Planejamento integrado de recursos

Planejamento Integrado de Recursos ENE 5703 - Usos finais e demanda de energia 3a parte

ROTEIRO

Planejamento Tradicional x PIR

Visão Geral

ENE 5703 2008 Prof. Ildo Luís Sauer

Energia da Fonte Primária ao Uso Final ENE 5703 2008 Prof. Ildo Luís Sauer Produção de Energia Primária Variação de Estoques Primários Importação de Energia Primária Produção de Energia Primária Não Aproveitada e Reuniões Primárias Exportação de Energia Primária Perdas Primárias Exportação de Energia Primária Oferta Interna Bruta Entrada Primária Centro de Transfor- mação Prod. de Energia Secundá- ria Variação de Estoques Secundários Importação de Energia Secundária Perdas de Transformação Oferta Total Secundá- ria Não Aproveitada Secundária Exportação de Energia Secundária Oferta Interna Bruta Perdas Secundá- rias Consumo Final Secundá- rio Consumo Final Total Consumo Final Não Energético Consumo Final Energé- tico Setores de Consumo Final (Inclui Consumo Próprio do Setor Energético) Energia Primária Transformação Energia Secundária Consumo Final Total Setor Energético

Planejamento Tradicional e PIR ENE 5703 2008 Prof. Ildo Luís Sauer Fonte: HIRST, 1991

Planejamento Tradicional e PIR ENE 5703 2008 Prof. Ildo Luís Sauer Fonte: Swicher, Januzzi, Redlinger X

Ações ENE 5703 2008 Prof. Ildo Luís Sauer

Análise/Descrição das Possíveis Alternativas de Crescimento – PIR visão geral ENE 5703 2008 Prof. Ildo Luís Sauer Aprovação dos Intervenientes Análise das Incertezas 1 Govêrno, Empresas, Consumidores Objetivos Dados e Informações Geração de BD Diagnóstico da Situação Energética Atual Inf. Sócio- Econômicas e det. Altern.Cresc. Balanço Oferta e Demanda Plano Energético Integrado Análise e Projeções de Demanda Avaliação de Recursos e Tecnologias Análise de Impactos e Riscos Tarifas 4 5 6 7 8 10 11 Monitoramento e Avaliação Realimentação das Bases de Dados Configuração do Sistema de Produção Planos de Investimento e Financiamentos Estratégias de Implementação, Gerenciamento, e Avaliação Diretrizes 2 9 3

PIR – visão geral ENE 5703 2008 Prof. Ildo Luís Sauer Fonte: OAK Ridge Fonte: Tellus Institute

Plano integrado de recursos

Elementos chave

Integração de recursos:

Recursos: potência comprada, construção, produção independente de energia.

Transmissão e distribuição: redução de perdas, mudança nas linhas de projeto em resposta às mudanças em modelos de carga de uso final.

Demanda: programas de administração da carga e eficiência, retenção nas ações de mercado, promoção de conservação, projetos alternativos, novas modalidades tarifárias

Integração dos departamentos e pessoal da concessionária:

Coordenação, cooperação, comunicação, (planejamento, mercado, engenharia, comercial, marketing)

Explicar o tratamento da incerteza:

Variáveis principais para considerar intervalos apropriados (valores altos/baixos, distribuição), correlação em torno das incertezas variáveis, aplicação de métodos analíticos apropriados, apresentação e interpretação dos resultados

Implicações públicas:

Consumidores, regulação, analistas externos.

Implementação:

Aquisição dos recursos e programas do lado da demanda, dados e análises

Continuidade do processo:

Revisão dos planos e desenvolvimento de novos planos, realimentação da parte de implementação do planejamento.

