Geração e distribuicao de energia eletrica no Brasil

Geração e distribuicao de energia eletrica no Brasil

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Profa Ruth Leão Email: rleao@dee.ufc.br HP: w.dee.ufc.br/~rleao

Universidade Federal do Ceará

Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Elétrica

GTD – Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica

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Esta apostila sobre aspectos da geração, transmissão e distribuição de energia elétrica é o resultado de uma coletânea de notas de aula em atendimento à disciplina de Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica – GTD, do curso de graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Ceará.

A preparação deste compêndio tem por objetivo contribuir na formação de estudantes de Engenharia Elétrica abordando assuntos relacionados aos sistemas de potência. A apostila agrega conhecimento dos diversos segmentos dos sistemas elétricos de potência desde a geração até utilização da energia elétrica.

Os assuntos abordados foram pesquisados em diversos livros e revistas técnicas, não tendo a pretensão de esgotar todo o conhecimento dos assuntos aqui tratados.

Aos alunos, a iniciativa pretende contribuir de forma efetiva no processo ensino-aprendizagem não prescindindo da leitura de outras fontes literárias especializadas.

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Introdução aos Sistemas Elétricos de Potência

Capítulo 1

1.1 Introdução 1.2 Objetivos da disciplina 1.3 História dos Sistemas Elétricos de Potência 1.4 Estrutura Organizacional do Setor Elétrico Brasileiro 1.5 Estrutura de um Sistema Elétrico de Potência 1.5.1 Geração de Energia Elétrica 1.5.2 Rede de Transmissão 1.5.3 Rede de Sub-transmissão 1.5.4 Rede de Distribuição 1.6 Características do Sistema Elétrico Brasileiro 1.6.1 Geração de Energia Elétrica no Brasil 1.6.2 Sistema Interligado Nacional 1.6.3 Transmissão de Energia Elétrica no Brasil 1.6.4 Sistemas de Distribuição no Brasil 1.7 Representação Esquemática de Sistemas de Potência

1.7.1 Características dos Sistemas Elétricos de Potência 1.7.2 Representação do Sistema Elétrico 1.8 Tendências para o Mercado de Energia Elétrica

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1.1 Introdução

Na história da sociedade, a energia elétrica, desde a sua descoberta, sempre ocupou lugar de destaque, tendo em vista a dependência da qualidade de vida e do progresso econômico da qualidade do produto e dos serviços relacionados à energia elétrica, que por sua vez dependem de como as empresas de eletricidade projetam, operam e mantêm os sistemas elétricos de potência.

Figura 1.1 Importância da eletricidade para a sociedade.

A energia elétrica proporciona à sociedade trabalho, produtividade e desenvolvimento, e aos seus cidadãos conforto, comodidade, bem-estar e praticidade, o que torna a sociedade moderna cada vez mais dependente de seu fornecimento e mais suscetível às falhas do sistema elétrico. Em contrapartida esta dependência dos usuários vem se traduzindo em exigências por melhor qualidade de serviço e do produto.

A energia elétrica é uma das mais nobres formas de energia secundária. A sua facilidade de geração, transporte, distribuição e utilização, com as conseqüentes transformações em outras formas de energia, atribuem à eletricidade uma característica de universalização, disseminando o seu uso pela humanidade. No mundo de hoje, eletricidade, como alimento e moradia, é um direito humano básico. Eletricidade é a dominante forma

Energia Elétrica

Qualidade de Serviço e do Produto

Qualidade de

Vida

Desenvolvimento Econômico

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Os crescimentos da população mundial e da economia nos países em desenvolvimento implicam, necessariamente, no aumento do consumo de energia, porém a produção de energia deve seguir os conceitos de desenvolvimento sustentável e de responsabilidade ambiental. O gráfico da Figura 1.2 apresenta o crescimento da geração mundial de eletricidade por combustível, sendo estimado para os próximos 20 anos um crescimento superior a 50% na produção mundial de eletricidade. A eletricidade é a forma de energia de uso final que mais cresce no período analisado (2006-2030).

