O Brasil vive um período de crises econômica e financeira que ecoa também no setor energético e que aumenta a importância de se agregar novas usinas de geração ao sistema energético. O acréscimo de novas usinas hidrelétricas e termelétricas, entre outras fontes de energia, além da repotenciação e/ou recapacitação de usinas já em operação ou que não tenham entrado em operação, sempre contribuirá para garantir o atendimento da demanda de consumidores e para reduzir o risco de desabastecimento de energia. Nesse sentido, este trabalho pretende contribuir, apresentando um estudo de pré- viabilidade para implementação de um sistema híbrido hidrelétrico fotovoltaico na barragem de Laranjeiras, com painéis fotovoltaicos sobre o espelho d’água. Essa barragem foi construída nos anos 60 e está localizada logo a jusante da barragem de Canastra, no município de Três Coroas, no Estado do Rio Grande do Sul. O estudo foi realizado com recurso ao software HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewable), o qual exportou na homepage da NASA (National Aeronautics and Space Administration), 8 760 valores horários anuais de radiação solar para a cidade de Três Coroas, e a potência a ser gerada pela hidrelétrica foi determinada a partir de 8 760 dados horários anuais de vazão turbinada de Canastra, os quais foram disponibilizados pela CEEE (Companhia Estadual de Energia Elétrica). Estruturalmente, o trabalho é composto por três artigos, onde o primeiro faz uma revisão de trabalhos recentes sobre o uso de painéis fotovoltaicos sobre estruturas flutuantes em sistemas híbridos hidrelétricos fotovoltaicos, e os dois últimos apresentam os resultados das simulações com HOMER considerando o funcionamento da usina a fio d’água e com reservatório, respetivamente. O estudo determinou ser ótimo o funcionamento do sistema híbrido, mediante a instalação de uma micro usina hidrelétrica ao pé da barragem, com 1 497 kW de capacidade instalada, operando com painéis fotovoltaicos sobre o espelho d'água da barragem, com 180 kW de capacidade instalada, com limite de potência para compra e venda da rede igual a 400 kW, para atender a demanda das cargas consumidoras até 40 MWh/d. Essa combinação resultaria em um custo inicial de 3 984 885 US$/kW e um custo de energia de 0,026 US$/kWh. E visando otimizar o sistema de geração de energia elétrica, foi simulado e tendo sido determinado ser viável o funcionamento da usina com reservatório, com uma vazão média de 9 171 L/s, operando com um sistema fotovoltaico de 360 kW, e um limite de potência para compra e venda da rede igual a 200 kW, para atender demandas de cargas consumidoras até 40 MWh/d. Essa combinação resultaria em um custo inicial de 3 285 617 US$/kW e um custo de energia de 0,021 US$/kWh.

O Brasil vive um período de crises econômica e financeira que ecoa também no setor energético e que aumenta a importância de se agregar novas usinas de geração ao sistema energético. O acréscimo de novas usinas hidrelétricas e termelétricas, entre outras fontes de energia, além da repotenciação e/ou recapacitação de usinas já em operação ou que não tenham entrado em operação, sempre contribuirá para garantir o atendimento da demanda de consumidores e para reduzir o risco de desabastecimento de energia. Nesse sentido, este trabalho pretende contribuir, apresentando um estudo de pré- viabilidade para implementação de um sistema híbrido hidrelétrico fotovoltaico na barragem de Laranjeiras, com painéis fotovoltaicos sobre o espelho d’água. Essa barragem foi construída nos anos 60 e está localizada logo a jusante da barragem de Canastra, no município de Três Coroas, no Estado do Rio Grande do Sul. O estudo foi realizado com recurso ao software HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewable), o qual exportou na homepage da NASA (National Aeronautics and Space Administration), 8 760 valores horários anuais de radiação solar para a cidade de Três Coroas, e a potência a ser gerada pela hidrelétrica foi determinada a partir de 8 760 dados horários anuais de vazão turbinada de Canastra, os quais foram disponibilizados pela CEEE (Companhia Estadual de