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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ANÁLISE DA COMPRA DE ENERGIA ELÉTRICA DOS GRANDES CONSUMIDORES CONSIDERANDO AS ENERGIAS RENOVÁVEIS Curitiba 2015 FREDERICO COUTINHO CARVALHO
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ANÁLISE DA COMPRA DE ENERGIA ELÉTRICA DOS GRANDES CONSUMIDORES CONSIDERANDO AS ENERGIAS RENOVÁVEIS Curitiba 2015 FREDERICO COUTINHO CARVALHO SILVA LEMOS GABRIEL DE SOUZA COELHO ANÁLISE DA COMPRA DE ENERGIA ELÉTRICA DOS GRANDES CONSUMIDORES CONSIDERANDO AS ENERGIAS RENOVÁVEIS Trabalho de conclusão de curso apresentado ao Departamento de Engenharia Elétrica do Setor de Tecnologia da Universidade Federal do Paraná como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro Eletricista. Orientador: Prof. Dr. Clodomiro Unsihuay-Vila Curitiba 2015 AGRADECIMENTOS Aos nossos pais: José Maria Silva Lemos em memória, Claudia Coutinho Carvalho Lemos, Cláudio Vicente Coelho, Fátima de Souza Coelho por toda confiança, carinho, amor e apoio durante toda minha vida em todos os meus projetos de vida. À minha família, que sempre me ofereceu os ensinamentos e ferramentas necessários para concluir este trabalho e curso. Aos nossos irmãos, exemplos de perseverança e companheirismo nos apoiando sempre independente da distância. Aos amigos e colegas de curso que dividiram experiências e dificuldades sempre com muita parceria e amizade durante toda essa jornada. Ao nosso professor orientador, Clodomiro, pela paciência, e disponibilidade nos conselhos e orientações, imprescindíveis para a conclusão deste trabalho. Aos membros da banca examinadora deste trabalho, pelas contribuições e sugestões feitas para o enriquecimento desta dissertação. A todos os professores do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Paraná, pelos ensinamentos teóricos e humanos transmitidos ao longo desses anos. Aos colegas de trabalho das empresas que estagiamos, contribuindo na nossa formação profissional e pessoal. A todos aqueles que de forma direta ou indireta contribuíram para o êxito desta caminhada nos munindo de fé e perseverança para atingir este objetivo. Levamos muitos anos sendo o país do futuro. Chegou o futuro, o futuro é hoje, o futuro é agora. Fernando Henrique Cardoso RESUMO Este trabalho de conclusão de curso apresenta uma análise da compra de energia elétrica no ambiente de mercado livre, principalmente para fontes de energia alternativa e incentivada. Para tal, foram estudados vários cenários para analisar a competitividade das fontes alternativas na composição da energia contratada de um grande consumidor livre sitiado no sul do Brasil. Isto é, foram apresentadas e analisados a composição da conta de energia desse grande consumidor livre segundo seu modelo atual e outros cenários quando inseridas estes tipos de fontes de energia renováveis na sua composição de energia supridora. Como alicerce para compreensão do que é desenvolvido, também são apresentados brevemente um resumo teórico que apresenta aspectos da comercialização de energia e composição de conta de energia elétrica um grande consumidor típico industrial. Resultados deste estudo sugerem que a compra de energia de fontes renováveis, principalmente de energia eólica, por parte de grandes consumidores atualmente já é competitiva e futuramente a geração solar também se tornara economicamente competitiva podendo ser umas das principais fontes de suprimento de energia. Palavras-chave: Comercialização de Energia Elétrica, Energias Renováveis e Incentivadas, Ambiente de contratação Livre, Consumidor Livre, Custo de Energia Elétrica para grandes consumidores Industriais. ABSTRACT This course conclusion work presents an analysis of electricity purchase in the free market environment, especially for alternative energy sources and incentivized sources. To this end, various scenarios have been studied to analyze the competitiveness of alternative sources in the energy mix hired by a large free consumer besieged in southern Brazil. This is, has been presented and analyzed the energy bill s composition of this great free customer according