Prospecção Tecnológica Energia Elétrica

Prospecção Tecnológica no Setor de Energia Elétrica
PROJETO
Prospecção Tecnológica no
Setor de Energia Elétrica
APRESENTAÇÃO | AGOSTO 2017
Ceres Cavalcanti, D.Sc.
Assessora Sênior em Energia e Estudos de futuro
Coordenadora do projeto Prospecção Tecnológica
no setor de energia elétrica

Organização social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações
2

Cenarização Setorial - premissas básicas
Políticas Energéticas:
Segurança energética
Modicidade tarifária
Sustentabilidade
Demanda:
Capacidade instalada prevista para
2050 em torno de 400 GW
Modernização:
Diversificação
Sistema mais inteligentes, robustos, seguros e concentrados
3

Participantes
4

Comitê Estratégico
5

Governança do projeto
COMITÊ TÉCNICO GESTOR
(CTG-EMPRESAS)
CGEE
COMITÊ
ESTRATÉGICO
COMITÊ
CONSULTIVO
ANEEL
6

Etapas do projeto
Ferramentas
ou métodos:
Revisões bibligráficas Calculadora de TRL Pesquisa Estruturada
Painéis de especialistas Matriz de análise Análises de redes (insight net) Mineração de dados
7

Diagnóstico
8

Diagnóstico
9

181Temáticas
456rotas
2.767linhas de PD&I
DIAGNÓSTICO MAPA DO CONHECIMENTO
10
48 Macrotemáticas
Geração e
Armazenamento
Transmissão Distribuição
Eficiência
Energética
Assuntos
Sistêmicos

DIAGNÓSTICO MAPA DO CONHECIMENTO
11
Geração
e
Armazenamento
•Energia Eólica
•Energia Solar
Fotovoltaica
•Energia Solar
Heliotérmica
•Energia dos Oceanos
• Termoeletricidade
Renovável e Não
Renovável
•Hidrogênio e Célula a
Combustível
• Geração Hidroelétrica
•Energia Nuclear
•Armazenamento de
Energia
• Soluções Apropriadas
de Geração de
Eletricidade em
Regiões Remotas
Transmissão
•Sistemas de
Transmissão em
Corrente Alternada
(CA)
•Sistemas de
Transmissão em
Corrente Contínua
(CC)
•Sistemas de
Transmissão por
Cabos Isolados
•Sistemas Flexíveis de
Transmissão em
Corrente Alternada
(FACTS)
•Supercondutores
•Estruturas,
Condutores e
Isoladores
•Equipamentos de Alta
Tensão e Subestações
•Operação e
Manutenção dos
Sistemas de
Transmissão
•Proteção, Automação
e Controle do Sistema
de Transmissão
•Redes Elétricas
Inteligentes no
Sistema Interligado
Nacional
Distribuição
•Medição Avançada
•Automação da Rede
•Compartilhamento
de Serviços no
Contexto das Cidades
Inteligentes
•Segurança
Cibernética
•Tecnologia da
Informação e
Comunicação (TIC)
•Operação e
Manutenção
•Subestações e
Equipamentos
•Infraestrutura de
Proteção, Automação
e Controle da
Distribuição
•Mobilidade Elétrica
•Geração Distribuída e
Microrredes
• Redes de
Distribuição Aéreas e
Subterrâneas
•Qualidade da Energia
Elétrica
Eficiência
Energética
•Sistemas de
Iluminação Eficientes
•Edificações Eficientes
•Indústria
•Saneamento
Assuntos
Sistêmicos
•Planejamento de
CT&I
•Modelos Econômicos
e de Mercado
•Demanda por
Energia Elétrica
•Modelos de
Planejamento da
Operação
•Modelos de
Planejamento da
Expansão
•Modelos
Institucionais
•Regulação
•Sistemas de
Informação e
Estatística
•Análise dos Impactos
das Tecnologias
•Modelos de
Avaliação de Políticas
Públicas
•Normalização,
Regulamentação e
Avaliação de
Conformidade
•Tecnologia para
Capacitação de
Recursos Humanos

