Análise técnica e econômica de parques hidrocinéticos com base em previsões numéricas (CFD) e dados experimentais.

Abstract

Dentre os grandes desafios para a difusão do desenvolvimento hidrocinético em rios está à dificuldade em estimar o potencial energético, a análise de viabilidade econômica e o arranjo de turbinas do sistema. O presente trabalho propõe e aplica uma metodologia para estimar o potencial hidrocinético em termos energéticos e econômicos e para estudo do arranjo de um parque hidrocinético para dois rios do Norte do país. A metodologia aqui aplicada se baseia em simulações numéricas dos rios por meio dos softwares ANSYS CFX® e ANSYS FLUENT®, com auxilio de dados experimentais como batimetria e campanhas de medição de velocidade e vazão, para estudo dos pontos de velocidade máxima e planejamento da configuração das turbinas dentro das regiões de maior velocidade das seções transversais de um rio. Com a configuração do parque definida, fatores como número de turbinas, potencial disponível e aproveitado e viabilidade econômica puderam ser estimados. O projeto de uma turbina hidrocinética para operação nesta região de máxima velocidade e o estudo da esteira resultante da operação da mesma em um dos pontos de alta velocidade do rio também foi efetuado por meio da teoria do disco atuador. A potência obtida nos parques estudados foi de respectivamente, 109,5 e 31,5 kW. Os custos nivelados de geração estiveram situados entre de 75 e 125 USD/MWh, valores em geral pouco competitivos frente outras fontes renováveis no Brasil, como as eólica e PCHs. Quanto à viabilidade econômica de parques hidrocinéticos, conclui-se que a inserção dos parques no mercado de geração distribuída e o desenvolvimento de turbinas mais eficientes são aspectos que podem auxiliar a ampliação da atratividade financeira desta forma de geração. Quanto ao arranjo físico do parque a conclusão é que a esteira produzida pela inserção das turbinas se revelou influenciada pelas características do rio e das demais turbinas implantadas. Em âmbito geral conclui-se que metodologia desenvolvida se mostrou satisfatória para estudo das posições de turbinas em um rio sem que haja sobreposição dos efeitos das esteiras, para prospecção energética e estudo de viabilidade econômica do parque, auxiliando a superar os desafios ainda remanescentes para a difusão da tecnologia hidrocinética.