ARTIGOS CIENTÍFICOS, DISSERTAÇÕES E TESES

ARTIGOS CIENTÍFICOS


Impactos das Políticas Públicas na Expansão da Utilização do Gás Natural na Geração Termelétrica do Brasil

Autores: Thales Viegas, Roberto Brandão, Carlos Lopes, Raphael Guimarães e Daiane Meira.

A geração termoelétrica foi fomentada por políticas públicas que visavam ancorar a expansão da oferta de gás natural no Brasil e complementar a geração hidroelétrica, mas o parque térmico vem desempenhando um papel mais amplo do que este, embora o suprimento de gás continue sendo um gargalo no país. Novos instrumentos regulatórios devem enfrentar ambos os desafios e potencializar a geração térmica.

Publicado em setembro de 2016.

Benchmarking Para Uma Termelétrica Que Utiliza Turbinas Aeroderivadas, Conectadas Ao Sistema Interligado Nacional

Autores: Machado, José Augusto Silva; Ribeiro, Maria Alice Morato

Devido à falta de gás natural até 2007, a experiência brasileira na operação de termelétricas, em larga escala, ainda é recente e por isso a proposta de benchmarking é muito importante para que se tenha noção se as práticas adotadas são as melhores. Neste cenário nota-se que algumas termelétricas operam apenas nos horário de pico enquanto outras operam continuamente durante alguns dias no ano, permanecendo em reserva ativa durante meses. Deste modo a operação destas termelétricas é totalmente atípica e certamente não possuem padrão de operação similar às termelétricas que operam no resto do mundo. E por isso delas é cada vez mais exigida a garantia da alta disponibilidade e confiabilidade durante sua operação. As termelétricas que possuem as turbinas do tipo aeroderivadas são caracterizadas para operar eficazmente no regime de complementação durante os horários de pico, visto que são bastante ágeis para entrar e sair do sistema. Assim, o objetivo deste trabalho foi propor uma filosofia de benchmarking para as termelétricas instaladas no Brasil que operam com turbinas a gás do tipo aeroderivadas, modelo LM 6000, e que estejam no sistema interligado. Neste trabalho são apresentados os indicadores e sua importância, calculando a disponibilidade real de uma termelétrica que opera com 20 turbinas aeroderivadas modelo LM 6000, detalhando os conceitos da Norma IEEE Std 762-2006 e referenciando o banco de dados ORAP® com seus indicadores. Depois é apresentada a metodologia da coleta de dados na termelétrica e a comparação com as referências mundiais. Para a comparação com suas unidades irmãs, foi efetuado um estudo dos indicadores de desempenho conforme a norma internacional de confiabilidade e disponibilidade em unidades de geração de energia. Em seguida, foi efetuada a coleta dos dados para o cálculo dos indicadores de desempenho de uma termelétrica brasileira que opera com turbinas aeroderivadas, comparando seus indicadores com os das outras 298 turbinas semelhantes instaladas no mundo. E como conclusão são apresentadas observações e comparações importantes desta Termelétrica instalada no Sistema Elétrico Brasileiro em relação às Termelétricas semelhantes em operação pelo mundo.

Publicado em setembro de 2011.

Determinação De Índices De Desempenho De Usinas Termelétricas

Autora: Kondo, Natália Natsumi

O trabalho em questão visa a determinação de índices de desempenho de usinas termelétricas abordando quatro aspectos: Operacional, Manutenção, Financeiro e Ambiental. As variáveis associadas com a operação de uma usina (emissões atmosféricas, tempos de parada para execução de ações de manutenção e seus custos, e valor de ativo total) foram estudadas e convertidas em índices capazes de proporcionar um panorama geral do funcionamento da usina, e desempenho frente a outras usinas termelétricas. Para tal, o trabalho está dividido nas quatro abordagens anteriormente citadas, a fim de abranger todos os aspectos de uma usina termelétrica, as quais foram desenvolvidas análises, considerações, detalhamentos e conclusões individuais e específicas. Adicionalmente foram determinadas faixas de desempenho, caracterizadas conforme operação prevista em projeto da usina termelétrica. Essas faixas apresentam valores ótimos e limites de operação, classificação das zonas intermediárias e detalhamento das considerações realizadas.