to their current model and other scenarios when inserted these types of renewable energy sources in its energy contracts composition. As a foundation for understanding what is developed, it is also briefly presented a theoretical overview that features aspects of energy trading and composition of the electricity bill of a major consumer typical industrial. Results of this study suggest that the purchase of energy from renewable sources, especially wind power, by major consumers today are already competitive and in the future solar generation also will become economically competitive and can be a major source of energy supply. Keywords: Commercialization of Electric Power, Renewable Energy and Encouraged, free market, Free Consumer, Cost of Electricity for large industrial consumers. LISTA DE FIGURAS FIGURA CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL...2 FIGURA 1.2 CONSUMO DE ENERGIA ELÉTICA NA REDE...2 FIGURA 2.1 RELACIONAMENTO...7 FIGURA 2.2 ENERGIA INCENTIVADA...9 FIGURA 2.3 AGENTES CADASTRADOS NA CCEE...10 FIGURA 2.4 PLD MÉDIO SUB-REGIÃO SUL...12 FIGURA 2.5 CAPACIDADE INSTALADA DE GERAÇÃO ELÉTRICA NO SIN...14 FIGURA 2.6 COMPOSIÇÃO DO CUSTO DE ENERGIA PARA INDÚSTRIA BRASILEIRA...17 FIGURA 2.7 CUSTO DA ENERGIA ELETRICA NOS ESTADOS DO BRASIL...18 FIGURA 2.8 CUSTO DA ENERGIA ELÉTRICA EM DIVERSOS PAÍSES...18 FIGURA 4.1 LEILÃO DE ENERGIAS RENOVÁVEIS FIGURA 4.2 PREÇO MÉDIO NOS LEILÕES DE ENERGIA RENOVÁVEL...41 FIGURA 4.3 CRESCIMENTO DA CAPACIDADE INSTALADA EM GW DE BASE EÓLICA...44 FIGURA 4.4 COMPLEMENTARIDADE DAS GERAÇÕES DE ENERGIA VENTO NO SUL E HIDRO NO SUDESTE...45 FIGURA 4.5 ESQUEMA DA COMPLEMENTARIDADE HÍDRICA EÓLICA...45 FIGURA 4.6 EVOLUÇÃO DOS PREÇOS PARA ENERGIA EÓLICA...46 FIGURA 4.7 EVOLUÇÃO DA CAPACIDADE INSTALADA NO BRASIL...46 FIGURA 4.8 MÉDIA DE PREÇOS OFERTADOS EM LEILÃO 2014 PARA BIOMASSA...51 FIGURA 4.9 COMPARATIVO ENTRE OS CENÁRIOS ESTUDADOS...60 LISTA DE TABELAS TABELA 1 EXEMPLO DA FATURA DA DISTRIBUIDORA...30 TABELA 2 PEDIDO DE COMPRA DE ENERGIA DA EMPRESA...31 TABELA 3 DADOS DE CONSUMO POR FORNECEDOR...33 TABELA 4 CUSTO FINAL EM TABELA 5 CUSTO FINAL EM 2014 COM TARIFAS ANEEL...35 TABELA 6 CUSTO FINAL COM TARIFAS ANEEL 215 COM CONSUMO DE TABELA 7 CUSTO FINAL UTILIZANDO FONTES RENOVÁVEIS...43 TABELA 8 DESCONTOS NA TUSD PARA FONTES RENOVÁVEIS...43 TABELA 9 CUSTO FINAL UTILIZANDO FONTES EÓLICAS...49 TABELA 10 DESCONTOS NA TUSD PARA FONTES EÓLICAS...49 TABELA 11 CUSTO FINAL UTILIZANDO FONTES DE BIOMASSA...53 TABELA 12 DESCONTOS NA TUSD PARA FONTES DE BIOMASSA...53 TABELA 13 CUSTO FINAL UTILIZANDO FONTE SOLAR...56 TABELA 14 DESCONTOS NA TUSD PARA FONTE SOLAR...56 TABELA 15 CUSTO FINAL NO MERCADO CATIVO...58 TABELA 16 COMPARAÇÃO DOS CENÁRIOS...61 TABELA 17 CUSTO FINAL COM DESCONTO DE 50% NA TUSD DE FONTES INCENTIVADAS...61 TABELA 18 CUSTO FINAL COM DESCONTO DE 100% NA TUSD DE FONTES INCENTIVADAS...62 LISTA DE SIGLAS ACL AMBIENTE DE CONTRATAÇÃO LIVRE ACR AMBIENTE DE CONTRATAÇÃO REGULADO ANEEL AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA APE AUTOPRODUTOR DE ENERGIA CCEE CÂMARA DE COMÉRCIALIZAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA COFINS CONTRIBUIÇÃO PARA FINANCIAMENTO DA SEGURIDADE SOCIAL COGEN ASSOCIAÇÃO DA INDÚSTRIA DE COGERAÇÃO DE ENERGIA CUSD CUSTO DO USO DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO EPE EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA FIRJAN FEDERAÇÃO DAS INDÚSTRIAS DO RIO DE JANEIRO GD GERAÇÃO DISTRIBUÍDA ICMS IMPOSTO SOBRE OPERAÇÕES RELATIVAS À CIRCULAÇÃO DE MERCADORIAS E SOBRE PRESTAÇÕES DE SERVIÇOS DE TRANSPORTE INTERESTADUAL E INTERMUNICIPAL E DE COMUNICAÇÃO IGP-M ÍNDICE GERAL DE PREÇOS DO MERCADO ISS IMPOSTO SOBRE SERVIÇOS ONS OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA PCH PEQUENA CENTRAL HIDROELÉTRICA PDE PLANO DECENAL DE ENERGIA PIS PROGRAMA DE INTEGRAÇÃO SOCIAL PLD PREÇO DE LIQUIDAÇÃO DE DIFERENÇAS PROINFA PROGRAMA DE INCENTIVO AS FONTES ALTERNATIVAS MME MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA TUSD TARIFA DO USO DO SISTEMA DE DISTRIBUÍÇÃO LISTA DE SIGLAS USD USO DO SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO COPEL COMPANHIA