Usinas hidrelétricas do tipo sifão: aplicação para geração de energia em uma barragem de baixa queda no sul do Brasil

Resumo

A energia hidrelétrica continua sendo o recurso renovável mais representativo do mundo, respondendo hoje por 40% da capacidade instalada. A disponibilidade de água, aliada às tecnologias de geração de energia elétrica a um custo razoável, tem sustentado o sucesso desse tipo de geração ao longo dos anos. Continuar a alavancar o setor hidrelétrico é ainda mais desafiador hoje, pois há uma demanda mundial crescente por energia, ao mesmo tempo em que os locais mais atrativos do ponto de vista econômico já foram beneficiados. O contexto atual refere-se a abordagens de exploração de água destinadas a explorar potenciais de menor escala e estruturas hídricas existentes que operam de forma multifuncional. Solidificado nesta conjectura, o objetivo deste estudo é contribuir, no sentido de atribuir alternativas, para a geração de energia em barragens de baixa queda existentes através do pré-dimensionamento de uma usina sifão. Esse tipo de usina faz parte de um nicho específico e ainda em evolução para geração descentralizada de energia. Os requisitos estruturais reduzidos (gerador, turbina e tubo de sucção), bem como a intervenção mínima na estrutura existente da barragem, a cessação de novos impactos socioambientais e econômicos relacionados à construção de uma nova usina são os principais fatores favoráveis características dessas instalações. O estudo de caso de uma planta inoperante e as ferramentas disponíveis no Software Homer para simulação de dados foram utilizados como recursos metodológicos. Duas configurações básicas foram consideradas: uma com matrizes 100% renováveis e outra incluindo um gerador a diesel. A partir deles, foram simulados diferentes sistemas híbridos, para determinar uma configuração ótima em termos de custo presente líquido. Dentre as simulações realizadas, a solução ótima mais promissora foi a híbrida, considerando entre seus componentes um conjunto de turbinas sifão totalizando 271 kW, mais 50 kW em módulos fotovoltaicos e 140 kW em sistema de apoio a diesel. Um banco de baterias com 32 baterias de 200 Ah complementava este sistema. O custo de energia para este sistema é de $ 0,164 por kWh. Para um sistema sem diesel e com 0% de falhas de serviço, os resultados viáveis aparecem apenas até 2600 kWh de carga.