Setor elétrico

PXHEREtorres de transmissão de energia. ao fundo, céu em tons de azul a laranja torres de transmissão de energia
Qual a diferença entre energia elétrica e potência? O que significa capacidade instalada e garantia física? Quais são os órgãos reguladores e operadores do sistema elétrico nacional? Veja os principais conceitos relacionados ao tema
  • ACL (Ambiente de Contratação Livre)

    É o ambiente em que as usinas geradoras e os consumidores livres negociam contratos de comercialização de eletricidade de forma bilateral. Os consumidores livres são aqueles que contratam, no mínimo, 2.000 kW 1 de potência, como shoppings, universidades, hospitais e grandes fábricas. As vantagens desse ambiente são melhores condições para as duas partes. Pelo lado da usina, ela tem garantia de compra da eletricidade a ser produzida, enquanto o consumidor livre adquire eletricidade por preços menores.

    Além das usinas geradoras e dos consumidores livres, participam desse ambiente as comercializadoras de energia elétrica. São empresas que funcionam como intermediárias, realizando estudos de viabilidade da migração do ACR (Ambiente de Contratação Regulada) para o ACL, auxiliando consumidores a encontrar seus fornecedores e facilitando o acordo entre as partes do contrato.

  • ACR (Ambiente de Contratação Regulada)

    É o ambiente em que as usinas geradoras vendem eletricidade para as distribuidoras de energia elétrica por meio de leilões. Em linhas gerais, as distribuidoras indicam uma necessidade de demanda projetada para os anos seguintes e as usinas competem pelo direito de gerar essa energia elétrica. As usinas vencedoras são aquelas que oferecem os menores preços de venda da eletricidade.

    No ACR, existem diversos tipos de leilões que são organizados pela CCEE (Câmara de Comercialização de Energia Elétrica). Por exemplo, competem nos LENs (Leilões de Energia Nova) as usinas que ainda serão construídas. Os empreendedores se comprometem a começar a geração de eletricidade em três (A-3) ou cinco (A-5) anos a partir da data do leilão. Nos LEEs (Leilões de Energia Existente), participam as usinas que já estão em operação.

  • ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica)

    A Agência Nacional de Energia Elétrica é uma instituição pública vinculada ao MME (Ministério de Minas e Energia) responsável pela regulação dos agentes do setor elétrico. Foi criada pela lei n. 9.427, em 1996. Estão entre suas principais atribuições a concessão, regulação, fiscalização das atividades do setor elétrico e o fomento a projetos de P&D (Pesquisa e Desenvolvimento).

    A Aneel é responsável por promover os leilões de concessão de usinas de energia elétrica e gestão dos seus contratos, criação de metodologias de cálculo de tarifas e fiscalização do fornecimento de energia elétrica para garantir a qualidade do suprimento para os consumidores. Além disso, a Aneel coordena o Programa de Eficiência Energética e os projetos de P&D, que são financiados com um percentual da receita operacional líquida dos agentes do setor elétrico.

  • Capacidade instalada

    É um parâmetro que se aplica a todas as usinas de geração de eletricidade e representa a maior quantidade de potência que uma usina pode fornecer. A capacidade instalada é medida em MW (megawatts) normalmente. O projeto de construção de uma usina se baseia na capacidade instalada para dimensionar os equipamentos necessários para a sua montagem. As usinas hidrelétricas de Itaipu (14.000 MW), Belo Monte (11.233 MW) e Tucuruí (8.535 MW) apresentam as maiores capacidades instaladas do país.

    Embora represente a máxima potência disponível, raramente a usina fornece sua capacidade instalada, porque sua operação depende de decisões do ONS (Operador Nacional do Sistema). Além disso, os processos de transformação de eletricidade têm perdas e paradas técnicas, o que também impede que a usina forneça a sua potência máxima.

