Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Uso de bombas funcionando como turbinas para a operação de miniusinas hidrelétricas reversíveis
Autor(es): MIRANDA, Raphael Fuezi
Primeiro Orientador: TIAGO FILHO, Geraldo Lúcio
metadata.dc.contributor.advisor-co1: SOUZA JUNIOR, Oswaldo Honorato de
Resumo: Historicamente, a matriz elétrica brasileira foi predominantemente renovável, e essa característica tende a permanecer na próxima década. No entanto, observa-se uma redução gradual da capacidade relativa de armazenamento de energia do sistema elétrico, devido à crescente inserção de fontes renováveis não despacháveis e à falta de novas usinas hidrelétricas de armazenamento. Uma alternativa para o incremento da capacidade de armazenamento de energia do sistema elétrico nacional, que apresenta comprovado sucesso internacional, são as usinas hidrelétricas reversíveis (UHR). O presente trabalho é um estudo de caso com o objetivo de analisar a viabilidade técnica e econômica da implantação de uma miniusina hidrelétrica reversível de aproximadamente 200 kW de potência nominal. Foi desenvolvido um estudo comparativo teórico entre duas configurações de grupo gerador: bomba funcionando como turbina (BFT) e turbina hidráulica convencional. A UHR opera com carregamento por 15 horas através do conjunto motobomba alimentado pela rede elétrica via tarifação fora de ponta e geração por 6 horas na ponta via arbitragem de energia. Os resultados indicaram que a configuração da UHR com BFT é mais vantajosa do ponto de vista econômico do que com turbina convencional. No cenário atual, a mini UHR proposta possui maior atratividade econômica do que sistemas de armazenamento de energia em baterias, todavia as projeções apontam reduções significativas de custos das baterias ao longo da próxima década, devido ao desenvolvimento tecnológico e ganhos de escala associados. Assim, é possível que as baterias se tornem mais econômicas em comparação com a mini UHR.
Abstract: Historically, the Brazilian electrical matrix has been predominantly renewable, and this characteristic is expected to continue in the next decade. However, there is a gradual reduction in the relative energy storage capacity of the electrical system due to the increasing integration of non-dispatchable renewable sources and the lack of new hydropower storage plants. An alternative to enhance the energy storage capacity of the national electrical system, with proven international success, is pumped storage hydropower plants (PSH). This work is a case study aimed at analyzing the technical and economic feasibility of implementing a mini pumped storage hydropower with an installed capacity of approximately 200 kW. A theoretical comparative study was conducted between two generator group configurations: pump as turbine (PAT) and conventional hydraulic turbine. The PSH operates with a 15-hour charging cycle through the pump unit powered by the electrical grid with off-peak pricing, and a 6-hour generation cycle during peak hours through energy arbitrage. The results indicated that the PAT PSH configuration is more economically advantageous than the conventional turbine. In the current scenario, the proposed PSH has greater economic appeal than battery energy storage systems, however projections suggest significant reductions in battery costs over the next decade due to technological development and associated gains in scale. Thus, it is possible that batteries will become more economical compared to the mini PSH.
Palavras-chave: Bomba funcionando como turbina (BFT)
Usinas hidrelétricas reversíveis (UHR)
Custo nivelado de armazenamento de energia (LCOS)
Energia renovável
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITÁRIA::RECURSOS HÍDRICOS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IRN - Instituto de Recursos Naturais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado Profissional – Engenharia Hídrica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4056
Data do documento: 15-Dez-2023
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