Energia Elétrica). Estruturalmente, o trabalho é composto por três artigos, onde o primeiro faz uma revisão de trabalhos recentes sobre o uso de painéis fotovoltaicos sobre estruturas flutuantes em sistemas híbridos hidrelétricos fotovoltaicos, e os dois últimos apresentam os resultados das simulações com HOMER considerando o funcionamento da usina a fio d’água e com reservatório, respetivamente. O estudo determinou ser ótimo o funcionamento do sistema híbrido, mediante a instalação de uma micro usina hidrelétrica ao pé da barragem, com 1 497 kW de capacidade instalada, operando com painéis fotovoltaicos sobre o espelho d'água da barragem, com 180 kW de capacidade instalada, com limite de potência para compra e venda da rede igual a 400 kW, para atender a demanda das cargas consumidoras até 40 MWh/d. Essa combinação resultaria em um custo inicial de 3 984 885 US$/kW e um custo de energia de 0,026 US$/kWh. E visando otimizar o sistema de geração de energia elétrica, foi simulado e tendo sido determinado ser viável o funcionamento da usina com reservatório, com uma vazão média de 9 171 L/s, operando com um sistema fotovoltaico de 360 kW, e um limite de potência para compra e venda da rede igual a 200 kW, para atender demandas de cargas consumidoras até 40 MWh/d. Essa combinação resultaria em um custo inicial de 3 285 617 US$/kW e um custo de energia de 0,021 US$/kWh.

O Brasil vive um período de crises econômica e financeira que ecoa também no setor energético e que aumenta a importância de se agregar novas usinas de geração ao sistema energético. O acréscimo de novas usinas hidrelétricas e termelétricas, entre outras fontes de energia, além da repotenciação e/ou recapacitação de usinas já em operação ou que não tenham entrado em operação, sempre contribuirá para garantir o atendimento da demanda de consumidores e para reduzir o risco de desabastecimento de energia. Nesse sentido, este trabalho pretende contribuir, apresentando um estudo de pré- viabilidade para implementação de um sistema híbrido hidrelétrico fotovoltaico na barragem de Laranjeiras, com painéis fotovoltaicos sobre o espelho d’água. Essa barragem foi construída nos anos 60 e está localizada logo a jusante da barragem de Canastra, no município de Três Coroas, no Estado do Rio Grande do Sul. O estudo foi realizado com recurso ao software HOMER (Hybrid Optimization Model for Electric Renewable), o qual exportou na homepage da NASA (National Aeronautics and Space Administration), 8 760 valores horários anuais de radiação solar para a cidade de Três Coroas, e a potência a ser gerada pela hidrelétrica foi determinada a partir de 8 760 dados horários anuais de vazão turbinada de Canastra, os quais foram disponibilizados pela CEEE (Companhia Estadual de Energia Elétrica). Estruturalmente, o trabalho é composto por três artigos, onde o primeiro faz uma revisão de trabalhos recentes sobre o uso de painéis fotovoltaicos sobre estruturas flutuantes em sistemas híbridos hidrelétricos fotovoltaicos, e os dois últimos apresentam os resultados das simulações com HOMER considerando o funcionamento da usina a fio d’água e com reservatório, respetivamente. O estudo determinou ser ótimo o funcionamento do sistema híbrido, mediante a instalação de uma micro usina hidrelétrica ao pé da barragem, com 1 497 kW de capacidade instalada, operando com painéis fotovoltaicos sobre o espelho d'água da barragem, com 180 kW de capacidade instalada, com limite de potência para compra e venda da rede igual a 400 kW, para atender a demanda das cargas consumidoras até 40 MWh/d. Essa combinação resultaria em um custo inicial de 3 984 885 US$/kW e um custo de energia de 0,026 US$/kWh. E visando otimizar o sistema de geração de energia elétrica, foi simulado e tendo sido determinado ser viável o funcionamento da usina com reservatório, com uma vazão média de 9 171 L/s, operando com um sistema fotovoltaico de 360 kW, e um limite de potência para compra e venda da rede igual a 200 kW, para atender demandas de cargas consumidoras até 40 MWh/d. Essa combinação resultaria em um custo inicial de 3 285 617 US$/kW e um custo de energia de 0,021 US$/kWh.

