Apresentação sobre hidrelétricas no Brasil descrevendo o princípio de funcionamento, a capacidade de geração, a matriz energética, custo, operação e manutenção. São apresentadas algumas ferramentas gratuitas geradoras de informação a respeito do sistema elétrico brasileiro, tais como: Banco de Informações de Geração e SIGEL(ANEEL).

1. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Hidrel´etricas
Daniel Simi˜ao Nunes Oliveira
Gustavo Jos´e Gon¸calves Freire
Colegiado de Engenharia El´etrica
13 de Maio de 2016
Hidrel´etricas UNIVASF
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2. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Sum´ario
1 Introdu¸c˜ao
2 Princ´ıpio de Funcionamento
3 Matriz de Energia El´etrica
4 Capacidade de Gera¸c˜ao
5 Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao
6 Ferramentas
7 Referˆencias
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3. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
A Energia El´etrica
O que ´e a Energia Hidrel´etrica?
Energia Hidrel´etrica em geral ´e uma denomina¸c˜ao dada `a energia el´etrica obtida a
partir da energia hidr´aulica.
Usinas Hidrel´etricas s˜ao instala¸c˜oes f´ısicas onde se realiza a convers˜ao de energia.
Figura 1: Perfil esquem´atico de usina hidrel´etrica. Fonte: www.aneel.gov.br
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4. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Princ´ıpio de Funcionamento
Convers˜ao de Energia Mecˆanica para Energia El´etrica
Ciclo das chuvas
Gerador de Energia El´etrica – M´aquina S´ıncrona
(a) Ciclo da ´agua (b) Gera¸c˜ao Mecˆanica de Energia El´etrica
Figura 2: Princ´ıpio de Funcionamento
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5. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Princ´ıpio de Funcionamento
A energia hidrel´etrica ´e gerada pelo aproveitamento do fluxo das ´aguas em uma
usina
Obras civis envolvem a constru¸c˜ao e o desvio do rio
A forma¸c˜ao do reservat´orio ´e a essˆencia do empreendimento
Equipamentos el´etricos s˜ao usados para o controlar a velocidade do eixo do
Gerador
Figura 3: Turbinas da usina hidrel´etrica de Sobradinho
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6. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Hidrel´etricas
O pa´ıs possui 12% da ´agua doce superficial do planeta;
Condi¸c˜oes adequadas para a explora¸c˜ao;
Potencial estimado de 260 GW.
(a) Hidrel´etrica de Itaipu
Fonte: Banco de imagens de Itaipu
(b) Hidrel´etrica de Marimbondo
Fonte: Banco de imagens de Furnas
Figura 4: Hidrel´etricas Nacionais
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7. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Classifica¸c˜ao das Usinas Hidrel´etricas
Central Geradora Hidrel´etrica (CGH): Unidade geradora de energia com potencial
hidr´aulico igual ou inferior a 1 MW (um megawatt), normalmente
com barragem somente de desvio, em rio com acidente natural que
impede a subida de peixes.
Pequena central hidrel´etrica (PCH): Usina de pequeno porte com capacidade
instalada maior do que 1,1 MW e no m´aximo 30 MW.
Usina hidrel´etrica (UHE): Usina de grande porte, com capacidade instalada maior do
que 30 MW.
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8. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Matriz de Energia El´etrica
Tabela 1: Matriz Energ´etica Brasileira
Fonte Capacidade Instalada Total
Origem Fonte de N´ıvel I N´umero de Usinas Potˆencia(kW) %
Biomassa
Agroindustriais 410 10.775.515 7,1329
Biocombust´ıveis l´ıquidos 2 4.350 0,0028
Floresta 87 2.547.523 1,6863
Res´ıduos animais 10 1.924 0,0012
Res´ıduos s´olidos urbanos 14 83.699 0,0554
E´olica Cin´etica do vento 357 8.660.990 5,7332
F´ossil
Carv˜ao mineral 22 3.612.155 2,3911
G´as natural 150 12.514.877 8,2843
Outros F´osseis 1 147.300 0,0975
Petr´oleo 2195 9.938.313 6,5787
H´ıdrica Potencial hidr´aulico 1222 92.596.360 61,295
Nuclear Urˆanio 2 1.990.000 1,3173
Solar Radia¸c˜ao solar 39 22.952 0,0151
Importa¸c˜ao
Paraguai 5.650.000 3,74
Argentina 2.250.000 1,4894
Venezuela 200.000 0,1323
Uruguai 70.000 0,0463
Total 4.511 151.065.958 100
Fonte: GˆENCIA NACIONAL DE ENERGIA EL´ETRICA - ANEEL. Banco de Informa¸c˜oes de Gera¸c˜ao - BIG. 2016.
