O Futuro do Sistema Hidroelétrico em Portugal

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1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto O Futuro do Sistema Hidroelétrico em Portugal Mestrado Integrado em Engenharia Civil Supervisor: Francisco Piqueiro Monitora: Joana Loureiro Turma 3 Grupo 2: Diogo S. Aparício up Francisco R. Carvalho up Francisco P. Valente up Luís B. Barroso up Nelson S. Bouça-Nova up Pedro M. Dias up Novembro, 2013

2 Resumo A unidade curricular, Projeto FEUP, propôs que abordássemos o sistema hidroelétrico em Portugal desde o passado até ao futuro. Mais especificamente nas várias possibilidades de como se desenvolverá o sistema hidroelétrico futuro em Portugal. Inicialmente, irá ser dada uma breve definição de energia hidroelétrica e do seu modo de produção, será também apresentada a constituição de uma central (hidroelétrica). Identificaremos os principais aproveitamentos hidroelétricos portugueses e os diferentes tipos. Outro aspeto que irá ser abordado é o enquadramento da produção hidroelétrica no sistema produtor elétrico nacional. A principal vertente que irá ser abordada é as principais linhas de desenvolvimento a projetar num futuro próximo, nomeadamente o Programa Nacional de Barragens com Elevado Potencial Hidroelétrico. Por fim, faz-se uma breve conclusão acerca das vantagens/desvantagens desta política de desenvolvimento da produção hidroelétrica. 2

3 Índice Resumo...2 Introdução 4 1.Energia Hidroelétrica Definição Constituição de uma Central Hidroelétrica e Produção de Energia Elétrica Tipos de Aproveitamentos Hidroelétricos..7 3.Atuais Aproveitamentos Hidroelétricos Portugueses..9 4.Barragens com maior contribuição energética 10 5.Enquadramento da produção hidroelétrica no sistema produtor elétrico nacional Programa Nacional de Barragens com Elevado Potencial Hidroelétrico Bacia hidrográfica do Douro Barragens em desenvolvimento na bacia hidrográfica do Douro.15 Conclusão..17 Bibliografia.18 3

4 Introdução A água é um recurso valiosíssimo para a humanidade, sendo parte fulcral das mais diversas atividades desde a alimentação à produção de energia. Sendo natural que antigamente a maioria da população se concentrava junto das margens dos rios para tirar proveito da mesma. Inicialmente, usava-se a água para fazer trabalhar várias máquinas de baixo desenvolvimento. A ambição da humanidade aliada ao desenvolvimento tecnológico permitiu a inovação de várias formas de aproveitamento da água, entre elas, a produção de energia elétrica a partir da energia potencial da água. Após a invenção do primeiro gerador elétrico e do desenvolvimento de turbinas mais eficientes, no século XIX, começa-se a produzir energia hidroelétrica em centrais de pequena e média dimensão com o intuito de alimentar as redes elétricas locais e regionais. Mas face à necessidade de produzir mais energia, no início do século XX, surgem centrais hidroelétricas de grandes dimensões. Devido ao acréscimo do preço dos combustíveis fosseis nas últimas décadas, Portugal revelou interesse em investir nas diversas energias renováveis, entre as quais a energia hidroelétrica. 4