Publicado em setembro de 2007.




DISSERTAÇÕES E TESES


Dissertação de Mestrado: Inovações Regulatórias para Contratação de Usinas Termelétricas a Gás Natural: o caso do leilão A-6 de 2017

Autor: André Côrtes Alves.

As projeções para a matriz elétrica brasileira ao longo dos próximos anos apontam para uma tendência de perda da participação das usinas hidrelétricas com grandes reservatórios e para o aumento da difusão das fontes renováveis intermitentes, com destaque para a fonte eólica. Neste contexto se faz necessária a incorporação de fontes controláveis de energia, dentre as quais se destacam as usinas termelétricas a gás natural tendo em vistas suas características técnicas e econômicas e a possibilidade de atuação deste tipo de fonte tanto na ponta quanto na base da curva de carga. O atual modelo do setor elétrico pode ser considerado extremamente bem-sucedido sob o ponto de vista da expansão da capacidade instalada e da segurança energética. Uma de suas principais características é o mecanismo de contratação de energia que prevê a contratação de usinas termelétricas na modalidade por disponibilidade. Contudo, nota-se também que, diante do novo paradigma de geração do setor, o atualdesenho possui inadequações do ponto de vista regulatório que estão relacionados, sobretudo, aos mecanismos de contratação e remuneração deste tipo de fonte. Como resultado, as usinas termelétricas até então contratadas possuem pouca aderência ao novo paradigma de geração. Desta forma, o trabalho se dedica a analisar tais inadequações bem como os possíveis aprimoramentos na regulação tendo como base o Leilão de Energia nova A-6 de 2017. A importância deste leilão se deve ao fato de que foram feitas importantes mudanças em seu edital que viabilizaram a contratação de duas usinas termelétricas com perfil de atuação voltado para a base da curva de carga e com maior aderência ao novo paradigma de geração do setor.

Referencia Bibliográfica: ALVES, André Côrtes. Inovações regulatórias para contratação de usinas termelétricas a gás natural: o caso do Leilão A-6 de 2017. 2017. Dissertação (Mestrado) – Curso de Políticas Públicas, Estratégias e Desenvolvimento do Instituto de Economia da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2018.

Dissertação de mestrado: Análise da Experiência Internacional na Contratação de Termoelétricas: Contribuições para o Caso Brasileiro

Autor: Pedro Vardiero Corrêa.

Historicamente, o desenvolvimento do Setor Elétrico Brasileiro foi fortemente centrado em usinas hidroelétricas com grande capacidade de reservatório e de regularização da oferta. Esse cenário se manteve relativamente estável até o final do século XX. Entretanto, desde os anos 2000, como consequência da crise de 2001, o Setor Elétrico Brasileiro tem experimentado um processo de transição de uma matriz hídrica para uma matriz hidrotérmica. O novo marco regulatório do setor elétrico, instituído pela Lei Nº 10.848 de 2004, introduziu os leilões de energia elétrica, além da figura da contratação de geração térmica por disponibilidade. No entanto, este modelo se mostrou financeiramente instável durante o período de seca prolongada, entre finais de 2012 e início de 2016, quando o Operador Nacional do Sistema optou por realizar um despacho contínuo e prolongado de grande parte do parque térmico brasileiro. Evitou-se com isso um racionamento, mas os altos preços da energia no curto prazo provocaram grande impacto financeiro para os agentes expostos a ele. Constata-se, ao longo do trabalho, que o problema principal reside no desenho das regras de comercialização de energia, evidenciando a necessidade de se aplicar aperfeiçoamentos regulatórios nas regras comercialização de usinas termoelétricas. Tendo em vista este contexto, esse trabalho visa responder como a experiência internacional pode auxiliar na introdução de inovações regulatórias para o ambiente de contratação de termoelétricas no Brasil. Neste sentido, buscou-se examinar dois mecanismos específicos, os ditos mercados de capacidade e confiabilidade, através do caso colombiano, e os mercados de serviços ancilares, através do caso PJM. Conclui-se que os mercados de capacidade e confiabilidade se mostram insuficientes para embasar possíveis aperfeiçoamentos ao caso brasileiro. Por outro lado, os mercados de serviços ancilares revelam alguns ensinamentos importantes ao caso brasileiro, merecendo uma agenda de estudo específica para este tema.

