• VOLTAR
  • Imprimir
  • ENVIAR
  • A+ A-
MATRIZ - Modelo de Projeção de Matriz Energética

Apresentação
O MATRIZ é um modelo to tipo bottom-up em contínuo desenvolvimento pelo CEPEL para análise de políticas energéticas e ambientais de longo prazo. Caracteriza-se como um modelo baseado em programação linear para definição da evolução do sistema energético de menor custo que é capaz de satisfazer as demandas previstas de energia para os próximos 20 a 30 anos. Em geral, um sistema energético pode ser descrito por um conjunto de recursos energéticos e por um conjunto de tecnologias capazes de transformar tais recursos em serviços energéticos. As transformações de energia ocorrem geralmente de forma sequencial, passando dos recursos energéticos para energia primária, de energia primária para secundária, de secundária para energia final, e de final para energia útil. As energias secundárias são produzidas em centros de transformação de energia (por exemplo, refinarias) e daí fluem para outros centros de transformação ou de consumo. A energia final é a energia tal como é entregue aos consumidores (por exemplo, eletricidade, combustíveis sintéticos etc), enquanto energia útil é aquela que os consumidores usufruem após a conversão de energia nos seus próprios equipamentos (por exemplo, aquecimento, iluminação etc). Formas de energia são definidas para cada nível de energia e as tecnologias podem consumir uma ou mais formas de energia para produzir uma ou mais formas de energia. Denomina-se cadeia energética a sequência de tecnologias necessárias para transformar um recurso natural em energia útil. Em geral, um sistema energético compreende as cadeias de petróleo, gás natural, carvão, urânio, biomassa e eletricidade.
 
Os estudos de planejamento de expansão de sistemas energéticos eram realizados separadamente para cada cadeia energética. Com o desenvolvimento de novas tecnologias, tem surgido uma crescente interdependência entre as cadeias energéticas. No Brasil, carros flex, que podem usar etanol ou gasolina, acoplam a cadeia de biomassa (produtos da cana-de-açúcar) à cadeia do petróleo. Outro acoplamento importante é aquele entre as cadeias de gás natural e de eletricidade através das usinas termoelétricas a gás. Neste contexto, uma análise integrada de todo o sistema energético é mais adequada para uma avaliação abrangente dos principais desafios energéticos e ambientais do país.
 
O modelo MATRIZ é baseado em uma abordagem técnica de engenharia para descrever o sistema de energia, desde a extração de recursos até a provisão de serviços energéticos. As tecnologias são definidas por relações lineares entre suas entradas e saídas e são geralmente classificadas em grupos de extração, transformação, transporte, distribuição e conversão. Pode-se também modelar tecnologias de armazenamento, exportação e importação, bem como tecnologias com mais de um modo de operação, como carros flex-fuel. As variabilidades sazonais e/ou intradiárias associadas às diversas fontes de energia (ou demandas) podem ser representadas através de curvas típicas de produção (ou de demanda). O setor elétrico brasileiro é predominantemente hidrelétrico e o país ainda possui um grande potencial hidrelétrico a ser explorado. As incertezas hidrológicas são levadas em consideração no modelo MATRIZ analisando-se a operação do sistema para as condições de hidrologia crítica e média. Normalmente, o horizonte de planejamento é dividido em períodos plurianuais para análise da operação, sendo todos os anos contidos em um período considerados idênticos. A divisão de um ano em estações sazonais e cada estação em patamares (por exemplo, horários de ponta e fora de ponta) possibilita uma análise da operação considerando a variabilidade sazonal e/ou intradiária das demandas e das tecnologias transformação.
 
A configuração dos sistemas energéticos e a intensidade com que as tecnologias são operadas se modificam ao longo do horizonte de planejamento de acordo com o crescimento previsto das demandas de energia, do esgotamento e/ou descoberta de novos recursos, da substituição de tecnologias ao final de suas vidas úteis ou devido à obsolescência diante do desenvolvimento de tecnologias mais eficientes/de menor custo. A formulação matemática do modelo MATRIZ permite descrever, projetar e dimensionar a evolução dinâmica dos sistemas energéticos. Preocupações ambientais podem ser levadas em consideração no modelo MATRIZ, quer seja pela consideração de penalidades por impactos ambientais associados à construção e/ou operação das tecnologias, quer seja por restrições definidas pelo usuário, como limitações de emissão de gases de efeito estufa. O modelo MATRIZ é extremamente flexível e pode ser bastante útil para análises de políticas energéticas e ambientais.
 
 

Dados Principais

 

 
Os principais dados de entrada necessários para execução do modelo MATRIZ são:
horizonte de planejamento e tamanho de cada período para análise da operação;
taxa de desconto;
configuração do sistema energético (subsistemas e interconexões de todas as cadeias energéticas);
projeção de demanda para todas as formas de energia final;
dados técnico-econômicos de todas as tecnologias;
penalidades para impactos ambientais;
curvas típicas de produção/demanda para representação das variabilidades sazonais e intradiárias;
custos de importação e de exportação.
 
 

Interface Gráfica

 

 
O modelo MATRIZ é parte integrante do ENCAD, sistema de encadeamento de modelos energéticos, desenvolvido pelo CEPEL. Sua interface gráfica permite:
• importação dos dados de entrada de um caso já existente;
• edição dos dados de forma amigável;
• execução automática do modelo MATRIZ;
• visualização de gráficos e relatórios de saída em formatos texto.
 
Na Figura 1 é apresentada uma janela da interface gráfica do ENCAD, com visualização da configuração das cadeias energéticas. Na Figura 2, é apresentada visualização gráfica dos resultados.
 
Figura 1 - Diagrama esquemático de uma tecnologia.
 
Figura 2 - Gráfico da evolução da cadeia de eletricidade.
Contato

Entre em contato com a área responsável através do e-mail:


 matriz@cepel.br