DIAGNÓSTICO MAPA DO CONHECIMENTO GERAÇÃO: ARMAZENAMENTO
EMT= Estágio de Maturidade Tecnológica. A (alto);
M (médio); B (baixo).
Prio. = Priorização. 1 = prio. máx.
Etapa: S (sistema); P (planejamento); I (implantação);
O (operação); M (manutenção); D (descarte)
12
TEMÁTICA ROTA TECNOLÓGICA TRL PRIO. LINHAS DE PD&I ETAPA
Desenvolvimento de algoritmos adaptativos e parametrizáveis. S
Desenvolvimento de algoritmos de BMS adequados ao interfaceamento com sistemas supervisão e controle da
operação de sistemas de potência.
S
Desenvolvimento de hardwares com elevada confiabilidade operativa. S
Estudos sobre supercapacitores: desenvolvimento de materiais e nanomateriais. S
Desenvolvimento de sistema de gerenciamento de supercapacitores : o P&D se relaciona a caracterização dos limites
operativo e de segurança e ao desenvolvimento de softw are adequado à operação.
O
Desenvolvimento de sistemas de Logística Reversa (aplicação de materiais de baixo impacto ambiental). S
Estudo dos sistemas de operação para a especificação do SAE e de suas condições e restrições operativas e de
segurança.
O
Desenvolvimento e aplicação de materiais com características supercondutivas e desenvolvimento de materiais
supercondutores à temperatura ambiente.
S
Desenvolvimento de sistema de gerenciamento de supermagnetos: o P&D se relaciona a caracterização dos limites
operativo e de segurança e ao desenvolvimento de softw are adequado à operação.
O
segurança.
O
Desenvolvimento de sistemas de Logística Reversa (aplicação de materiais de baixo impacto ambiental). D
Desenvolvimeto de baterias de alta densidade de energia, com elevadas taxas de carga (carregamento rápido) e
desgarga (capacidade de atender a elevados picos de demanda), e longa vida útil (capaz de realizar milhares de
ciclos de carga e descarga) com baixa perda de capacidade ao longo da vida útil. Uso de materiais inertes ou de baixa
agressividade ao meio ambiente.
S
Desenvolvimento de baterias de alto desempenho para aplicações estacionárias com ciclos diários de carga e
descarga.
S
Desenvolvimento de materiais de baterias de fluxo com o objetivo de mitigar o custo de manutenção e as perdas de
energia devido a auto-descarga nos reagentes líquidos utilizados.
S
Desenvolvimento de processos industriais de fabricação de baterias a chumbo-ácido, capazes de aumentar sua
densidade de energia e durabilidade.
P
Estudos sobre como as oportunidades de desenvolvimento das baterias de íons de lítio relacionam-se à produção da
indústria.
P
Desenvolvimento ou aprimoramento de Sistema de Gerenciamento de Bateria (SGB): o P&D relaciona-se à
caracterização das baterias (limites operativo e de segurança). E, desenvolvimento de softw are adequado a estas
condições.
O
segurança.
O
Desenvolvimento ou aprimoramento dos processos de descarte e reciclagem de baterias.
Sistemas de Logística Reversa (aplicação de materiais de baixo impacto ambiental). O
Desenvolvimento de materiais com elevada capacidade térmica (capacidade de armazenar grande quantidade de
energia por unidade de massa), desenvolvimento de materiais com elevada capacidade de isolamento térmico para
1
B 4
9
B
Supercapacitores
Armazenamento
eletroquímico
Baterias
Super-magnetos
Armazenamento
elétrico
M
Sem transformação de fase ( Baixa
B 2
BMS
BMS

Diagnóstico
13

Diagnóstico
14

DIAGNÓSTICO INDICADORES RH
15
RH do SE e pesquisadores participantes
dos projetos P&D Aneel

DIAGNÓSTICO INDICADORES RH
16
RH do grupo de Geração e profissionais da
área de Eólica

DIAGNÓSTICO INDICADORES INFRAESTRUTURA DE CT&I
17
Quantidade de laboratórios e
pesquisadores (mestres e doutores)

Similaridade semântica
Cluster 1 – Uso de
combustíveis fósseis em
Células a Combustível (CaC)
Cluster 2 – Uso de
combustíveis
renováveis em CaC
Cluster 4 – Hidrogênio/CaC
na rede
Cluster 3 –
Hidrogênio/CaC e
eficiência energética
Cluster 6 Hidrogênio
e meio ambiente
Figura 2: Coautoria
DIAGNÓSTICO INDICADORES REDES COLABORATIVAS
18
Cluster 5 Materiais de
constituição das Cac
Coautoria

DIAGNÓSTICO INDICADORES PRODUÇÃO DE CT&I: ARTIGOS
19
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

DIAGNÓSTICO INDICADORES PRODUÇÃO DE CT&I: PROJETOS P&D
Projetos do programa P&D Aneel: identifica as áreas que receberam recursos do programa e sua evolução
20

DIAGNÓSTICO INDICADORES
Patentes: identifica áreas com inovação e interesse de proteção de mercado
PRODUÇÃO CT&I: PATENTES
21