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Estudos de inventário de potencial hidrelétrico no Brasil passaram recentemente por um período sem novos investimentos, limitando a oferta de curto e médio prazo de hidroeletricidade no país. Ao mesmo tempo em que não foram produzidos novos estudos de prospecção, os estudos existentes de inventário passaram a ser reavaliados sob a ótica ambiental, através de estudos de avaliação ambiental integrada. Esses estudos, no entanto, têm sido empregados de tal forma que aspectos energéticos e ambientais são avaliados em ocasiões diferentes, em análises totalmente desconexas. Com esta pesquisa, propõe-se uma metodologia de prospecção de potencial hidrelétrico remanescente na escala de bacia hidrográfica. A metodologia estabelece critérios e procedimentos para a estimativa do potencial global na bacia, em uma etapa do planejamento em que a análise conjunta de aspectos energéticos e de fragilidades técnicoeconômicas e ambientais é efetivamente incorporada na solução final de divisão de quedas. A metodologia está implementada em uma ferramenta com base em um sistema de informações geográficas que permite a análise distribuída na bacia para a prospecção de potenciais. Através do processamento automatizado do modelo digital do terreno e de vazões regionais estatísticas, diversas alternativas de projeto são localizadas na bacia, caracterizando o tipo de operação (fio d’água ou reservação), layout (com derivação por túnel ou pela margem ou geração no pé) e altura do barramento no sítio. As alternativas de projeto são hierarquizadas e selecionadas e as análises energética e de fragilidades são realizadas em conjunto, com o foco na bacia hidrográfica, permitindo a estimativa do potencial global viável e a obtenção da divisão de quedas final. A metodologia foi aplicada à bacia do rio Taquari-Antas no RS, visando a validação dos algoritmos de prospecção e do processo de seleção, com base em inventário de potencial hidrelétrico existente. A seleção de alternativas de projeto resultou em uma divisão de quedas diferente daquela do inventário existente, no entanto, com estatísticas globais de potencial bastante similares. Uma análise de sensibilidade dos pesos dos indicadores de fragilidade mostra a faixa de variação do potencial global em relação ao cenário base. Os resultados obtidos mostram o grande potencial das ferramentas de localização de sítios com vocação para produção de energia e comprovam a aplicabilidade da metodologia de prospecção do potencial hidrelétrico remanescente no planejamento de médio em longo prazo do setor elétrico. / Hydropower prospection studies in Brazil have recently passed through a period without any new investment, restraining the country’s hydroelectric offer in the short-mid term. While no new studies were released, the existent hydropower inventory studies have passed through reassessment under an environmental point of view, through the so-called environmental integrated assessment studies. However, those studies have been employed in a way that energy and environmental aspects are assessed in different circumstances, with completely disconnected analyses. In this research it is proposed a methodology for prospection of undeveloped hydropower potential in a river basin scale. The methodology establishes procedures and criteria for estimating the global hydropower potential in the river basin within a stage in planning in which the integrated analysis of energy aspects and technical-economic and environmental fragilities is effectively taken into account into the definitive solution of river partitioning. The methodology is implemented within a GIS-based tool, allowing the distributed analysis of the river basin for hydropower prospection purposes. Through the automated processing of the digital elevation model and regional discharge maps a huge number of plant alternatives are located in the basin. Alternatives are characterized by type of operation (runof- the-river or storage), layout (derivation by tunnel or through the river bank or at the toe) and dam height at the site. The hydro plant alternatives are ordered and selected and the energy and fragility assessment is integrated with the focus on the river basin, allowing the estimation of the feasible global potential and the configuration of the final set of hydropower plants. This methodology was applied to Taquari-Antas river basin, in RS, in order to validate the prospection and selection algorithms based on an existing prospection study. The selection process resulted in a set of plants different from that of the previous studies, however, with very similar global statistics of potential. A sensibility analysis of the fragility indicators weights shows the variation over the total potential respect to the basis scenario. Results show the tool great potential for spotting sites endowed to hydropower production and reassure the applicability of the methodology of undeveloped hydropower prospection into the mid-to-long-term electricity sector planning.

