A Produção Hidroeléctrica em Portugal

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1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto A Produção Hidroeléctrica em Portugal Como se desenvolverá o sistema Hidroeléctrico futuro em Portugal? Projeto FEUP 2013/14 Mestrado Integrado em Engenharia Civil: Armando Sousa Francisco Piqueiro Equipa 2033: Supervisor: Francisco Piqueiro Monitor: Joana Loureiro Estudantes & Autores: Carlos A. S. Cardoso up @fe.up.pt Ivan Oliveira de Almeida up @feup.pt Patrick R. D. Gomes up @fe.up.pt Dinis de Sá B. dos Santos up @fe.up.pt João Ricardo de Sá Chambel up @fe.up.pt Ricardo Nuno B. Mourão up @fe.up.pt A Produção Hidroeléctrica em Portugal Como se desenvolverá o sistema Hidroeléctrico futuro em Portugal?

2 Resumo A Hidroelectricidade é uma energia 100% renovável que tem como base a energia hídrica e a energia cinética da água, tirando partido de um recurso infinito obtido pela Natureza. O principal objectivo deste relatório é incidir sobre o futuro da Hidroelectricidade no panorama nacional, podendo assim consciencializar a população académica, e até a população em geral, da importância das energias renováveis mas principalmente o papel vital que a Hidroelectricidade tem, e poderá ter, no parque electroprodutor nacional. 2

3 Agradecimentos Um muito obrigado ao Engenheiro Francisco Piqueiro e à monitora Joana Loureiro por todo o apoio e tempo despendido em prol da realização deste trabalho. Não esquecendo também todos os professores que estiveram envolvidos nas conferências da semana inicial da unidade curricular de Projeto FEUP. Sem todas elas nada disto seria possível, por isso desde já um muito obrigado a todas. 3

4 Índice Resumo... 2 Agradecimentos... 3 Índice... 4 Introdução Energia Hídrica Hidroeletricidade Estado atual da Hidroeletricidade Perspetivas Futuras para a Hidroeletricidade Conclusão Referências bibliográficas

5 Introdução No âmbito da unidade curricular de Projeto FEUP, inserido no 1º ano do Mestrado Integrado em Engenharia Civil, foi proposto o desenvolvimento de um trabalho com o tema O futuro da Hidroeletricidade. Devido ao facto do Homem estar a usar em demasia as reservas que a Natureza nos oferece faz com que, nos dias de hoje, a pensar nas gerações futuras, seja necessário recorrer a fontes de energias alternativas. Dentro das energias alternativas encontram-se as energias renováveis. Estas são fontes inesgotáveis de energia, obtidas através da natureza, que possuem a capacidade de regeneração. São exemplos destas: o sol, que origina a energia solar; o vento, que origina a energia eólica; a água, que origina a energia hídrica, entre outros. Este trabalho irá debruçar-se sobre esta última energia, ou seja, a hídrica, onde se pretende reunir informação e desenvolver conhecimentos sobre o estado atual da Hidroeletricidade e o futuro desta em Portugal. A organização do documento apresentado, para além desta introdução, segue a seguinte estrutura: no ponto 1 são apresentadas as bases e os fundamentos da Hidroeletricidade; o estado atual desta temática em Portugal é apresentada no ponto 2; o ponto 3 é referente às perspetivas futuras desta mesma e posteriormente são apresentadas as conclusões. 5

6 1. Energia Hídrica A Energia Hídrica é uma das energias obtidas da natureza, que se obtém através da água, uma fonte inesgotável, logo, uma energia renovável. Esta energia é gerada pelo movimento das águas doces, ou seja, através da inclinação, natural ou artificial, que existe nos rios, lagos, represas. Este desnível gera um potencial hidráulico que produz a energia, ou seja, a energia é obtida a partir do potencial de uma massa de água. Atualmente a corrente da água é usada para produzir energia elétrica. Ou seja, ocorre a transformação da energia potencial da massa de água em energia cinética de rotação de uma turbina hidráulica que se transforma em energia elétrica. A esta energia elétrica gerada chamamos de Hidroeletricidade Hidroeletricidade Como o próprio nome indica, a Hidroeletricidade é a energia elétrica gerada a partir da água, ou seja, é a energia elétrica produzida através da energia hídrica. O momento em que ocorre a transformação da energia cinética em energia elétrica acontece na passagem da água por uma turbina hidráulica. Estas turbinas encontram-se nas centrais hidroelétricas, local onde ocorrem as transformações de energia. Estes locais consistem em barragens que desviam uma parte do caudal da massa de água para o devolver num local desnivelado onde as turbinas são instaladas. A água que corre sob pressão é transferida para as pás das turbinas, fazendo-as mover, e estas, por sua vez, acionam os ímanes dos geradores elétricos. Estes transformam a 6