T r i llio n Kilo wat t h o u r s Renewables

Coal Natural Gas Nuclear Liquids

Fonte: International Energy Outlook 2009 Figura 1.2 Geração mundial de energia elétrica.

Segundo resultados preliminares do Balanço Energético Nacional – BEN1 2009, ano base 2008, o consumo final energético por fonte está mostrado na Figura 1.3 onde se observa que a eletricidade representa 17,4% do consumo final ficando atrás apenas do óleo diesel – 17,7%, sendo, portanto a segunda forma de energia mais consumida no país.

1 O BEN apresenta a contabilidade relativa à oferta e ao consumo de todas as formas energia no Brasil, contemplando as atividades de extração de recursos energéticos primários, sua conversão em formas secundárias, a importação e a exportação, a distribuição e o uso final da energia.

23,2 26,0 28,9

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¹ Inclui apenas gasolina A (automotiva) Outras Fontes Inclui lixívia, óleo combustível, gás de refinaria, coque de carvão mineral e carvão vegetal, dentre outros

Fonte: Balanço Energético Nacional – BEN 2009 – Resultados Preliminares. Figura 1.3 Consumo final energético por fonte no Brasil em 2009.

No Brasil, dentre as fontes primárias e secundárias de energia a fonte hidráulica é a que mais contribui para produção de energia elétrica (73,1%) estando os locais produtores em regiões quase sempre distantes dos centros consumidores (Figura1.4). Com isso são necessárias grandes extensões de linhas de transmissão e instalações para repartir e distribuir a energia nos centros de consumo.

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(*) Inclui lenha, bagaço de cana, lixívia e outras recuperações.

Fonte: Balanço Energético Nacional 2009 – Resultados Preliminares. Figura 1.4 Estrutura da oferta de energia elétrica no Brasil em 2008.

A eletricidade apresenta uma combinação de atributos que a torna distinta de outros produtos, como:

− dificuldade de armazenamento em termos econômicos;

− variações em tempo real na demanda, e na produção em caso de fontes renováveis;

− falhas randômicas em tempo real na geração, transmissão e distribuição; e

− necessidade de atender as restrições físicas para operação confiável e segura da rede elétrica.

As condições de não armazenamento e de não violação das restrições operativas impõem à eletricidade sua produção no momento exato em que é requerida ou consumida fazendo com que o dimensionamento do sistema elétrico seja determinado pelo nível máximo de energia demandada, resultando em ociosidade dessas instalações durante o período de menor demanda.

O atendimento dos aspectos de simultaneidade de produção e consumo, exigindo instalações dimensionadas para a ponta de carga, e a longa distância entre os locais de geração e os centros consumidores pode ser traduzido pela necessária existência de um sistema de transmissão e de distribuição longos e complexos, apoiados por uma estrutura de

Profa Ruth P.S. Leão Email: rleao@dee.ufc.br Homepage: w.dee.ufc.br/~rleao instalações e equipamentos que, além de representar importantes investimentos, exigem ações permanentes de planejamento, operação e manutenção, e estão como qualquer produto tecnológico sujeito à falhas.

Os sistemas elétricos são tipicamente divididos em segmentos como: geração, transmissão, distribuição, utilização e comercialização. A oferta da energia elétrica aos seus usuários é realizada através da prestação de serviço público concedido para exploração à entidade privada ou governamental. As empresas que prestam serviço público de energia elétrica o fazem por meio da concessão ou permissão concedidos pelo poder público.

A disciplina de sistemas de energia elétrica apresenta uma visão panorâmica da estrutura organizacional do setor elétrico nacional e de cada um dos segmentos dos sistemas de potência.

1.2 Objetivos da disciplina a) Apresentar a estrutura organizacional do setor elétrico brasileiro, seus agentes e funções.

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