Combinação de Hidrelétricas Reversíveis Sazonais com Hidroelétricas em Cascata Autor: Dr. Julian David Hunt Supervisores: Prof. Marcos Aurélio Vasconcelos de Freitas Prof. Amaro Olímpio Pereira Junior 03/12/2014 Julian David Hunt, PPE/COPPE/UFRJ 1
Solução para o Geração Hidroelétrica no Brasil Gerar na Amazônia no período úmido & Gerar nas outras regiões no período seco Armazenar Energia com a tecnologia: Enhanced-Pumped-Storage = Hidroelétricas em Cascata + Pumped-Storage Utilizar parte da energia gerada em Belo Monte, Tapajós, Santo Antônio e Jirau para Bombear água de outra bacia para um novo reservatório em paralelo a cascata durante o período úmido Gerar Eletricidade no Período Úmido Aumentar Geração no Período Seco 2
Bacia do Paraná 0.4 GW 5.5 GW Hidroelétricas em Cascata + Pumped-Storage = Enhanced Pumped Storage
Período Úmido 0.4 GW 5.5 GW - Dos 28.7 GW gerados em Belo Monte, Santo Antônio, Jirau e Tapajós, 5.9 GW serão usados para bombear água para as EPS Canastra e Catalão. - A mudança no fluxo da Bacia do Paraná irá diminuir a geração na bacia em 7.3 GW. - Uma redução total de 13.2 GW sendo que só foram necessários 5.9 GW de potência instalada.
Período Seco 0.4 GW 5.5 GW -A eletricidade gerada nas EPS Canastra e Catalão será de 4.6 GW. - O aumento de geração na bacia do Paraná será de 7.3 GW - Totalizando uma geração de 11.9 GW durante o período seco sendo que só foram necessários 5.9 GW de potência instalada.
Enhanced-Pumped-Storage (EPS) 1. Eficiência de 85-95% com EPS em vez de 70-85% com PS 2. Menor área alagada e evaporação por armazenamento Melhor EPS = 474 MWh/km 2 ; Melhor Convencional = 51 MWh/km 2 Maior diferença de altura entre reservatórios Maior variabilidade na altura do reservatório superior 3. Armazenar a energia em excesso do sistema Reduzir a água vertida em hidroelétricas Armazenar energia vindo de fontes renováveis intermitentes Equilibrar a oferta de energia com a demanda 4. Reduzir custos de transmissão 5. Custo Baixo = 2.2 M$/MW 03/12/2014 Julian David Hunt, PPE/COPPE/UFRJ 6
Reservatórios Convencionais VS EPS Reservatórios Efetivos do SIN Maior área alagada e evaporação por armazenamento. Reservatório Furnas Serra Do Facão Nova Ponte Três Marias Bento Munhoz Serra da Mesa Aspectos Técnicos Altitude Média(m) 761,1 m 747 m 800,8 m 563,6 m 725,2 m 445,7 m Variação da Altitude (m) 18 m 23,5 m 39,6 m 23,3 m 42 m 42,7 m Altitude da Barragem (m) 127 m 92 m 141 m 75 m 160 m 154 m Volume Útil (km 3 ) 17,22 km 3 5,20 km 3 10,38 km 3 15,3 km 3 5,6 km 3 43,25 km 3 Aspectos Energéticos EARmax (MWmed) 35.228 Mwmed 6.613 MWmed 22.977 MWmed 16.085 MWmed 6.036MWmed 6.470 Mwmed Percentual do SIN (%) 12,24% 2,3% 7,99% 5,59% 2,10% 2,25% Aspectos Ambientais Flooded Area (km 2 ) 1.440 km 2 218,8 km 2 442 km 2 1.040 km 2 167 km 2 1.784 km 2 Mwmed/km 2 24,46 30,22 51,98 15,47 36,14 3,63 03/12/2014 Julian David Hunt, PPE/COPPE/UFRJ 7
Reservatórios Convencionais VS EPS Enhanced-Pumped-Storage Menor área alagada e evaporação por armazenamento. Reservatório Canastra (1120) Canastra (1250) Serra Do Facão Lajeado Morro da Mesa Aspectos Técnicos Altitude Minima (m) 1050 m 1050 m 900 m 500 m 930 m Altitude Maxima (m) 1120 m 1250 m 950 m 635 m 980 m Reservatório Inferior (m) 768 m 768 m 756 m 195 m 800 m Comprimento do Tubo (km) 12,3 km 12,3 km 9,76 km 6,6 km 2,9 km Volume Útil (km 3 ) 3,72 km 3 17,22 km 3 5,22 km 3 3,12 km 3 0,34 km 3 Aspectos Energéticos Eficiencia Total (%) 90,5% 89,22% 91,37% 78,49% + - 92% Armazenamento (GWh) 3.356 GWh 19.831 GWh 2.512 GWh 3.352 GWh 741 GWh EARmax (MWmed) 12.272 Mwmed 62.771 MWmed 10.101 MWmed 5.412 MWmed 1. 029 Mwmed Percentual do SIN (%) 4,25% 22,16% 3,50% 1,88% 0,36% Geração por 6 Meses (GW) 2,05 GW 10,65 GW 1,68 GW 0,90 GW 0.171 GW Distância de Belo Monte (km) 2.242 km 2.242 km 1.855 km 966 km 1.856 km Aspectos Ambientais Área Alagada (km 2 ) 77,88 km 2 132,2 km 2 228,79 km 2 66,00 km 2 17,00 km 2 Mwmed/km 2 157,58 474,82 44,15 82,00 60,53 Reserva Natural Sim Sim Não Não? 03/12/2014 Julian David Hunt, PPE/COPPE/UFRJ 8
Melhor Projeto de EPS Custo de construção da Central Reversível = 4.2 M$/MW. Central Reversível + Hidroelétricas em cascata = 2.2 M$/MW Isso não inclui o custo de operação, ou seja custo da eletricidade para bombear a água para o reservatório de cima. Referência para calcular o custo: NVE, Cost Base for Hydropower plants, Oslo, 2012. Armazenamento total = 111 MWmed Armazenamento total = 38.5% do Armazenamento do SIN OBS: A EPS é feita para armazenar energia, não gerar energia. 03/12/2014 Julian David Hunt, PPE/COPPE/UFRJ 9
Conclusão Aumentar a capacidade de Armazenamento do Brasil. Regularizar a geração vinda de fontes renováveis intermitentes. Regularizar a oferta e demanda de energia entre o horário de pico e a noite. Diminuir a capacidade das linhas de transmissão. Descentralizar a capacidade de armazenamento energético no Brasil. Necessidade para o desenvolvimento de pesquisa na área. 03/12/2014 Julian David Hunt, PPE/COPPE/UFRJ 10