Estudos de inventário de potencial hidrelétrico no Brasil passaram recentemente por um período sem novos investimentos, limitando a oferta de curto e médio prazo de hidroeletricidade no país. Ao mesmo tempo em que não foram produzidos novos estudos de prospecção, os estudos existentes de inventário passaram a ser reavaliados sob a ótica ambiental, através de estudos de avaliação ambiental integrada. Esses estudos, no entanto, têm sido empregados de tal forma que aspectos energéticos e ambientais são avaliados em ocasiões diferentes, em análises totalmente desconexas. Com esta pesquisa, propõe-se uma metodologia de prospecção de potencial hidrelétrico remanescente na escala de bacia hidrográfica. A metodologia estabelece critérios e procedimentos para a estimativa do potencial global na bacia, em uma etapa do planejamento em que a análise conjunta de aspectos energéticos e de fragilidades técnicoeconômicas e ambientais é efetivamente incorporada na solução final de divisão de quedas. A metodologia está implementada em uma ferramenta com base em um sistema de informações geográficas que permite a análise distribuída na bacia para a prospecção de potenciais. Através do processamento automatizado do modelo digital do terreno e de vazões regionais estatísticas, diversas alternativas de projeto são localizadas na bacia, caracterizando o tipo de operação (fio d’água ou reservação), layout (com derivação por túnel ou pela margem ou geração no pé) e altura do barramento no sítio. As alternativas de projeto são hierarquizadas e selecionadas e as análises energética e de fragilidades são realizadas em conjunto, com o foco na bacia hidrográfica, permitindo a estimativa do potencial global viável e a obtenção da divisão de quedas final. A metodologia foi aplicada à bacia do rio Taquari-Antas no RS, visando a validação dos algoritmos de prospecção e do processo de seleção, com base em inventário de potencial hidrelétrico existente. A seleção de alternativas de projeto resultou em uma divisão de quedas diferente daquela do inventário existente, no entanto, com estatísticas globais de potencial bastante similares. Uma análise de sensibilidade dos pesos dos indicadores de fragilidade mostra a faixa de variação do potencial global em relação ao cenário base. Os resultados obtidos mostram o grande potencial das ferramentas de localização de sítios com vocação para produção de energia e comprovam a aplicabilidade da metodologia de prospecção do potencial hidrelétrico remanescente no planejamento de médio em longo prazo do setor elétrico. / Hydropower prospection studies in Brazil have recently passed through a period without any new investment, restraining the country’s hydroelectric offer in the short-mid term. While no new studies were released, the existent hydropower inventory studies have passed through reassessment under an environmental point of view, through the so-called environmental integrated assessment studies. However, those studies have been employed in a way that energy and environmental aspects are assessed in different circumstances, with completely disconnected analyses. In this research it is proposed a methodology for prospection of undeveloped hydropower potential in a river basin scale. The methodology establishes procedures and criteria for estimating the global hydropower potential in the river basin within a stage in planning in which the integrated analysis of energy aspects and technical-economic and environmental fragilities is effectively taken into account into the definitive solution of river partitioning. The methodology is implemented within a GIS-based tool, allowing the distributed analysis of the river basin for hydropower prospection purposes. Through the automated processing of the digital elevation model and regional discharge maps a huge number of plant alternatives are located in the basin. Alternatives are characterized by type of operation (runof- the-river or storage), layout (derivation by tunnel or through the river bank or at the toe) and dam height at the site. The hydro plant alternatives are ordered and selected and the energy and fragility assessment is integrated with the focus on the river basin, allowing the estimation of the feasible global potential and the configuration of the final set of hydropower plants. This methodology was applied to Taquari-Antas river basin, in RS, in order to validate the prospection and selection algorithms based on an existing prospection study. The selection process resulted in a set of plants different from that of the previous studies, however, with very similar global statistics of potential. A sensibility analysis of the fragility indicators weights shows the variation over the total potential respect to the basis scenario. Results show the tool great potential for spotting sites endowed to hydropower production and reassure the applicability of the methodology of undeveloped hydropower prospection into the mid-to-long-term electricity sector planning.