Referencia Bibliográfica: CORRÊA, Pedro Vardiero. Análise da Experiência Internacional na Contratação de Termoelétricas: Contribuições para o Caso Brasileiro. 2017. 172f. Dissertação (Mestrado) -Curso de Economia da Indústria e Tecnologia, Instituto de Economia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2017

Dissertação de mestrado: Contratos por disponibilidade de usinas termelétricas: uma análise dos resultados econômicos de operação

Autor: Murcia Neto, Emilio

Esta dissertação busca analisar a eficiência econômica da forma de classificação das usinas geradoras nos leilões de contratação de energia elétrica por disponibilidade. Historicamente, o Brasil tem apresentado uma matriz de geração de energia elétrica predominantemente hídrica, que, embora mais econômica do que as matrizes de geração prevalentemente térmicas, pode resultar em déficits de geração em períodos de escassez hidrológica. O ano de 2001 evidenciou tal perigo. Nele, uma série de baixas afluências hidrológicas, sem o prévio incremento adequado do parque gerador, resultou no Programa de Redução do Consumo e, através desse, num decréscimo de 20% na demanda por energia elétrica à época, acentuando a preocupação pela incorporação de empreendimentos termelétricos para diversificar a matriz de geração do País. Entre as modificações realizadas, destaca-se a alteração da estrutura de comercialização de energia elétrica no Brasil visando a favorecer à expansão da oferta termelétrica, concebendo-se a modalidade de contratação por disponibilidade. Tal modalidade transfere o risco da operação e do preço do combustível dos ombros do gerador para os do consumidor. Contudo, fez-se necessário, para viabilizar tal modalidade de contratação, o uso de ferramental diferenciado para classificação dessa nova oferta de energia nos leilões, e a ferramenta adotada foi o Índice de Custo Benefício (ICB). Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é analisar os resultados econômicos decorrentes do uso do ICB na contratação de usinas termelétricas por disponibilidade, verificando se ele se mostrou ou não adequado a tal fim. Para isso, analisam-se os resultados dos leilões para a contratação da energia de novos empreendimentos, destacando a participação de cada fonte energia e os valores financeiros exercidos por meio dos preços, das receitas fixas e dos respectivos ICBs. Além disso, é feita uma análise das operações das usinas termelétricas após a contratação. Dessa forma, são utilizados os anos operativos de 2014 e 2015, nos quais foi registrada uma profunda escassez hidrológica, como base na comparação de cenários de geração de energia elétrica com diferentes participações entre empreendimentos termelétricos a óleos derivados do petróleo e a gás natural. Os cenários utilizados são quatro: dois com composição real entre as dessas duas fontes termelétricas (óleos derivados do petróleo e a gás natural) para os anos de 2014 e 2015; e dois simulados, com 100% da geração termelétrica sendo realizada apenas a gás natural para os mesmos anos. Os resultados financeiros encontrados indicam que a potencial economia no custo da energia elétrica gerada no cenário simulado comparado ao cenário real seria da ordem de 6 bilhões de reais nos anos de 2014 e 2015. Assim, considerando as 59 usinas que integraram o universo da análise, o resultado que indica ineficiência no uso ICB, o qual apontou vantagem econômica de certos empreendimentos no momento de suas contratações que não se concretizaram nos cenários testados de baixa hidrologia. Ademais, fica clara a necessidade de aprimorar a metodologia de classificação de empreendimentos de geração de modo que tal metodologia leve em conta os efeitos de eventuais anos de baixa hidrologia, buscando tornar a contratação de energia elétrica no Brasil mais econômica e mais aderente à volatilidade hidrológica do País.