ENE 5703 2008 Prof. Ildo Luís Sauer Fonte: Hirst, 1987

Definição de Objetivos e Metas (Sociais)

Definição de Diretrizes Políticas

Bancos de Dados do Plano

Diagnóstico da Situação Energética Atual

Análise/Descrição das Possíveis Alternativas de Crescimento

Análise e Projeções da Demanda de Energia

Avaliação dos Recursos/Fontes de Energia e das Tecnologias de Produção (Geração) e Uso (GLD)

Balanço de Oferta e Demanda

Configuração do Sistema de Produção (Oferta)

Plano de Financiamento

Estratégia de Implementação/Gerenciamento e Critérios de Avaliação

Definição de Objetivos e Metas (Sociais)

Avaliação das opções/estratégias coerentes com as políticas sócio-econômicas

São estabelecidos de forma qualitativa;

Obedecem a políticas energéticas e diretrizes nacionais, estaduais e locais;

Devem atender dentro do possível as expectativas dos usuários e das empresas envolvidas (Geradoras, Transmissores, Distribuidores e Comercializadores);

É importante que haja concordância de todos os intervenientes sobre objetivos e metas a serem atingidas pelo PIR

Plano integrado de recursos ENE 5703 2008 Prof. Ildo Luís Sauer

Definição de Diretrizes Políticas

Explicitação das diretrizes resultantes dos objetivos fixados

Constituem restrições, indicando limites de ação para o plano:

Preços

Conservação

Meio-ambiente

etc.

Bases de Dados

Etapa fundamental do processo de planejamento

Interdependência: Planejamento x Desenvolvimento da Base de Dados:

Planejamento >>> Disponibilidade e qualidade de dados

Lacunas e deficiências são identificadas no processo de planejamento

Etapas para estruturação e implementação da base de Dados:

Identificação: depende de:

Objetivos da política energética

Problemas, estudos e análises do processo de planejamento (modelo)

Busca/Coleta: exige:

Pesquisas, enquetes, questionários

Levantamentos e auditorias

Organização e compatibilização:

Balanços

Matrizes Insumo-produto

Bases de Dados:

3.1. Identificação dos Dados Necessários:

3.1.1. Análise da Demanda:

Dados que afetam a demanda:

Atividade econômica setorial e global

Desenvolvimento demográfico

Condições climáticas

Preços

Políticas e regulamentos

Distribuição de Renda, etc.

Dados sobre a demanda:

Consumo por setores (industriais, agrícola, residencial, transportes, terciário)

Consumo por categoria de uso (força motriz, cocção, aquecimento de água, calor de processo, etc.)

Consumo por fonte (hidrocarbonetos, carvão, lenha, eletricidade, etc.)

Eficiências de conversão de equipamentos de uso final (energia útil: trabalho, calor, iluminação, etc.)

Bases de Dados:

3.1.2. Análise de Recursos:

Dados importantes:

Reservas e potenciais totais

Taxa de crescimento/adição de reservas

Taxas de produção

Restrições de produção

Considerar:

Curvas de suprimento de longo prazo

Custos marginais crescentes para recursos não renováveis

Custos marginais variáveis para renováveis (economias de escala, penetração de mercado, tecnologias, etc.)

Bases de Dados:

3.1.3. Análise de Tecnologias:

Dados importantes:

Centrais elétricas, refinarias, Portos, minas, poços de petróleo, biodigestores, usinas de álcool, etc.

Ciclos de combustível: óleo, carvão, nuclear, cana-de-açúcar, solar, biomassas, etc.

a) Parâmetros de desempenho de engenharia/técnicos:

Insumos energéticos requeridos (materiais, restrições, etc.)

Eficiência termodinâmica (atual e futura)

Produtos energéticos (tipos e amplitude)

Fator de disponibilidade

Fator de capacidade

Vida útil

“ status” de tecnologia: comercial, pesquisa, piloto, etc.

(continua)

Bases de Dados:

3.2. Busca, Coleta e Compatibilização dos Dados:

3.2.1. Recomendações:

Antes de coletar, verificar a finalidade do dado

Revisar as fontes existentes antes de projetar e elaborar pesquisas, questionários, etc.

Muitas informações estão disponíveis em relatórios estatísticos

Levantamentos/pesquisas de campo e questionários devem ser construídos visando as necessidades específicas

Pesquisas de campo são caras e difíceis:

Ex.: dados sobre usos finais por fonte no setor residencial (cocção, refrigeração, etc.) e transporte (transporte individual, etc.)

