26 março 2012

Barragem de Foz Tua

Como o nome pode indicar, esta barragem situa-se em Portugal. E o que tem de importante nesta barragem?

Se olharem no post intitulado Qual o problema da geração eólica e da geração por células fotovoltaicas?
(atenção no post original o título estava errado, energia fotovoltaica não existe, existe energia solar ou energia gerada por células fotovoltaicas, vou corrigir aqui e manter o original!) e na página da EDP intitulada, Barragem de Foz Tua verão que felizmente alguém, mesmo em condições mais desfavoráveis, esta aplicando o conceito de utilizar usinas reversíveis para armazenar energia.

Mais desfavoráveis do que o proposto em 2002 para o litoral do Rio Grande do Sul, pois enquanto as alturas possíveis de recalque levantadas por D'Agostini em 2005, em dissertação de mestrado que infelizmente não foi terminada, variava em torno dos 800m o que representava uma baixa necessidade de reservação.

O esquema de funcionamento de um sistema eólico-hidrelétrico pode ser representado na figura a seguir:


Esquema básico de uma geração elétrica com armazenamento hídrico.

O funcionamento é simples, no momento que a energia eólica excede a demanda as turbinas reversíveis trabalham como BOMBAS, enviando água de um nível mais baixo para um nível mais alto, no caso da Serra do Mar, em torno de 800m, quando a demanda é mais alta que a produção, inverte-se em poucos minutos o circuito, trabalhando as máquinas como TURBINAS.

O porquê da necessidade de um esquema deste tipo está na intermitência da produção eólica, e para não dizer que isto não existe, mostrarei a seguir um dado levantado por D'Agostine, num trabalho de dissertação inconcluso devido a dificuldade de obter dados da geração eólica. O dado apresentado mostra a geração de um sistema eólico em alguma parte do Brasil durante um ano, os dados estão normalizados pois a concessionária não permitiu a publicação dos dados absolutos pois poderia revelar seus segredos:

Potência eólica gerada anualmente normalizada pela média.
Fica claro que a o comportamento da geração eólica ao longo do ano, além de apresentar fortes variações sazonais, apresenta fortes variações diárias, parecendo mais um eletrocardiograma de um paciente em convulsão do que a geração de energia para o consumo.

Os picos (em torno de 5 vezes a potência gerada no ano) é o valor que nas propagandas da geração eólica é dado como a potência instalada, podendo num mesmo dia variar de 0,2 a 5 vezes a potência média anual que podemos contar.

Caso fosse adotado um sistema de geração eólica com apoio hidrelétrico, poderia-se regular a geração em termos contínuos diários, semanais, mensais ou até anuais, isto dependendo de outros fatores como os impactos ambientais gerados pelos reservatórios de acumulação.

Caso se adotasse uma regularização semanal, o tamanho dos reservatórios seriam mínimos, a medida em que a potência de uma usina hidrelétrica é dada por:

Além da vantagem de regularizar a demanda, a resposta de um sistema de geração hídrica é espantosamente rápida, a Usina de Grand'Maison na França, que detalharemos a seguir, consegue a partir do zero entregar 1.800MW ao sistema em 2 minutos, valores da mesma ordem de grandeza da parada de uma turbina eólica (vide referência aqui), agora se trabalharmos com pequenas máquinas de baixa inércia este valor pode facilmente cair para 30segundos!

Para não pensar que simplesmente isto é um exercício meramente didático, a maior usina francesa, o aproveitamento de Grand'Maison (vide referência aqui) produz 1.800MW quando necessário a partir da energia acumulada durante a noite pelo excedente das usinas termo-nucleares francesas. A propaganda institucional  desta usina é:

Aménagement de Grand'Maison
Tradução livre: Nós franceses sabemos que a energia hidráulica é 100% renovável, já alguns brasileiros.....

O aproveitamento de Grand'Maison, apesar de sua grande potência, utiliza água de um pequeno riacho nos Alpes, conforme se vê no mapa abaixo apresentado:

Mapa geral do aproveitamento de Grand'Maison.

Para se ter noção da semelhança entre os dois circuitos hidráulicos, coloco a seguir um corte esquemático deste aproveitamento:


Corte esquemático do aproveitamento de Grand'Maison.

Há duas diferenças entre o aproveitamento proposto e o aproveitamento de Grand'Maison, enquanto o primeiro reserva energia do excedente da geração eólica, o logo acima apresentado, reserva energia excedente da geração nuclear durante a noite, outra diferença é que devido as altas vazões que são utilizadas em Grand'Maison, foi possível o uso de turbinas tipo Francis que tem um rendimento maior do que turbinas tipo Pelton, que talvez devam ser utilizadas no aproveitamento proposto.

As características gerais do aproveitamento de Grand'Maison

Conforme se pode ver, trata-se de um aproveitamento de grande porte, que no nosso caso seria substituído por uma série de pequenos aproveitamentos com impactos ambientais praticamente inexistentes e com linhas de transmissão bem mais curtas.

Para avaliar o rendimento do sistema, coloco um cálculo aproximado dos rendimentos dos diversos itens, chamo a atenção, que a transmissão dos geradores eólicos para as máquinas hidráulicas, podem ser feitas em tensões médias, pois como as distâncias são da ordem de poucas dezenas de quilômetros isto fica perfeitamente viável. 

