2015/2016

Hidroeletricidade em Portugal

“Como se desenvolverá o sistema

hidroelétrico futuro em Portugal?”

Turma: 11MC01

Equipa: 2

Carolina Caffi|Diogo Costa|Jorge Gonçalo|Luís Torres|Simão Mendo|Valter Micas

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

Resumo:

Este trabalho foi elaborado no âmbito da Unidade Curricular Projeto FEUP e

tem como principais objetivos mostrar aos alunos como é essencial trabalhar em equipa,

ensinar como elaborar um relatório de engenharia e criar uma ligação entre os alunos e o

mundo exterior, nomeadamente ao nível da comunicação de informações.

Ao longo deste relatório vai ser apresentada uma forma de transformar energia

mecânica em energia elétrica.

A energia elétrica produzida pelo meio da água, seja ela de que forma for, é

denominada energia hidroelétrica. Esta energia representa cerca de um quinto da energia

produzida a nível mundial, sendo que muitos profissionais e estudos tendem dizer que esta

fatia não vai evoluir em termos de percentagem mas sim em quantidade de energia

produzida visto que no futuro prevê-se um aumento de energia produzida.

Neste trabalho será exposta, como já foi dito, a energia hidroelétrica em Portugal

mas focar-se-á principalmente no futuro desta última. Contudo serão feitas comparações

com o resto do mundo em diversas situações. Também serão estudadas algumas formas de

produção de energia hidroelétrica presentes e futuras fora do território português e

avaliar-se-á a viabilidade da execução dessas formas de produção de energia em

Portugal.

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

Agradecimentos:

Gostaríamos de agradecer à supervisora Ana Barbosa e ao senhor Professor

Francisco Piqueiro pela dedicação e apoio que nos forneceram ao longo do nosso

trabalho. E também ao Instituto Hidrográfico por divulgar alguns dados essenciais sobre

as correntes do rio Tejo.

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

Índice:

1-INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................................................... 4

2-ÁGUA COMO FONTE DE ENERGIA ................................................................................................................................ 5

2.1- Produção de Energia Elétrica - Central Hidroelétrica ........................................................................................ 5

2.2- Aproveitamentos hidroelétricos ............................................................................................................................... 7

3- ENQUADRAMENTO DA PRODUÇÃO HIDROELÉTRICA NO SISTEMA PRODUTOR ELÉTRICO NACIONAL ..... 9

4-LINHAS DE DESENVOLVIMENTO A PROJETAR E IMPLEMENTAR NUM FUTURO PRÓXIMO ............................. 13

4.1- Sistemas hidrelétricos a ser implementados........................................................................................................ 13

4.2- Centrais maremotrizes ............................................................................................................................................. 15

5- CONCLUSÃO .................................................................................................................................................................... 16

6- BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................................................... 17

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

1- Introdução

No planeta Terra tanto o ar como a água são bens essenciais para a existência de vida,

mas nada tem um valor comparável ao da água pois esta é uma substância essencial para

a vida humana. A sua abundância permitiu que desde a Grécia Antiga o Homem construísse

cisternas, sistemas de diques e barragens para produção de energia para sua necessidade.

Assim, a energia hídrica é um dos mais antigos aproveitamentos energéticos a grande

escala e a sua produção é principalmente efetuada nas centrais hidroelétricas (instalações

nas quais há transferências e transformações de energia potencial e cinética associadas à

água) em barragens para a retenção de grandes quantidades de água.

Sendo uma fonte renovável, quando se abrem as comportas de uma barragem, a água

que inicialmente se encontra em repouso (associada uma elevada energia potencial) passa

a mover-se com elevada energia cinética na direção das turbinas. Neste sistema a energia

cinética é transformada em energia mecânica e finalmente transformada em energia

elétrica nos geradores. A sua produção e a distribuição são fundamentais para o

desenvolvimento das sociedades.

Em Portugal, a componente da eletricidade na produção de energia renovável provem

maioritariamente das centrais hidroelétricas e eólicas e, deste modo, a utilização de água

como uma fonte de energia surgiu na última década do século XIX com a necessidade de

produção de energia para consumo.

Sendo assim, temos como objetivo apresentar a produção hidroelétrica no nosso país,

bem como as suas linhas de desenvolvimento do sistema a implementar num futuro próximo

mas, principalmente, mostrar como se desenvolverá o sistema hidroelétrico futuro em

Portugal.

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

2- Água como fonte de energia

Na Terra, a água encontra-se em constante movimento, processo que se designa

“Ciclo da água”. Toda esta dinâmica fornece uma excelente oportunidade de recolha de

energia renovável.