5 1.Energia Hidroelétrica 1.1 Definição A energia hidroelétrica é obtida a partir da energia potencial de uma massa de água que circula na natureza nos diversos cursos hídricos. Esta energia pode ser aproveitada por meio de um desnível natural ou artificial ou a partir de uma queda de água. 1.2 Constituição de uma Central Hidroelétrica e Produção de Energia Elétrica Uma central hidroelétrica é uma infraestrutura muito complexa. Para uma perfeita construção é necessário uma interligação de diferentes ramos da engenharia: civil, mecânica, hidráulica, eletrotécnica, automação, solos, materiais, ambientais, etc.. Uma central hidroelétrica é constituída na sua base mais simples por uma turbina, um gerador e uma barragem. A turbina hidráulica é a principal componente de um aproveitamento hidroelétrico. Este componente mecânico converte a energia da queda de água em energia mecânica. A barragem tem como objetivo interromper o percurso normal do rio e permitir a formação de reservatórios de água. Esses reservatórios têm várias utilidades, tais como, a formação do desnível necessário para a produção da energia hidroelétrica, mas também para regular a elevada quantidade de água que se encontra no reservatório. O gerador elétrico é utilizado para a conversão da energia cinética gerada na turbina em energia elétrica. Os geradores, por processos de indução eletromagnética, produzem uma corrente elétrica alternada de elevada tensão. Esta tensão é posteriormente levada através de transformadores e transportada até aos consumidores. A maior parte dos aproveitamentos hidroelétricos utilizam barragens em rios para armazenar água no reservatório. Este armazenamento é feito em forma de energia potencial, e como referido acima, a energia potencial é transformada em energia cinética quando a água é libertada do reservatório, passando pela turbina produzindo assim energia elétrica. 5

6 Caso haja excesso de energia elétrica na rede, há centrais hidroelétricas que para além de converterem em energia elétrica também têm a especificidade de bombearem a água que já passou pelas turbinas para o reservatório usando energia elétrica, de forma a serem sustentáveis. Fig. 1 Constituição de uma central hidroelétrica Fig. 2 Fases da produção da energia hidroelétrica 6

7 2. Tipos de Aproveitamentos Hidroelétricos Diferentes cursos de água requerem diferentes tipos de aproveitamentos, existindo por isso diferentes tipos de barragens. Existem dois tipos de aproveitamentos dos cursos de água: A fio de água Barragens com este tipo de aproveitamento localizam-se em cursos de água de declive pouco acentuado. Como a capacidade de armazenamento é menor, as afluências são lançadas quase instantaneamente para jusante. Fig. 3 Barragem a fio de água do Pocinho 7

8 De albufeira O FUTURO DO SISTEMA HIDROELÉTRICO EM PORTUGAL Habitualmente implantadas nas regiões montanhosas, neste tipo de aproveitamento, verifica-se a retenção da água sobre a forma de albufeira, podendo assim ser utilizada para a produção de energia e para regularização do regime de rios. Dentro deste tipo de aproveitamento, existe um caso particular de aproveitamento de albufeira com bombagem, que através de turbinas-bombas permitem o retorno da água à albufeira, ou seja, durante as horas de maior consumo, a água da albufeira a montante é turbinada para jusante, produzindose energia elétrica. Nas horas de baixo consumo, os excedentes de energia elétrica produzida são utilizados para elevar a água da albufeira de jusante para a albufeira a montante (que se encontra num nível mais elevado). Fig.4 Barragem de albufeira do Alto Lindoso 8

9 3. Atuais Aproveitamentos Hidroelétricos Portugueses A presença de recursos hídricos é relativamente abundante em Portugal. Devido ao clima mediterrânico do nosso país, existe uma grande irregularidade geográfica na distribuição destes recursos. Como o clima no Norte é mais temperado e também mais chuvoso existem mais cursos de água permanente nessa região, o que por consequência resulta numa maior abundância de projetos hidroelétricos. Por contraste, no Sul, a escassez de pluviosidade resulta numa necessidade de retenção de água, retenção essa que é feita por um número inferior de barragens (relativamente ao Norte), destinadas essencialmente à irrigação. Fig.5 Mapa de distribuição dos aproveitamentos hidroelétricos portugueses e respetiva lista (fonte: EDP) 9