7 energia mecânica em energia elétrica que, posteriormente, é transportada para os diferentes locais através das linhas de transporte. Para a produção de hidroeletricidade são necessários aproveitamentos hidráulicos. Estes destacam-se como barragens, aproveitamentos a fio de água, albufeiras e albufeiras com bombagem. Barragens Uma barragem é uma barreira artificial, construída em cursos de água que tem como objetivo a retenção de elevadas quantidades de água. A utilização das barragens servem sobretudo para abastecimento de água e produção de eletricidade. As barragens são construídas de maneira a acumularem o máximo de água possível, através do curso de água existente. As barragens possuem um valor inestimável. Porém, toda a área envolvente à barragem, e respetiva albufeira, é inevitavelmente afetada. Devido a esse facto, antes de se proceder à construção de uma barragem é necessário realizar inúmeros estudos, entre os quais se encontra um estudo de impacte ambiental. Desta forma, a barragem além de realizar a sua atividade da forma mais rentável possível também preservará os ecossistemas circundantes. Não obstante uma barragem possui um impacte ambiental bem menor ao causado pelas fontes de energias não renováveis como o gás natural, o petróleo ou o carvão. Pudemos classificar as barragens em dois grandes tipos: As barragem de betão: o Barragem de gravidade o Barragem em arco 7

8 As barragem de aterro: o Barragem de terra o Barragem de enrocamento MIEC 2013/14 Aproveitamentos a fio de água A barragem não permite armazenar grandes quantidades de água. Os aproveitamentos a fio de água localizam-se em cursos de água de pouco declive e com caudais inconstantes. A pouca capacidade de armazenamento faz com que os excedentes sejam lançados automaticamente para jusante. Aproveitamento com albufeira Este aproveitamento permite a retenção de água. Os seus reservatórios são utilizados para a produção de energia e para a regularização dos caudais dos rios. A sua potência é praticamente constante. Albufeira com Bombagem Este tipo de aproveitamento está dotado de duas albufeiras que retêm a água a cotas distintas. Estão equipadas com turbinas reversíveis ou turbinas/bombas que permitem o retorno da água a montante. Nas horas de maior consumo de energia, a água da bacia superior (a montante) é turbinada, havendo produção de energia, sendo depois contida na albufeira inferior (a jusante). 8

9 Nas horas de pouco consumo, devido a excedentes de energia, a água é bombeada para a bacia superior (a montante) usando a turbina como bomba, elevando assim a água para a albufeira de montante. Figura 1 - Barragem do Cabril A Hidroeletricidade é uma fonte de energia limpa muito importante e amplamente utilizada no mundo, mas como tudo tem as suas vantagens e desvantagens. De seguida apresentamos algumas destas associadas a esta energia. 9

10 Vantagens: Recurso endógeno e renovável; O preço da eletricidade produzida é constante; Não contribui para a poluição do ar (as centrais hidroelétrica não utilizam combustíveis fósseis); Custos reduzidos de produção; Rápida e eficaz resposta às variações de procura e consequente ajuste na produção; Elevada fiabilidade de serviço, possibilitando um fornecimento de energia continuo em casos de incidente; Os aproveitamentos hidroelétricos, nomeadamente as albufeiras, apresentam elevada capacidade de armazenamento criando reservas de energia elétrica, assim como outros benefícios tais como: o Fornecimento de água para abastecimento/rega; o Controlo de cheias; o Combate a incêndios; o Lazer; o Usos ambientais; Aumento da disponibilidade de água em quantidade/qualidade para abastecimento; Com os aproveitamentos hidroelétricos há a diminuição da gravidade de cheias e a diminuição de estragos subjacentes a este desastre natural; A produção hidroelétrica comparativamente à eólica é altamente regular e bastante fiável; Criação de condições para o desenvolvimento local (estabelecimento de vias fluviais, construção de vias de comunicação, fomento de atividades de lazer e de turismo) levando à fixação de população. Desvantagens: Provoca a erosão de solos que afetam a flora local devido à construção de barragens; Provoca o deslocamento de populações ribeirinhas; A sua construção exige a formação de grandes reservatórios de água provocando profundas alterações nos ecossistemas; Elevados custos de instalação e de descativação. 10

