Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Caracterizao da Produo de Centrais Mini - Hdricas

Hlder Jos de Sousa Teixeira

Dissertao realizada no mbito do Mestrado Integrado em Engenharia Electrotcnica e de Computadores

Major Energia

Orientador: Prof. Doutor Cludio Monteiro

Julho de 2009

ii

Hlder Jos de Sousa Teixeira, 2009

iii

Resumo

As Centrais Mini-Hdricas (CMH) esto entre os recursos renovveis que ainda podem ser

aproveitados em Portugal.

De todos os recursos renovveis as CMH so das mais difceis de compreender, devido s

caractersticas particulares de cada central, tanto na vertente tcnica como na vertente da

envolvente e do prprio recurso.

Este trabalho estudar as caractersticas tcnicas dos componentes das CMH e das envol-

ventes tpicas onde estas se encontram instaladas, pretendendo contribuir para um levanta-

mento da tipificao das centrais instaladas em Portugal.

Do estudo das caractersticas de produo das CMH ser possvel retirar concluses sobre

procedimentos de optimizao, sobre o perfil de produo e estratgias de operao.

Por ltimo, o trabalho permitir caracterizar geograficamente o recurso energtico, for-

necendo bases para o desenvolvimento de modelos de avaliao do potencial para a instala-

o de CMH.

Palavras-chave: Avaliao do Recurso Energtico, Caracterizao de Produo, Centrais

Mini-Hdricas.

iv

v

Abstract

The small hydropower plants are among the renewable resources that can still be further

develop in Portugal.

Of all the renewable resources, the small hydropower plants are some of the most diffi-

cult to understand, due to the particular characteristics of each hydropower plant, in a

technical as well as environment and resource point of view.

This study will investigate the technical characteristics of the small hydropower plants

components and the typical environments where they are implemented. The goal of this

analysis is to describe the standardization of small hydropower plants installed in Portugal.

After this investigation of the production characteristics of the small hydropower plant,

it will be possible to reach conclusions about optimization processes, production profiles and

operation strategies.

Finally, this dissertation will allow to describe geographically this power resource, estab-

lishing basis for the development of models in order to evaluate the potential small hydro-

power plants implementation.

Keywords: Small Hydropower Plants, Power Resource Evaluation, Production Characteri-

zation.

vi

vii

Agradecimentos

Serve o presente momento para homenagear e agradecer a todas as pessoas e instituies

que contriburam, directa ou indirectamente, para a elaborao e sucesso desta dissertao,

evidenciando as seguintes:

Ao meu orientador, Professor Doutor Cludio Monteiro, uma palavra de amizade e de pro-

fundo agradecimento pelo seu apoio constante e incansvel, crticas e sugestes relevantes

que contriburam de forma benigna para o desenrolar desta dissertao.

empresa Smartwatt e seus colaboradores pela disponibilidade de recursos, colaborao

e apoio prestados no desenvolvimento desta dissertao.

Ao Engenheiro Joo Sousa pela sua amizade, apoio e disponibilidade manifestada na revi-

so deste presente documento.

A todos os colegas e amigos, especialmente ao Carlos Oliveira, Elsa Ferraz e Tiago Santos,

pelo apoio e amizade nas longas e difceis batalhas ao longo destes ltimos cinco anos. Sere-

mos para sempre o Quarteto Maravilha.

Um agradecimento muito sentido para os meus pais, pelo estmulo infatigvel e apoio

incondicional prestados desde o primeiro dia. Pela pacincia, amizade e disponibilidade com

que sempre me ajudaram. No basta um muito obrigado para agradecer tudo o que sou, que

devido educao que sempre se esforaram em me proporcionar.

A minha irm, Engenheira Ldia Teixeira que se tornou num exemplo a seguir pela sua for-

a, coragem e determinao, bem como pelos seus preciosos conselhos e dedicao prestada

ao longo da minha vida.

A todos os restantes familiares pela simpatia e preocupao que sempre demonstraram,

no esquecendo os que partiram, mas que me deixaram bem presente a sua marca.