PARANAENSE DE ENERGIA ELÉTRICA TE TARIFA DE ENERGIA UNICA UNIÃO DAS INDÚSTRIAS DE CANA DE AÇÚCAR SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO CONTEXTO E MOTIVAÇÃO OBJETIVOS OBJETIVO GERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS ESTRUTURA DO DOCUMENTO REVISÃO TEÓRICA MODELO ATUAL CRISE ENERGÉTICA ATUAL ENERGIAS RENOVÁVEIS NO BRASIL PERSPECTIVA DAS ENERGIAS ALTERNATIVAS NO MUNDO ANÁLISE DA COMPRA DE ENERGIA ELÉTRICA DOS GRANDES CONSUMIDORES CONSIDERANDO AS ENERGIAS RENOVÁVEIS METODOLOGIA DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO CASO BASE CENÁRIO CENÁRIO CENÁRIO CENÁRIO CENÁRIO RESULTADOS CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS CONSIDERAÇÕES FINAIS TRABALHOS FUTUROS REFERÊNCIAS... 66 1 1. INTRODUÇÃO 1.1. CONTEXTO E MOTIVAÇÃO Desde o dia 7 de julho de 1995, quando foi sancionada a lei que estabeleceu mecanismos de regulação e fiscalização para o comércio de energia elétrica no Brasil, os grandes consumidores passaram a ter um leque de opções para compra de energia. Contratos de longa duração tornaram possível planejar estratégias de investimento e as negociações por melhores preços tornaram-se parte do dia a dia de administradores e engenheiros nas grandes indústrias por todo país. Com os entraves principalmente do setor ambiental, a construção de grandes usinas hidroelétricas tornou-se uma questão delicada e complexa e a cada dia as grandes obras de geração tornaram-se mais raras. Além disso novas tecnologias de pequenas usinas geradoras, sejam elas hidráulicas, solares, eólicas, biomassa e outras passaram a despontar como uma nova alternativa para aumentar a capacidade da matriz energética. Desta forma, passou a ser de suma importância fazer com que estes novos agentes geradores sejam competitivos no mercado de energia, oferecendo energia com preços atraentes aos agentes consumidores livres e especiais. Vislumbrando um cenário justo aos diversos tipos de agentes geradores, este trabalho de conclusão de curso fará uma análise comparativa entre o modelo atual adotado por uma indústria de grande porte sediada na região metropolitana de Curitiba PR - Brasil, que atualmente compra energia de grandes usinas a partir do mercado livre de energia e em um cenário hipotético onde passaria a comprar energia de usinas de energias alternativas e incentivadas. Em janeiro de 2015 o setor industrial brasileiro foi responsável pelo consumo de GWh, equivalente a 34% do total consumido no país. Foram contabilizados GWh entre Janeiro de 2014 a Janeiro de Somente no subsistema Sul, a indústria consumiu 2.361GWh (EPE, 2015). 2 Esses números mostram a grandiosidade do setor industrial no Brasil, tal como é apresentado nas FIGURA 1.1 e FIGURA 1.2 e demonstra como é importante a necessidade de se ter políticas específicas, que facilitem o acesso e promovam a viabilidade para energias limpas e sustentáveis provenientes de usinas dos mais diversos portes, inclusive mini e microgeração principalmente no âmbito da Geração Distribuída, para este tipo de consumidor. A promoção da diversificação e descentralização da matriz só trás vantagens ao Sistema Elétrico. CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL - JANEIRO 2015 OUTROS 15% COMERCIAL 20% RESIDENCIAL 31% INDUSTRIAL 34% FIGURA 1.1 CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL FONTE: EPE (2015) FIGURA 1.2 CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA NA REDE (GWh) FONTE: EPE (2015) 3 Espera-se que a Geração distribuída (GD) representará um importante papel no futuro, complementando a geração centralizada, minimizando as perdas e aumentando a confiabilidade do Sistema Elétrico Brasileiro (DEMBINSKI, 2012). Sem dúvida, o Brasil é um paraíso para as energias renováveis. Possui um potencial hidrelétrico imenso, sol o ano todo, ótima quantidade de ventos, um litoral gigante que pode prover energias renováveis a partir de eólicas OFFSHORE, marés e ondas (JUNIOR et al, 2009, p. 38). É neste contexto que as energias renováveis como fonte para as indústrias de grande porte serão foco de estudo de viabilidade econômica. A importância deste trabalho se dá principalmente