    O conceito de capacidade instalada também é usado para se referir à potência máxima que pode ser gerada por um certo combustível em determinado país ou região. Por exemplo, a soma da capacidade instalada de todas as usinas hidrelétricas do Brasil é 109.058 MW. Em relação às usinas termelétricas, a capacidade instalada é 41.219 MW. A fonte eólica apresenta 15.378 MW e a solar conta com 2.473 MW, conforme dados do BEN 2019 (Balanço Energético Nacional).

  • CCEE (Câmara de Comercialização de Energia Elétrica)

    É a operadora do mercado brasileiro de energia elétrica. Uma das principais atividades da CCEE é contabilizar e apurar as operações de compra e venda de energia elétrica, assim como calcular o PLD (Preço de Liquidação das Diferenças). A CCEE também é responsável por promover os leilões de compra e venda de energia.

  • CMO (Custo Marginal de Operação)

    É o custo por unidade de energia elétrica produzida para atender a um acréscimo de carga no sistema. É um indicador do custo da operação de um sistema elétrico numa janela de tempo definida. No setor elétrico brasileiro esse custo é definido por subsistema (Sudeste/Centro-Oeste, Sul, Nordeste, Norte) e patamar de carga (pesada, média e leve) a cada semana. Em mercados internacionais, esse valor pode ser definido para áreas menores da rede elétrica e em escalas de tempo menores.

    Valores de CMOs baixos refletem um sistema com disponibilidade de fontes de geração baratas, tipicamente hidráulicas ou eólicas, para atender ao acréscimo de carga. Valores de CMOs elevados refletem sistemas estressados, com necessidade de acionar usinas mais caras, tipicamente termelétricas, ou com limitações na rede elétrica para escoar energia.

  • Cogeração

    É a produção de duas formas úteis de energia a partir de uma mesma fonte energética. A central de cogeração queima um combustível (fóssil ou renovável), transformando-o em vapor, que passa em uma turbina, gerando eletricidade em um primeiro momento. Depois, o vapor é utilizado na produção de calor, abastecendo outros processos, como aquecimento de água, ar ou derretimento de alguma matéria-prima. A ordem de produção pode ser invertida, isto é, primeiro o combustível pode ser utilizado para geração de calor para posteriormente ser transformado em eletricidade.

    Embora a produção de frio, gás carbônico e água destilada também seja possível, eletricidade e calor para processos são os produtos mais comuns da cogeração. As centrais de cogeração são amplamente utilizadas na Europa para geração de eletricidade e aquecimento de residências. No Brasil, exemplos de aplicação da cogeração ocorrem no setor sucroalcooleiro e refinarias.

  • Concessionária de distribuição de energia elétrica

    Conhecidas como distribuidoras, são empresas responsáveis por entregar eletricidade até os consumidores de certa área do país, chamada de área de concessão. A concessionária detém toda a infraestrutura de distribuição da sua área, formada por postes de luz, cabos, fios e subestações.

    Suas atividades são definidas via contratos de concessão entre as distribuidoras e a União. Eles determinam o preço de venda da eletricidade , critérios de qualidade do fornecimento e penalidades para o caso de descumprimento das cláusulas contratuais.

  • ENA (Energia Natural Afluente)

    É um termo comumente usado no Brasil para descrever o quanto de água poderá ser convertido em energia nas hidrelétricas do sistema elétrico brasileiro. Dessa maneira, esse termo está diretamente ligado à quantidade de chuva nos locais de aproveitamento hidrelétrico. Quanto maior a precipitação nesses locais ou a montante deles, maior será a vazão do rio, consequentemente, maior será a energia natural afluente no sistema. A ENA é normalmente apresentada em MWmed, que representa a média da geração de energia no período de tempo apresentado, seja ele diário, mensal ou anual. Assim, se a ENA é de 10 MWmed no mês, isso indica que, na média, gerou-se 10 MW a todo momento naquele mês.

  • Energia assegurada

    É obtida por meio da simulação da geração elétrica, considerando milhares de possibilidades de séries de vazões nos rios. Assim, obtém-se a energia que pode ser gerada ininterruptamente pelas usinas do sistema, considerando riscos de não geração previamente estabelecidos.

