ūüé• Os Modelos Regulat√≥rios de Usinas Hidrel√©tricas Revers√≠veis no mundo

Por Nivalde de Castro, Roberto Brand√£o, Ana Carolina Chaves, Julian Hunt, Camila Vieira e Thiago Campos.

Artigo publicado pela Agência CanalEnergia em 1 de julho de 2020 (Clique aqui acessar o PDF).

A pesquisadora Camila Vieira faz uma breve apresentação do artigo.

As usinas hidrel√©tricas revers√≠veis (UHRs) s√£o consideradas a forma mais eficaz de armazenamento de energia em grande escala do mundo. Desde a d√©cada de 1960, as UHRs vem sendo largamente empregadas como tecnologia de armazenamento de energia, sendo respons√°veis por, aproximadamente, 95% do estoque total de energia dos sistemas el√©tricos a n√≠vel global.  

Ao analisar a disposi√ß√£o espacial das UHRs em opera√ß√£o no mundo, observa-se a sua grande concentra√ß√£o na China, Jap√£o, Estados Unidos, Espanha e It√°lia. Na Europa, as UHRs encontram-se localizadas em regi√Ķes montanhosas, como √Āustria, Fran√ßa, Alemanha, It√°lia, Espanha e Su√≠√ßa, devido √†s caracter√≠sticas geogr√°ficas favor√°veis √† sua inser√ß√£o. J√° na Am√©rica Latina, a presen√ßa desta tecnologia ainda √© pouco significativa.

A partir do momento que observamos as UHRs segundo o ano de entrada de opera√ß√£o, este cen√°rio se altera. Pa√≠ses dotados de elevada capacidade instalada, como os Estados Unidos e Jap√£o, n√£o v√™m realizando novos investimentos em UHRs. Mesmo na Europa, onde alguns empreendimentos foram constru√≠dos nos √ļltimos anos, o ritmo de introdu√ß√£o de novos projetos arrefeceu nas √ļltimas d√©cadas. A constru√ß√£o de UHRs vem sendo liderada por um novo grupo de pa√≠ses: China, Portugal, √Āustria, Cor√©ia do Sul e √ćndia. Dentre estes, destaca-se a China que, em 2018, apresentou uma capacidade instalada de UHRs de aproximadamente 22 GW, a maior do mundo.

Esta mudança, a nível mundial, teve como principal motivação a reforma dos mercados elétricos e seus consequentes desafios à viabilização de UHRs, principalmente no que tange os mecanismos de investimentos e remuneração. Em geral, este tipo de usina apresenta dificuldade de inserção nos marcos regulatórios setoriais liberalizados, já que não pode ser considerada um novo tipo de fonte de geração pura e sua aplicação envolve o fornecimento de serviços de armazenamento energético e a geração de benefícios sistêmicos.

Dito isso, nota-se que 95% das UHRs em opera√ß√£o foram constru√≠das em condi√ß√Ķes de monop√≥lio (nacional ou regional), em per√≠odos anteriores √†s reformas liberalizantes, e menos de 5% foram comissionadas em mercados liberalizados (Barbour et al., 2016). Mesmo em anos recentes, os investimentos em UHR t√™m ocorrido, principalmente, em mercados que ainda est√£o sob propriedade p√ļblica, como na China. Todos os casos de UHRs constru√≠das em mercados liberalizados ocorreram na Europa e, dentre estes, alguns se desdobraram em epis√≥dios de preju√≠zos financeiros, diante das dificuldades de remunera√ß√£o e retorno dos investimentos.

Ao longo dos anos, a construção das UHRs foi motivada de acordo com o paradigma de operação das matrizes energéticas. Em um primeiro momento, a inserção destas usinas esteve associada à complementação de geração de eletricidade em horários de ponta a outras fontes energéticas, como a nuclear e o carvão, no caso dos Estados Unidos, Japão e alguns países europeus. O papel das UHRs era auxiliar as fontes inflexíveis no acompanhamento de carga do sistema. As usinas a carvão ou nucleares podiam, assim, continuar atuando na base com máxima eficiência, mesmo em momentos de baixo consumo, enquanto as UHRs operavam nas demandas de pico.