Publicado em: 2016

Dissertação de mestrado: Operação de Usinas Térmicas Contratadas por Disponibilidade: Uma Avaliação dos Impactos Setoriais sob as Óticas Técnica, Econômica e Financeira.

Autor: Soares, Fillipe Henrique Neves

A expansão da oferta energética frente à crescente demanda se mostra como um grande desafio para o país nas últimas décadas, tanto que para estimular os investimentos privados na área de geração de energia elétrica, o poder executivo, em 2003, iniciou as discussões de forma a apresentar seus objetivos e os pré-requisitos para alcançá-los e que mais tarde viria a se transformar na reforma do modelo institucional, introduzida no ano de 2004. Um dos marcos da reforma promovida são os leilões de compra de energia elétrica, tanto de geração existente, quanto de empreendimentos novos, sendo que a modalidades de contratação da energia pode ser por quantidade e por disponibilidade. Na modalidade de contratação por quantidade, o gerador vender um determinado montante de energia a um preço e deverá entregá-la ao comprador independentemente do seu montante de geração verificada em cada período. Na modalidade de contratação de energia por disponibilidade, o empreendedor é remunerado pelo investimento incorrido para construção e manutenção da usina, sendo ressarcido pelos compradores do contrato no custo de operação da usina incorrido, em caso de despacho da geração pelo operador do sistema elétrico. A contratação por disponibilidade é aplicada aos empreendimentos termelétricos e eólicos, cujos combustíveis podem ser desde os ventos e resíduos agrícolas de baixo custo, até óleo combustível derivado de petróleo com um alto custo e suscetível às oscilações de preço no mercado internacional. Esse custo assumido pelo comprador é um dos principais pontos de discussão desse trabalho, uma vez que por ocasião do leilão esse custo é ainda uma mera estimativa intrinsecamente relacionada com a operação eletro-energética do sistema elétrico brasileiro. Além disso, será introduzida a discussão sobre o impacto do custo da energia contratada por disponibilidade na tarifa dos consumidores, como resultado do próprio leilão associado à estratégia de cada distribuidora para contratação de seu mercado.

Publicado em 2009

Dissertação de mestrado: Alocação de unidades de geração termoelétrica em sistemas elétricos de potência

Autor: Canola, Saulo Ricardo

Este trabalho tem como objetivo realizar um estudo de alocação de unidades termoelétricas em sistemas elétricos de potência (SEP). O fluxo de potencia ótimo (FPO) foi utilizado para se obter o ponto ótimo de operação para o sistema e os multiplicadores de Lagrange associados às restrições. Os multiplicadores de Lagrange indicam a sensibilidade entre a função objetivo e a restrição a ele associada. Esta sensibilidade indica, quais as barras do sistema, são candidatas à alocação de novas usinas termoelétricas. Testes nos sistemas de 5 barras, IEEE 14 barras, IEEE 30 barras, equivalente CESP 440 kV de 53 barras e IEEE 118 barras comprovam a eficiência da abordagem, a qual poderá ser utilizada em estudos de planejamento da expansão do sistema.

Publicado em: 2006

Tese de Doutorado: Localização de usinas termoelétricas utilizando Sistema de Informação Geográfica e métodos de decisão multicritério