pelos seguintes aspectos: Informação e atualização a cerca do tema Comércio de Energia ; Energia Elétrica tratada como insumo gerenciável; Busca de redução de custos com energia para indústrias; Incentivo a inserção de energias renováveis na matriz energética brasileira OBJETIVOS OBJETIVO GERAL Estudar e demostrar através de cálculos, utilizando ferramentas computacionais, o impacto nos custos da energia elétrica de uma indústria de grande porte quando decida diversificar seu suprimento de energia elétrica através da compra de agentes geradoras que produzem energias renováveis, alternativas e incentivadas. Caso não seja viável, sugerir aprimoramentos no marco regulatório para viabilizar a compra de energia elétrica pelos consumidores livres/especiais de usinas de energia alternativa e incentivadas. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Para alcançar o objetivo geral é necessário: Estudar a comercialização e composição tarifária de energia elétrica de consumidores livres, no Brasil. Analisar os dados fornecidos pela indústria em questão acerca dos contratos atuais de fornecimento de energia elétrica; Estudar o cenário onde a parcela de energia contratada do mercado livre de energia seja substituída por contratos de fontes renováveis e incentivadas; Comparar o impacto do custo de energia entre os cenários estudados; Propor maneiras de viabilizar a contratação de fontes advindas de geração incentivada ESTRUTURA DO DOCUMENTO O trabalho desenvolvido está dividido em cinco itens. O primeiro item é a introdução, que apresenta aspectos básicos do trabalho, o contexto onde está inserido e a importância para o setor elétrico. Em seguida são apresentados os objetivos gerais e específicos e a estrutura deste documento. O segundo capítulo trás uma revisão teórica sobre o tema abordado com o intuito de munir o leitor de conceitos necessários para o entendimento do mesmo. No terceiro capítulo é descrita a metodologia utilizada para atingir os objetivos do trabalho. É apresentada passo a passo a formulação matemática utilizada para calculo dos custos de energia que serão utilizados no decorrer dos cenários propostos. O quarto capítulo trás o estudo do caso base, mostrando atual situação e método utilizado pela indústria referência para composição do seu 5 fornecimento. Em seguida, são apresentados os outros cenários onde as energias renováveis serão inseridas na matriz de fornecimento da indústria analisada. No quinto capítulo é apresentada a comparação dos cenários, a partir dos resultados atingidos no capítulo anterior. No sexto capítulo é feita a verificação dos objetivos propostos e uma síntese dos principais aspectos abordados no trabalho, considerações finais e propostas de trabalhos futuros. 6 2. REVISÃO TEÓRICA 2.1. MODELO ATUAL O Brasil, por possuir um enorme potencial energético a explorar, exige do setor elétrico a necessidade de um modelo de operação diferenciado em relação ao restante do mundo. Principalmente quando falamos em energias renováveis, o país precisa manter constantes inovações tecnológicas e regulatórias para que possa usufruir desse bem. Seguindo conceitos utilizados por outros países como Inglaterra e Suécia o Brasil instituiu a partir de 1995 o Mercado Atacadista de Energia, a partir disto começou a tratar a energia como produto, estimulando a competição entre geradores e buscando redução dos custos. Com o passar dos anos após diversas alterações na legislação chegou-se em 2004 ao atual modelo, de acordo com a Associação Brasileira de Distribuidores Energia Elétrica (ABRADEE), é caracterizado pelos seguintes aspectos. (ABRADEE, 2015). Desverticalização da indústria de energia elétrica, separando as atividades de geração, transmissão e distribuição; Formadas por empresas públicas e privadas; Centralização do planejamento e operação; Regulação das atividades de transmissão e distribuição pelo regime de incentivos, ao invés do custo do serviço ; Regulação da atividade de geração para empreendimentos antigos; Concorrência na atividade de geração para empreendimentos novos; Coexistência de consumidores cativos e livres; Livres negociações