  • Energia elétrica

    A eletricidade pode ser definida como a energia gerada a partir da movimentação de cargas elétricas. O processo mais tradicional de produção de eletricidade envolve a utilização de um combustível (carvão mineral, gás natural, petróleo, urânio, água, vento, sol, biomassa, etc.) que é convertido em outra forma de energia, movimentando uma turbina conectada a um gerador de eletricidade.

    A taxa na qual uma energia é transformada em outra é chamada de potência, cuja unidade usual é o watt (W). Por exemplo, certos eletrodomésticos necessitam de maior potência para converter mais energia elétrica por unidade de tempo e realizar suas funções. A unidade de energia mais comum é o quilowatt-hora (kWh) ou o megawatt-hora (MWh) 2 . Por exemplo, um aparelho que demanda uma potência de 100 Watts, quando ligado por 10 horas, terá utilizado 1 kWh de energia.

    Geralmente, utiliza-se a palavra energia para se referir a energia elétrica, porém a definição de energia é mais abrangente e envolve a capacidade de gerar trabalho, movimento ou ação por meio da conversão de energia de uma forma a outra. Combustíveis líquidos, como gasolina ou óleo diesel, gás natural e GLP (gás liquefeito de petróleo) fornecem energia, mas não são eletricidade. A energia elétrica é um tipo específico de energia, que pode ser utilizada para iluminação, funcionamento de aparelhos eletrônicos, geração de calor e frio, movimentação de veículos elétricos, entre outros usos.

  • Fator de capacidade

    Representa o percentual de uso da capacidade de uma usina de geração elétrica. Se uma hidrelétrica pode gerar 10 MW de potência, mas está gerando apenas 8 MW, diz-se que ela está gerando com um fator de capacidade de 80%.

    Se essa mesma usina tem capacidade de gerar 87.600 MWh (megawatt-hora) por ano, caso ela tenha gerado apenas 8.760 MWh, diz-se que ela atuou com um fator de capacidade médio de 10% nesse período.

  • Fontes intermitentes de energia

    São fontes de energia que não são armazenáveis em sua forma original. Elas também são denominadas fontes de energia variáveis. Essas fontes não permitem ao operador nacional do sistema o despacho centralizado, uma vez que não é possível saber com exatidão o quanto de recurso estará disponível para geração elétrica a cada momento.

    As fontes podem variar em diferentes intervalos de tempo. Por exemplo, no caso da fonte eólica, rajadas de vento fazem com que a geração aumente muito rapidamente e logo depois diminua na mesma proporção. O mesmo acontece com as usinas solares, que, dependendo das condições climáticas, podem parar de gerar energia elétrica devido a passagens e formação de nuvens.

    Essa variabilidade pode afetar a rede de distribuição e transmissão de energia elétrica através da oscilação da frequência da rede elétrica, o que pode causar danos aos equipamentos elétricos, tanto industriais quanto residenciais. O uso de baterias e outras formas de armazenamento de energia é uma das alternativas mais discutidas atualmente para lidar com a variabilidade das fontes solar e eólica.

  • Garantia física

    Também conhecida como energia firme, é a máxima quantidade de energia que uma usina pode oferecer considerando um risco pré-determinado de não ofertar tal quantidade. Para usinas térmicas esse valor comumente se aproxima da capacidade máxima da usina. Entretanto, para usinas renováveis, como hidrelétricas, eólicas e solares, é preciso de um estudo para avaliar a disponibilidade do recurso primário.

    No caso da hidrelétrica, por exemplo, esse valor é a máxima produção contínua de energia que pode ser obtida, considerando o período mais seco registrado no histórico de vazões do rio em que ela se encontra.