11 2. Estado atual da Hidroeletricidade MIEC 2013/14 Atualmente, apesar da potência hidroeléctrica ter vindo a crescer aos poucos, o potencial de aproveitamento nacional ronda apenas os 50%. Apenas porque, comparativamente a outros países da Comunidade Europeia, Portugal encontra-se bem abaixo da média europeia que, em alguns casos como a França, Alemanha e Itália, ronda os 90% Actualmente o investimento em fontes produtoras de Hidroelectricidade é bastante reduzido sendo quase dez vezes inferior a valores correspondentes à década de 80. Só para se ter uma mínima noção da importância e do impacto que este tipo de energia possui, a Energia Hídrica, onde se inclui a hidroelectricidade, representa 28% da potência energética instalada em Portugal, mais do que a Eólica (22%), do que o Carvão (11%) e do que o Gás Natural (18%). Nos tempos que correm, a potência hidroeléctrica total ronda os 4950MW, estando prevista a construção de aproveitamentos que originem uma potência total na ordem dos 910 MW. Para já, objectivo para o futuro mais próximo será atingir um potencial de aproveitamento na ordem dos 70%, instalando assim uma potência hidroeléctrica total na ordem dos 7000MW. Em Portugal existem grandes aproveitamentos hidroelétricos, porém decidimos explorar melhor dois desses grandes aproveitamentos, a Barragem do Alto Lindoso e a Barragem do Alqueva. 11

12 Alto Lindoso O aproveitamento do Alto Lindoso é, actualmente, o mais potente centro produtor Hidroeléctrico nacional. Localizado na Bacia Hidrográfica do rio Lima tem a potência de 630MW tornando-o na unidade de produção de energia eléctrica mais potente instalada em território nacional. O Alto Lindoso produz cerca de 948 GW.h de energia que permite satisfazer o consumo de cerca de 440 mil portugueses. As obras de construção do Alto Lindoso, mobilizam cerca de duas dezenas de empreiteiros e fornecedores de equipamentos e cerca de 1500 trabalhadores. Figura 2 - Barragem do Lindoso 12

13 Alqueva A barragem do Alqueva tem de altura 96 metros, acima da sua fundação, e 458 metros de comprimento, de coroamento. Situada na Bacia Hidrográfica do Guadiana, esta localizada perto da aldeia de Alqueva, no Alto Alentejo. A sua construção possibilitou a formação do maior lago artificial da Europa. De início a sua potência instalada rondava os 260MW, tendo sido a sua potência reforçada posteriormente para os 520MW. O aproveitamento hidroelétrico do Alqueva consegue produzir até 381GW.h de energia. O seu propósito de construção foi o regadio para toda a região do Alentejo e a produção de energia eléctrica (podendo ser complementada por outras actividades - como o turismo). Figura 3 - Barragem do Alqueva 13