2.1- PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA - CENTRAL HIDROELÉTRICA Para produzir eletricidade a partir do movimento da água, o método mais geral é

a construção de barragens de modo a controlar o caudal dos rios.

Principais componentes de uma barragem hidroelétrica:

1. Albufeira

2. Comporta

3. Conduta forçada

4. Turbina Hidráulica

5. Gerador

6. Linhas de transporte de energia elétrica

FIGURA 1 BARRAGEM HIDROELÉTRICA

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

Princípio de funcionamento:

Perto do fundo do paredão da barragem existe uma comporta por onde a água

acelera por ação da força da gravidade. Com a queda, a água adquire velocidade e faz

com que a sua energia cinética aumente conduzindo-a até uma conduta forçada. A água

chega então ao ponto onde faz girar uma turbina hidráulica (Energia Cinética Energia

Mecânica), essa turbina está ligada a um gerador e com base nos princípios de Michael

Faraday*, gera-se energia elétrica (Energia Mecânica Energia Elétrica).

*Faraday descobriu que quando um íman passa por uma espira, gera-se um fluxo

de corrente. Num gerador de grandes dimensões, eletroímanes são montados no perímetro

do rotor. O rotor está ligado ao eixo da turbina e roda a uma velocidade constante. Ao

rodar faz os eletroímanes passar por condutores (espiras), criando uma diferença de

potencial nos terminais do gerador.

A Potência da corrente elétrica gerada calcula-se através da expressão:

P = ρhrge

P Potência em Watt

ρ Densidade da água

h Cota em metros

r Caudal em metros cúbicos por segundo

g Aceleração da gravidade à superfície da Terra em metros por segundo quadrado.

e Eficiência da central

FIGURA 2 ESQUEMA DE UM GERADOR /

TURBINA DE UMA BARRAGEM HIDROELÉCTRICA

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

2.2 – APROVEITAMENTOS HIDROELÉTRICOS

Tipos de aproveitamentos hidroelétricos

Para diferentes cursos de água existem diferentes aproveitamentos, sendo as

barragens construídas mediante as características dos cursos de água.

Deste modo, há que salientar três tipos de aproveitamentos dos cursos de água:

A Fio de Água- Estas barragens localizam-se em cursos de água cujo declive é pouco

acentuado cujos caudais são inconstantes. A reduzida capacidade de

armazenamento faz com que certas afluências não sejam aproveitadas.

De Albufeira- Neste tipo de aproveitamento, é possível constatar a retenção de água

na albufeira. Estes reservatórios de água são usados para a produção de energia

e para a regularização do regime dos rios.

Nos aproveitamentos com Bombagem, estes retêm a água em albufeiras, contudo

estão equipadas com turbinas-bombas que permitem o retorno da água a montante.

No período de horas de maior consumo, a água da albufeira a montante é turbinada

para jusante, produzindo energia elétrica.

Por outro lado, nas horas de menor consumo, os excedentes de energia elétrica

produzida são usados para elevar a água da albufeira a jusante para a albufeira a

montante.

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

Atuais aproveitamentos hidroelétricos portugueses.

A distribuição dos aproveitamentos hidroelétricos, em Portugal, ocorre de forma

bastante irregular devido ao clima que o nosso país nos proporciona. Deste modo, sendo o

Norte uma região mais chuvosa, há cursos de água com maior volume, o que contribui para

uma maior abundância de projetos hídricos. Por outro lado, no Sul, a escassez de

pluviosidade resulta numa necessidade de retenção de água embora seja feita por um

número inferior de barragens em comparação com o Norte do país.

Na figura 3 é possível constatar o que foi mencionado anteriormente, que há um maior

número de centrais hidroelétricas no Norte do país.

FIGURA 3 MAPA DAS CENTRAIS HIDROELÉTRICAS EM PORTUGAL. (FONTE EDP).

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

3- Enquadramento da produção hidroelétrica no sistema

produtor elétrico nacional

Os aproveitamentos hidroelétricos, para além do seu contributo em termos de energia,

possuem grande relevância no que tange a diversificação na produção e consumo de

energias renováveis, assumem uma importância relevante na exploração do sistema elétrico

nacional. Estes centros produtores apresentam elevados níveis de disponibilidade e

fiabilidade, e uma das suas principais vantagens é a sua grande flexibilidade de

exploração. Pelas suas características próprias, as centrais hidroelétricas asseguram

facilmente o ajuste fino entre a produção e o consumo aceitando as variações constantes

de carga a que são sujeitas. Em caso de falha, por exemplo, um disparo de um grupo

térmico, é possível colocar rapidamente na rede a potência disponível dos grupos que já

estão em produção e arrancar rapidamente outros que estejam parados. Atualmente

existem grupos geradores hidroelétricos que colocam a sua potência na rede, a partir da

situação de parados em um minuto e meio (Ordem dos Engenheiros).