A minha namorada Elsa pela sua enorme pacincia e compreenso, pelo imenso carinho,

ternura, fora e coragem transmitida ao longo deste percurso, que s assim tornou possvel

esta concretizao. Por todos estes aspectos e por muitos outros que no tem fim, um autn-

tico muito obrigado.

viii

ndice

Resumo .............................................................................................. iii

Abstract .............................................................................................. v

Agradecimentos ................................................................................... vii

ndice ............................................................................................... viii

Lista de figuras .................................................................................... xi

Lista de tabelas .................................................................................... xv

Abreviaturas e Smbolos ........................................................................ xvi

Captulo 1 ............................................................................................ 1

Introduo ...................................................................................................... 1 1.1- Enquadramento ....................................................................................... 1 1.1.1- O Recurso Hdrico no Contexto Ambiental ..................................................... 1 1.1.2- Aproveitamentos Hidroelctricos ................................................................ 4 1.1.3- Necessidade da Caracterizao das CMH ....................................................... 6 1.2- Motivao .............................................................................................. 7 1.3- Objectivos ............................................................................................. 8 1.4- Estrutura da Dissertao ............................................................................ 8 1.5- Informao Usada na Dissertao .................................................................. 9

Captulo 2 .......................................................................................... 11

Estado da Arte ................................................................................................ 11 2.1- Mini-Hdricas ......................................................................................... 11 2.1.1- Um Interesse Recuperado ....................................................................... 11 2.1.2- Situao em Portugal ............................................................................. 12 2.1.3- Estatuto na EU-25 ................................................................................. 13 2.1.4- Motivao .......................................................................................... 14 2.1.5- Dimensionamento e Classificao .............................................................. 15 2.1.5.1- Potncia .......................................................................................... 16 2.1.5.2- Queda ............................................................................................ 17 2.1.5.3- Caudal ............................................................................................ 18 2.1.6- Regime de Explorao ............................................................................ 18 2.1.7- Constituio........................................................................................ 19 2.1.7.1- Albufeira ......................................................................................... 20 2.1.7.2- Canal de Aduo ................................................................................ 21 2.1.7.3- Cmara de Carga ............................................................................... 22

ix

2.1.7.4- Conduta Forada ................................................................................ 23 2.1.7.5- Edifcio da Central .............................................................................. 24 2.1.7.5.1- Equipamentos Mecnicos .................................................................... 25 2.1.7.5.2- Equipamentos Elctricos .................................................................... 27 2.1.8- Configuraes ...................................................................................... 28 2.1.8.1- Central com Canal de Aduo e Conduta Forada ......................................... 28 2.1.8.2- Central s com Conduta Forada ............................................................. 29 2.1.8.3- Central Encastrada na Barragem ............................................................. 30 2.1.8.4- Central s com Canal de Aduo ............................................................. 31 2.1.8.5- Casos Especficos ............................................................................... 31 2.1.9- Avaliao do Recurso das CMH .................................................................. 33

Captulo 3 .......................................................................................... 35

Caracterizao Hidrolgica ................................................................................. 35 3.1- Introduo ............................................................................................ 35 3.2- Distribuio Geogrfica da Pluviosidade ......................................................... 35 3.3- Caracterizao Temporal e Geogrfica da Pluviosidade ...................................... 38 3.3.1- Caracterizao da Pluviosidade Horria ....................................................... 38 3.3.2- Caracterizao da Pluviosidade Diria ......................................................... 40 3.3.3- Caracterizao do Nmero de Dias com Chuva ............................................... 42 3.3.4- Caracterizao do Nmero de Dias sem Chuva ............................................... 44 3.4- Correlao Geogrfica da Pluviosidade .......................................................... 46 3.4.1- Correlao Geogrfica da Pluviosidade Horria .............................................. 47 3.4.2- Correlao Geogrfica da Pluviosidade Diria ................................................ 48

Captulo 4 .......................................................................................... 49