entre geradores, comercializadores e consumidores livres; 7 Leilões regulados para contratação de energia para as distribuidoras, que fornecem energia aos consumidores cativos; Preços da energia elétrica (commodity) separados dos preços do seu transporte (uso do fio); Preços distintos para cada área de concessão, em substituição à equalização tarifária de outrora; Mecanismos de regulação contratuais para compartilhamento de ganhos de produtividade nos setores de transmissão e distribuição. Para que estas características sejam respeitadas e controladas, foi criada a CCEE, Câmara de Comercialização de Energia Elétrica. Esta tem por objetivo fortalecer o ambiente de comercialização por meio de regras e mecanismos que promovam relações comerciais sólidas e justas a todos os segmentos (geração, distribuição, comercialização e consumo). A CCEE tem papel estratégico, viabilizando as operações de compra e venda de energia, registrando e administrando contratos firmados entre os segmentos. O mercado de energia brasileiro foi então dividido entre dois ambientes de contratação. O ACR (Ambiente de Contratação Regulado) e o ACL (Ambiente de Contratação Livre) (FIGURA 2.1). FIGURA 2.1 RELACIONAMENTO FONTE: ONS (2015) 8 Dentro do mercado regulado fazem parte os consumidores cativos e as distribuidoras de energia. A concessionária participa de leilões organizados e controlados pela CCEE, onde compra a energia que irá repassar aos consumidores onde estão localizadas. Esta energia é vendida a preço fixado pela ANEEL (Agencia Nacional de Energia Elétrica) e nela vão embutidos encargos referentes ao sistema de distribuição. O Consumidor não possui poder de escolha e está sujeito a variações das tarifas das distribuidoras, o que trás incertezas ao custo de energia para indústrias e comércio. A tarifa de energia corresponde ao custo médio dos contratos de compra de energia que a distribuidora possui com diferentes geradores, inclusive Itaipu, e comercializadores, além de eventuais gerações próprias. Também são cobrados os custos pagos às empresas transmissoras de energia e remuneração de investimentos feitos na rede de distribuição. Completa o custo dos consumidores cativos gastos com perdas técnicas e comerciais, encargos do setor, impostos e tributos. Estas tarifas são reajustadas pela ANEEL para compensar a inflação e revisão tarifária das distribuidoras. O mercado livre possui características diferentes do cativo, a principal delas é a livre negociação entre os agentes compradores e vendedores de energia. Desta forma o ACL se consolida como uma forma potencial de economia, meio seguro e confiável de aquisição de energia com volume, prazos e preços negociados através de contratos bilaterais entre fornecedor e consumidor de energia. Estes contratos são obrigatoriamente registrados na CCEE e os agentes precisam estar cadastrados na câmara para que possam efetivar as negociações. A principal vantagem do consumidor livre é a possibilidade de escolher entre os diversos tipos de contratos e fornecedores aquele que atenda melhor suas expectativas de custo e benefício. O consumidor livre também paga o uso do sistema de distribuição, as perdas técnicas e comerciais e os encargos e impostos do setor, porém, como sua tarifa de energia é negociada, o custo total incluindo encargos e impostos acaba sendo menor. (MERCADO LIVRE DE ENERGIA, 2014) Consumidor Livre é o agente da CCEE, da categoria de comercialização, responsável por unidade consumidora enquadrada nas condições estabelecidas nos arts. 15 e 16 da Lei n 9.074, de Os critérios 9 básicos que devem ser seguidos para que um consumidor possa comprar energia no mercado livre são: Estar cadastrado como agente na CCEE; O consumidor precisa apresentar demanda contratada a partir de kw; Tensão mínima de entrada de 2,3 kv. O consumidor livre tem opção de contratar energia convencional, proveniente de combustíveis fósseis e de grandes usinas hidroelétricas, ou, energia incentivada. A energia incentivada foi estabelecida pelo governo para estimular a expansão da geração a partir de fontes renov
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