Programa de Armazenamento de Energia CPFL

2
Agenda – 1° WS do programa de Armazenamento de Energia CPFL
1. Minuto de segurança – 14h05
2. Abertura – 14h10
3. Diferentes Pontos de Vista Sobre o Tema
i. ONS – Visão do Operador – 14h20
ii. EPE – Visão do Planejador – 14h45
iii. PSR – Visão de Mercado – 15h10
iv. Interação com participantes (Q&A) – 15h35
4. Pausa Café – 15h50
5. Programa de Armazenamento de Energia da CPFL – 16h00
6. Interação com participantes (Q&A) – 16h45
7. Encerramento – 17h00

4
Há mais de 1300 Projetos de Armazenamento de Energia no
Planeta, Ultrapassando a Marca de 176GW Instalados
Fonte: DOE Extrato em 16/10/2017
Armazenamento de Energia - Projetos Operacionais

5
Previsão de Crescimento de Sistemas de Armazenamento de
Energia, 2017 - 2026
Fonte: Navigant Research, 2016
Previsão de Crescimento, Baterias de Grande Porte Conectados à Rede

6
Previsão de Crescimento de Sistemas de Armazenamento de
Energia, 2017 - 2026
Fonte: Navigant Research, 2016
Previsão de Crescimento, Baterias de Pequeno Porte (“Domésticos”) – Micro GD

7
Linhas de
crédito
Legislação
&
Regulação
Técnicos
Cadeia de
fornecedor
e mão de
obra
Tecnologia
Projetos P&D permitem estudarmos e recomendarmos ajustes para
superação dos desafios
Principais desafios para o setor elétrico decorrentes da inserção desta
tecnologia

10
A CPFL Energia participou de diversas iniciativas a fim de entender
melhor o tema, se preparando para formatar projetos robustos
Abr/15 – Missão GIZ/MCTIC &
ANEEL, Alemanha
2014 – PA2030 – A Energia
nas Cidades do Futuro
Mar/17 – Curso Energy Storage,
ANEEL & Consulado Reino Unido
Fev/16 – Missão ANEEL, Reino Unido
2009 – PA003, Roadmap TecnológicoMar/17 – Missão ABRADEE, Canadá
Mai/16 – Missão USTDA, EUA
Mar/16 – WS Internacional, pré-
chamada ANEEL

11
Chamada Estratégica 021/2016

12
Em 2016 foi publicado a Chamada Estratégica 021/2016, com
cronograma estabelecido, o objetivo foi fomentar pesquisas no tema
Estudos Prévios
ANEEL
Publicação
Chamada 21
Interesse de
participação
Divulgação
Interessados
Limite para
Envio Propostas
Abril/16 Agosto/16 Agosto/16 Dezembro/16

13
Em 2017 conclui-se as avaliações das propostas, contemplando
prazo limite para Início e Conclusão dos projetos
Limite para
Conclusão do
projeto
Limite
para Início do
Projeto
Interesse na
Execução da
Proposta
Resultado
Inicial das
Avaliações
Abril/17 Abril/17 Julho/17 Junho/21

14
Chamada 21 em Números
Balanço das Propostas
29 Propostas de
Projeto
19 Proponentes
Propostos mais de
R$ 550MM

15
Chamada 21 em Números
Projetos Aprovados
23 Projetos
Aceitos
Mais de
800 pesquisadores
envolvidos
Previsto mais de
R$ 400MM
em investimento

16
Programa de Armazenamento de
Energia CPFL

17
Conectar projetos em ambiente real e construir a rede do futuro
Redes do Futuro e Integração entre Projetos
Fotovoltaica
(renovável)
Veículo
elétrico
(alternativa)
Medidor
inteligente
Armazenamento
de energia
Eficiência
Conservação
PA0045: Tanquinho
PA3012: Telhados solares
PA0060: Mobilidade
elétrica – MT/BT
PA3020: Monit. e
gerenciamento de
inst.residenciais - BT
Programa de
Armazenamento
de Energia – G, T
e D
• 100% consumidores tipo A
(MT/AT)
• 2 milhões consumidores tipo B
(BT)
Maior laboratório vivo da América Latina no tema redes de distribuição do futuro

18
O programa de armazenamento de energia prevê atuação em toda
cadeia de valor
USUÁRIO
FINAL
• Eficientização do uso, gerenciamento de demanda,
aumento da confiabilidade (backup), melhoria da
qualidade de energia
• Aplicações de pequeno porte
TRANSMISSÃO
• Melhoria da qualidade do fornecimento, fornecimento de
suporte em pontos críticos
• Aplicações de larga escala móvel ou estacionárias
DISTRIBUIÇÃO
• Conservação e melhor aproveitamento de ativos,
redução de pico e perdas, melhoria da qualidade e
confiabilidade, integração de energia solar, veículos
elétricos e microgrids
• Aplicações de média ou larga escala distribuídas
• Fornecimento de serviços ancilares, gerenciamento de
energia, melhoria da qualidade de fornecimento,
aumento da energia firme das fontes renováveis
intermitentes
• Aplicações de larga escala centralizadas
GERAÇÃO

19
Diferentes Pontos de Vista Sobre
o Tema

O ONS e os Desafios da
Operação do SIN
Alberto Kligerrman
Gerência de Metodologias e
Modelos Energéticos
Campínas, 18/10/2017

A evolução do
desafio da
operação
O novo desafio
do planejamento
da operação
Construção de
usinas
reversíveis como
recurso de
armazenamento
O parque
hidroelétrico
brasileiro é o
grande
armazenamento
do SIN
Interesse do
ONS pela
pesquisa de
outras formas de
armazenamento
O Sistema
Interligado
Nacional - SIN

O SIN – Sistema Interligado Nacional

23
Florianópolis
Núcleo Sul e COSR-S
Brasília
CNOS/COSR-NCO
Recife
Núcleo N/NE e COSR-NE
Rio de Janeiro
Escritório Central e COSR-SE
Recursos e Instalações do ONS Número de empregados: 790
• 669 com grau universitário
• 445 engenheiros

24
• O SIN atende a praticamente
todo o consumo de energia
elétrica do país.
• Única capital isolada é Boa Vista
• Geração hidroelétrica ainda é
predominante (71,6% em 2016)
• Linhas de transmissão ≥ 230 kV:
134.765 km (em 2016)
Características Gerais do SIN

25
57 empresas têm 152 usinas hidro > 30 MW em 16
bacias hidrográficas
101.598 MW de capacidade em dez/2016.
Há atualmente 69 usinas com reservatório, 85 a fio
d’água e 4 usinas de bombeamento.
Cemig
Furnas
AES-Tiete
CESP
CDSA
Consórcios
Copel
Tractebel
ITAIPU
BINACIONAL
Rio Grande
Rio Paranaiba
Rio Tietê
Rio Paranapanema
Rio Iguaçu
Jacui
Paraíba do Sul
Uruguai
Grande
Paranaíba
Iguaçu
Tocantins
Xingu
São Francisco
Parnaíba
Paranapanema
Paraguai
Madeira
Integração de Bacias
Paraná/Tietê
Características da Produção Hidráulica

A evolução do desafio da operação

27
Da década de 70 até o início de 2012, cerca de 92% da
geração provinha de usinas hidroelétricas.
HIDROELÉTRICAS 92%
TERMOELÉTRICAS 8%
Maior período de escassez: 1952 a
1956
Década de 70 – início do planejamento da operação
Desafio: suportar a repetição do
maior período de escassez hídrica

28
Chegou-se à conclusão que acionar térmicas supondo a
repetição do período crítico era demasiado caro.
HIDROELÉTRICAS 92%
TERMOELÉTRICAS 8%
Década de 80 – minimização do custo de operação
Desafio: minimizar o custo total de
operação
Programação Dinâmica Estocástica.