  • Geração distribuída

    Consiste na produção de energia elétrica a partir de pequenas centrais de geração que utilizam fontes renováveis (como painéis fotovoltaicos e aerogeradores, ou cogeração qualificada) e são conectadas à rede de distribuição, fazendo uso das instalações de unidades consumidoras. A Aneel classifica as centrais de geração distribuída com potência instalada inferior ou igual a 75 quilowatts (kW) como microgeração distribuída e as centrais com potência instalada superior a 75 kW e inferior ou igual a 5 MW (3 MW no caso da fonte hídrica) como minigeração distribuída.

  • Geração, transmissão e distribuição

    São os principais setores nos quais é dividido o processo de fornecimento de energia elétrica. A geração é a transformação de energia primária em energia elétrica. A transmissão consiste no transporte da energia gerada desde as centrais de geração até as subestações distribuidoras. A distribuição é o setor que se encarrega de receber a energia transmitida e distribuí-la para os centros consumidores residenciais e industriais. Destaca-se que no Brasil há predominância de usinas de grande porte (principalmente hidrelétricas), geralmente localizadas longe dos grandes centros de consumo, e existem alguns grandes consumidores industriais que são fornecidos diretamente pela rede de transmissão, em alta tensão.

  • Matriz elétrica

    Assim como a matriz energética, a matriz elétrica é a combinação de fontes de energia elétrica utilizadas em uma região geográfica para atender a diferentes demandantes de eletricidade. A participação de cada fonte de energia na matriz elétrica varia com o tempo, o que depende dos custos das tecnologias, de planejamento, de regulação, da geopolítica internacional e de normas ambientais.

    A matriz elétrica é considerada limpa se grande parte das fontes de energia elétrica são de origem renovável, como as fontes solar, hídrica e eólica. No Brasil, a fonte hídrica é dominante, respondendo, atualmente, por cerca de 66% da geração elétrica no país, seguida pelo gás natural (8,6%), biomassa (8,5%) e eólica (7,6%).

  • MRE (Mecanismo de Realocação de Energia)

    As usinas hidrelétricas despachadas pelo ONS (Operador Nacional do Sistema) participam do MRE, uma forma de mitigar os riscos de falta de água para geração hidráulica em diferentes regiões do país. Cada usina hidrelétrica se compromete, via contratos, a gerar uma certa quantidade de eletricidade atrelada à sua garantia física. No entanto, a geração observada pode ser diferente da contratada em função das afluências e dos níveis dos reservatórios. No caso em que uma hidrelétrica produz menos do que a quantidade declarada, ela deve comprar a energia hidráulica excedente de outra usina hidrelétrica que produziu além de sua garantia física. O preço dessas transações, o TEO (Tarifa de Energia de Otimização), é regulado pela Aneel. Os ajustes contábeis e contratuais são de responsabilidade da CCEE.

  • ONS (Operador Nacional do Sistema)

    É o órgão responsável pela coordenação e controle da operação de geração e transmissão de energia elétrica do SIN (Sistema Interligado Nacional). Para isso, o ONS define as políticas operativas do despacho centralizado das usinas de geração de energia elétrica, considerando sua modalidade de operação. As políticas operativas procuram a melhor gestão dos recursos energéticos, por meio do equilíbrio entre custo e operação em segurança. O ONS também é responsável pelo planejamento da operação dos sistemas isolados no Brasil.

  • Operação de base e de ponta

    As usinas de geração de energia elétrica são destinadas a atender a uma curva de carga, que representa a eletricidade demandada em cada hora do dia. Geralmente, o formato típico dessa curva apresenta baixa carga nas primeiras horas do dia (base)e vai aumentando, atingindo seu maior valor (ponta) entre o final da tarde e início da noite.

    Os termos base e ponta se referem ao formato da curva de carga. A operação de base indica a quantia de eletricidade que deve ser gerada continuamente para atender a uma menor carga, mas necessária o dia todo. As chamadas usinas de base apresentam características operativas mais adequadas ao fornecimento de uma quantidade de eletricidade mínima constante ao longo do dia. Tipicamente, as usinas hidrelétricas e termelétricas nucleares servem bem ao propósito de atender à base da carga, operando continuamente ao longo do ano. Já a operação de ponta se refere às maiores quantidades requisitadas, porém apenas por algumas horas do dia. As termelétricas a gás natural, normalmente, atendem bem à ponta da carga, por apresentarem a característica de ligar e desligar mais rapidamente, sendo conhecidas como usinas de ponta.