Bombeio:
Rendimento do transformador de entrada: 96 %
Rendimento de um motor síncrono síncrono: max. 94 %
Rendimento de bombas de alta potência (centrifuga): 90 %
Rendimento da transmissão hidráulica (considerando a linha curta): 98 %

Geração:
Rendimento de uma turbina Pelton ou Francis: 92 %
Rendimento do alternador: 96 %
Rendimento da transmissão hidráulica (considerando a linha curta): 98 %
Rendimento transformador de saída: 94 %

Rendimento total: 0,99*0,94*0,90*0,98*0,92*0,96*0 ,98*0,94=64,7 %

Como a priori não é possível determinar o tipo de turbina, pus o rendimento da pior situação, o caso da turbina Pelton.

Agora vamos ao caso Português, eles não tem próximo ao local de geração de energia local para implantar um aproveitamento hidrelétrico, também a queda é bem menor do que a queda que se tem na Serra do Mar (800m para 90m), isto representa uma necessidade de aproximadamente 8,9 vezes mais água que no Brasil.

Mapa do Aproveitamento do Tua.
Corte esquemático do aproveitamento do Tua.

Este desnível menor leva a outros inconvenientes, como qualquer variação no reservatório superior ou no inferior, tiram as máquinas hidráulicas do seu ponto ótimo de funcionamento (de máxima eficiência). Também vazões maiores em relação a altura levam ou condutos de grande diâmetro (para minimizar a perda de energia) ou perdem muita energia.

Outro inconveniente das usinas previstas pelos portugueses é que a produção e o consumo, não estão bem próximas, necessitando linas de transmissão longas com grandes perdas.

Apesar de todas estas diferenças negativas, os portugueses chegaram a conclusão que o aproveitamento era economicamente viável e sustentável, enquanto aqui no Brasil, talvez por ignorância ou por má fé não se fala nisto.

Chamo a atenção que as concessionárias de geração eólica não mostram o mínimo interesse de aplicar qualquer recurso neste tipo de empreendimento, pois SE ELAS GERAREM O ELETRO-ENCEFALOGRAMA ACIMA DETALHADO O SISTEMA COMPRA A ENERGIA A QUALQUER HORA POR UM PREÇO SUPER-FATURADO, E QUALQUER INVESTIMENTO PARA TRANSFORMAR A GERAÇÃO EÓLICA EM ENERGIA REALMENTE SUSTENTÁVEL, SÓ AUMENTARIAM SEUS CUSTOS E PREOCUPAÇÕES!

3 comentários:

  1. «Apesar de todas estas diferenças negativas, os portugueses chegaram a conclusão que o aproveitamento era economicamente viável e sustentável».

    Vai-me desculpar, mas está redondamente enganado! Acho que somente olhou para a questão de um ponto de vista académico (e não de engenheiro...). Sugiro que leia o EIA e demais documentos.

    Porque achará que está a decorrer uma revolução (silenciosa talvez) à volta do tema?

    A barragem só serve um propósito que é de âmbito económico-especulativo (ou achará também que «portugueses viveram acima das suas posses»?).

    Excelente artigo científico, manchado pela falta de rigor e pesquisa.

    José Cândido, Engenheiro Pré-Bolonha e defensor desde há 6 anos da Linha do Tua.

    ResponderExcluir
    Respostas
    1. Caro José

      Gostaria de saber onde teria mais acesso as informações que falaste.

      Realmente não me ative no caso Português a considerações econômicas e financeiras, porém como com meus próprios olhos (estive nesta semana cinco dias em Portugal), me deparei com duas situações extremas, um momento em que grande parte dos aerogeradores entre Lisboa e Porto estavam completamente parados e outra em que estavam em plena geração. E não eram poucos, eram algumas boas dezenas.

      Neste momento fico pensando, o que fazer com toda a energia excedente e com o enorme investimento feito para instalá-la. Não sou um dos maiores adeptos da energia eólica como algo definitivo, porém no momento que o maior investimento já foi realizado, o que fazer?

      Excluir
    2. Caro José

      Mais uma pequenina informação, a minha visão sobre a economia portuguesa não é superficial como deixaste a se supor com o "portugueses viveram acima das suas posses".

      Simplificações como estas ofendem não só o povo português como a inteligência a quem possa se atribuir semelhante disparate.
      Inclusive tenho uma noção um pouco mais elaborada da crise européia, em que a Grécia, Espanha e Portugal são alguns dos atores deste cenário, onde o item energia me parece um dos fatores mais importantes de tudo isto.

      Vejo um esgotamento da Europa como um todo, e um pouco de soberba dos idealizadores da Comunidade Européia que pensaram sobreviver as custas de setores terciários da economia deixando para os países do chamado "terceiro mundo" o papel da produção pura e simples de insumos para o consumo no "ex-primeiro mundo". O que se vê hoje em dia é a transferência não só da produção bruta como da criação de ciência e tecnologia naqueles que era só reservado o trabalho bruto.

      Excluir

Favor manter linguagem adequada, críticas são aceitas, porém palavras chulas farão que se delete o comentário.