Dados aproximados ou conexos permitem (às vezes) a obtenção de indicadores

Bases de Dados:

3.2.2. Para análise da demanda:

Dados Primários:

Censos demográficos e econômicos (FIBGE)

Pesquisas domiciliares (FIBGE, FIPE, FGU, DIEESE)

Pesquisas de Mercado

Empresas Concessionárias de Serviços Públicos

Órgãos governamentais (impostos, preços, qualidade do ambiente, licenciamento de veículos, etc.)

Associação de classe (ANFAVEA, DIEESE, etc.)

Planos econômicos e sociais dos governos

Relatórios de auditorias energéticas (IPT)

Estudos de processos industriais, etc.

Dados Secundários:

Empresas centralizadoras: DNAEE, DNC, Eletrobrás)

Balanços energéticos estaduais e nacional

OLADE

ONU

OCDE

Bases de Dados:

3.2.3. Para análise de recursos:

Empresas carboníferas, DNPM

Petrobrás

Cooperativas

Eletrobrás

Órgãos e empresas estaduais

3.2.4. Para análise de tecnologias

Industrias e empresas

Empresas de engenharia

Laboratórios e órgãos de pesquisa e desenvolvimento

Eletrobrás/CEPEL, Petrobrás/CENPES

EPRI, OAK Ridge, Jülich, etc.

>>> Dificuldade para obter dados confiáveis

Bases de Dados:

3.2.5. Dados sobre fontes não comerciais (tradicionais):

Lenha, carvão vegetal

Restos de culturas, energia humana, animal, etc.

Quando acontece:

Sistema descentralizado

Sem mercado ou registros

Coleta direta

Problemas de quantificação e eficiências

Dados e informações importantes:

Padrões de uso em função de ciclos

Relação de uso com: família, propriedade, renda, educação, urbanização, etc.

Potencial de conservação e de substituição inter-fontes

Situação de recursos: florestas, Taxas de reflorestamento, etc.

Bases de Dados:

3.3. Compatibilização de Dados:

Fontes secundárias de dados devem ser criteriosamente avaliadas pois não foram gerados para a finalidade específica:

Imprecisões/incoerências de fatores de medição, período de amostra, etc.

Compatibilização conceitual, espacial e cronológica

Generalização de dados: conceitual, espacial, cronológica

Bases de Dados:

3.4. Organização de Dados:

Balanços Energéticos

Contabilidade consistente dos fluxos físicos de energia e de sua forma primária até o consumo final

Forma tabular

Redes de Sistemas Energéticos

Sistema em forma de grafo indicando:

Consumos/demandas estimados

Tecnologias de conversão

“ mix” de combustíveis

Recursos

Provê informações sobre transformações

Matrizes Insumo-Produto

Diagnóstico da Situação Energética Atual

Análise da configuração do sistema energético (incluindo o balanço)

Ênfase em:

Fontes locais sub-utilizadas ou ameaçadas

Deficiências de acesso físico a fontes modernas

Falta de acesso econômico a fontes modernas

Oportunidades de desenvolvimento econômico restringidas ou ameaçadas

Potencial de conservação de energia

Problemas econômicos e financeiros das empresas de energia

Estimativa da Demanda de Energia

Desenvolvimento de cenários prospectivos

A previsão prospectiva tem uma nova abordagem da dinâmica do sistema. Propõe a possibilidade de alterações estruturais no horizonte de planejamento, ou seja, a previsão prospectiva estabelece projeções diferenciadas segundo hipóteses de base.

Utilização de técnica de cenários em modelos desagregados

Plano integrado de recursos ENE 5703 2008 Prof. Ildo Luís Sauer 0 6 12 18 24 (MW) 0 5000 10000 Carga Base Carga Intermediária Carga no Pico

Desenvolvimento de cenários prospectivos

Os modelos podem gerar estimativas futuras através de relações que dizem respeito ao crescimento do setor de consumo e PIB, ou mesmo no número de usuários de uma dada tecnologia e a intensidade com que é utilizada.