14 3. Perspetivas Futuras para a Hidroeletricidade De maneira a melhorar e a desenvolver o sistema hidroelétrico foi criado o PNBEPH, ou seja, o Programa Nacional de Barragens com Elevado Potencial Hidroelétrico. Este tem como objetivo: atingir uma capacidade instalada hidrelétrica nacional superior a 7000 MW em 2020 em que os novos aproveitamentos hidrelétricos a implementar deverão assegurar valores de potência instalada adicional da ordem de 2000 MW, contribuindo desta forma para o cumprimento do objetivo estabelecido pelo Governo em termos de produção de energia com origem em fontes renováveis para 2020 (PNBEPH 2007) O PNBEPH comtempla quatro opções estratégicas para a avaliação de futuros projetos. A Opção Estratégica A - referente ao Potencial Hidroelétrico do Aproveitamento, a Opção Estratégica B - referente à Otimização do Potencial Hídrico da Bacia Hidrográfica, a Opção Estratégica C - referente a Conflitos/Condicionantes Ambientais e por fim a Opção Estratégica D - referente à Ponderação Energética, Socioeconómica e Ambiental. Porém o plano destaca a opção A, sobre o Potencial Hidroelétrico de Aproveitamento, que sucintamente nos descreve que os aproveitamentos de maior potência têm um maior interesse, isto porque: i) Contribuem diretamente para o cumprimento das metas estabelecidas até 2020; ii) Possibilitam uma rápida resposta da rede a variações bruscas da produção de origem eólica ou podem atuar como fonte de segurança da rede em caso de falha do fornecimento; iii) Contribuem amplamente para a redução da dependência energética e ajudam na larga redução de emissões de CO 2. (PNBEPH 2007) 14

15 Não obstante os novos aproveitamentos terão sempre impactes negativos a nível ambiental (avaliados nos respetivos estudos). Porém os impactes deverão ser, sempre que possível minimizados através de medidas que sejam efetivas. Como já referimos o objetivo é até 2020 superar a produção de 7000 MW de potência hidroelétrica instalada, o que permitirá alcançar um potencial na ordem dos 70 %. A potência instalada a quando da elaboração do PNBEPH, em 2007, era na ordem dos 4945 MW. Com a implementação do Alqueva II, do Ribeiradio e Baixo Sabor para 2013 a potência aproximar-se- à dos 5850 MW. Assim, num prazo de sete anos, deverá ser garantida a produção de mais 1150 MW. Através da avaliação de novos projetos foram selecionados dez novos aproveitamentos de modo a poder-se atingir as metas pretendidas, que são: a) Almourol (78MW) Bacia Hidrográfica do Tejo b) Alvito (48 MW) - Bacia Hidrográfica do Tejo c) Daivões (109 MW) - Bacia Hidrográfica do Douro d) Foz Tua (234 MW) - Bacia Hidrográfica do Douro e) Fridão (163 MW) - Bacia Hidrográfica do Douro f) Girabolhos (72 MW) - Bacia Hidrográfica do Mondego g) Gouvães (112 MW) - Bacia Hidrográfica do Douro h) Padroselos (113 MW) - Bacia Hidrográfica do Douro i) Pinhosão (77 MW) - Bacia Hidrográfica do Vouga j) Alto Tâmega (Vidago) (90 MW) - Bacia Hidrográfica do Douro Com este conjunto de aproveitamentos a potência total instalada prevista será de 1100 MW, o que completará os 7000 MW previstos até Porém, um dos contratempos que surgiu recentemente foi a desertificação de dois dos concursos, isto é, não surgiram quaisquer interessados no concurso de dois aproveitamentos. Trata-se do caso de Almourol e Pinhosão, comprometendo assim as metas estabelecidas na elaboração do PNBEPH. 15

16 Será de referir que o custo da implementação do Programa foi estimado em 1140 milhões de euros para o período de tempo compreendido entre 2007 e No futuro, o investimento e o reforço da produção de hidroeletricidade será fundamental para o cumprimento de metas ambientais determinadas em protocolos internacionais (como o de Quioto). Uma das vantagens da hidroeletricidade comparativamente à energia eólica é o facto desta última ser altamente irregular e imprevisível. Logo, a elevada capacidade eólica do país implica quase forçosamente o reforço de aproveitamentos hidráulicos de modo a compensar as consecutivas oscilações da produção eólica. Tendo as centrais hidroelétricas serviços rápidos e eficientes assim como operações flexíveis, estas permitem com que a hidroeletricidade seja um forte valor de investimento no futuro. O excedente ou a pouca energia eólica, produzida ao longo do ano, pode ser complementada com a energia hidroelétrica utilizando esse montante de energia eólica para bombar a água para um reservatório superior podendo ser turbinada mais tarde (reversibilidade). Mas a capacidade de armazenamento de água deverá ser distribuída de forma homogénea de forma a estabelecer um equilíbrio entre o abastecimento e a segurança. Sendo assim, o Governo Português definiu como prioritários 3 aproveitamentos (aquando da elaboração do PNBEPH): 1- Duplicação das centrais de Alqueva (+ 260 MW) - Alqueva II -, no Guadiana, e de Picote e Bemposta (+ 409 MW), no Douro; 2- Construção do aproveitamento de Ribeiradio, no Vouga, com 110 hm 3 de capacidade útil e 70 MW de potência; 3- Construção do aproveitamento do Baixo Sabor, no Douro, com 450 hm 3 de capacidade útil e 170 MW de potência. 16