29
Em 2001, o país se deparou com o racionamento de energia.
Década de 2000 – preocupação com a segurança energética
Desafio: evitar a repetição de um
racionamento
Mecanismos de aversão
a risco foram utilizados,
culminando com o CVaR
(2013 em diante):
1º de julho de 2001 a
19 de fevereiro de 2002

30
Participação das hidroelétricas na geração decrescendo continuamente
Situação atual – crescimento da geração de fonte eólica
Desafio: acomodar a variação da
geração de fontes renováveis.
HIDROELÉTRICAS 75%
TERMOELÉTRICAS 20%
EÓLICAS 5%
Fonte
Crescimento
20162021
Hidro 12%
Termo 11%
Eólica 69%
2016
Privilégio do Brasil:
Pelos investimentos
historicamente realizados, os
reservatórios hidroelétricos são o
grande armazenamento do SIN
295.000 MWmês
Quebec: 244.000 Mwmês
Noruega: 114.000 MWmês
... e, em breve, SOLAR

O novo desafio do planejamento da
operação

32
Reservatórios hidroelétricos devem ser mantidos em níveis confortáveis:
a) Para suportar períodos de baixas afluências e de cheias sem problemas
b) Para ter altura de queda suficiente para o atendimento à ponta do sistema
c) Para ser o armazenamento que acomoda as variações das fontes renováveis
Reservatórios hidroelétricos: o armazenamento brasileiro
Antes: armazenamento tinha que buscar a
garantia de abastecimento por alguns
anos
Novo desafio: armazenamento deve
perseguir uma trajetória ideal pré-definida.
Abordagem proposta:
“O parque térmico flexível (até 10.200 MW) é
despachado na medida para que o nível persiga a
trajetória pré-definida após alguns meses (supondo
uma determinada afluência ao longo destes meses.)”
O parque térmico era reduzido e a
capacidade de regularização era
elevada.

33
Reservatórios hidroelétricos devem ser mantidos em níveis confortáveis:
a) Para suportar períodos de baixas afluências e de cheias sem problemas
b) Para ter altura de queda suficiente para o atendimento à ponta do sistema
c) Para ser o armazenamento que acomoda as variações das fontes renováveis
Reservatórios hidroelétricos: o armazenamento brasileiro
Novo desafio: armazenamento deve
perseguir uma trajetória ideal pré-definida.
Abordagem proposta:
“O parque térmico flexível (até 10.200 MW) é
despachado na medida para que o nível persiga a
trajetória pré-definida após alguns meses (supondo
uma determinada afluência ao longo destes meses.)”
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
CVU
MW
SIN

34
O Controle Automático de Geração alocado em turbinas hidroelétricas
acomoda prontamente a variação da geração de fontes renováveis.
Uso do armazenamento através do CAG
Atualmente fazem parte do CAG 9 usinas hidroelétricas,
totalizando uma margem de 2.900 MW.
• Furnas
• Emborcação
• Capivara
• Nova Ponte
• Marimbondo
• Água Vermelha
• São Simão
• Ilha Solteira
• Estreito

Usinas reversíveis como
armazenamento adicional

36
Usinas reversíveis podem ser construídas em locais com relevo apropriado,
aproveitando-se de um reservatório já construído.
Potencial de usinas reversíveis
Exemplos
O potencial de armazenamento em usinas
reversíveis no Brasil é de 409.000 MWmês
Este valor é superior ao armazenamento máximo
atual nas usinas hidroelétricas, 295.000 Mwmês.
(fonte: Hedaide Engenharia)
A construção de usinas
reversíveis pode ser
estimulada pelo
PREÇO HORÁRIO

O ONS e o P&D em armazenamento

38
O ONS conta com o armazenamento dos reservatórios das usinas
hidroelétricas.
Ao mesmo tempo, o ONS vê com interesse a evolução tecnológica quanto a
outras formas de armazenamento de energia.
Visão do ONS em relação ao P&D em armazenamento
P&D Estratégico nº 21/2016
• Aneel aprova 23 propostas no P&D sobre armazenamento de energia (inclusive da CPFL)
• Investimento está estimado em R$ 405,8 milhões; data limite para conclusão dos projetos
é maio de 2021.
• No total, foram apresentadas 29 propostas. Seis foram reprovadas.
• As propostas recebidas contemplaram: baterias de íon de lítio, baterias de chumbo-
ácido, hidrogênio, usinas reversíveis e até estocagem de ar comprimido em cavernas de
sal.

Fim. Obrigado.
alberto@ons.org.br

40
o Tema

Empresa de Pesquisa Energética
Ministério de Minas e Energia
Ministério de Minas e Energia1º Workshop de Armazenamento de Energia da CPFL - 2017
Thiago Ivanoski Teixeira
Armazenamento de Energia
Matriz Elétrica:
Transformações e Oportunidades
1º Workshop do Programa de Armazenamento de Energia da CPFL
Campinas, 18 de outubro de 2017

• A EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA – EPE
• CARACTERIZAÇÃO DO SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO
• TRANSFORMAÇÕES NO SETOR ELÉTRICO
• O PLANO DECENAL DE EXPANSÃO DE ENERGIA – PDE 2026
• ASPECTOS TECNOLÓGICOS DO ARMAZENAMENTO DE ENERGIA
• OPORTUNIDADES
• CONSIDERAÇÕES FINAIS
SUMÁRIO

A EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA
EPE

100%
pública
Vinculada
ao MME
Criada em
2004
Lei 10.847
Os estudos da EPE dão suporte técnico ao governo na
formulação de políticas para o setor de energia
A EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA – EPE

Energia elétrica
Petróleo, gás natural e derivados
Fontes renováveis
Carvão mineral
Energia nuclear
Eficiência energética
Outros
Tem por finalidade realizar estudos e pesquisas destinadas a
subsidiar o planejamento do setor energético

CARACTERIZAÇÃO DO
SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO

Caracterização do Sistema Elétrico Brasileiro
EPE (BEN 2017-Relatório Sintese)
 Altamente interconectado
 Predominância UHE
 Mercado crescente

Ministério de Minas e Energia1º Workshop de Armazenamento de Energia da CPFL - 2017 49
Comparativo percentual renovável Brasil Vs.
Mundo
Fonte: EPE; International Energy Agency
• Diversificação com parcela significatica de renováveis na geração elétrica
¹ Inclui gás de coque
² Inclui importação
³ Includes madeira, cana, e outras fontes primáriass
EPE (BEN 2017-Relatório Sintese)

ONS (2016)
• Armazenamento atual está
condicionado aos
reservatórios das
hidrelétricas.
• Linhas de transmissão têm
um papel importante na
conexão das bacias
hidrográficas.
• Linhas de Transmissão
(2016): ~135.000 km

51
Redução do armazenamento = Maior uso de UTE
• A elevação do despacho termelétrico foi fundamental para manutenção das
condições de atendimento.
Fonte: ONS, Maio de 2016
Fonte: Boletim de Gás Natural do MME

52
• Energia Armazenada
Fonte: Boletim de Gás Natural do MME
Redução do armazenamento = Maior uso de UTE

Sazonalidade x despachabilidade
• Aumento da participação de fontes intermitentes e não controláveis ao
longo do tempo.
• A inserção de usinas despacháveis é fundamental para auxiliar na operação
do sistema.
Mercado Líquido de energia no SIN para Fontes Controláveis PDE 2024
Fonte: EPE – PDE 2024

O Brasil possui excelente
potencial de recursos
renováveis, competitivos!

Alternativas para a integração da geração não despachável
Armazenamento
Previsão da
Geração
Infraestrutura
de Transmissão
Resposta pela
Demanda
Geração Flexível

TRANSFORMAÇÕES NO SETOR ELÉTRICO:
BRASIL E MUNDO

O que é o setor elétrico do futuro?
Aperfeiçoamento é a palavra chave!
• No atacado, tecnologias de geração com custos variáveis de produção
desprezíveis e elevada variabilidade de produção são a realidade.
• No varejo, recursos energéticos distribuídos, incluindo solar de pequena escala,
armazenamento, resposta pela demanda e carros elétricos serão a realidade.
• Tecnologias de medição avançada e de comunicação bidirecional com
consumidores varejistas tornarão o consumidor um agente “ativo”

Transformações na indústria elétrica mundial
Prosumidores e mudanças no negócio de distribuidoras
• “Negócio” das concessionárias passa por
mudanças:
• Estímulos a mercados de “capacidade” para
remunerar geradores.
• Distribuidora do futuro buscando novos modelos
de negócio.
• É necessário antecipar os ajustes regulatórios antes que problemas aconteçam:
• Novas tecnologias demandam novos procedimentos de planejamento e operação,
exigindo flexibilidade e análises mais sofisticadas e com maior granularidade
(metodologia e modelagem).

