Estudo de viabilidade para implantação de uma usina hidrelétrica reversível com a associação a painéis fotovoltaicos flutuantes

Abstract

Resumo: A crescente preocupação mundial com a redução da emissão de CO2, traz à tona debates e formas de contribuição em diversas áreas com o objetivo de tornar o mundo mais sustentável. Com o setor de energia elétrica isso não foi diferente. No Brasil, a partir do século XXI, as chamadas fontes de energia renovável tiveram um crescimento de potência instalada acentuado, especialmente as fontes eólica e solar. Entretanto, essas fontes renováveis possuem a característica de geração variável e, desse modo, podem não contribuir com a oferta de energia nos períodos de maior demanda. Uma alternativa para aumentar a eficiência dessas fontes é a associação com sistemas de armazenamento, especificamente com Usinas Hidrelétricas Reversíveis (UHR), as quais possuem capacidade em grande escala. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é apresentar um estudo de caso implantando-se uma UHR com associação a painéis fotovoltaicos flutuantes (PFF) nas instalações das UHEs Santa Clara e Fundão utilizando duas metodologias para o cálculo da vazão turbinada/bombeada: a sazonalidade das vazões afluentes e o histórico de vazões vertidas. A partir das metodologias supracitadas, obteve-se dois arranjos com potência instalada de bombeamento de 6,8 MW e 18,6 MW, respectivamente, e vazões de 8,41 m³/s e 22,54 m³/s, nesta ordem. Para atender a demanda de energia no modo bomba, são necessários 37.000 painéis para o primeiro caso e 96.000 para o segundo, fornecendo energia durante 6 horas por dia. A pesquisa concluiu que, para que os arranjos possam ser atrativos economicamente, é necessário que haja uma forma de remuneração específica, de modo que os ativos sejam considerados como uma reserva energética de fato para os ativos de geração variável

Abstract: The growing global concern about reducing CO2 emissions has brought about debates and contributions across various sectors with the goal of making the world more sustainable. The electricity sector is no exception. In Brazil, from the 21st century onward, renewable energy sources have seen a significant increase in installed capacity, especially wind and solar power. However, these renewable sources are characterized by variable generation and, therefore, may not contribute to the energy supply during periods of peak demand. One alternative to increase the efficiency of these sources is their association with storage systems, specifically with Pumped Storage Plants (PSP), which have large-scale capacity. In this regard, the objective of this study is to present a case study by implementing a PSP in association with floating photovoltaic panels (FPP) at the Santa Clara and Fundão Hydroelectric Plants, using two methodologies to calculate the turbine/pumping flow: the inflow seasonality and the historical of spilled flows. From the above-mentioned methodologies, two configurations were obtained with pumping installed capacities of 6.8 MW and 18.6 MW, respectively, and flow rates of 8.41 m³/s and 22.54 m³/s, in that order. To meet the energy demand in pumping mode, 37,000 panels are needed for the first case and 96,000 for the second, providing energy for 6 hours per day. The research concluded that, for the arrangements to be economically attractive, there needs to be a specific remuneration scheme so that the assets are considered as actual energy reserves for variable generation assets