  • Reservas operativas

    É a parcela da capacidade de geração utilizada pelo ONS para compensar desequilíbrios entre carga e geração em curtos intervalos de tempo. A correta operação de um sistema elétrico requer que a carga seja igual à geração. Entretanto, erros na previsão de geração de fontes intermitentes ou contingências podem originar diferenças temporárias entre a geração e a demanda. A RPO (Reserva de Potência Operativa) tem o papel de suprir rapidamente o saldo de carga, sendo fundamental para manter a estabilidade e a confiabilidade do sistema.

  • SIN (Sistema Interligado Nacional)

    É o conjunto de instalações e equipamentos que possibilitam a interconexão elétrica entre os quatro subsistemas do país: Sul, Sudeste/Centro-Oeste, Nordeste e Norte. Essa interconexão permite a transferência de energia elétrica entre subsistemas, o que possibilita explorar a complementaridade das bacias hidrológicas e, consequentemente, traz ganhos em termos de confiabilidade e economicidade tarifária. A capacidade instalada de geração no SIN, atualmente, é de aproximadamente 165 GW, e a extensão da rede básica de transmissão é de cerca de 142 mil km.

  • Sistema Isolado

    São sistemas elétricos que não fazem parte do SIN, concentrados, principalmente, na região Norte do país. Isso ocorre porque esses sistemas se localizam em regiões com características geográficas específicas, que dificultam a construção de linhas de transmissão e sua conexão ao sistema nacional. O consumo total dos sistemas isolados é inferior a 1% da carga total do país e é suprido, principalmente, por usinas termelétricas a óleo diesel.

  • Tarifa de eletricidade

    É o preço de venda da energia elétrica para o consumidor final, medida em reais por unidade de energia elétrica (R$/kWh). A conta de luz mensal é resultado da multiplicação da tarifa pela eletricidade consumida no mês somada aos tributos e encargos setoriais. O valor arrecadado com as tarifas é dividido entre os agentes que participam da geração, transmissão e distribuição da eletricidade.

    Desde 2015, as bandeiras tarifárias (verde, amarela e vermelha) também podem modificar a conta de luz. Elas indicam se o sistema elétrico brasileiro precisa de usinas de geração mais caras para atender à demanda. Normalmente, essa necessidade é associada aos baixos níveis dos reservatórios das hidrelétricas. Além disso, os consumidores atendidos em baixa tensão podem optar pela tarifa branca. Diferentemente da tarifa convencional, que tem valor fixo, a tarifa branca apresenta preços diferentes ao longo do dia. Nas horas em que a demanda é menor, a tarifa branca é menor do que a convencional. Por outro lado, nas horas de maior demanda (aproximadamente de 17h às 22h, variando por distribuidora), o preço é maior do que a tarifa convencional. Sendo assim, a tarifa branca se mostra interessante para residências, comércios e pequenas fábricas que têm o maior consumo de energia elétrica durante o dia e pouco ou nenhum consumo nos horários de pico.

  • Usina eólica onshore e offshore

    A energia eólica é o processo pelo qual o vento é usado para produzir eletricidade, por meio da energia do movimento do ar. Ela é transformada em energia elétrica pelas turbinas eólicas, também denominadas aerogeradores. O vento atinge as pás da turbina, fazendo-as girar, de forma que a turbina associada ao gerador produza eletricidade.

    A quantidade de energia que pode ser obtida do vento depende do tamanho da turbina e do comprimento de suas pás, enquanto o montante de energia gerado depende diretamente da velocidade dos ventos. Em termos práticos, quanto maior a velocidade do vento, maior a geração elétrica, e quanto maior o tamanho das pás e turbinas, mais energia eólica é possível converter em elétrica.