O estudo avalia as
tecnologias, as políticas,
e modelos de negócio
que estão moldando a
evolução da indústria...
... e seus impactos na
regulação, planejamento,
mercado e empresas.
EXEMPLO: UTILITIES OF THE FUTURE NA EPE
Estudo do MIT apresentado na EPE, resumo em nossa página web...
O planejamento deve criar condições
isonômicas que permitam a competição entre
as tecnologias, para que prevaleçam as opções
que mais competitivas e que tragam maior valor
ao sistema.
“Sinais econômicos eficientes e corretos e condições
isonômicas de competição são a melhor maneira de
colocar todos os recursos, centralizados e distribuídos,
em pé de igualdade para deixar que as decisões dos
agentes – incluindo o consumidor – conduzam à
economicidade, segurança e sustentabilidade no
suprimento de energia elétrica”

Rápida dinâmica de evolução tecnológica de tecnologias renováveis (exemplo:
custos solar FV)

Fonte: http://www.solarpowereurope.org/reports/global-market-outlook-2017/

Fonte: http://www.gwec.net/wp-content/uploads/vip/GWEC_PRstats2016_EN_WEB.pdf
Fonte: http://www.solarpowereurope.org/reports/global-market-outlook-2017/

IMPACTOS NO PLANEJAMENTO
“o planejamento é uma cadeia de ações integradas”
Horizonte de tempo
As novas tecnologias
requerem avanços nas
metodologias e modelagem
do sistema

Visão de longo prazo e o papel do planejamento
Como o planejamento deverá se adaptar?
• Função planejamento deve estar pronta para este novo contexto.
• Contratação de confiabilidade de suprimento (lastro) por
instituições setoriais representa responsabilidade importante.
• Planejamento indicativo de geração ainda é processo importante
para formação de expectativas sobre evolução de preços de curto
prazo
• Planejamento importante p/ definir níveis desejados de
sustentabilidade ambiental e mecanismo eficiente e isonômico de
internalizar impactos ambientais, para que mercado entregue
solução ótima.

Visão de longo prazo para o setor elétrico
Pontos de consenso entre agentes do setor
• Elementos fundamentais da visão de longo prazo:
• Incentivos a decisões eficientes de agentes como vetor para garantir
economicidade, segurança e sustentabilidade de suprimento.
• Sinais econômicos como vetor de alinhamento entre incentivos
individuais e interesse sistêmico.
• Incentivos requerem alguma alocação de riscos (probabilidade de
ganhos e perdas) a agentes, alocação ótima considerando risco-
retorno e prêmios.
• Consulta Pública 33:
• Aperfeiçoamento do setor elétrico (começar já!)
• Não existe o modelo setorial bom, bonito e barato.
• Transição e muitos desafios.
• MME e EPE, de forma integrada às outras instituições, abertos para
discutir estes temas.

O PLANO DECENAL DE EXPANSÃO DE
ENERGIA – PDE 2026

 Prover mercado e sociedade brasileira com melhor
informação. Identificação de oportunidades.
Dimensões associadas ao planejamento energético:
econômica, estratégica e social. Visão integrada para os
diversos energéticos no horizonte de 10 anos.
Expansão com caráter indicativo (geração). A efetiva
expansão dependerá da oferta de projetos e da
competitividade da fonte.
Transparência e reprodutibilidade
Aprimoramento Metodológico: Modelo computacional
para suporte a investimento. Modelo de Decisão de
Investimento. Expansão ótima do sistema, pela
minimização dos custos de investimento e de operação
Novas abordagens. Cenários “what-if”  incertezas
 Planejamento proativo da transmissão
PLANO DECENAL DE EXPANSÃO DE ENERGIA - PDE 2026

Taxa de Crescimento do
PIB
2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026
2017 -
2026
Cenário Referência 0,5% 1,8% 2,1% 2,7% 2,8% 2,8% 2,9% 3,0% 3,0% 3,0% 2,5%
Cenário Alternativo 1,7% 2,8% 3,1% 3,2% 3,5% 3,5% 3,5% 3,5% 3,5% 3,5% 3,2%
0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026
MWméd
Carga Cenário de Referência Carga Cenário Alternativo
Nota: micro e minigeração distribuída já descontada da carga.
PDE 2026: Quanta “eletricidade” precisaremos?

0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026
MWméd
Oferta Existente + Contratada Carga Cenário de Referência
Carga Cenário Alternativo
Nota: micro e minigeração distribuída já descontada da carga.
PIB
2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026
2017 -
2026

Necessidade de nova oferta
no horizonte decenal:
≈10,000 – 15,000 MWméd
0
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026
MWméd
Oferta Existente + Contratada Sobra Contratual
Necessidade de Expansão Carga Cenário de Referência
Carga Cenário Alternativo Nota: micro e minigeração distribuída já descontada da carga.
PIB
2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026
2017 -
2026

0
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
40.000
45.000
2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026
MW
Expansão Indicativa - Cenário Referência (com políticas
energéticas)
Hidrelétrica PCH Biomassa Eólica Fotovoltaica Térmica - Gás Natural Alternativa de Ponta
PDE 2026: Expansão da Geração - Cenário Referência
Cenário
Referência
Investimento Total (2020-2026): R$ 174 bilhões

Composição das adições (incrementos) de geração
Nota: exclui expansão já contratada
Alternativa de
Ponta
30%
Eólica
29%
Fotovoltaica
17%
Biomassa
8%
Térmica - Gás
Natural
6%
Hidrelétrica
6%
PCH
4%
PDE 2026: Cenário Referência de Expansão da Geração
Cenário
Referência
Expansão das renováveis

A micro e a minigeração distribuída ajudam no atendimento à demanda
-
100
200
300
400
500
600
700
800
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026
EnergiaGerada(MWméd)
CapacidadeInstalada(MWp)
Energia (Total) Fotovoltaica Biogás
3,9
GWp
800 mil unidades consumidoras com micro e
minigeração FV em 2026

2017
Fonte: Plano Decenal de Expansão da Energia 2017-2026
148 GW 2026 212 GW
PDE 2026: Expansão da Geração - Cenário Referência

Necessidade por Potência e serviços de
estabilidade/flexibilidade
• Diminuição da expansão via projetos UHE com reservatório: Crescente
demanda pelos serviços que tradicionalmente proviam estabilidade e
flexibilidade ao sistema. Terá que ser atendida por outras maneiras.
• Crescente penetração de geração renovável variável: demanda por estes
serviços cresce ainda mais.
• Armazenamento de energia: Otimiza a utilização da capacidade
instalada de geração de eletricidade. Permite atender à demanda de
forma flexível.
• Conceito de Alternativa de Ponta: Armazenamento é visto como uma
das soluções de atendimento (destaque para baterias).
• Além do armazenamento eletroquímico, outras fontes também
aparecem como promissoras, sendo a de células de hidrogênio, ar
comprimido, usinas reversíveis e volantes de inércia (flywheel).

• Capacidade de transmissão também deve ser vista como fundamental
para integrar as regiões com menores restrições nos momentos mais
críticos. Brasil país continental.
• Para viabilizar esses projetos com os custos atuais será necessário
arquitetar o fornecimento de, além do serviço de atendimento a ponta,
outros serviços como de flexibilidade e estabilidade, além de produtos e
mecanismos de remuneração que valorem e remunerem
apropriadamente todos estes benefícios trazidos pelos ativos.
• A análise custo-benefício de cada uma das alternativas será fundamental
para o exercício de comparação e seleção da melhor combinação
indicada para o atendimento à demanda por potência.
• Todas as soluções tecnológicas devem estar na mesa e devemos saber
aproveitar, como país, o melhor das características que cada uma das
tecnologias tem a oferecer, em suas dimensões técnica, econômica e
ambiental.
Necessidade por Potência e serviços de
estabilidade/flexibilidade

ASPECTOS TECNOLÓGICOS DO
ARMAZENAMENTO DE ENERGIA

Tipos/Tecnologias de armazenamento
• Tempo Resposta: Minutos
• Aplicação: Energia
• Eficiência: 70-80%1
• Em operação: 180 GW1
• Tempo Resposta: Minutos
• Aplicação: Energia
• Em operação: 430 MW1
Hidrelétricas Reversíveis
Ar Comprimido
Fonte: 1 DOE - Energy Storage Database, 2016

• Tempo Resposta: Microsegundos
• Aplicação: Potência
• Em operação: 1 GW1
• Tempo Resposta: Microsegundos
• Aplicação: Potência e/ou Energia
• Em operação: 3,3 GW1
Volantes de Inércia
Baterias
Fonte: 1 DOE - Energy Storage Database, 2016
Tipos/Tecnologias de armazenamento

Tecnologias para diferentes aplicações
84
Fonte: Adaptado de IEA Technology Roadmap - Energy Storage. 2014.
GERAÇÃO
T&D
USUÁRIO FINAL
ÂMBITO• As tecnologias de
armazenamento são
úteis em diferentes
aplicações;
• De acordo com a
potência e o tempo
de descarga, há
uma alternativa
mais adequada;
• A inserção pode ser
feita no local da
geração, T&D ou
mesmo no local de
consumo (behind
the meter).