Diagnóstico
22

Diagnóstico
23

Pouca produção científica no
contexto nacional
Déficit de um corpo técnico
especializado
Mitigar a intermitência de fontes renováveis
Eleva a segurança no suprimento de energia elétrica
Aplicável à GD, sistemas isolados e no SIN
Percentual alto das patentes nacional no setor
Tendência de crescimento de produção de CTI
Regulação
Competência nacional
infraestrutura física de CT&I
Estrutura de fomento à CT&I
Cadeia produtiva
Desenvolvimento de projetos inovadores
nacionais;
Criação de uma cadeia produtiva nacional de
potencial mercado internacional.
Formação de grupos nacionais de pesquisa
Ampliação do mercado de trabalho
PONTOS FORTES
PONTOS FRACOS
DESAFIOS OPORTUNIDADES
ETAPA 1: DIAGNÓSTICO GERAÇÃO: ARMAZENAMENTO MATRIZ DE ANÁLISE
24

O estudo indica que:
Mais de
75%
das linhas de PD&I prospectadas
podem ser desenvolvidas em
laboratórios nacionais
660
programas de pós graduação em
mais de 160 instituições de ensino
realizam atividades de ensino e
pesquisa para o setor elétrico
25%
dos recursos disponibilizados pelo
FNDCT foram direcionados para as
áreas de eólica, fotovoltaica e
termoeletricidade
25
Mais de
6.000
artigos classificados dos eventos
nacionais como o CITENEL, SENDI,
SEPOPE e SNPTEE

O estudo indica que:
Mais de
80%
das tecnologias resultantes da PD&I
apresentarão baixo impacto negativo
ou nenhum impacto sobre o meio
ambiente
Expectativa de
aumento moderado
dos postos de trabalhos
Expectativa de
maior capacitação
profissional
com maior remuneração
• Brasil possui
Pesquisadores nas 48
macrotemáticas
em todas as regiões brasileiras, mas
apresenta maior concentração no
Sudeste
Baixa interação
entre os pesquisadores, resultando
em redes colaborativas não
significativas
Produção inovativa
insipiente
comparada aos Estados Unidos,
Japão, Índia, dentre outros países.
Haverá
elevada demanda
de mercado nacional das
tecnologias abrangentes ao setor
26

Etapas do projeto
27

CONTRUÇÃO DO FUTURO VISÃO DE FUTURO
28

Armazenamento entrará de forma intensa
entre 2025 e 2030 e mais constante após este período
Cenário setorial
Soluções nacionais de grande porte, capazes de mitigar a intermitência;
Mitigar a intermitencia de GD;
Viabilizar soluções de microredes
Objetivo geral
CP: Gestão e controle; simulação; priorização
MP: Logistica;integração e componentes
LP: sistemas completos e novas alternativas
Objetivo específico
CONTRUÇÃO DO FUTURO CICLO DE DEBATES VISÃO DE FUTURO ARMAZENAMENTO
29

Visão de futuro
Mapa do
conhecimento
Evolução da
maturidade
tecnológica das
rotas
Priorização
FUTURO
DESEJADO
CONTRUÇÃO DO FUTURO CICLO DE DEBATES
30

2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Estágio
de
Maturidade
Tecnológica
SAE ELÉTRICO - supercapacitores
Pesquisa CGEE Média - Painel de Especialistas*
BAIXO
MÉDIO
ALTO
BAIXO
Aumento da GD
Cadeia de CT&I e
cadeia produtiva
Demanda por
sistemas de
armazenamento
- Tecnologias de O&M
- Protótipo em escala
operacional desenvolvido
Métodos para o
desenvolvimento contínuo
com foco na tecnologia e
na manufatura
CONTRUÇÃO DO FUTURO CICLO DE DEBATES
EVOLUÇÃO DA MATURIDADE
TECNOLÓGICA
Armazenamento Elétrico
31

Macrotemática Rotas Priorizadas 2017 2020 2025 2030 2040 2050
Armazenamento de energia
Sistema de gerenciamento de baterias (Battery
Management System - BMS)
BAIXO MÉDIO ALTO
Baterias MÉDIO ALTO
Energia solar fotovoltaica
Balance-of-System - BoS MÉDIO ALTO
Estudo do recurso solar MÉDIO ALTO
Geração
Trajetórias
32
Transmissão
Sistemas de Transmissão em
Corrente Contínua (CC)
Eletrodos para sistema de transmissão em CC MÉDIO ALTO
Transmissão em Corrente Contínua (CC) – Elo de
Corrente Contínua
MÉDIO ALTO
Operação e Manutenção dos
Sistemas de Transmissão
Operação do sistema em tempo real BAIXO MÉDIO ALTO
Monitoramento do sistema de transmissão BAIXO MÉDIO ALTO