Apesar desta tend√™ncia, em pa√≠ses que j√° apresentavam uma participa√ß√£o significativa de energia h√≠drica na matriz el√©trica, como na √Āustria e Noruega, as UHRs surgiram com a funcionalidade de estocar energia em per√≠odos de alta aflu√™ncia, para posterior uso em momentos de alta demanda e baixa aflu√™ncia. Em contraposi√ß√£o ao observado nestes dois casos, a expans√£o das UHRs, nos √ļltimos anos, esteve frequentemente relacionada √† crescente participa√ß√£o de fontes renov√°veis alternativas intermitentes, para permitir o ajuste entre a gera√ß√£o e carga, e na posterga√ß√£o da infraestrutura de transmiss√£o.

Ao longo dos anos, percebe-se que as UHRs foram incorporadas no contexto de três principais modelos regulatórios: i) mercados não liberalizados ou com pouca separação entre os segmentos; ii) mercados em estágio inicial de liberalização; e iii) mercados liberalizados.

No primeiro modelo, a UHR surge como parte dos ativos operacionais de uma empresa verticalmente integrada, remunerada frequentemente pelo custo do serviço como os demais projetos e investimentos. A empresa tem liberdade para desenhar uma solução de menor custo e de sua preferência para abastecer o mercado. Não existe, assim, um esquema de remuneração específico para as UHRs.

No segundo modelo, as UHRs integram os ativos de uma empresa de gera√ß√£o (produtor independente), vendendo energia atrav√©s de um contrato do tipo Power Purchase Agreement (PPA). N√£o existe um monop√≥lio da gera√ß√£o, sendo poss√≠vel uma empresa independente firmar um contrato de longo prazo, que lhe garanta previsibilidade de fluxos de caixa para investir em novos projetos. Neste contexto, uma empresa geradora que precisa entregar energia dentro de certas especifica√ß√Ķes, como as usinas de carv√£o ou nuclear, consegue, na pr√°tica, fornecer uma curva de gera√ß√£o l√≠quida adequada √†s necessidades do sistema. Novamente, n√£o h√° um mecanismo de remunera√ß√£o espec√≠fico, pois a UHR faz parte da solu√ß√£o do agente gerador para suprir energia dentro dos requisitos de flexibilidade exigidos.

J√° nos mercados liberalizados e desverticalizados, a UHR deixa de ser um ativo de uma empresa regulada, pelo custo do servi√ßo ou que vende energia atrav√©s de PPA, e passa a ser categorizada como uma unidade econ√īmica aut√īnoma competindo com os demais geradores e consumidores em um mercado f√≠sico de energia, com uma din√Ęmica determinada pela oferta de pre√ßos dos agentes. Em geral, a remunera√ß√£o das UHRs nestes mercados ocorre atrav√©s de dois mecanismos: i) opera√ß√£o de compra e venda de energia nos mercados di√°rio e intradi√°rio, ou seja, arbitragem de pre√ßos de forma a lucrar com a diferen√ßa; e ii) oferta de servi√ßos ancilares ao operador do sistema.

No entanto, estes mecanismos de remunera√ß√£o e investimento enfrentam uma s√©rie de desafios e incertezas. No primeiro caso, se n√£o houver falhas de mercado, n√£o haver√° oportunidades de arbitragem. Por isso, n√£o faz sentido, do ponto de vista econ√īmico, investir em ativos fixos para ganhar com arbitragem, pois esta oportunidade de ganho n√£o √© garantida no longo prazo. No segundo mecanismo, a maioria dos mercados ainda n√£o apresenta regras de remunera√ß√£o de servi√ßos ancilares capazes de viabilizar investimentos em novos projetos capital intensivos. Quando existentes, as UHRs concorrem com as demais unidades geradoras tradicionais e as receitas auferidas tendem a ser relativamente menores do que a estrutura de custos das UHRs, podendo ser insuficientes para a viabiliza√ß√£o de novos projetos.

