Resultados mostram que energia hídrica vai desempenhar papel fundamental no sistema elétrico nacional

O objetivo do projeto de €4,3M era o de estudar o comportamento de centrais hídricas e os seus componentes durante a operação em regime parcial de carga e com variabilidade. Os resultados do projeto mostram que a energia hídrica vai desempenhar um papel fundamental no sistema elétrico português, uma vez que vai servir como facilitador para atenuar a variabilidade eólica através do armazenamento de energia.

O contexto da energia hídrica

Hoje em dia, durante certos períodos, há um diferencial entre a disponibilidade da produção e o consumo. Esta diferença existe devido ao consumo reduzido e à existência de produção eólica em determinados momentos, denominados períodos de vazio, que correspondem à madrugada. Nestas situações, com o intuito de maximizar a penetração de fontes renováveis no sistema elétrico, o armazenamento de energia faz-se com o recurso a centrais hídricas reversíveis. É esta a ideia fundamental que levou ao desenvolvimento de uma nova tecnologia de máquinas reversíveis (podem funcionar como turbina ou como bomba). Posteriormente, em horários de maior consumo, consegue fazer-se um aproveitamento da água armazenada para produzir energia elétrica de origem renovável, sem emissões de gases de efeito estufa.

A utilização de centrais hídricas com bombagem não é um conceito novo. Contudo, a tecnologia das máquinas que estas centrais tradicionalmente utilizam não permite que operem a potência variável em modo de bomba, fator que é indispensável para acomodar volumes crescentes de produção eólica onde a variabilidade e incerteza são mais elevadas.

“Por exemplo, na eventualidade de a produção eólica começar a diminuir num determinado instante, seria interessante do ponto de vista técnico que as bombas conseguissem igualmente reduzir a potência consumida para compensar a redução da produção eólica”, explica Bernardo Silva, investigador do Centro de Sistemas de Energia (CPES) do INESC TEC.

Hoje em dia, durante certos períodos, há um diferencial entre a disponibilidade da produção e o consumo. Esta diferença existe devido ao consumo reduzido e à existência de produção eólica em determinados momentos, denominados períodos de vazio, que correspondem à madrugada. Nestas situações, com o intuito de maximizar a penetração de fontes renováveis no sistema elétrico, o armazenamento de energia faz-se com o recurso a centrais hídricas reversíveis. É esta a ideia fundamental que levou ao desenvolvimento de uma nova tecnologia de máquinas reversíveis (podem funcionar como turbina ou como bomba). Posteriormente, em horários de maior consumo, consegue fazer-se um aproveitamento da água armazenada para produzir energia elétrica de origem renovável, sem emissões de gases de efeito estufa.

A utilização de centrais hídricas com bombagem não é um conceito novo. Contudo, a tecnologia das máquinas que estas centrais tradicionalmente utilizam não permite que operem a potência variável em modo de bomba, fator que é indispensável para acomodar volumes crescentes de produção eólica onde a variabilidade e incerteza são mais elevadas.

“Por exemplo, na eventualidade de a produção eólica começar a diminuir num determinado instante, seria interessante do ponto de vista técnico que as bombas conseguissem igualmente reduzir a potência consumida para compensar a redução da produção eólica”, explica Bernardo Silva, investigador do Centro de Sistemas de Energia (CPES) do INESC TEC.

O projeto Hyperbole

O projeto Hyperbole, constituído por uma equipa multidisciplinar, avaliou os efeitos da operação em regime parcial de carga em centrais hídricas na perspetiva de escoamento de fluídos, mecânica e elétrica.

O INESC TEC esteve envolvido na identificação e desenvolvimento de modelos de simulação dinâmica que permitissem representar os principais comportamentos deste tipo de centrais na perspetiva de estudo da rede elétrica.  Os modelos identificados permitiram ainda a elaboração de um estudo com diferentes níveis de integração de centrais hídricas de velocidade variável no sistema elétrico português de modo a avaliar os eventuais benefícios que poderiam advir da flexibilidade adicional que tais centrais representam para a controlabilidade do sistema elétrico numa perspetiva de resposta dinâmica do sistema. Por fim, foi também efetuada a avaliação técnico-económica da participação de centrais hídricas reversíveis de velocidade variável no mercado de eletricidade e serviços de sistemas.

Os resultados do projeto demonstraram que esta nova tecnologia permite reduzir a incerteza da produção de base eólica e os algoritmos de otimização desenvolvidos pelo INESC TEC permitem um aumento do lucro da participação no mercado em 12% quando comparadas com as tecnologias tradicionais de centrais hídricas reversíveis.

 “Neste projeto desenvolvemos modelos simplificados que vão permitir a um operador do sistema elétrico efetuar estudos de integração desse tipo de tecnologias no sistema elétrico para os próximos anos”, explica Bernardo Silva, investigador do INESC TEC.

Fizeram parte deste consórcio dez entidades europeias, pertencentes a seis países europeus – Portugal, Suíça, França, Áustria, Alemanha e Espanha.

Mais informações podem ser encontradas em: https://hyperbole.epfl.ch/SitePages/Home.aspx

A conferência de encerramento do projeto HYPERBOLE decorreu nos dias 2 e 3 de fevereiro na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

O objetivo passou por ser um fórum para troca de ideias e discussão de vários tópicos relacionados com as tecnologias na energia hídrica e a respetiva integração na rede elétrica.

As boas vindas foram dadas por João Peças Lopes, administrador do INESC TEC e docente da FEUP.

A conferência contou com a participação de experts da área, pertencentes a instituições como a EDP Produção, APREN, GE Power, GE Renewable Power, UPC Barcelona, Universidade de Estugarda, EPFL, PowerVision Engineering, Andritz, Voith e HES-SO.

A equipa do projeto foi liderada porCarlos Moreira e contou com a participação de Bernardo Silva, Ricardo Bessa, Jorge Filipe e Nuno Fulgêncio.

 Os investigadores mencionados nesta notícia têm vínculo à FEUP e ao INESC TEC.

INESC TEC, fevereiro de 2016