Referência: IEA, 2014.
Maturidade das tecnologias de armazenamento

Baterias
• Diversas tecnologias e químicas disponíveis e em desenvolvimento, oferecendo as mais
variadas combinações de preço, capacidade de ciclagem, segurança, densidade
energética, eficiência, profundidade de descarga, etc.

Baterias: Tecnologias e Uso (exemplos)
Íon-Lítio Fluxo Sódio-Enxofre (NaS)
Chumbo-ácido
Avançada/Híbrida
Eficiência: 80-90%
Cap Instalada1: 90 MW/ 65
MWh
Vida útil: 10.000 ciclos
Custos 5 anos3: 25%
Maturidade: Média/Baixa
Eficiência: 75-90%
Cap Instalada1: 1150 MW/
1.050 MWh
Custo em 5 anos3: 50%
Maturidade: Alta
Eficiência: 65-80%
Cap Instalada1: 46 MW/
144 MWh
Custo em 5 anos3: 40%
Maturidade: Baixa
Eficiência: 85-90%
Cap Instalada2: 530 MW/ 3.700
MWh
Custo em 5 anos3: n/a
Maturidade: Alta
Fontes: 1 DOE-Energy Storage Database, 2016 2 NGK, 2016 3 Navigant Research,2016 4 AECOM, 2015

Baterias domésticas
• Com o mundo inteiro revendo suas
políticas de net metering, as baterias
para utilização em conjunto com
sistemas fotovoltaicos domésticos,
comerciais e industriais tendem a
crescer.
• Tendências discutidas no estudo
Utilities of the Future

Baterias para Veículos
• Eletrificação da frota impõe risco energético?
 Quantidade de energia necessária para eletrificar frota é administrável
 Impactos elétricos na distribuição
• Valorar degradação da bateria por operação em V2G
Estimativa:
20%frota EV
2%aumento na eletricidade
consumida

Baterias: Estimativa redução de custos (Íon Lítio)

Usinas Hidreletricas Reversíveis - UHR
• Estudos elaborados nas décadas de 70 e 80 indicam que o Brasil dispõe de elevado
potencial para desenvolvimento de usinas reversíveis, inclusive na região Sudeste. É
importante, dessa forma, atualizar e aperfeiçoar os estudos para identificação dos sítios
mais atrativos para implantação de usinas reversíveis, além de aprofundar os estudos de
viabilidade técnica, econômica e ambiental.
• Muito dependente de legislação ambiental e de condições do site.

Fonte: climatetechwiki.org | Seneca Pumped Storage Generating Station – Pensilvânia - US
Hidrelétricas Reversíveis
• Sistema Hídrico possui
grandes reservatórios
• Já atua na modulação da
carga líquida e fornecendo
serviços ancilares
• Armazenamento diário e
sazonal
Usinas Hidreletricas Reversíveis - UHR

Ar Comprimido (CAES)
• Apesar de possuir apenas duas plantas em operação comercial no mundo (totalizando
400MW/3440MWh), a tecnologia ainda não esta desacreditada e pesquisas em
sistemas com recuperação de calor podem proporcionar aumento de eficiência (para
até 70%) e por consequência viabilizar as plantas com menores riscos.
• Muito dependente de legislação ambiental e de condições do local. Essas foram
algumas das razões apresentadas para os projetos CAES submetidos na chamada 21 do
P&D ANEEL terem sido rejeitados.

Volantes de Inércia (Flywheel)
• Em geral utilizados para aplicações de curta duração e alta potência, porém um novo
fabricante (Amber Kinetics) está prometendo 4 horas de duração em seus produtos, e
20MW/80MWh foram contratados em 2015 (via Energy Services Agreement) pela PG&E
na Califórnia, para entrada em operação comercial em 2020.
• Apresenta CAPEX muito elevado, porém vida útil também bastante longa.

Volantes de Inércia (Flywheel)

OPORTUNIDADES

Desenvolvimento de mercado no Brasil
• No Brasil o desenvolvimento de tecnologias de armazenamento de
energia é ainda incipiente;
• É preciso adequar a regulação do setor a fim de fomentar o
desenvolvimento de novos mercados;
• Construção de novos modelos de negócio que considerem a
diversificação de usos (serviços) do sistema de armazenamento;
• Repensar o papel dos agentes: Geradores, Transmissoras,
Distribuidoras, Consumidores/Prosumidores;
• Necessidade de Custos competitivos;
• Onde atuar no Brasil: Controle de frequência, Suporte de reativo,
Estabilização renováveis, Geração Distribuida, Geração de ponta,
Sistemas isolados, Reserva primária, Diferimento investimentos em
T&D, entre outros.

Potencial de Utilização dos Sistemas de Armazenamento
100
• Otimização do
recurso renovável;
• Economia de
combustível
(redução na
ciclagem de
geradores)
• Suavização e
controle de rampas
na geração/consumo
• Serviços ancilares
• Arbitragem
• Integração de
recurso renovável
• Alívio do congestionamento
da rede de transmissão e
sobrecarga nas subestações
• Evitar/adiar investimento
em T&D
• Gerenciamento de fluxo
reverso de potência devido
à geração distribuída;
• Serviços ancilares
• Segurança de
Back-up
• Redução de
consumo em
horário de pico
(Tarifa horária)
Fonte: Adaptado de AECOM (2015).

101
Benefícios para diferentes agentes
Fonte: Adaptado de RMI (2015)
Armazenamento de
energia pode agregar
valor ao Sistema
Elétrico na medida em
que possibilita
múltiplos benefícios
em diferentes níveis
do Sistema

Sistemas Isolados
Fontes: Eletrobras e ONS
Carga de Energia
2017
MWmédioPercentual
SIN (1) 66.209 99,3%
SISOL (2) 482,7 0,7%
Sistemas 238
Agentes 20

Características dos SI
Fonte: ONS, 2017

Leilão Amazonas
Documento disponível em: http://www.epe.gov.br/geracao/Paginas/Sistemas%20Isolados/EPElan%C3%A7a.aspx?CategoriaID=407
 Estudo EPE : Avaliação de atratividade econômica de solução
híbrida nos Sistemas Isolados:
• Esforço para fomentar projetos alternativos
• Comparação econômica entre Diesel, Diesel + FV e
Diesel + FV + Baterias

Leilão Amazonas – 02/2016 (2ª etapa)
• Resultado:
Documento disponível em: http://www.epe.gov.br/geracao/Paginas/Sistemas%20Isolados/Leil%C3%A3oDosSistemasIsoladosDoAmazonas.aspx?CategoriaID=407
 EPE: Avaliação do Leilão dos Sistemas Isolados do
Amazonas
• Deságios, Suprimento de Óleo Diesel, Potencial das
Renováveis, Condições BNDES, Mudanças nas
Regras, Saiba mais....

Geração Distribuída: Micro e minigeração solar
130 MW
(out/2017)
13,5
MW
(jan/2016)
Crescimento de 10x desde dez/2015
Fonte: ANEEL (out/17)

Geração Distribuída: Micro e minigeração solar

Leilão EFR - UK

Competição: Grid, Grid+FV, Grid+FV+Baterias

CHINA
200mi twowheelers
350mil ônibus
Veículos Elétricos

CONSIDERAÇÕES FINAIS

CONSIDERAÇÕES FINAIS
• Mudancas inevitáveis e importantes já estão ocorrendo no setor elétrico
(GD, Smart Grid, recursos distribuidos, empoderamento do consumidor,
penetração de renovaveis...).
• P&D Armazenamento - Chamada Estratégica.
• EPE e MME estão, cada vez mais, se preparando, capacitando,
posicionando sobre o tema. Alinhados com estas mudanças e tema.
• CP33, que esteve em consulta publica, demonstra tal posição, diante das
mudanças necessárias.
• Necessidade de discussão com a sociedade/mercado (modelos que
reflitam a realidade, modelos de negócio, entre outros).
• EPE e MME abertos à conversar/discutir com todos.

http://www.epe.gov.br/
Thiago Ivanoski Teixeira
thiago.teixeira@epe.gov.br
Sergio Scramin Junior
sergio.scramin@epe.gov.br
Gabriel Konzen
gabriel.konzen@epe.gov.br
Twitter: @EPE_Brasil
Facebook: EPE.Brasil
OBRIGADO!