10 4. Barragens com maior contribuição energética Centro de produção Cávado-Lima Fazem parte deste centro de produção os aproveitamentos hidroelétricos do Alto Lindoso (analisada no próximo parágrafo), Touvedo, Alto Rabagão, Vila Nova, Frades, Cascata do Ave (Guilhofrei, Ermal, Ponte da Esperança e Senhora do Porto), Salamonde, Caniçada, Vilarinho das Furnas, France, Labruja e Penide. Alto Lindoso O aproveitamento hidroelétrico de Alto Lindoso situa-se no Parque Nacional da Peneda-Gerês, nomeadamente no rio Lima, localizando-se a barragem na freguesia do Lindoso, concelho de Ponte da Barca, distrito de Viana do Castelo. Entrou em serviço em 1992 e é um aproveitamento hidroelétrico de albufeira, sendo o de maior potência instalada no nosso país (630 MW), e caracteriza-se pela capacidade de rápida entrada em serviço (cerca de 90 segundos). O aproveitamento tem uma produtibilidade média anual de 909,6 GWh. Fig.6 Barragem do Alto Lindoso 10

11 Centro de produção do Douro Deste centro de produção fazem parte os aproveitamentos hidroelétricos de Miranda, Vilar-Tabuaço, Régua, Varosa, Carrapatelo, Torrão, Crestuma- Lever, Picote, Bemposta, Pocinho e Valeira. Picote O aproveitamento hidroelétrico do Picote localiza-se na freguesia de Picote, próximo da povoação de Sendim, concelho de Miranda do Douro, distrito de Bragança. Foi o primeiro aproveitamento hidroelétrico a ser construído e a entrar em serviço, em 1958 (fonte EDP). É um aproveitamento hidroelétrico de fio de água, com 195 MW de potência instalada. Este aproveitamento foi recentemente objeto de reforço de potência, com a construção de uma nova central subterrânea, com um único grupo com a potência de 246 MW. A produtibilidade média anual deste aproveitamento é de 838 GWh. Fig.7 Barragem do Picote 11

12 Centro de produção Tejo-Mondego-Guadiana Fazem parte deste centro de produção os aproveitamentos hidroelétricos de Cascata da Serra da Estrela (Lagoa Comprida, Sabugueiro I, Sabugueiro II, Desterro, Ponte de Jugais, Vila Cova), Aguieira, Caldeirão, Raiva, Castelo do Bode, Bouçã, Cabril, Santa Luzia, Fratel, Belver, Pracana, Alqueva e Pedrógão. Alqueva A barragem de Alqueva está implantada no rio Guadiana, próximo de Moura, no distrito de Beja. É o maior reservatório de água em território nacional e o maior lago artificial da Europa. Além da produção elétrica, o aproveitamento hidroelétrico de Alqueva tem como objetivo o regadio para toda a zona do Alentejo, para além de outras atividades, nomeadamente ligadas ao turismo. Recentemente, o aproveitamento hidroelétrico do Alqueva foi alvo de um reforço de potência, sendo inaugurada a segunda central hidroelétrica de Alqueva, duplicando a capacidade instalada para 512 MW. Alqueva ganha particular relevância pela flexibilidade acrescida que traz ao sistema elétrico. A barragem é uma albufeira com bombagem, por isso, armazena energia através de bombagem em horas de vazio, em complementaridade com a produção das centrais eólicas, maximizando a capacidade de produção disponível em horas de maior procura. Fig.8 Barragem do Alqueva 12

13 5. Enquadramento da produção hidroelétrica no sistema produtor elétrico nacional Atualmente, uma considerável parte da energia utilizada em Portugal tem origem nos recursos hídricos. Em ano médio, a energia hídrica representa perto de 30% da eletricidade consumida em Portugal (APREN - Associação Portuguesa de Energia Renováveis). A importância do sector hídrico no panorama nacional de consumo de energia é evidenciada pelo exponencial crescimento da potência hídrica no território nacional. Em 1950, a potência era de 195 MW, em 2009 atingiu valores de 4821 MW e prevê-se que a mesma seja superior a 7000MW em 2020, correspondente a um aproveitamento de cerca de 70% do potencial hidroelétrico nacional que se encontra distribuído por todo o território nacional, com maior incidência no norte e centro do país. A Construção de novas barragens, bem como o reforço de potência instalada são reflexo da política energética seguida em Portugal, apoiado pela UE, no âmbito de desenvolver a produção hidroelétrica e as diversas energias renováveis. Fig.9 Peso das diferentes fontes de produção de eletricidade em Portugal Continental 13