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9. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Capacidade de Gera¸c˜ao do Brasil
O Brasil possui no total 4.511 empreendimentos em opera¸c˜ao:
totalizando 142.895.958 kW de potˆencia instalada
o setor hidrel´etrico representa 67.11% da potˆencia instalada
Est´a prevista para os pr´oximos anos uma adi¸c˜ao de 27.490.463 kW na capacidade de
gera¸c˜ao do Pa´ıs:
213 empreendimentos atualmente em constru¸c˜ao
627 em Empreendimentos com Constru¸c˜ao n˜ao iniciada
Tabela 2: Situa¸c˜ao atual dos empreendimentos hidrel´etricos
Resumo da Situa¸c˜ao Atual dos Empreendimentos
Fonte de Energia Situa¸c˜ao Potˆencia Associada (kW)
171 empreendimento(s) de fonte Hidrel´etrica Constru¸c˜ao n˜ao iniciada 2.435.355
44 empreendimento(s) de fonte Hidrel´etrica Constru¸c˜ao 2.476.436
1222 empreendimento(s) de fonte Hidrel´etrica Opera¸c˜ao 92.596.360
Fonte: GˆENCIA NACIONAL DE ENERGIA EL´ETRICA - ANEEL. Banco de Informa¸c˜oes de Gera¸c˜ao - BIG. 2016.
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10. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Capacidade de Gera¸c˜ao do Brasil
Tabela 3: Capacidade de Gera¸c˜ao Hidrel´etrica do Brasil
Faixa de Potˆencia N´umero de Usinas Potˆencia (kW)
CGH (at´e 1 MW, inclusive) 558 431.503
PCH (de 1 at´e 30 MW, inclusive) 458 4.881.227
UHE (acima 30 MW) 206 100.943.441
TOTAL 1222 106.256.171
Fonte: GˆENCIA NACIONAL DE ENERGIA EL´ETRICA - ANEEL. Banco de Informa¸c˜oes de Gera¸c˜ao - BIG. 2016.
Empreendimentos
CGH PCH UHE
0
200
400
600 558
458
206
1 35 840
125
6
Quantidade
Instalada
Em constru¸c˜ao
Constru¸c˜ao n˜ao iniciada
Figura 5: Fonte: GˆENCIA NACIONAL DE ENERGIA EL´ETRICA - ANEEL. Banco de Informa¸c˜oes de Gera¸c˜ao - BIG. 2016.
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11. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Capacidade de Gera¸c˜ao do Brasil
Tabela 4: Exemplos de Usina Hidrel´etricas (UHE)
Usina Localiza¸c˜ao Propriet´ario Destino
Potˆencia
Compartilhada (kW)
Sobradinho Sobradinho - BA
Companhia Hidro
El´etrica do S˜ao Francisco
SP 1.050.300
Itaipu (Parte Brasileira) Foz do Igua¸cu - PR Itaipu Binacional SP 7.000.000
Rondon II Pimenta Bueno - RO Eletrogoes S/A. SP 73.500
Fonte: GˆENCIA NACIONAL DE ENERGIA EL´ETRICA - ANEEL. Banco de Informa¸c˜oes de Gera¸c˜ao - BIG. 2016.