115
o Tema

Importância do
para o Setor Elétrico e
Desafios Regulatórios para
o Brasil
Campinas, 18 de outubro de 2017
1º Workshop do Programa de
Armazenamento de Energia da CPFL

Temário
► Importância do armazenamento de energia para o setor elétrico
► Exemplos de armazenamento em funcionamento no mundo
► Entraves regulatórios para inserção de armazenamento no Brasil
► Conclusões
117

Armazenamento de Energia é uma das questões
relevantes para o mundo...
118
O aumento do Armazenamento de Energia
é uma tendência considerada com grande
impacto no Setor Elétrico mundial
Fonte: World Energy Issues Monitor 2017

...e no Brasil
119
Com maior impacto no Brasil.
Fonte: World Energy Issues Monitor 2017

► Mercado atual
 Menos de 1 GW em baterias
 Quase totalidade em usinas
reversíveis (pump storage)
► Tendência
 Armazenamento em baterias atingiria 250 GW até 2030 (estudo da IRENA). Usinas
reversíveis (pump storage) passariam de 150 GW para 325 GW no mesmo período;
 Estudo do BNEF aponta para aumento de 2%
para 8% na participação de serviços de
flexibilidade na capacidade instalada total
do mundo.
57%
31%
23%
16%
18%
46%
2% 8%
2015 2040
GLOBAL INSTALLED CAPACITY BY TECHNOLOGY
Fossil (Coal+Gas) Conv. Clean (Nuclear+Hydro)
Renewables Flex. Load
Perspectiva de aumento da importância do
armazenamento
12
(Energy Storage Council, 2015)
Fonte: BNEF, 2016

Tendência de redução dos custos de armazenamento
► Custos declinantes
 USD 273/kWh para baterias de
lítio-íon (redução de 50% desde 2010);
 É esperado que baixem de USD 100/kWh
na próxima década.
12
(Randall, 2017)
 GM, Tesla e LG
anunciaram custos de
baterias de USD 200/kWh
para novos modelos de
VE (Ayre, 2015, Field,
2016; Lambert, 2016a,
2016b)
In the next three to four years there will be more progress in
battery development than in the previous 100 years.
Ian Robertson (BMW)

Aplicações de armazenamento em redes
12
Capacidade
Recurso disponível para horas de ponta
Postergação de investimentos
Resposta de
frequência
Recurso da demanda
Suporte de tensão
Resiliência
► A BPA evitou USD 1 bilhão de investimento em novas
linhas de transmissão com soluções “non-wire”
 Recursos utilizados durante 4 horas dos dias de verão para
evitar congestionamento nas
linhas de transmissão
(GreenTechMedia, 2017)

12
Capacidade
Resposta de
frequência
Serviço tradicionalmente feito
por hidro ou turbina a gás
PJM permite a integração de
baterias para resposta de
frequência
Recurso da
demanda
Suporte de tensão
Resiliência

12
Capacidade
Resposta de
frequência
Recurso da
demanda
Redução da demanda industrial e
commercial em momentos de preços
elevados
Utilização por empresas de
distribuição para deslocamento da
demanda
Suporte de tensão
Resiliência

12
Capacidade
Resposta de
frequência
Recurso da
demanda
Suporte de tensão Rápido suporte de tensão para a rede
Resiliência

12
Capacidade
Resposta de
frequência
Recurso da
demanda
Suporte de tensão
Resiliência
Baterias permitem o atendimento
durante 4 a 6 horas
Reduz necessidade de geradores a
diesel

► Consequência da inserção de bateria no sistema da Califórnia
Exemplo de benefício das baterias para o sistema
12
Baixo Médio Alto
Capacidade de
almazenamento 412.5 MW 1,325 MW 2,650 MW
Número de horas
correspondente 2 2, 4, & 6 2, 4, & 6
% da capacidade de geração 0.5% 1.7% 3.4%
Redução do número de
partidas dos geradores
termelétricos
3,000 8,000 13,000
Redução do vertimento de
renováveis 8.1% 23.3% 40.0%
Redução de GEE 203,000 875,000 1,345,000
(Vrindal 2017)
Existe atualmente uma lei na Califórnia que obriga as
distribuidoras a contratar 1,3 GW de armazenamento
até 2020

Papel relevante dos agregadores para extrair
mais valor das baterias
12
► Controle de consumo de carga
dos usuários;
► Agregação da resposta da demanda
em momento crítico para o sistema;
► Venda de produto no mercado;
► BYOT (bring your own thermostat)

Modelos de negócio para armazenamento
12Fonte: Burger & Luke, 2015
Modelos de Negócio:
Armazenamento para serviços da rede
Armazenamento para o cliente final
Híbrido

► Clientes principais são o segmento industrial, distribuidoras e operador
► Serviços típicos: capacidade firme, reserva operativa, alívio de congestão
► Receita com venda ou financiamento da bateria, ou com venda dos
serviços da rede (e.g capacidade firme vendida aos preços de mercado).
Armazenamento para serviços da rede

► Gerenciamento da demanda de ponta e arbitragem de preços (tarifas)
 Clientes podem estar em áreas onde não é permitida a participação no mercado spot.
► Clientes: residencial, comercial e industrial
► Receita para o agregador através de taxa de corretagem, preço pelo
serviço (taxa de subscrição) ou compartilhamento de benefícios
Armazenamento para o cliente final

► Ocorre em mercado onde os recursos distribuídos podem ser agregados e
fazer ofertas no mercado
Modelo híbrido

13
O que os toolkits de regulação recomendam para tirar
proveito dos benefícios das baterias?

Aprimoramento dos sinais tarifários
► A valoração dos serviços distribuídos deve depender do
quanto eles aumentam ou reduzem o requisito por novos
investimentos em fio e custos operativos
► É importante corrigir as distorções do custo do fio:
 Discrepância entre a ponta regulatória e a ponta física
 Diferença de preços excessiva no horário de ponta (distorcendo a
curva de demanda)
 Tarifa monômia: não considera efeito do perfil de carga e aplica net
metering ao serviço fio – distorção dos incentivos
13

► No limite, a tarifa pode ser tão detalhada quanto os preços spot
► O sinal locacional (e horário) na tarifa é uma forma de incorporar
externalidades positivas ou negativas da geração distribuída corretamente
 Até certo limite renováveis contribuem com redução das perdas e da demanda de ponta,
mas é importante monitorar este efeito
13
Transformador
Linha BT
Linha MT
Preços nodais em rede de distribuição exemplo – MIT Utility of the Future
Aprimoramento dos sinais tarifários

13
Harmonizando a inserção de baterias
GD
Adaptar
regulação das
Ds
Ds como
operadoras da
rede
Ds como
facilitadoras do
mercado
Redução da
tarifa
puramente
volumétrica
Sinais
tarifários e
preços spot
horários e
locacionais

Conclusões
► Tendência de redução no custo das baterias permitirá cada
vez mais aproveitar os seus benefícios para o sistema
 Capacidade firme
 Resposta da demanda
 Regulação de frequência e tensão
 Resiliência
► Já existem casos de inserção de baterias no mundo e
diversos modelos de negócios sendo aplicados
► Para o que o Brasil aproveite esta nova onde de maneira
eficiente é necessário aprimoramento legal e regulatório
137

www.psr-inc.com
psr@psr-inc.com
+55 21 3906-2100
+55 21 3906-2121
MUITO OBRIGADO

141
Programa de Armazenamento
de Energia CPFL

Inserção de Sistema de Armazenamento
em Configurações Múltiplas para Suporte
à Geração Eólica
PA3026 – Storage G&T
Equipe do Projeto
Coordenador: Pedro Rosas, Ph.D. (UFPE)
Gerente: Wendell Teixeira (CPFL)

143
1. Contextualização
2. Originalidade
3. Objetivo
4. Equipe
5. Metodologia Macro
6. Produtos Esperados
7. Aplicabilidade & Resultados Preliminares
8. Considerações Finais
Agenda