14 Fig.10 - Evolução da produção hidroelétrica em relação às restantes energias renováveis 6. Programa Nacional de Barragens com Elevado Potencial Hidroelétrico Devido a Portugal apresentar cerca de 50% do seu potencial hidroelétrico por explorar, sendo um dos maiores da União Europeia neste aspeto, foi aprovado em 2007 o Programa Nacional de Barragens com Elevado Potencial Hidroelétrico (PNBEPH). Este programa tem o objetivo de impulsionar o papel da hidroeletricidade no sistema produtor elétrico nacional, que tem vindo a perder preponderância. Com efeito, pretende-se atingir os 7000 MW de potência instalada em Para cumprir com as metas ambicionadas o governo realizará um conjunto de investimentos em aproveitamentos hidroelétricos os quais constituem o programa. A estratégia passa pela construção de novas barragens e pelo reforço de potência de barragens já existentes. Esta aposta do governo é essencial para garantir uma autonomia energética e ao mesmo tempo um desenvolvimento sustentável, reduzindo a utilização de combustíveis fósseis. Para além da redução da dependência energética, este programa apresenta outros pontos de vista interessantes, as barragens de albufeira com bombagem (barragens reversíveis) em construção irão garantir uma maior segurança do sistema de abastecimento elétrico, pois não é uma forma de produção descontínua e permitirão um armazenamento da energia excedentária produzida pela energia eólica. 14

15 Em muitas ocasiões os períodos de maior produção de energia eólica não correspondem aos de maior consumo. Para evitar que a energia seja desperdiçada, as centrais hidroelétricas reversíveis aproveitam para bombear a água, de jusante para montante, enchendo as albufeiras com água que ficará armazenada até haver um maior consumo energético que justifique a entrada em funcionamento ou o reforço da produção da central. Esta complementaridade hídrica-eólica permitirá potenciar a plena utilização dos parques eólicos a instalar no país nos próximos anos. Este programa governamental leva também à criação de postos de trabalho e ao desenvolvimento rural. 7. Bacia hidrográfica do Douro A bacia hidrográfica do Douro é a maior fonte de recursos hídricos do país, sendo extremamente importante do ponto de vista energético. Esta bacia estando localizada tanto em Espanha como em Portugal é utilizada por ambos. Apesar de a Espanha consumir mais os recursos desta bacia (além de que tem uma área bem maior) do que Portugal, a bacia portuguesa do Douro ainda tem muito por aproveitar. Daí se falar do Douro e dos seus afluentes como uma fonte viável de aumento de produção de energia hidroelétrica. Bacia Espanhola Bacia Portuguesa Área da bacia hidrográfica (km2) Escoamento em regime natural (hm3) Armazenamento total previsto (hm3) Armazenamento total actual (hm3) (81%) (19%) (65%) (35%) % do total previsto 83% 9% Fig.11 - Comparação do aproveitamento da Bacia Hidrográfica do Douro por Portugal e Espanha 15

