consumo final em t

to t

Crescimento vegetativo(crescimento demográfico;acumulação de capital, etc.)

Efeito renda/estrutura

� Eficiência energética e efeitos renda/estrutura


0

250

500

750

1.000

1.250

1.500

1.750

2.000

2013 2030 2050

TWh

Consumo final de energia elétrica (CFE)

eficiênciaenergética

2013/2050

PIB 3,6

CFE SEM EE 3,7

COM EE 3,2

0,889

PIB: Produto Interno BrutoCFE: Consumo Final de Energia ElétricaEE: Eficiência Energética

per capita 2013/2050

PIB 3,5

CFE SEM EE 3,4

COM EE 2,8

0,800


363,6 TWh(24,7% do aumento do CFE)

1,028

0,971


Energia conservada em 2050

� Eficiência elétrica por setor

Indústria 160 TWh

Comercial/Público 113 TWh

Contribuição de cada setorpara o total conservado

44%

31%

2%

23%Residencial 84 TWh

Outros2 7 TWh

Obs.: (1) indústria inclui setor energético; (2) energia conservada nos setores agropecuário e transporte


75.000 MW hidroelétricosEnergia conservada equivalente

� Eficiência energética em 2050

Energia elétrica363,6 TWh(24,7% do acréscimo do consumo)

(30% do potencial hidrelétrico nacional)


EVOLUÇÃO DA INTENSIDADE ENERGÉTICA E ELÉTRICA DA ECONOMIA



� Eficiência energética em 2050Emissões evitadas de gases de efeito estufa

SetorBase:

setor elétrico 2014Base:

geração a gás

Industrial (1) 21,9 65,6

Comercial 15,5 46,3

Residencial 11,5 34,4

Outros (2) 1,0 2,9

TOTAL 49,9 149,2

(1)Inclui setor energético(2)Transportes e setores público e agropecuário

A avaliação das emissões evitadas depende da composição da oferta futura de energia. Na medida em que a geração hidrelétrica perde participação na matriz elétrica, as emissões de CO2

tendem a ser maiores.(10 a 30% das emissões totais na produção e no consumo de

energia no país em 2014)



5 Algumas conclusões


� Haverá importante aumento da demanda por energia elétrica nos próximos 35 anos (aumento da população, acumulação de capital, aumento da renda)

� O aumento da demanda ocorre mesmo considerando expressivos ganhos de eficiência energética

� Eficiência energética e fontes renováveis são elementos fundamentais da estratégia para atendimento à expansão do sistema elétrico e para os compromissos nacionais relativos à questão global do clima

Algumas conclusões


� O aproveitamento do potencial hidrelétrico é chave para a modicidade tarifária e para manter a participação de renováveis na matriz elétrica brasileira

� O aumento da participação de fontes não controladas (como eólica ou solar) ou com despacho inflexível (por razões ambientais, operativas ou comerciais) impõe alterações no arranjo do parque gerador e no sistema de transmissão

� Deverá ser relevante a introdução de geração base em substituição à geração hidrelétrica: carvão ou nuclear ou gás, a depender dos avanços tecnológicos, das restrições ambientais e da competitividade

Algumas conclusões


EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA - EPE

Muito obrigado!

http://www.epe.gov.brAv. Rio Branco, 1 – 11o andar

20090-003 Rio de Janeiro RJTel.: + 55 (21) 3512 - 3100Fax: + 55 (21) 3512 - 3199

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