144
Contextualização
Panorama eólico Brasileiro e o que tem em uma turbina.

145
Contextualização
ABEEólica. 2017c. Infovento 03. [ONLINE] Disponível em: http://www.abeeolica.org.br/wp-content/uploads/2017/08/InfoVento03.pdf
Energia Eólica
Componentes de um aerogerador: Panorama Eólico Brasileiro

146
Originalidade – Problemática Básica
Fonte: EPE. 2016. Estudos de Planejamento da Expansão da Geração. [ONLINE] Disponível em:
http://www.epe.gov.br/geracao/Documents/EPE-DEE-RE-107%202016.pdf. [Acesso 20 de dezembro 2016].
Variabilidade da Geração Eólica
Efeito da distribuição espacial de aerogeradores:
Máxima variação horária de potência em
parque eólico (estudo EPE):

147
Objetivo
• Fornecimento de serviços ancilares, gerenciamento de
energia, melhoria da qualidade de fornecimento,
aumento da energia firme das fontes renováveis
intermitentes
GERAÇÃO
TRANSMISSÃO • Melhoria da qualidade do fornecimento, fornecimento
de suporte em pontos críticos
Foco do projeto

148
Objetivo
Exemplo de configuração em Central Eólica:
Múltiplos serviços em diferentes aplicações:

149
Equipe do Projeto
 Resumo dos líderes de cada
entidade
54 profissionais: 08 doutores, 17 mestres, 02 especialistas, 24 engenheiros e 04 técnicos
Capacitação de 04 doutores e 01 mestre.
Spartacus Pedrosa – Coordenador – Especialista em
acumuladores de energia com mais de 15 anos de
experiência na indústria de baterias.
Paola Furlanetto, M. Sc. – Pesquisadora – Experiência em
eletrotécnica e integração de sistemas de energia.
Jocelino Azevedo , M. Sc. – Pesquisador – Experiência com
eletrônica e armazenamento para microrredes.
Alex França, Dr. –Ing.– Pesquisador Líder – Experiência em
eletrônica embarcada e sistemas avançados de
armazenamento de energia baseados em novas tecnologias..
Pedro Rosas, Ph. D. – Coordenador – Experiência
em gestão de P&D ANEEL mais de 19 anos de
experiência com integração de energias renováveis e
sistemas híbridos.
Luiz Henrique, D. Sc. – Pesquisador – Experiência
em compatibilidade Eletromagnética.
Caarem Studizinsk, M.Sc. – pesquisadora –
Experiência em meteorologia e modelagem de
parques eólicos.
Arthur Athayde, M. Sc. – Pesquisador – mais de 30
anos de experiência com modelagem de sistemas
elétricos.
Mario Veiga, D. Sc. – Pesquisador – Mais de 30 anos de
experiência no setor elétrico mundial.
Bernardo Bezerra, D. Sc. – Pesquisador – Mais de 10
anos de experiência no planejamento energético integrado
gás-eletricidade e leilões.
Rafael Kelman, D. Sc. – Pesquisador – 20 anos de
experiência no setor elétrico mundial.
Celso Dall’Orto , M. Sc. – Pesquisador – Mestre com
mais de 10 anos de experiência no planejamento
energético e em regulação do setor elétrico.
Rafael Moya – Pesquisador– Experiência em gestão de
projetos com fontes de energia renováveis com a avaliação
de impactos destas nas redes de distribuição.
Felipe Zaia – Pesquisador - Experiência com atuação no
planejamento estratégico das distribuidoras do grupo CPFL e
inovação, com formação em economia.
Wendell Teixeira – Gerente de Projeto – Experiência em
gestão de projeto e atuação focado em projetos de
mobilidade elétrica com avaliação em impactos na rede
Antonio Donadon – Pesquisador – Experiência com gestão
de projetos de P&D Aneel nos temas de geração renovável,
geração distribuída, prospecção tecnológica e de parceiros.

150
Metodologia – Macro
Investigação & Levantamento de dados
• Definições relativas ao sistema de armazenamento: tamanho, modos de
operação, ponto de conexão, agregamento de centrais, escopo e balizamento de
solução;
• Modelagens e simulações;
Aquisição & Aplicação de Protótipo em Campo
• Instalação do protótipo na Central Eólica, configurar os diferentes modos de
operação, comparar os resultados e seu impacto na rede e no sistema elétrico;
• Validar as modelagens e estender os resultados para outras configurações do
sistema elétrico;
Analisar resultados e Processar
• Valorar as aplicações de armazenamento em sistemas eólicos;
• Propor diferentes soluções para o sistema elétrico brasileiro;
• Identificar equilíbrio financeiro em diferente aplicações.

151
Produtos & Outputs
Produtos
• Instalação, monitoramento e estudo de ESS conectado à geração eólica;
• Metodologia para dimensionamento de ESS, escolha do site e configuração ótima;
• Metodologia para suportar planejamento de expansão do sistema elétrico com
ESS;
Capacitação técnica e científica:
• Livro com todo material publicável do projeto;
• Formação de mestres e doutores;
Macros Outputs:
i. Aplicação de armazenamento de energia para apoio à operação de centrais
geradoras eólicas;
ii. Desenvolvimento de metodologia de dimensionamento de sistemas de
armazenamento, para aplicação escalável;
iii. Estudos e proposições visando estabelecimento de marco regulatório.

152
Resultados preliminares
Fonte: CPFL Renováveis
Centrais Eólicas Avaliadas para Projeto
• Objetivo Principal: reduzir os impactos da geração eólica
• Flexibilidade para o estudo: centrais permitem diferentes configurações

153
Diagrama Unifilar Operacional: Bloco Norte
• Configurações em baixa e média tensão disponíveis

154
Potência produzida por uma turbina, um circuito e toda a central de São Benedito (dados concomitantes: 11 de novembro a 19 de dezembro de 2017)
• Variabilidade da Potência Ativa (uma central eólica)
0 200 400 600 800 1000 1200
-5
0
5
10
15
20
25
30
Tempo (horas)
Potência(%)
Circuito 1
Circuito 1 e 2
Turbina BEN01

155
Potência total produzida pelo Bloco Norte Sul (período de agosto de 2016 a abril de 2017)
• Variabilidade da Potência Ativa (Cluster 3x centrais eólicas)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Tempo percorrido (Horas)
Potência(MW)
Série temporal Campo dos Ventos 01/06/2016 - 14/01/2017
Amostragem 5 minutos

156
Distribuição acumulada da variação real de potência ativa em relação à potência média horária de um circuito (C1), uma central (CGE)
e todo o Bloco de Campo dos Ventos (período de 01 de junho de 2016 a 14 de janeiro de 2017)
• Desvio em uma hora Potência Ativa
-30 -20 -10 0 10 20 30
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Potência (MW)
Frequência(%)
Campo dos Ventos - - comparativo - entre 01/jun/2016 a 14/jan/2017
CDV
CGE
C1

157
Distribuição acumulada da variação absoluta de potência ativa em relação à potência média horária de todo o Bloco Campo dos Ventos (período de 01
de junho de 2016 a 14 de janeiro de 2017)
• Desvio em intra-hora da Potência Ativa
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
0
5
10
15
20
25
30
Tempo percorrido (%)
Potência(MW)
Campo dos Ventos - Normalizado - entre 01/jun/2016 a 14/jan/2017

158
Distribuição acumulada da variação real de potência ativa em relação à potência média horária de todo o Bloco Campo dos Ventos (período de 01 de
junho de 2016 a 14 de janeiro de 2017)
• Desvio em intra-hora da Potência Ativa
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
-30
-20
-10
0
10
20
30
Tempo percorrido (%)
Potência(MW)
Campo dos Ventos - Não Normalizado - entre 01/jun/2016 a 14/jan/2017

159
Potência total produzida pelo Bloco Norte Sul (período de agosto de 2016 a abril de 2017)
Problemas
• Em um parque foi encontrada uma limitação operacional.
• Armazenamento poderia ser uma solução?

