Grupo: GPL

Tema: Planejamento da Oferta Considerando a Diversificação da Matriz Energética:

Título: Contribuição de Capacidade de Usina Solar Fotovoltaica sob Cenários On-grid, Off-grid com e sem armazenamento de energia - Estudo de Caso de Usina de Itumbiara e Implicações para o Setor Elétrico Brasileiro

Autores: Nilton Bispo Amado(1); Carlos Germán Meza González(1); Jacinto Maia Pimentel(2); Diogo Oliveira Barbosa da Silva(1); Demóstenes Barbosa da Silva(1)

Instituições: BASE ENERGIA(1); FURNAS(2)

Resumo: Do ponto de vista da operação do sistema elétrico, usinas sem potência firme confiável têm pouco valor econômico. Afinal, uma tarefa fundamental do sistema elétrico é satisfazer a demanda do sistema com níveis mínimos pré-estabelecidos de confiabilidade. Uma vez que a contribuição energética per se das usinas não é condição suficiente para o planejamento e operação do sistema elétrico, há muito tempo vêm sendo desenvolvidas metodologias e indicadores para avaliar a contribuição efetiva de potência das usinas instaladas, denominados crédito de capacidade ou valor de capacidade. Os métodos para estimar o crédito de capacidade podem ser agrupados em duas grandes categorias. O primeiro conjunto de métodos utiliza técnicas de avaliação da confiabilidade de sistemas de potência. Recentemente, e com o avanço da geração elétrica renovável e intermitente (tais como eólica e solar) os métodos probabilísticos aplicados nestas metodologias foram estendidos para mensurar a contribuição de capacidade destas fontes intermitentes. Dentre tais métodos incluem-se os métodos da potência convencional equivalente (Equivalent Conventional Power - ECP), Capacidade Efetiva de Atendimento da Carga (Effective Load Carrying Capability - ELCC) e Capacidade Firme Equivalente (Equivalent Firm Capacity - EFC). Tais métodos fundamentam-se nos indicadores Probabilidade de Perda de Carga (Loss of load probability - LOLP) e Expectativa de Perda de Carga (Loss of Load Expectation - LOLE). O supramencionado indicador LOLP é definido como a probabilidade de que a carga seja maior que a capacidade de geração disponível num dado período de tempo (tipicamente, numa dada hora). O LOLE é a soma dos LOLPs obtidos ao longo de um determinado período (tipicamente, um ano). O segundo conjunto de métodos para o cálculo do crédito de capacidade usa técnicas de aproximação, são mais simples e seus resultados variam em precisão. Dentre tais métodos, pode-se citar o método de Garver, o método Z e aproximação pelo fator de capacidade de horas críticas. Embora ainda não haja consenso quanto a qual metodologia utilizar para mensurar o crédito de capacidade das fontes intermitentes, claramente tem ganhado destaque a utilização do ELCC, que mensura o aumento de carga que pode ser suprido mantendo-se o nível de confiabilidade pré-existente (medido a partir do indicador LOLE), para um dado nível de inserção de fonte intermitente (por exemplo, 100 MW inseridos no sistema). Neste trabalho, avaliamos o efeito da inserção de usina solar fotovoltaica instalada em área livre disponível no entorno da Usina de Itumbiara, pertencente à FURNAS. Avaliaremos a contribuição de capacidade de usinas inseridas de maneira escalonada (100 MW, 200 MW, 300 MW, 400 MW, 500 MW, 600 MW, 700 MW, 800 MW, 900 MW, 10000 MW) no subsistema Sudeste, levando em conta a curva de carga deste subsistema e os geradores despacháveis instalados no mesmo. Será utilizada a ferramenta Renewable Energy Probabilistic Resource Assessment (REPRA), programa desenvolvido na linguagem R pelo National Renewable Energy Laboratory (NREL), o qual permite o cálculo do ELCC das fontes a partir: (i) da capacidade e disponibilidade das fontes despacháveis pré-existentes; (ii) da curva de carga a ser atendida; (iii) da curva de produção da fonte intermitente. Além do cálculo do crédito de capacidade por meio da ferramenta REPRA, os autores também discutem a importância do desenvolvimento de métricas para mensurar a contribuição de capacidade (potência) de fontes intermitentes, tais como implicações econômicas e ajustes necessários para aplicação da metodologia no contexto brasileiro. Esta pesquisa é parte dos trabalhos a serem desenvolvidos no P&D 00394-1606/2016 denominado Aplicabilidade de novas tecnologias de armazenamento de energia em suporte à sinergia entre as fontes solar e hidrelétrica, apresentado pela empresa FURNAS. Os resultados contribuirão para difundir o conceito de crédito de capacidade no contexto brasileiro e, consequentemente, facilitar a inserção de energias renováveis e tecnologias modernas de armazenamento, na medida em que permite quantificar não apenas a contribuição energética das fontes renováveis intermitentes, mas também sua contribuição em termos de potência, o que por sua vez permitirá orientar de maneira mais precisa as políticas públicas e a regulação da inserção de tais tecnologias no contexto brasileiro.