Utilização de usinas solares flutuantes para operação coordenada com centrais hidrelétricas: estudo de caso das hidrelétricas da bacia do rio São Francisco.

Abstract

Nos últimos anos, o setor elétrico brasileiro tem observado uma queda acentuada da produção hidrelétrica e um aumento da dependência da complementação das usinas termelétricas para garantir o fornecimento de energia. Isso tem acarretado, principalmente, o aumento das emissões de gases de efeito estufa, o que tem agravado as alterações climáticas e prejudicado os regimes de chuvas em diversas regiões do país, além de ter elevado o custo da energia. A utilização de usinas PV flutuantes operando de maneira coordenada com usinas hidrelétricas, pode estabelecer uma compensação mútua entre estas fontes capaz de substituir boa parte da energia proveniente das termelétricas e diminuir a dependência das mesmas para complementação das hidrelétricas. Nesse trabalho será apresentado um procedimento para dimensionamento técnico e econômico de usinas PV flutuantes para operação coordenada com hidrelétricas. Tal dimensionamento envolve desde a inclinação ótima dos flutuadores até as redes coletoras que levarão a energia PV para a subestação da hidrelétrica. Além disso, um método para modelar a energia PV como uma vazão equivalente adicional à vazão natural ao empreendimento hidrelétrico também é apresentado, a fim de considerar a energia PV nos algoritmos de otimização do sistema elétrico existentes. O estudo de caso foi realizado nas hidrelétricas da Bacia do rio São Francisco onde tem-se observado a intensificação das secas e o aumento do acionamento das térmicas. Os resultados do dimensionamento otimizado apontam que ângulos de inclinação dos painéis PV em torno de 3o são capazes de gerar energia ao menor custo (variando de R$ 298,00/MWh a R$ 312,00/MWh em função da localidade geográfica do reservatório). Do ponto de vista energético, o ganho médio de energia gerada pela usina hidrelétrica após a compensação da PV flutuante foi de 76% enquanto o fator de capacidade aumentou em média 17,3%. Em termos de vazão equivalente, a fonte PV apresentou um perfil sazonal complementar à vazão natural do rio, superando-a, em algumas hidrelétricas, no período seco o que evidencia a capacidade da operação coordenada proposta de substituir boa parte da geração termelétrica no Brasil.