Perspetivas de desenvolvimento

Numa avaliação prospetiva do potencial hidroelétrico português, justifica-se

apresentar estimativas do potencial existente, já em exploração ou ainda por aproveitar,

conforme os valores disponíveis referentes ao final de 2014 (Quadro 1). Da análise dos

valores contidos nesse Quadro, deve salientar-se a considerável capacidade ainda não

explorada, sobretudo através de pequenos aproveitamentos hidroelétricos, onde há

cerca de dois terços do potencial avaliado por instalar.

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

Relativamente aos aproveitamentos hidroelétricos cuja execução se previa, salientam-se

os novos grandes aproveitamentos, em grande parte, equipados com grupos reversíveis

(abrangendo 8 centrais com uma capacidade global de 2280 MW), os reforços de

potência de centrais existentes (em execução pela EDP, nas bacias hidrográficas dos rios

Douro e Cávado, com 1270 MW de potência instalável) e os pequenos aproveitamentos

que poderiam acrescentar mais cerca de 300 MW.

Quadro 1 – Potencialidades hidroeléctricas no território continental português.

Tipo de aproveitamento

Explorados (i)

(MW)

Por explorar

(MW)

Total

(MW)

Pequena e média dimensão (<30 MW)

417 703 1 120 (ii)

Grande dimensão 5 239 4 481 9 720 (iii)

Total de renováveis 10 598 (iv) 11 522 22 120

(i) segundo estatísticas da DGEG e da REN, relativas a Dezembro de 2012; (ii) conforme “Cenários de Evolução Previsional da Produção em Regime Especial 2005-2025”, da REN; (iii) compatibilizando PBEPH, outros aproveitamentos planeados e reforços de potência em curso; (iv) produzindo quase 50% do consumo total de eletricidade, estando 4450 MW já instalados em parques eólicos.

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

FIGURA 4 PREÇO HORÁRIO DO MERCADO DIÁRIO – 12/08/2014

Dados do Agosto de 2015, mostram que Portugal continental contínua com valores

de quantidade de precipitação inferiores ao normal. De acordo com o boletim de Agosto

do IPMA, o País encontra-se numa situação de seca meteorológica, sendo a área afetada

de cerca de 70%. Estas condições têm contribuído severamente para a diminuição da

produção hidroelétrica. Este facto tem contribuído para que a produção de eletricidade de

fontes renováveis em termos acumulados apresente quotas inferiores aos valores médios,

surgindo com uma contribuição de 49,6% em Portugal Continental. É de realçar que este

cenário tem contribuído para o agravamento dos preços do mercado de eletricidade; a

média do preço de mercado em Outubro de 2015 foi de 50,16 €/MWh enquanto no

período homólogo de 2014 foi de 49,9€/MWh (Fonte: OMIE, 2015).

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

F

FIGURA 5 PREÇO HORÁRIO DO MERCADO DIÁRIO – 12/08/2015

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4- Linhas de desenvolvimento a projetar e implementar

num futuro próximo

4.1 SISTEMAS HIDRELÉTRICOS A SER IMPLEMENTADO Os projetos previstos para o futuro próximo em Portugal são principalmente a

construção de novas barragens e novas centrais hidroelétricas. Estão listadas de seguida

barragens e centrais hidroelétricas que estão a ser desenvolvidas para entrar em serviço

no futuro próximo, por parte da EDP (Energias de Portugal):

Barragens:

Barragem de Foz Tua

Barragem de Fridão

A Barragem de Foz Tua é uma nova barragem situada no rio Tua, que terá uma potência

total de 252 MW e uma produção anual bruta de 600GWh, tendo sido investido €370

milhões neste projeto. Na Barragem de Fridão foi feito um investimento de €304 milhões

para melhorar a sua potência, de 162 MW para 238 MW

Centrais hidroelétricas:

Salamonde II

Paradela II

As centrais hidroelétricas, referidas acima,

estão a ser renovadas para aumentar a sua

potência, equipando-as com um grupo

gerador reversível de maior potência e varias

remodelações idênticas nas duas centrais.

FIGURA 6 LOCALIZAÇÃO DAS BARRAGENS E CENTRAIS HIDROELÉTRICAS

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

Bombagem:

Apesar de este método ser utilizado há décadas, será instalado um sistema de

bombagem na barragem de Foz Tua que continuará presente nos futuros projetos das

barragens em Portugal, pois é muito eficiente. A bombagem hidroelétrica consiste em

armazenar a energia enquanto a barragem é menos usufruída, por exemplo durante a

noite, para posteriormente ser utilizada nas horas de maior consumo.