160
Problemas
• Em um complexo foi encontrada uma limitação operacional.
• Armazenamento poderia ser uma solução?
Potência total produzida pelo Bloco Norte, Bloco Sul e seu agregamento (janeiro 2017)

161
Considerações Finais
 Desenvolver ferramentas para
apoiar compreensão e
disseminação dos ESS:
» Metodologia para inserção de ESS em
central eólica, permitindo correto
dimensionamento e escolha do site
» Metodologia para suportar
planejamento de expansão do sistema
elétrico incluindo ESS
» Aplicável para ANEEL, EPE, ONS e
demais empresas do setor elétrico
 Proporcionar concretização
experimental:
» ESS de grande porte conectado a central
eólica (estimativa 2 MW / 1 MWh)
» Instalar e monitorar para diferentes
pontos de conexão no parque eólico
 Fornecer subsídios para
evolução do aparato
regulatório, permitindo a
correta valoração dos serviços
fornecidos pelo ESS
 Capacitação e formação de
profissionais:
» Formação de até sete pesquisadores
(entre graduação, mestrado e doutorado)
» Publicação de até 14 artigos em
congressos nacionais e internacionais
» Elaboração de livro com todo material
publicável do projeto
Avaliar a contribuição dos ESS de grande porte para integração de fontes intermitentes, com
foco na suavização da geração eólica e suporte à regulação de tensão e frequência.

162
Instituto de Tecnologia Edson Mororó Moura - ITEMM
Associação Privada sem fins lucrativos
Negócio: Pesquisa e Desenvolvimento com
foco em Projetos de Inovação
Expertise: Único focado exclusivamente em
Sistemas de acumulação de Energia

Inserção técnico-comercial para implementação,
desenvolvimento e análise de aplicações de
tecnologias de armazenamento de energia na
operação de redes de
distribuição da CPFL
PA3018 – Armazenamento Distribuído
Equipe do Projeto
Coordenador: Walmir Freitas (UNICAMP)
Gerente: Victor Riboldi (CPFL)

165
Objetivos gerais: Aplicações em sistemas de distribuição
 Desenvolver aplicações de sistemas de armazenamento para redes de
distribuição empregando baterias – desde a subestação AT/MT até o
consumidor BT;
 Integrar essa tecnologia com demais agentes das redes modernas de
distribuição (FV, VE, smart meter – smart grids) e projetos do Grupo CPFL
Energia;
 Implementar em campo laboratório vivo (living lab) para subsidiar o
desenvolvimento dessa tecnologia em ambiente real;
 Desenvolver novos serviços para promover a adoção da tecnologia e trazer
benefícios para o setor;
 Formar profissionais especializados na área para promover o
desenvolvimento da tecnologia;
 Colaborar com o desenvolvimento do modelo regulatório e de negócios
para promover a área.

166
Implementação em campo de laboratórios vivos (living labs)
e desenvolvimento de aplicações
Grande porte – conexão AT/MT
(Subestação/Alimentador)
1
Médio porte – conexão MT/BT
(transformador MT/BT)2
Pequeno porte – conexão BT
(instalações em consumidores –
microgeração / veículo elétrico)
3

167
Objetivos específicos: Desenvolvimentos e estudos de
sistemas de grande porte (AT/MT)
• 1 sistema de
grande porte
na faixa de 0,5-1
MW/ 0,5-2 MWh
em subestação
AT/MT ou
alimentador MT
O QUE É? APLICAÇÕES
• Integração da geração solar intermitente
• Integração de eletropostos de recarga rápida
• Regulação de tensão (e frequência)
• Melhoria da confiabilidade e qualidade de
energia
• Postergação de obras
• Redução das perdas
PA3012 – Telhados Solares: massiva
integração de microgeração fotovoltaica em
um único alimentador
PA0045 – USFV Tanquinho: integração com
usina solar
PA0060 – Mobilidade Elétrica: integração com
eletropostos de recarga rápida
COMPLEMENTARIDADE PROJETOS PRODUTOS
• Sistema implementado (living lab) e integrado ao
SCADA
• Metodologias de controle e operação da
tecnologia com análise técnica e econômica
– aplicações/serviços
• Estudos de monitoramento antes e após
conexão e de eficácia das aplicações
desenvolvidas
• Estudos de viabilidade de sistema móvel
(postergação de obra)
1

168
Sistema de grande porte (AT/MT):
Subestação Barão Geraldo
1
850 m2
Telhados Solares

169
Sistema de grande porte (AT/MT)
Principal Aplicação
1
• Redução do pico de carga (peak shaving)
MWp
Bateria
MWh
Bateria

170
Objetivos específicos: Desenvolvimento e estudos de
sistemas de médio porte (MT/BT)
2
• 2 sistemas de
médio porte
na faixa de 25-50
kW/
40-150 kWh
junto ao
transformador
MT/BT
• Melhoria da qualidade de energia na presença
de FVs e VEs
• Melhoria da confiabilidade - ilhamento
intencional
• Melhoria do fator de utilização do
transformador
• Redução das perdas
• Aumento da capacidade de integração de FVs
e VEs
• PA3012 – Telhados Solares: massiva
• PA0060 – Mobilidade Elétrica: integração
com eletroposto de recarga do VE
• Sistema implementado (living lab) e
integrado ao SCADA
conexão e de eficácia de aplicações
desenvolvidas

171
Sistemas de médio porte (MT/BT): onde?
Condomínios com elevada penetração de microgeração FV
2
Transformad
or MT/BT

172
Sistemas de médio porte (MT/BT)
Principal Aplicação
• Controle de reversão de fluxo em transformadores de distribuição
Pico direto = 21,18 kW
Pico reverso = 31,10 kW
Energia Importada = 2.230 kWh
Energia Exportada = 2.454 kWh
Fluxo reverso (baixa → média tensão)
Fluxo direto (média → baixa tensão)
2

173
Objetivos específicos: Desenvolvimento de estudos em
sistemas de pequeno porte (BT)
3
• 5-10 instalações
de
pequeno porte
na faixa de 2- 5
kW/
4-8 kWh em
instalações de BT
(consumidor)
• Utilização como opção de ilhamento
intencional
• Utilização na composição tarifária ótima
(tarifa branca)
• Aproveitamento de geração solar para
redução do pico de consumo
• Aumento da capacidade de integração de
PVs e VEs
• PA3012 – Telhados Solares: massiva
• PA0060 – Mobilidade Elétrica: integração
com recarga do VE
• PA3020 – Monitoramento e gerenciamento
de instalações residenciais e comerciais
• Sistema implementado com monitoramento
remoto
conexão e de eficácia de aplicações
desenvolvidas

174
Sistemas de pequeno porte (BT)
Exemplo de Aplicação
• Sistema FV instalado de 3,5 kWp, sistema de armazenamento analisado: 3,5 kWp, 14 kWh
fluxo reverso → elevação de tensão
3

175
Sistemas de pequeno porte (BT)
Exemplo de Aplicação
Bateria descarregada:
consumo da rede
Bateria completamente carregada:
injeção de potência na rede
• Sistema FV instalado de 3,5 kWp, sistema de armazenamento analisado: 3,5 kWp, 14 kWh
3

176
O projeto é composto por quatro etapas principais,
desdobradas em sub-etapas.
Monitoramento,
estudos, integração
e finalização
12 meses
Monitoramento,
Desenvolvimentos e
estudos
12 meses
Instalações,
comissionamentos e
desenvolvimentos
12 meses
Levantamentos,
avaliações e
desenvolvimentos
12 meses
> Levantamento de
tecnologias e casos reais
> Benchmark de casos
reais
> Definição de locais para
instalação dos sistemas
de armazenamento
> Monitoramento dos
locais pré-instalação
> Avaliação e testes de
componentes
> Desenvolvimento de
modelos computacionais
para simulações
aplicações para sistemas
de pequeno porte
> Monitoramento pré-
instalação
> Fabricação, testes,
recepção, instalação e
comissionamento dos
sistemas de
armazenamento
de pequeno porte
(cont.)
de médio porte
> Testes operativos dos
sistemas de
armazenamento
> Monitoramento pós-
instalação
de grande porte
> Correção e ajuste de
modelos computacionais
a partir dos resultados
de monitoramento
> Monitoramento pós-
instalação (cont.)
> Estudos de modelos
regulatórios e de
negócios
> Consolidação das
metodologias de
aplicação e serviços
> Roadmap tecnológico
> Análise de qualidade de
energia baseada nos
dados de medição
> Integração das diversas
tecnologias de smart
grid
> Workshop e Relatório
Final, Divulgação de
Resultados
Gestão, transferência de conhecimento e workshops: 48 meses