Caracterizao das Centrais ................................................................................ 49 4.1- Introduo ............................................................................................ 49 4.2- Caractersticas Principais ........................................................................... 49 4.2.1- Potncia ............................................................................................ 49 4.2.2- Queda ............................................................................................... 52 4.2.3- Caudal ............................................................................................... 54 4.2.4- Eficincia Terica ................................................................................. 57 4.2.5- CMH versus Nmero e Tipo de Turbinas ....................................................... 58 4.2.6- Eficincia versus Nmero e Tipo de Turbina .................................................. 61 4.2.7- Queda versus Caudal .............................................................................. 62 4.2.8- rea da Bacia ...................................................................................... 64 4.2.9- Eficincia Real ..................................................................................... 67 4.2.10- Factor de Dimensionamento ................................................................... 68 4.2.11- Factor de Utilizao da Capacidade Instalada .............................................. 69 4.2.12- Factor de Utilizao do Caudal do Rio ....................................................... 71

Captulo 5 .......................................................................................... 75

Caracterizao da Produo ................................................................................ 75 5.1- Introduo ............................................................................................ 75 5.2- Estudo da Produo em CMH ....................................................................... 76 5.2.1- Comportamentos Tpicos ......................................................................... 76 5.2.2- Decaimentos ....................................................................................... 80 5.2.3- Anlise dos Mximos .............................................................................. 82 5.2.4- Influncia da Pluviosidade ....................................................................... 84 5.2.5- Definio de Perfis Tpicos ...................................................................... 88 5.2.6- Avaliao do Potencial Regional ................................................................ 89

Captulo 6 .......................................................................................... 97

Concluses ..................................................................................................... 97 6.1- Concluses Gerais ................................................................................... 97 6.2- Trabalhos Futuros ................................................................................. 100

x

Referncias ....................................................................................... 101

xi

Lista de figuras

Figura 1 Emisses de Dixido de Carbono no Mundo 2003-2030 [1]. ............................... 2

Figura 2 - Quantidade de Emisses de CO2 no Mundo por Sector. ................................... 2

Figura 3 Percentagem de Produo de Cada Tipo de Energia a Nvel Mundial [2]. ............. 3

Figura 4 Potencial Hdrico no Aproveitado vs. Dependncia Energtica Externa [8]. ......... 4

Figura 5 - Evoluo da Energia Produzida a Partir de Fontes Renovveis (TWh) [10]. ........... 5

Figura 6 Perspectiva de Evoluo da Capacidade Instalada Hdrica em Portugal [8]. .......... 5

Figura 7 CMH em Operao na EU-25 e CC, em 2004 [24]. ......................................... 13

Figura 8 Capacidade Instalada nas CMH nos Pases Membros da Unio Europeia [26]. ........ 14

Figura 9 Central de Fio-de-gua. ....................................................................... 19

Figura 10 Central de Albufeira. ......................................................................... 20

Figura 11 Albufeira Tpica de um Aproveitamento a Fio-de-gua. ................................ 21

Figura 12 Albufeira Tpica de um Aproveitamento com Capacidade de Regulao. ........... 21

Figura 13 Delimitao do Canal de Aduo. .......................................................... 22

Figura 14 Delimitao da Cmara de Carga. ......................................................... 23

Figura 15 Delimitao da Conduta Forada. .......................................................... 24

Figura 16 Turbina Pelton [40]. .......................................................................... 25

Figura 17 Turbina Kaplan [40]. .......................................................................... 26

Figura 18 Turbina Francis [40]. ......................................................................... 26

Figura 19 Tipo de Turbina em Funo da Queda e Caudal [41]. .................................. 26

Figura 20 Eficincia em Funo da Percentagem do Caudal Nominal [41]. ..................... 27

Figura 21 Central com Canal de Aduo e Conduta Forada. ...................................... 29

Figura 22 Central s com Conduta Forada. .......................................................... 30

xii

Figura 23 Central Encastrada na Barragem. .......................................................... 30