Os cenários irão dar subsídios ao planejamento global de mudanças no uso de tecnologias e fontes de energia indicando:

Quando

Como

Quanto

Obtendo-se alterações no:

Custo efetivo

Qualidade de serviço.

ENE 5703 2008 Prof. Ildo Luís Sauer Participação de equipamentos eficientes e convencionais no consumo de energia. Fonte: SAUER et al., 1994. 600 500 400 300 200 100 0 TWh 1989/1990 Anos 2004/2005

ENE 5703 2008 Prof. Ildo Luís Sauer Análise da distribuição da eficiência tecnológica do mercado para diferentes cenários. Fonte: SAUER et al., 1994. Nota: (*) - conjunto de equipamentos vendidos por fabricantes, ou pelo conjunto da indústria. ? ?

Análise orientada a Usos Finais de Energia

Uma análise orientada para os usos finais de energia considera o atual uso da energia ou os serviços oferecidos, tais como iluminação, refrigeração, mobilidade, etc. Por considerar detalhes técnicos e econômicos dos equipamentos utilizados e de alternativos, poderá indicar medidas que permitam encontrar uma demanda futura para serviços energéticos mais realista. Essas medidas podem ser classificadas em três diferentes grupos:

Equipamentos mais eficientes

Sinergia, tecnologias que permitam diversos usos finais serem utilizados simultaneamente (cogeração )

Novas opções de oferta, enfatizando energias renováveis e a descentralização dos recursos

Análise orientada a Usos Finais de Energia permite:

Estimativa do consumo de energia em cada uso;

Avaliação das tecnologias utilizadas atualmente;

Informações sobre as alternativas, eficiência energética e seus custos;

Informações econômicas das tecnologias alternativas de geração de energia;

projeção da demanda futura de energia em cada categoria de uso final;

um procedimento para encontrar um conjunto ótimo de tecnologias de conservação e oferta, que possam satisfazer os requerimentos futuros de energia com mínimo custo social.

Desagregação em Modelos de Demanda (Exemplo: MEDEE) ENE 5703 2008 Prof. Ildo Luís Sauer Sistema Sócio-Econômico Sistema Urbano Sistema Produtivo Sistema Transporte Categorização de Assentamento (6 categorias) Agentes Econômicos Residencias (3 classes) Setor Terciário (4 classes) Usos Finais de Energia no Edifício (18 tipos de edifícios) Transporte Urbano (2 tipos de propostas) Condic. de Espaço Aquecimento Água Cocção Iluminação Outros Automóveis Transporte de Massa Agricultura Indústrias Energia Intensiva (8 cat.) Outras Indústrias (4 cat.) Calor Motor a Comb. Estocagem Serv. Elétricidade Fornalha Condic. Espaço Vapor Transp. A Longa Distância (2 categorias de distância e 3 tipos de Produtos) Automóvel Ônibus Trem Avião Categorização por Processo (5 cat.) Transp. Regional (3 tipos de Propostas) Rodoviário Ferroviário Hidroviário

Análise orientada a Usos Finais de Energia

São características desta metodologia:

Caracterização global do uso da eletricidade, por uso final ou categoria de serviço energético, dividido por setor e subsetor;

A variação no uso da eletricidade entre os diferentes usuários;

O tipo de equipamento e a eficiência, como comparar alternativas;

Entre outros fatores, que o uso de equipamentos eficientes pode afetar no consumo de energia, estão: processos de escala e taxa de produção (setor industrial), preço da energia (agricultura), impostos (setor residencial), horas de uso (setor comercial), etc.

Além destes, são aspectos essenciais para a formulação do PIR:

A variação no tempo do consumo de energia por uso final, análise no pico, fora do pico e a demanda na base;

O fator de carga do equipamento de uso final e sua contribuição para a transmissão e distribuição de cargas.

Perfil da Demanda através de Usos Finais e Demanda Real:

ENE 5703 2008 Prof. Ildo Luís Sauer Curva de carga por usos finais Curva de carga real 24 0 6 12 18 (MW) 0 5000 10000 Carga Base Carga Intermediária Carga no Pico