17 Outro dos objetivos para futuro é a implementação de aproveitamentos de reversibilidade pura devido à irregularidade da energia eólica. Por este motivo, é necessário complementá-la com uma alternativa: a energia hídrica - geradora de potência, quer em períodos de baixa produtividade quer em períodos de excesso, com grande produção e baixo consumo. Daí a necessidade de uma aposta futura na capacidade hidrelétrica devido à sua elevada capacidade e reversibilidade. Um aproveitamento de reversibilidade pura compreende dois reservatórios de modesta capacidade, tão próximos quanto possível e com uma diferença de cotas elevada, de mais de 200 m, de modo a maximizar a energia acumulada. Os dois reservatórios estarão interligados por um circuito hidráulico de grande capacidade onde estará integrada uma central equipada. O aproveitamento deverá dispor de uma potência na ordem dos 400 MW, deverá poder operar no máximo da sua capacidade durante um período de tempo suficiente entre as 6h diárias ou as 20h semanais e ter custos moderados. (PNBEPH 2007) Em território nacional, já se procedeu à análise de alguns locais para a instalação de aproveitamentos deste tipo, entre os quais se destaca o de Linhares, na bacia hidrográfica do Douro. Como alternativa à construção de grandes aproveitamentos hidroelétricos existem as mini-hídricas. Porém, devido à sua reduzida dimensão de armazenamento, este tipo de aproveitamento produz energia à medida que a água lhe chega (não conseguindo na maior parte dos casos, qualquer regularização dos caudais e consequente armazenamento), turbinando muito no Inverno e reduzindo a atividade ou até por vezes parando no Verão em períodos de estiagem. 17

18 Havendo assim o objectivo futuro, através do PNBEPH, de regularizar o sistema electroprodutor nacional, as mini-hídricas não são consideradas futuras alternativas viáveis aos grandes aproveitamentos hidroelétricos, descriminando assim este tipo de aproveitamento não os designando como prioritários mas sim passando a ser elementos complementares da atividade hidroelétrica nacional. 18

19 Conclusão Através da realização deste projeto todo o nosso grupo de trabalho adquiriu novos conhecimentos acerca da hidroelectricidade e sobre as suas perspetivas de futuro. Uma das dificuldades enfrentadas no decorrer da elaboração deste trabalho foi a escassa informação sobre o futuro, muitas vezes encontrando assuntos só relacionados com o passado. Chegamos assim à conclusão que devido à crescente evolução do mercado energético Europeu por toda a União Europeia se tem promovido a utilização de energias renováveis devido ao aumento da eficiência energética (e consequente aumento da concorrência no sector energético). Assim sendo, num futuro próximo, a política energética a desenvolver em Portugal deverá instituir um conjunto de medidas coerentes com as políticas europeias a adotar. Não obstante, com o crescente consumo de eletricidade, sendo Portugal um dos países com maior dependência energética é vital a reforma do parque electroprodutor nacional. Para isso é necessário apostar em fontes energéticas mais limpas (e renováveis), reduzindo os custos de produção (devido à atual crise socioeconómica nacional), devendo-se assim investir numa das mais promissoras energias renováveis, a hidroeletricidade. 19

20 Referências bibliográficas (1) (acedido a 18 de Outubro de 2013) (2) (acedido a 18 de Outubro de 2013) (3) (acedido a 20 de Outubro de 2013) (5) (acedido a 22 de Outubro de 2013) (6) (acedido a 23 de Outubro de 2013) (7) (acedido a 23 de Outubro 2013) (8) (acedido a 17 de Outubro de 2013) (9)INAG,IP; DGEG, REN, COBA, PROCELS Programa Nacional de Barragens com Elevado Potencial Hidroeléctrico (PNBEPH). Acedido a 17 de Outubro de