Figura 24 Central s com Canal de Aduo. .......................................................... 31

Figura 25 Central Construda para Fornecimento de Energia Indstria. ....................... 32

Figura 26 Central para Fim de Regadio. .............................................................. 32

Figura 27 Softwares e Metodologias Usadas para Avaliao de Locais Disponveis para a Instalao de CMH [49]. ............................................................................. 34

Figura 28 - Mapa da Quantidade de Precipitao Anual por Distrito. .............................. 37

Figura 29 Precipitao Total Anual do Territrio Nacional [51]. .................................. 37

Figura 30 Caracterizao da Pluviosidade Horria para a Regio Norte. ........................ 39

Figura 31 Caracterizao da Pluviosidade Horria para a Regio Centro. ....................... 39

Figura 32 Caracterizao da Pluviosidade Horria para a Regio Sul. ........................... 39

Figura 33 Caracterizao da Pluviosidade Diria para a Regio Norte. .......................... 41

Figura 34 Caracterizao da Pluviosidade Diria para a Regio Centro. ......................... 41

Figura 35 - Caracterizao da Pluviosidade Diria para a Regio Sul. ............................. 41

Figura 36 Srie da Pluviosidade Diria do Ano 2007 para Cada Regio. ......................... 43

Figura 37 Caracterizao do Nmero de Dias Sucessivos Com Chuva para a Regio Norte. .. 43

Figura 38 - Caracterizao do Nmero de Dias Sucessivos com Chuva para a Regio Centro. . 44

Figura 39 - Caracterizao do Nmero de dias Sucessivos com Chuva para a Regio Sul. ...... 44

Figura 40 Caracterizao do Nmero de Dias Sucessivos sem Chuva para a Regio Norte. ... 45

Figura 41 - Caracterizao do Nmero de Dias Sucessivos sem Chuva para a Regio Centro. . 45

Figura 42 - Caracterizao do Nmero de Dias Sucessivos sem Chuva para a Regio Sul. ...... 46

Figura 43 Correlao da Pluviosidade Real e Prevista Horria. ................................... 47

Figura 44 - Correlao da Pluviosidade Real e Prevista Diria. ..................................... 48

Figura 45 Histograma da Potncia Instalada nas CMH. ............................................. 50

Figura 46 Mapa da Distribuio da Potncia das CMH em Portugal. .............................. 51

Figura 47 Histograma da Distribuio da Queda nas CMH. ......................................... 52

Figura 48 Mapa da Distribuio das Quedas nas CMH em Portugal. .............................. 53

Figura 49 - Histograma da Distribuio do Caudal nas CMH. ........................................ 54

Figura 50 Histograma da Distribuio do Caudal entre 0 e 20m3/s. .............................. 55

Figura 51 - Mapa da Distribuio do Caudal nas CMH em Portugal. ................................ 56

xiii

Figura 52 Histograma da Frequncia de Eficincia nas CMH. ...................................... 57

Figura 53 Histograma do Nmero de Turbinas Aplicadas nas CMH. ............................... 58

Figura 54 Histograma do Tipo de Turbinas Aplicadas nas CMH. ................................... 59

Figura 55 - Mapa da Distribuio das Turbinas nas CMH em Portugal. ............................. 60

Figura 56 Histograma da Eficincia em Funo do Nmero de Turbinas. ........................ 61

Figura 57 Histograma da Eficincia em Funo do Tipo de Turbina. ............................. 62

Figura 58 Identificao do Tipo de Turbina atravs da Caracterstica Queda vs Caudal. ..... 63

Figura 59 Eficincia dos Diferentes Tipos de Turbina em Funo da Caracterstica Queda versus Caudal. ........................................................................................ 64

Figura 60 Histograma da Frequncia versus a rea da Bacia. ..................................... 65

Figura 61 - Mapa da Distribuio das reas da Bacia nas CMH em Portugal. ...................... 66

Figura 62 Recta Caracterstica da Eficincia Real. .................................................. 67