Estudos de inventário de potencial hidrelétrico no Brasil passaram recentemente por um período sem novos investimentos, limitando a oferta de curto e médio prazo de hidroeletricidade no país. Ao mesmo tempo em que não foram produzidos novos estudos de prospecção, os estudos existentes de inventário passaram a ser reavaliados sob a ótica ambiental, através de estudos de avaliação ambiental integrada. Esses estudos, no entanto, têm sido empregados de tal forma que aspectos energéticos e ambientais são avaliados em ocasiões diferentes, em análises totalmente desconexas. Com esta pesquisa, propõe-se uma metodologia de prospecção de potencial hidrelétrico remanescente na escala de bacia hidrográfica. A metodologia estabelece critérios e procedimentos para a estimativa do potencial global na bacia, em uma etapa do planejamento em que a análise conjunta de aspectos energéticos e de fragilidades técnicoeconômicas e ambientais é efetivamente incorporada na solução final de divisão de quedas. A metodologia está implementada em uma ferramenta com base em um sistema de informações geográficas que permite a análise distribuída na bacia para a prospecção de potenciais. Através do processamento automatizado do modelo digital do terreno e de vazões regionais estatísticas, diversas alternativas de projeto são localizadas na bacia, caracterizando o tipo de operação (fio d’água ou reservação), layout (com derivação por túnel ou pela margem ou geração no pé) e altura do barramento no sítio. As alternativas de projeto são hierarquizadas e selecionadas e as análises energética e de fragilidades são realizadas em conjunto, com o foco na bacia hidrográfica, permitindo a estimativa do potencial global viável e a obtenção da divisão de quedas final. A metodologia foi aplicada à bacia do rio Taquari-Antas no RS, visando a validação dos algoritmos de prospecção e do processo de seleção, com base em inventário de potencial hidrelétrico existente. A seleção de alternativas de projeto resultou em uma divisão de quedas diferente daquela do inventário existente, no entanto, com estatísticas globais de potencial bastante similares. Uma análise de sensibilidade dos pesos dos indicadores de fragilidade mostra a faixa de variação do potencial global em relação ao cenário base. Os resultados obtidos mostram o grande potencial das ferramentas de localização de sítios com vocação para produção de energia e comprovam a aplicabilidade da metodologia de prospecção do potencial hidrelétrico remanescente no planejamento de médio em longo prazo do setor elétrico. / Hydropower prospection studies in Brazil have recently passed through a period without any new investment, restraining the country’s hydroelectric offer in the short-mid term. While no new studies were released, the existent hydropower inventory studies have passed through reassessment under an environmental point of view, through the so-called environmental integrated assessment studies. However, those studies have been employed in a way that energy and environmental aspects are assessed in different circumstances, with completely disconnected analyses. In this research it is proposed a methodology for prospection of undeveloped hydropower potential in a river basin scale. The methodology establishes procedures and criteria for estimating the global hydropower potential in the river basin within a stage in planning in which the integrated analysis of energy aspects and technical-economic and environmental fragilities is effectively taken into account into the definitive solution of river partitioning. The methodology is implemented within a GIS-based tool, allowing the distributed analysis of the river basin for hydropower prospection purposes. Through the automated processing of the digital elevation model and regional discharge maps a huge number of plant alternatives are located in the basin. Alternatives are characterized by type of operation (runof- the-river or storage), layout (derivation by tunnel or through the river bank or at the toe) and dam height at the site. The hydro plant alternatives are ordered and selected and the energy and fragility assessment is integrated with the focus on the river basin, allowing the estimation of the feasible global potential and the configuration of the final set of hydropower plants. This methodology was applied to Taquari-Antas river basin, in RS, in order to validate the prospection and selection algorithms based on an existing prospection study. The selection process resulted in a set of plants different from that of the previous studies, however, with very similar global statistics of potential. A sensibility analysis of the fragility indicators weights shows the variation over the total potential respect to the basis scenario. Results show the tool great potential for spotting sites endowed to hydropower production and reassure the applicability of the methodology of undeveloped hydropower prospection into the mid-to-long-term electricity sector planning.