FIGURA 7 FUNCIONAMENTO DE UMA BOMBAGEM (FONTE USGS)

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

4.2 CENTRAIS MAREMOTRIZES

As centrais maremotrizes são centrais hidroelétricas que produzem energia elétrica

com um sistema ligeiramente diferente ao das barragens.

Estas centrais, apesar de serem muitíssimo eficazes não podem ser construídas em

todos os sítios do planeta. Produzindo energia através da velocidade das correntes e do

desnível entre a baixa-mar e a preia-mar, uma central maremotriz é somente eficaz se

houver uma diferença de pelo menos 5 metros (mas preferencialmente entre 10 e 15

metros) entre os extremos das marés.

Neste momento a central deste género que produz mais energia no mundo está

situada na Coreia do Sul, mais precisamente no lago de Sihwa. Esta central que custou

cerca de 220 milhões de Euros produz em média 550 GWh anuais e foi inaugurada em

Agosto de 2011 tendo a partir desse momento deixado para trás a central situada na

bretanha que desde 1966 era a central que produzia energia mais no mundo.

FIGURA 8 FOTOGRAFIA DE UMA CENTRAL MAREMOTRIZ

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

Outros países como a Inglaterra ou a Rússia já têm projetos em desenvolvimento para

este tipo de centrais. Mas a Coreia do Sul pretende continuar a ser detentora da central

mais potente do mundo, deste género, e planeia inaugurar a central de Incheon em Junho

de 2017 que se espera que produza cera de 2,40 TWh anualmente.

Contudo como já se disse nos parágrafos anteriores para ter uma central deste

género que seja produtiva os desnível entre a baixa-mar e a preia-mar tem de ter um

mínimo de 5 metros. Ora em Portugal as marés não têm uma amplitude tão grande e sendo

assim as correntes não são fortes o suficiente. Sendo assim pode-se dizer que não é rentável

implantar uma central deste tipo no território nacional.

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

4.3 ENERGIA ONDAMOTRIZ

São várias as formas de produzir energia elétrica ao utilizar as ondas. Mesmo assim,

duas maneiras são mais utilizadas. Portugal tem uma central para cada uma das formas.

A forma mais conhecida é a famosa “minhoca” que está à tona da água e que é

movimentada para cima e para baixo com a força das ondas. Esta tipo de centrais é mais

uma vez exclusivo a alguns lugares do mundo sendo que requere algumas condições

essenciais para poder ser rentável. Uma das condições é que entre o engenho e o fundo

do mar tem de haver uma distância superior a 50 metros, ora não há muitos sítios no mundo

que tenham ondulação suficientemente grande com tão pouca profundidade. Portugal tem

a primeira central deste tipo situada perto da Póvoa do Varzim e está ativa desde 2008

mas para o futuro prevê-se algumas alterações de maneira a que a central produza mais

energia. No resto do mundo há variados projetos em desenvolvimento.

FIGURA 9 COMPONENTES CENTRAL ONDAMOTRIZ

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HIDROELETRICIDADE EM PORTUGAL

Outra forma também conhecida é um sistema em que a água que provem das ondas

entra numa estrutura que contêm ar e só uma saída. Ora pelas leis da física ao entrar água

nessa estrutura, que está presa a terra, o ar saí pela única saída possível. Esta saída tem

uma ventoinha do género das ventoinhas que produzem a energia eólica que ao rodar faz

acionar um gerador que transforma a energia mecânica em energia elétrica. Em Portugal

há uma central deste género, a central de ondas do Pico.

FIGURA 10 SISTEMA DE COLUNA DE ÁGUA OSCILANTE

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5- Conclusão:

Com a realização deste trabalho verificamos a grande importância que os

sistemas hidroelétricos adquirem em Portugal, visto que nos foi dada a

oportunidade de estabelecer contacto com diversas fontes de informação

acerca do tema em debate. Por conseguinte, os nossos conhecimentos

relativamente ao tema em questão foram expandidos e as nossas dúvidas

totalmente esclarecidas.

É também de salientar que este projeto nos permitiu desenvolver as nossas

competências em equipa e saber como trabalhar em conjunto.

Em suma, a pesquisa exaustiva sobre o tema anteriormente mencionado

permitiu-nos concluir que a energia hidroelétrica é essencial para a evolução e

para o desenvolvimento da sociedade.

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6- Bibliografia:

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http://www.efacec.pt/PresentationLayer/ResourcesUser/fotos/Refer%C3%AAncias/sistema_coluna_agua_oscilante.jpg