Autora: Zambon, Kátia Lívia

No setor de energia elétrica, a área que se dedica ao estudo da inserção de novos parques geradores de energia no sistema é denominada planejamento da expansão da geração. Nesta área, as decisões de localização e instalação de novas usinas devem ser amplamente analisadas, a fim de se obter os diversos cenários proporcionados pelas alternativas geradas. Por uma série de fatores, o sistema de geração elétrico brasileiro, com predominância hidroelétrica, tende a ser gradualmente alterada pela inserção de usinas termoelétricas (UTEs). O problema de localização de UTEs envolve um grande número de variáveis através do qual deve ser possível analisar a importância e contribuição de cada uma. O objetivo geral deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo de localização de usinas termoelétricas, aqui denominado SIGTE (Sistema de Informação Geográfica para Geração Termoelétrica), o qual integra as funcionalidades das ferramentas SIGs (Sistemas de Informação Geográfica) e dos métodos de decisão multicritério. A partir de uma visão global da área estudada, as componentes espaciais do problema (localização dos municípios, tipos de transporte, linhas de transmissão de diferentes tensões, áreas de preservação ambiental, etc.) podem ter uma representação mais próxima da realidade e critérios ambientais podem ser incluídos na análise. Além disso, o SIGTE permite a inserção de novas variáveis de decisão sem prejuízo da abordagem. O modelo desenvolvido foi aplicado para a realidade do Estado de São Paulo, mas deixando claro a viabilidade de uso do modelo para outro sistema ou região, com a devida atualização dos bancos de dados correspondentes. Este modelo é designado para auxiliar empreendedores que venham a ter interesse em construir uma usina ou órgãos governamentais que possuem a função de avaliar e deferir ou não a licença de instalação e operação de usinas.

Publicado em 2004

Tese de Doutorado: Bases Metodológicas para Incorporação da Variável Ambiental no Planejamento da Expansão Termelétrica no Brasil

Autor: Medeiros, Alexandre Mollica

Essa dissertação apresenta uma discussão sobre as questões ambientais associadas à expansão da termeletricidade no Brasil, com ênfase para as novas plantas a gás natural. Destaca-se como questão prioritária a necessidade da incorporação da variável ambiental no planejamento da expansão termelétrica no Brasil. Para abordar esse assunto, desenvolveu-se uma nova metodologia, apresentada no capítulo 6.
Outra contribuição também realizada por este trabalho foi à estimativa de emissões de gases de efeito estufa do parque termelétrico brasileiro para o período de 1984 até 2000. Os resultados deste estudo foram comparados com o total das emissões brasileiras na queima de combustíveis fósseis.

Publicado em 2003

Tese de Doutorado: Método para Avaliação de Impacto Ambiental (AIA) em Projetos de Grande Porte: Estudo de Caso de uma Usina Termelétrica

Autor: Stamm, Hugo Roger

Tendo em vista o advento do desenvolvimento sustentável, é necessário que ocrescimento industrial considere o meio ambiente como uma variável suportepara a manutenção das gerações futuras. Uma das ferramentas que visamassegurar o desenvolvimento sustentável é a Avaliação de Impacto Ambiental(AIA).O objetivo deste trabalho é o de propor um método de AIA para projetos degrande porte. Neste trabalho representado por uma usina termelétrica a carvão.O método proposto utiliza a técnica de cenários em conjunto com a teoria dasmatrizes de Leopold. A técnica de cenários permite simular vários locais paraestabelecimento do projeto e suas diversas fases de implantação. A teoria dasmatrizes de Leopold relaciona as ações propostas para a efetivação do projetocom os fatores ambientais impactados por cada uma delas. Considera osimpactos ambientais nos meios: físico, biótico e antrópico. Quantifica todosestes impactos e finalmente hierarquiza-os. Os impactos ambientaisdecorrentes do empreendimento são apresentados em tabelas conforme seusdiferentes cenários.O resultado obtido dá uma visão geral dos meios mais impactados e das açõesmais impactantes, permitindo ao empreendedor avaliar a inclusão de sistemasou equipamentos de controle da poluição no seu projeto ou priorizar atividadesde mitigação, controle e monitoramento ambiental. Ajuda o órgão licenciador efiscalizador no sentido de apresentar quais os meios mais impactados, asações propostas mais impactantes e os fatores ambientais mais críticosdurante a implementação e operação de um dado empreendimento.

Publicado em 2003