    Existem dois tipos de usinas eólicas: onshore e offshore. As usinas eólicas onshore encontram-se no continente, ao largo da costa marítima ou no interior. As usinas eólicas offshore encontram-se no mar. A energia eólica é renovável, limpa e uma alternativa para a descarbonização da matriz energética, contudo, devido à imprevisibilidade e à inconstância dos ventos, a geração eólica é variável e não despachável

  • Usina hidrelétrica

    A energia hidrelétrica é a energia derivada dos recursos hídricos, os quais acionam turbinas que convertem a energia cinética (movimento da água) em energia elétrica. Nas hidrelétricas, os principais elementos relativos ao quanto de energia pode-se produzir são: a vazão do rio — quantidade de água disponível em determinado período de tempo — e a queda d’água — diferença de altitude entre a água que entra na turbina e água que sai, seja ela natural ou criada artificialmente.

    Há duas configurações básicas de usinas: com reservatórios de acumulação e a fio d´água. As usinas hidrelétricas com reservatório de acumulação podem armazenar água de modo a atender à demanda de eletricidade, inclusive em períodos de secas. Os reservatórios têm outras funções, como a captação da água em volume adequado e a regularização da vazão dos rios em períodos de chuva ou estiagem. Já as usinas hidrelétricas a fio d'água aproveitam a velocidade do rio para gerar energia, tentando não interferir em seu fluxo e reduzindo as áreas de alagamento. Elas podem ser classificadas como PCHs (pequenas centrais hidrelétricas) a depender de sua capacidade de geração.

    Grandes projetos hidrelétricos com grandes reservatórios oferecem melhor possibilidade de manejo ao sistema, visto que possibilitam armazenar água para que gere energia no momento mais propício. Entretanto, esses projetos podem encontrar oposição social devido ao seu impacto sobre a disponibilidade de água, aos ecossistemas e ao meio ambiente e à necessidade de realocar comunidades que vivem nas áreas onde eles são construídos.

  • Usina termelétrica

    Também conhecidas como usinas térmicas, são instalações industriais responsáveis pela produção de energia elétrica advinda da geração de calor decorrente da queima de combustíveis fósseis (carvão mineral e gás natural), biomassa (bagaço de cana-de-açúcar, lenha e outros) ou outras fontes de calor, como o urânio na usina nuclear. O funcionamento de uma usina térmica consiste no aquecimento de reservatórios com água para a geração de vapor d’água em alta pressão nas turbinas movidas por vapor ou para a expansão dos gases decorrente de sua combustão. Em ambos os casos, tanto o vapor quanto o gás irão mover as pás das turbinas para a geração elétrica.

  • Usinas despacháveis e não despacháveis

    Usinas despacháveis são aquela usinas em que é possível armazenar a fonte primária de energia, assim elas podem fazer parte do despacho centralizado do sistema. Ou seja, o ONS pode escolher o quanto a usina irá gerar a cada momento, desde que respeitando sua máxima capacidade e alguns critérios técnicos. Em contrapartida, usinas não despacháveis (também chamadas de intermitentes ou variáveis) são aquelas nas quais o ONS tem pouco ou nenhum controle relativo à quantidade de energia elétrica gerada, pois não é possível armazenar suas fontes primárias de energia.

    As usinas térmicas são despacháveis, uma vez que estão associadas com a quantidade de combustível utilizada. As usinas hidrelétricas também são despacháveis, porque mesmo as usinas hidrelétricas a fio d’água têm um reservatório para armazenar alguma quantidade de água, o que oferece a possibilidade de se controlar a quantidade de energia gerada.

    Por outro lado, usinas que dependem de fontes de energia que não são armazenáveis, como o vento e o sol, são usinas não despacháveis. Essas usinas geram energia de forma variável, às vezes com grandes variações instantâneas. É importante que o operador do sistema planeje o despacho centralizado das usinas despacháveis de forma a considerar a potencial variabilidade das usinas não despacháveis para evitar problemas técnicos no sistema elétrico ou até o desabastecimento de energia.

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