5 Geração de energia elétrica - Aula 5

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Disciplina CCE0063 – Geração de energia elétrica - Aula 5
Professor Bruno Sampaio Andrade
 Estudo Hidrenergético
 	Reservatórios
 	Hidrologia aplicada à Geração
 Estudo Hidrenergético
 	Reservatórios
 	Hidrologia aplicada à Geração
Estudo Hidrenergético
Introdução
O estabelecimento de convenções e a quantificação de:
Cotas;
Volumes;
Riscos;
Quedas;
Potências e energias;
Critérios para quantificar as vazões (a de projeto) => Grau de motorização da CH => custos de implantação e de retorno do capital investido
 Estudo Hidrenergético
 	Reservatórios
 	Hidrologia aplicada à Geração
Estudo Hidrenergético
Reservatórios
As características do reservatório são uma consequência natural do:
Barramento; e 
Topografia a montante;
Aspectos de meio ambiente;
Mercado;
O posicionamento da barragem, a fixação de sua altura e, lógico, o volume do reservatório é um estudo técnico econômico que envolve:
Volume de regularização; e
Localização da tomada d’água;
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Reservatórios
Sob um ponto de vista da regularização, o volume útil - Vu pode servir para armazenar água em um período de excesso hídrico para uso em um período de carência
Ciclos de carga:
com regularização diária
A capacidade do reservatório deve ser dimensionada segundo o ciclo que se deseja regularizar. 
com regularização semanal
Ciclos hidrológicos :
com regularização anual
com regularização plurianual
Estudo Hidrenergético
Reservatórios
Para determinar-se a capacidade reguladora de um reservatório, é indispensável o conhecimento dos ciclos que podem ser obtidos através do Tempo de regularização – tr e o tempo de enchimento - te. tr é a duração do ciclo de interesse, que pode ser:
O número de horas de um dia;
Os dias de uma semana;
Os dias de um mês;
Os dias de um ano;
O número de meses de um ano; ou 
O número de anos.
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Reservatórios
Esses tempos podem se calculados por:
tr = Ea / P; (tempo de regularização) e
te = Vu/Q, (tempo de enchimento) onde:
Ea (kWh) – Capacidade energética de armazenamento;
P (kW) – potência média do ciclo de carga;
Vu (m3) – Volume útil do reservatório;
Q – vazão média do ciclo hidrológico ou vazão média de longo tempo;
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Reservatórios
Curva de te em função de tr para a região SE do Brasil:
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Reservatórios
Da figura apresentada pode-se determinar:
Reservatórios com capacidade inferior à estabelecida ou seja tr < valor estabelecido (regulariza mais rápido), são chamados de reservatórios a fio d’água.
tr , com o valor de te calculado; e
Vu com Q e te conhecidos.
Exemplo: O reservatório da CH Itaipú, apesar do Vu >>, sua capacidade de regularização é de apenas uma semana, devido à sua Q >>, o que implica em uma te<<.
Estudo Hidrenergético
Reservatórios
As PCH, normalmente são a fio d’água, dispensando o uso de comportas. Procura-se manter o nível d’água na cota da crista do extravasor ou vertedor, de maneira a não perder água ou queda;
É possível ter-se regularização diária – o espelho d’água pode ser rebaixado a níveis inferiores ao da soleira do extravasor. Isso impacta em pequenos volumes envolvidos, suficientes para regularização diária; 
Nesses casos há uma significativa variação de nível em períodos de cheia, principalmente para CH de baixa queda. Busca-se aumentar o comprimento da crista do extravasor para reduzir essa variação
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Reservatórios
Caracterização dos reservatórios de PCH:
Sem o uso de comportas;
Com regularização diária.
Estudo Hidrenergético
Reservatórios
Essa instalação produz como consequência:
Maiores custos de implantação
Maiores alturas da água, causando uma diminuição na necessidade de vazão d’água para produzir a mesma quantidade de energia.
Quando necessários maiores volumes regularizadores, comportas são instaladas na parte superior do extravasor.
Estudo Hidrenergético
Reservatórios
Níveis de operação e volumes dos reservatórios de regularização sazonal
Estudo Hidrenergético
Reservatórios
Principais volumes de uma CH:
Volume intermediário ou útil – Vu – Vol. da reserva energética a ser utilizado na regulariz;
Volume inferior ou morto – Vm – Volume que nunca deveria ser utilizado;
Volume Superior ou de Espera – Ve – Limitado pelo volume de cheia normal e de cheia máxima maximorum (hcn e hcm).
Portanto, Ve serve para atenuar o efeito das cheias e deve ser suficiente para conter a onda da cheia e extravasá-la mantendo hcm.
Estudo Hidrenergético
Reservatórios
Existe uma relação biunívoca entre a cota do reservatório e o volume acumulado:
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Reservatórios
Va = 0,5 . ∑(Ai + Ai -1) . (hi – hi-1), com i variando de 1 a n.
Calculadas as áreas das curvas de nível da figura, Ai, o volume armazenado pode ser calculado por:
Curva Cota X Volume
 Estudo Hidrenergético
 	Reservatórios
 	Hidrologia aplicada à Geração
Estudo Hidrenergético
Hidrologia Aplicada à Geração:
Objetiva fornecer dados e métodos para:
Os estudos energéticos;
Segurança operativa;
Fins sanitários
São fundamentais para o dimensionamento de:
Fins ecológicos
Sistemas de baixa e alta pressões;
Geradores;
Casa de máquinas;
Estudo Hidrenergético
Hidrologia Aplicada à Geração:
Sistemas de transmissão;
Sistemas de operação da CH.
Os estudos das cheias máximas permite:
Dimensionamento dos extravasores;
Obras de desvios;
Operação com risco controlado do reservatório.
Os estudos da vazão mínima permite:
Fixação do número de geradores;
Definir o tipo de TH;
Estudo Hidrenergético
Hidrologia Aplicada à Geração:
Tipo de operação da CH quanto aos aspectos técnico, econômico, sanitário e ecológico. 
Os estudos dependem do horizonte que se quer estabelecer, estando o risco diretamente ligado a ele:
Curto prazo;
Médio prazo;
Longo prazo.
Independente do prazo, os estudos irão sempre retratar um conjunto de dados do passado, os quais não irão ocorrer novamente no todo – condições do ecossistema estão em constante mutação;
Estudo Hidrenergético
Hidrologia Aplicada à Geração:
Os estudos são desenvolvidos considerando-se sempre o que ocorreu no período tomado como base e que este se repetirá em períodos iguais no futuro.
Os estudos envolvem um tratamento estatístico, portanto o período considerado deve conter uma grande quantidade de dados, sempre maior que dez anos.
Restará sempre muito o que saber!!