Assim, a sustentabilidade das UHRs em mercados liberalizados mostra-se problem√°tica, estando, via de regra, relacionada a mecanismos de incentivo. No mercado europeu, destaca-se o caso de Portugal, que promoveu a prorroga√ß√£o de concess√Ķes de usinas atrav√©s do refor√ßo de pot√™ncia e do Programa Nacional de Barragens com Elevado Potencial Hidroel√©trico. A Comiss√£o Europeia tamb√©m apresentou uma lista de Projetos de Interesse Comum (Projects of Common Interest ‚Äď PCIs) para a promo√ß√£o do crescimento e desenvolvimento da infraestrutura, dentre os quais se encontram projetos de constru√ß√£o e amplia√ß√£o de UHRs suportados pelo EU‚Äôs Cohesion Fund, European Regional Development Fund (ERDF), European Investment Bank (EIB) e European Fund for Strategic Investments (EFSI) (EC, 2019).

O Quadro 1 apresenta um resumo de alguns casos internacionais. Observa-se que n√£o existe um padr√£o quanto ao enquadramento regulat√≥rio, √†s pol√≠ticas de incentivo de investimento e √†s estrat√©gias operacionais √≥timas, nos mercados liberalizados. Na maioria dos pa√≠ses, n√£o existe regras e normatiza√ß√Ķes espec√≠ficas para as UHRs, sendo estas inclu√≠das nas diretrizes dos ativos de gera√ß√£o hidrel√©tricos.

Quadro 1

Países selecionados com UHR e os mecanismos de mercado utilizados

PaísTipo de MercadoUHR pertence à transmissãoMecanismos de Remuneração e Incentivos
ChinaParcialmente liberalizado; desverticalizado.Sim– Tarifas aprovadas para projetos individuais baseadas em custos m√©dios ou em sistema de ‚Äúcost-plus‚ÄĚ; – UHRs operadas e constru√≠das pela empresa de rede; – Tarifa de duas-partes feed-in para novas UHRs; – Mecanismos para assegurar os investimentos; – Custo de opera√ß√£o integrado ao custo de opera√ß√£o das redes;
ChileMercado liberalizado; desverticalizadoN√£o se aplica (UHR planejada) – Previs√£o de dois PPA por leil√£o: um para venda de energia 24/7 e outro com pagamento de bombeamento e gera√ß√£o
√ćndiaParcialmente liberalizado; desverticalizadoSim– A maioria dos empreendimentos realiza PPAs de longo prazo com empresas estatais;
SuíçaParcialmente liberalizado; desverticalizado.SimРArbitragem de preço;
PortugalMercado liberalizado; desverticalizadoN√£o– Arbitragem de pre√ßos do mercado di√°rio e intradi√°rio e de servi√ßos ancilares; – Mecanismos de incentivo (prorroga√ß√£o de concess√Ķes e repotencia√ß√£o); – Programa Nacional de Barragens com Elevado Potencial Hidroel√©trico (PNBEPH);
√ĀustriaMercado liberalizado, desverticalizadoN√£o– Combina√ß√£o entre PPAs de empresas de grande porte e os mercados europeus futuro e spot;
Fonte: Adaptação de Barbour et al. (2016).

A título de conclusão, percebe-se que o enquadramento regulatório da UHR como agente de geração e o modelo de remuneração baseado, fundamentalmente, na arbitragem de preços não justificam os investimentos nesta tecnologia. Torna-se necessária, assim, a adoção de novos desenhos de mercados e mecanismos de remuneração adequados para estas usinas. Uma análise preliminar das pesquisas realizadas pelo Gesel identifica, no enquadramento das UHRs como serviço de rede e na remuneração em função dos custos evitados e dos benefícios sistêmicos, um caminho promissor para a expansão desta tecnologia.

Referências Bibliográficas

BARBOUR, E.; WILSON, I. A. G.; RADCLIFFE, J.; DING, Y.; LI, Y. A Review of Pumped Hydro Energy Storage Development in a Significant International Electricity Market. Renewable and Sustainable Energy Reviews.v.61, p. 421-432, 2016.

DOE. Global Energy Storage Database.

EC, EUROPEAN COMMISSION.


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