SP: Servi¸co P´ublico
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12. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao
Investimento inicial elevado
Possui o melhor custo benef´ıcio em rela¸c˜ao a eficiˆencia (em torno de 95%)
Novas usinas apresentam um menor custo
Tabela 5: C´alculo do Custo de O& M (R$/MWh)
Composi¸c˜ao do Custo de O&M Custo (R$/MWh)
Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao 1,62
Meio Ambiente 0,84
Equipe de Apoio 0,40
Total O&M (R$/MWh) 2,86
Fonte: Andrade & Canellas Consultoria e Engenharia - SIN. 2006.
Observa¸c˜ao segundo (ANDRADE & CANELLAS, 2006):
S˜ao necess´arios 0,014/m2 pessoas ligadas a atividades de meio ambiente
S˜ao necess´arios 4 funcion´arios efetivos para compor a equipe de apoio
A partir de 250 MW os ganhos em termos de custo de O&M come¸cam a cair
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13. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Impactos S´ocio-Ambientais
As hidrel´etricas:
S˜ao fontes energ´eticas menos poluentes
Impactos ambientais
Causam grande impactos ambientais (perda de fauna e flora)
Alteram as caracter´ısticas f´ısico-qu´ımicas das ´aguas
Criam um novo ecossistema (retorna lentamente ao equil´ıbrio)
Impactos sociais
Explos˜ao populacional (durante a constru¸c˜ao da barragem)
Sa´ude e educa¸c˜ao s˜ao ´areas muito impactadas pela presen¸ca de uma nova popula¸c˜ao
Desapropria¸c˜ao urbana e rural (depende do empreendimento)
Empreendimento de maior impacto sobre popula¸c˜oes ind´ıgenas em todo o Brasil
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14. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Impactos S´ocio-Ambientais
Para construir uma usina hidrel´etrica ´e necess´ario realocar todos os indiv´ıduos que
residem em ´areas potencialmente afetadas pelo alagamento.
Figura 6: Igreja do Sagrado Cora¸c˜ao de Jesus, Paulo Afonso - BA Fonte: http://goo.gl/4FFv1U
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15. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Impactos S´ocio-Ambientais
A maior parte das plantas submersas morre e entra em decomposi¸c˜ao, gerando CO2 e
CH4, que s˜ao liberados para a atmosfera por muitos anos.
Figura 7: Vegeta¸c˜ao alagada devido ao represamento dos rios - Fonte: https://goo.gl/96hqxZ
As emiss˜oes totais de CO2 e CH4 dos reservat´orios de usinas hidrel´etricas s˜ao
aproximadamente proporcionais `a ´area alagada, embora as emiss˜oes de carbono por
metro quadrado sejam maiores em represas tropicais.
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16. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
UHE - Rondon II
´Area inundada de aproximadamente de 74,17 km2 no n´ıvel d’´agua. Localizada no rio
Comemora¸c˜ao, Pimenta Bueno - RO e, com potˆencia instalada de 73,5 MW (3
unidades de 24,5 MW cada).
(a) Localiza¸c˜ao no mapa do Brasil (b) Imagem de sat´elite da UHE
Rondon II
Figura 8: Hidrel´etricas Nacionais - Fonte: GOOGLE MAPS. [UHE Rondon II]. [2016]
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17. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
UHE - Rondon II
Implanta¸c˜ao da Usina Hidroel´etrica Rondon II no Rio Comemora¸c˜ao ´e comercializada
integralmente pela CERON -Centrais El´etricas de Rondˆonia.
Investimento Total:
R$ 255.972.993,45
Participa¸c˜ao Total:
R$ 153.579.577,00
Tabela 6: Investimento - Fonte: Banco da Amazˆonia (BASA)
Desembolsos previstos
1a -
2a -
3a R$ 28.429.039,00
4a R$ 28.256.979,00
5a R$ 34.510.587,00
6a R$ 21.135.820,00
7a R$ 16.350.879,00
8a R$ 24.896.273,00
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18. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
UHE - Rondon II
Tabela 7: Parˆametros utilizados no c´alculo do IRR
Parameter Project data Reference
Additional Installed capacity (MW) 4.64
Difference between total
and previous installed capacity.
Annual On-grid Additional Supply (MWh) 14,016
Project lifetime (years)
23 years
(until 2035)
ANEEL Concession Contract #25/2000
PPA Price (R$/MWh) 141.93
Brazilian Alternative
Energy Auction of 26/08/2010.