177
Implementação do maior laboratório vivo na área de redes
de distribuição do futuro da América Latina

Sistema de Armazenamento Integrado
à mais de uma fonte energética –
Gestão Híbrida de Sistema Energético
Multi-fontes
PA3025 – Storage “end-user”
Equipe do Projeto
Coordenador: Miguel Udaeta (USP)
Gerente: Rafael Moya (CPFL)

180
Agenda PA3025 – Storage “end-user”
2 Equipe
3 Objetivo
1 Contexto
4 Resultados Esperados

182
O projeto end-user está inserido no programa de
armazenamento de energia que prevê atuação em toda
cadeia de valor
USUÁRIO FINAL • Eficientização do uso, gerenciamento de demanda, aumento da
confiabilidade (backup), melhoria da qualidade de energia
• Aplicações de pequeno porte
TRANSMISSÃO
• Melhoria da qualidade do fornecimento, fornecimento de suporte
em pontos críticos
DISTRIBUIÇÃO
• Conservação e melhor aproveitamento de ativos, redução de
pico e perdas, melhoria da qualidade e confiabilidade, integração
de energia solar, veículos elétricos e microgrids
• Aplicações de média ou larga escala distribuídas
• Fornecimento de serviços ancilares, gerenciamento de energia,
melhoria da qualidade de fornecimento, aumento da energia firme
das fontes renováveis intermitentes
GERAÇÃO
Foco do projeto atual

183
Algumas tecnologias combinadas com a rede da
concessionárias conseguem atender expectativas dos clientes
Confiabilidade
Qualidade
Preço baixo e
estável
Energia limpa
Rede Rede +
Gerador diesel
Rede +
Solar FV
Rede +
Bateria
Padrão regulado
DIC / FIC
Reserva de
backup -
Reserva de
backup
Padrão regulado
de var. tensão - -
Estabilizador de
tensão
Preço estável e
regulado
Redução do sinal
de ponta
Redução a longo
prazo ~5-9 anos
Mais caro –
redução futura?
Matriz brasileira é
70% renovável Emissão de CO2
Geração 100%
limpa – sem CO2
Sem emissão de
CO2

    
    
    
    

187
OBJETIVOS PRINCIPAIS
 Avaliar técnica e economicamente, mediante
a implantação de uma unidade piloto, o
armazenamento de energia em um sistema
multi-fontes;
 Avaliar o despacho ótimo entre
armazenamento, gerador a Diesel e geração
Solar FV*, em termos técnicos e de redução
de custos operacionais e aumento de
confiabilidade;
 Simular unidade de provas de pequena
escala para ponderação econômica;
 Implantar Sistema piloto de médio porte, em
escala real, de armazenamento para
suprimento da ponta de cliente MT comercial
da área de concessão da CPFL;
 Capacitação e formação de colaboradores
(pesquisadores, engenheiros, analistas e
técnicos);
 Gerar roadmap tecnológico.
O projeto busca analisar a viabilidade técnica e econômica
que viabilizem o uso de sistemas de armazenamento para
operação em clientes comerciais
DESAFIOS
 Estudos de impactos na distribuição (rede,
regulação, comercialização de energia, redução
de OPEX, oportunidades para smart grid, ...);
 Instalação e Operação Simultânea dos Sistemas
(armazenamento/geração/GD/Rede);
 Viabilidade Técnico-Econômica da operação
multi-fontes e armazenamento.
CONTRIBUIÇÕES E IMPACTOS
 Proposição de um modelo de despacho
otimizado entre armazenamento, uso da rede,
geração Diesel e FV, com vistas à minimização
de custos operacionais e aumento da
confiabilidade;
 Implantação de nova disciplina de graduação
na Poli/USP: “Coleta e Armazenamento de
Energia”;
 Produção de material técnico-científico e
formação de recursos humanos qualificados.
 Redução no uso de combustíveis fósseis e
utilização de créditos de carbono
*A geração solar FV será fonte alternativa e complementar ao cliente, não sendo o foco de análise no projeto.

188
APLICAÇÃO
 O âmbito de aplicação é a substituição ou complementariedade de GMG, que são utilizados
como backup ou alternativa em horário de ponta;
 Substituição / complementação de outras fontes de geração própria renováveis e intermitentes;
 Gerenciamento da resposta da demanda em clientes comerciais de média tensão e aplicação
analítica de arranjos comerciais intrínsecos à distribuidora, que pode se valer da energia gerada,
armazenada, distribuída e/ou conservada em dado cliente para aplicação simultânea ou não em
outros segmentos de mercado;
 Potencializar a gestão e administração do fornecimento, de forma técnica, financeira e
comercial. Operação como um Hub Energético, com várias possibilidades de suprimento
despacháveis mas que apresentam condições técnicas e econômicas distintas em cada momento;
 Supervisão simultânea de clientes com vistas a otimização da distribuição de energia por
segmento de mercado;
 Conceito de laboratório outdoor, com duas vertentes distintas:
1. Simulação de uma unidade de provas para avaliação econômica e suporte aos treinamentos e formação
acadêmica.
2. A implantação física de médio porte: comercial em escala real, dotado de monitoramento dedicado à pesquisa,
implantado em um cliente comercial e que será a base para os estudos voltados ao aproveitamento comercial
desta tecnologia e fundamentação analítica para treinamentos.
A aplicação de sistemas de armazenamento, uso em cliente
comercial com gerador e redes reais permitem avaliar o
potencial de substituição ou complementariedade

189
Foco do projeto consiste na construção e operação de planta
piloto em cliente comercial para estudo da aplicação do
sistema de armazenamento
Instalação em cliente com sistema GMG e, potencialmente,
GD solar fotovoltaica:
 Área de concessão CPFL com análise de impactos na
rede (qualidade e GD);
 Avaliação do melhor perfil de cliente na fase de
levantamento;
 Metodologia operacional e técnica;
 Modelos de negócio para o setor.
Shopping
Hospital
Supermercado
No caso de clientes com
fins lucrativos, este fará
uma contrapartida para
participação no projeto.

190
Implementação e avaliação em 2 anos em quatro etapas
principais para obtenção de resultados em curto prazo.
RESULTADOS
3 meses
OPERAÇÃO
9 meses
INSTALAÇÃO
6 meses
LEVANTAMENTO
6 meses
> Definição e pré-projeto
do sistema piloto de
armazenamento de
grande porte
> Estudos de localização e
pré-
projetos/especificações
para compra do sistema
piloto de
armazenamento de
grande escala.
> Ajustes técnico-
administrativos para
início do projeto.
> I Workshop para
transferência de
informações
> Implantação do sistema
de armazenamento de
médio porte
> Simulação de unidade
de provas para avaliação
econômica em operação
com a rede
> Estudo dos aspectos
técnico-operacionais.
regulatórios
comerciais
> II Workshop para
transferência de
informações
> Operação do sistema
> Dados sistematizados e
consolidados dos 2
sistemas para as demais
etapas de estudo
técnico-operacionais
regulatórios
comerciais
> III Workshop para
transferência de
informações
> Relatórios Técnicos de
Avaliação das condições
operativas do sistema
piloto quanto à:
• Impactos na rede
local
• Potencial para
substituição GMG
• Operação e
manutenção
• Eficiência
• Estimativa de custos
com a Degradação e
impactos ambientais
> Apresentação dos
Relatórios Finais
> IV Workshop para
transferência de
informações
Gestão, transferência de conhecimento e workshops: 24 meses

192
RESULTADOS ESPERADOS
 Integração do sistema de armazenamento monitorado com as diferentes fontes do cliente
(Rede, GMG e GD);
 Avaliação operacional do sistema para análise dos impactos em termos de otimização
(redução) do uso do Diesel e acesso à rede nos horários de pico do sistema que,
atualmente, não se restringem ao horário de ponta (por exemplos picos causados por
outros tipos de uso);
 Preparação nos âmbitos regulatório e técnico para inserção desses sistemas no mercado;
 Domínio de conhecimentos tecnológicos e de gestão deste tipo de sistema com
possibilidade de aplicação futura mais ampla, em diversos setores;
 Apresentar um roadmap que possibilite a nacionalização futura dessa tecnologia.
O projeto tem como expectativa compreender as tecnologias
e modelos de negócios para aplicação dos sistemas de
armazenamento e seus benefícios para o setor elétrico

Obrigado!
Rafael Moya
moya@cpfl.com.br

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