33
Geração Distribuída e
Microrredes
Identificação dos impactos técnicos e externalidades
associadas ao aumento da penetração da geração
distribuída
BAIXO MÉDIO ALTO
Desenvolvimento de ferramentas de análise de rede
e modelagem de geradores distribuídos
BAIXO MÉDIO ALTO
Tecnologia da Informação e
Comunicação
Infraestrutura de telecomunicações compatíveis com
os requisitos dos serviços prestados pelas empresas
do setor elétrico
ALTO
Definição de requisitos e procedimentos de
migração da rede legada para a rede de pacotes (IP)
BAIXO ALTO
Distribuição
Eficiência Energética
Indústria
Indicadores e benchmark BAIXO MÉDIO ALTO
Padrões, normas e regulamentos BAIXO MÉDIO ALTO
Edificações Eficientes
Metodologia para otimização de bases de dados BAIXO MÉDIO ALTO
Caracterização de materiais BAIXO MÉDIO ALTO
Trajetórias

34
Assuntos Sistêmicos
Modelos de Planejamento da
Operação
Modelos de previsão (informações básicas para os
modelos) no contexto do pré-despacho
BAIXO ALTO
Estudos Elétricos no contexto do pré-despacho BAIXO MÉDIO ALTO
Regulação
Coordenação e confiabilidade do sistema elétrico
brasileiro no contexto de transporte e
armazenagem
BAIXO MÉDIO ALTO
Coordenação e confiabilidade do sistema elétrico
brasileiro no contexto do mercado atacadista
BAIXO MÉDIO ALTO
Trajetórias

Resumo Distribuição
35
Porcentagem Acumulada das Rotas com Grau de Maturidade “Alto”
das Macrotemáticas do GT de Distribuição

Etapas do projeto
36

Resumo
Estado Atual
Indicadores (patentes, publicações, laboratórios, investimentos,
interesse das empresas, …)
Caminhos
possíveis
Mapa do conhecimento
(linhas de PD&I)
Velocidade de evolução do PD&I
Futuro
desejado
Cenário Setorial Geral do
planejamento
Objetivo do PD&I na
macrotemática
Objetivos
específicos
Plano/Agenda Ações Instrumentos Ordem Governança
37

Instrumentos de CT&I
Mapeamento de instrumentos de CT&I
disponíveis ao setor elétrico
por etapas da cadeia de inovação
38

39
Curto Prazo Médio prazo Longo prazo
Pesquisa: Dados, Critérios e
parâmetros
Pesquisa: comportamento;
pilotos
Pesquisa: oportunidades;
sistemas completos;
integração
Grupos de Trabalho e Gerar
competências
Capacitar atores e Difusão
Incentivo a demanda de
sistemas mais robustos e
completos
.
Pilotos e Estimular demanda
para certificações
Criar projetos nas áreas
priorizadas de LP
Ações: Eficiência Energética

40
Plano estratégico
• Redes colaborativas
• GT
• Projetos demonstrativos
• Competências
Ações
• Plataformas
• Aporte a pesquisa e eventos
• Editais
• Política Fiscal
• Laboratórios
Atividades
• Programa P&D ANEEL
• Finep
• MCTIC
• Faps
• CAPES
• CNPq
Atores
• Estimulo a produção de CT&I
• Estímulo a demanda
• Pesquisa
• Cursos
• Intercâmbios
• Compras Públicas
• Premiações
• Embrapii
• BNDES
• CNI/SENAI
• MME
• MDIC
• Universidades

41
Térmica
Geração e
Armazenamento
Solar e Eólica
O&M
Transmissão PAC
Qualidade Distribuição
Automação
Planejamento Demanda
Indústria
Edificações
Assuntos
Sistêmicos
Eficiência
Energética

Etapas do projeto
42

• Resultados relativamente conservadores
• Curto e médio prazo: foco em modelos e tecnologias de baixo risco, mas com
certo grau de desenvolvimento;
• Longo prazo: foco em questões inovativas e aperfeiçoamentos
• Brasil possui competência em vários recursos de CT&I
• Identificação de áreas com oportunidades de inovação
• Necessidade de continuidade das escolhas estratégicas
Considerações finais
43

ETAPA 4: CONSOLIDAÇÃO PRODUTO 9 SITE
44

Desenvolvimento do site – Prospecção em Energia
45

Obrigada!
www.cgee.org.br
ceres.cavalcanti@cgee.org.br
Skype: cereszbc
Linkedin: ceres-z-barbosa-cavalcanti-a2747b24
Diretor:
Gerson Gomes
Coordenação:
Ceres Cavalcanti
Equipe Administrativa:
Simone Andrade
Marcia Tupinambá
Marciano Morozoski*
Matheus Dias
Nayara Neiva
Paula Goldenberg
Ricardo Lima
Sidnei Martini*
Sérgio Frontin*
*(externo)
Equipe Técnica:
Allan Parente
Alanna Alencar
Alexandre Azevedo
Claudio Roth
Daniel Haubert
Henrique Rabelo
Júlia Ramos
Leonardo Silva
46

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