Total investment (R$) 38.803.000,00 OPE Eletrobr´as
IRR (%) 2.46 Cash Flow Spreadsheet
O&M Costs (R$/MWh) 13.40
CEEE’s Group hydro Power
plants average O&M cost
Fonte: Lumina Engenharia e Consultoria Ltda
IRR: Taxa interna de retorno (TIR) ´e uma m´etrica utilizada no or¸camento de capital
medir a rentabilidade dos investimentos potenciais.
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19. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
UHE - Rondon II
Algumas caracter´ısticas:
Energia garantida (Usina na cascata do Comemora¸c˜ao com 5% de falha) de 37,9
MW
N´ıvel d’´agua (NA) m´aximo normal do reservat´orio de 268,00 m
Cota da crista da barragem de 271,00 m;
Superf´ıcie do reservat´orio no N.A. max. normal de 74,17 km2
Queda bruta m´axima de 64,9 m
Gera¸c˜ao anual m´edia de 360,5 GWh
Precipita¸c˜ao M´edia de 2.030 mm
M´axima umidade relativa do ar (regist.) de 99,0% (Fev/79)
M´ınima umidade relativa do ar (regist.) de 43,0% (Ago/70)
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20. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Plano de Impacto Ambiental da UHE - Rondon II
Segue a tabela de custos Estudos de Impactos Ambientais, Relat´orio de Impactos
sobre o Meio Ambiente, Plano de Uso e Ocupa¸c˜ao das ´Aguas e do Entorno do
Reservat´orio da Usina e Plano Ambiental B´asico
Tabela 8: Recursos destinados `a implementa¸c˜ao dos planos ambientais
Atividades (planos ou projetos) Valor (R$1,00)
Turismo e Recrea¸c˜ao 50.000
Piscicultura 50.000
Gera¸c˜ao de Energia El´etrica por Biomassa (UTB) 50.000
Cria¸c˜ao e Implanta¸c˜ao de Unidade de Conserva¸c˜ao 360.000
Monitoramento limnol´ogico da Qualidade da ´Agua 40.000
Monitoramento do Len¸col Fre´atico 25.000
Controle de Eros˜ao, Transporte e Deposi¸c˜ao de Sedimentos 40.000
Monitoramento de Vetores Etiol´ogicos e Agentes de Doen¸cas 30.000
Resgate, Salvamento, Reloca¸c˜ao e Conserva¸c˜ao da Fauna 380.000
Monitoramento da Ictiofauna 35.000
Monitoramento da Fauna Remanejada 40.000
Salvamento Arqueol´ogico 60.000
Recupera¸c˜ao de ´Areas Degradadas 90.000
Apoio aos EIA/RIMA do Aterro Sanit´ario da Cidade de Pimenta Bueno 120.000
Apoio `a Cria¸c˜ao e Implanta¸c˜ao do Parque Natural Municipal Urbano de Pimenta Bueno 150.000
Subtotal 1.520.000
Fonte: (APIDI´A PLANEJAMENTO ESTUDOS E PROJETOS LTDA, 2002)
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21. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Ferramentas
Figura 9: BIG - Banco de Informa¸c˜oes de Gera¸c˜ao
Fonte: http://goo.gl/dAiGTI
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22. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Ferramentas
Figura 10: Sistema de Informa¸c˜oes Georreferenciadas do Setor El´etrico
Fonte: http://sigel.aneel.gov.br/sigel.html
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23. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
FIM
Obrigado!
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24. Introdu¸c˜ao Princ´ıpio de Funcionamento Matriz de Energia El´etrica Capacidade de Gera¸c˜ao Custo de Opera¸c˜ao e Manuten¸c˜ao Ferramentas Referˆencias
Referˆencias I
ANDRADE & CANELLAS ENGENHARIA E CONSULTORIA. Estudo dos
Custo Unit´arios de O&M das UHE: Resumo - apresenta¸c˜ao. S˜ao Paulo, 2006. 58 p.
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