16 O consumo de água cada vez maior por parte da Espanha nesta bacia faz com que o interesse nesta região aumente e que leve Portugal a agir e aproveitar melhor os recursos que tem a sua disposição. Atualmente já estão a ser tomadas medidas para reforçar a produção hidroelétrica através do Plano Nacional de Grandes Barragens e também do aproveitamento e construção de barragens no Rio Douro e seus afluentes responsáveis por uma grande percentagem da energia produzida. 8. Barragens em desenvolvimento na bacia hidrográfica do Douro As barragens Picote e Bemposta pertencentes à bacia nacional do Douro foram alvo de um reforço de potência (sendo agora denominadas Picote II e Bemposta II) e outras situadas nesta mesma bacia incluídas no PNBEPH seguem o mesmo caminho estando já a serem desenvolvidas de forma a estarem operacionais dentro de poucos anos. A EDP é responsável por dois desses projetos (Barragem de Foz-Tua e Fridão) para além da construção da barragem de Baixo Sabor. Em Baixo Sabor estão a ser construídas duas albufeiras que aumentarão a capacidade de armazenamento de água no rio Douro. A criação de albufeiras para armazenamento de água é uma mais-valia para que mais água possa ser utilizada para produzir energia. Para além da construção das albufeiras, este aproveitamento será equipado com grupos reversíveis, ou seja, podem funcionar como turbina durante as horas de maior consumo de energia e podem funcionar como bomba nos períodos de menor consumo ou de excedentes de energia na rede. A barragem de Foz-Tua que está a ser igualmente construída terá uma albufeira que abrange vários concelhos e esta terá também dois grupos reversíveis e será equipada com bombagem, o que melhorará muito a sua produção de energia. Já a barragem de Fridão está a ser alvo de um reforço de potência. As barragens equipadas com sistema de bombagem irão poder aproveitar energia eólica. Os períodos de maior produção de energia eólica como por exemplo à noite, onde o consumo de energia é reduzido levam a que haja excesso de energia. Ao invés de ser desaproveitada, as barragens equipadas com bombagem serão capazes de aproveitar essa energia para 16

17 bombear água, voltando a encher as albufeiras onde a água permanece armazenada até haver um maior consumo energético. Fig.12 Complementaridade hídrica-eólica (Fonte EDP) 17

18 Conclusão Com a realização deste relatório, pode-se concluir a elevada importância que a produção hidroelétrica assume para Portugal devido aos excelentes recursos hídricos, a todo o historial da produção no país e as ambiciosas metas a atingir num futuro próximo. O ousado Programa Nacional de Barragens com Elevado Potencial Hidroelétrico irá permitir que Portugal alcance um aproveitamento muito elevado de um recurso ainda com uma significativa fração por explorar. Irá também permitir que Portugal se torne mais autossuficiente em relação à energia, o que trará enormes benefícios para a economia do País. Este relatório permitiu também constatar a importância da energia hidroelétrica e das restantes energias renováveis para um desenvolvimento sustentável. Contudo, também se concluiu que a produção hidroelétrica também apresenta alguns aspetos negativos, o grande investimento inicial que estes projetos estão sujeitos, somando a crise que o país se encontra é um dos fatores mais criticados pela opinião pública. A ocupação de extensas áreas, alteração da paisagem, a interferência com os ecossistemas e dependência em fatores climatéricos, como a pluviosidade são alguns dos aspetos negativos proferidos. Apesar destes fatores negativos, a produção hidroelétrica traz inúmeras vantagens; serve-se de uma fonte de energia limpa e renovável, uma vez que não há consumo de água, o preço da electricidade produzida é praticamente constante, uma vez que não depende do preço de mercado dos combustíveis fósseis, apesar do avultado investimento inicial as centrais hidroelétricas têm uma vida longa, estando em funcionamento durante várias décadas, permite a regulação dos caudais e previne inundações, permite um armazenamento estratégico essencial para situações de picos de consumo, entre outras. Finalmente, este relatório permitiu concluir que o desenvolvimento da produção hidroelétrica é um investimento importantíssimo para a conjuntura do país. 18

19 Bibliografia oria.pdf EDP, Aproveitamentos Hidroelétricos da Direção de Produção Hidráulica, Declaração Ambiental 2012, Outubro 2013 EDP, Novas Barragens, Outubro 2013 REN, Potencial Hidroelétrico Nacional (Novembro de 2006) em PDF, Outubro 2013 EDP, Complementaridade Hídrica-Eólica, Outubro