Figura 63 Grfico do Factor de Dimensionamento. .................................................. 68

Figura 64 Histograma do Factor de Utilizao da Capacidade Instalada. ........................ 70

Figura 65 Factor de Utilizao da Capacidade Instalada em Funo da Potncia. ............. 70

Figura 66 Histograma do Factor de Utilizao do Caudal do Rio. ................................. 72

Figura 67 Factor de Utilizao do Caudal do Rio em Funo da rea da Bacia. ................ 73

Figura 68 Factor de Utilizao do Caudal do Rio vs Factor de Utilizao da Capacidade Instalada. .............................................................................................. 74

Figura 69 Caracterstica de Produo de uma CMH em Funo do Tempo. ..................... 76

Figura 70 Estratgia de Operao 1. ................................................................... 77

Figura 71 Estratgia de Operao 2. ................................................................... 77

Figura 72 Produo da Central A. ...................................................................... 78

Figura 73 Produo da Central B. ...................................................................... 78

Figura 74 Produo da Central C. ...................................................................... 78

Figura 75 Produo da Central D. ...................................................................... 78

Figura 76 - Relao entre a Produo e a Pluviosidade para a Central A. ......................... 79

Figura 77 Decaimentos Caractersticos para a Central A. .......................................... 80

Figura 78 Decaimento A para a Central A. ............................................................ 81

Figura 79 Decaimento B para a Central A. ............................................................ 81

Figura 80 Decaimento vs Queda/Caudal. ............................................................. 82

xiv

Figura 81 Mximos de Produo da CMH. ............................................................. 83

Figura 82 Factor de Utilizao do Caudal do Rio vs Rcio de Mximos de Produo. ......... 83

Figura 83 - Correlao Cruzada entre Produo e Pluviosidade. ................................... 86

Figura 84 Atraso vs. Queda/Caudal. ................................................................... 87

Figura 85 Atraso vs. rea da Bacia. .................................................................... 87

Figura 86 Curvas dos Perfis Anuais de Produo. .................................................... 88

Figura 87 Rede Hidrogrfica do Territrio Portugus [51]. ........................................ 91

Figura 88 Altimetria do Territrio Portugus [51]. .................................................. 91

Figura 89 Declives Mdios ao Longo do Perfil do Percurso dos Rios e Ribeiras(os) por Concelho ao longo do Territrio Nacional. ...................................................... 92

Figura 90 Potencial Disponvel por Concelho. ........................................................ 94

Figura 91 Percentagem do Potencial Mini-Hdrico Explorado por Distrito. ...................... 96

xv

Lista de tabelas

Tabela 1 Classificao das CMH quanto Potncia. ................................................ 16

Tabela 2 - Classificao das CMH quanto Altura da Queda. ....................................... 17

Tabela 3 Nmero de Dias por Ano com Precipitao para as Diferentes Regies............... 42

Tabela 4 Avaliao do Potencial por Distrito para a Instalao de CMH. ........................ 95

xvi

Abreviaturas e Smbolos

Lista de abreviaturas

apren associao de energias renovveis

ASCE American Society of Civil Engineers

CC Candidate Countries

CCF Cross Correlation Function

CEE Comunidade Econmica Europeia

CGUL Centro de Geofsica da Universidade de Lisboa

CMH Centrais Mini-Hdricas

EDP Energias de Portugal

ESHA European Small Hydro Association

EU European Union

FEDER Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional

FEUP Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

GEE Gases de Efeito de Estufa

GFS Global Forecast System

HES HydroPower Evaluation Software

ICAT Instituto de Cincia Aplicada e Tecnologia

IEA International Energy Agency

IMP Integrated Method for Power Analysis

MATLAB MATrix LABoratory

MM5 Fifth Generation Penn State / NCAR Mesoscale Model MM5

PNBEPH Programa Nacional de Barragens com Elevado Potencial Hidroelctrico

PRE Produo em Regime Especial

SENV Sistema Elctrico No Vinculado

SPSS Statistical Package for the Social Science

UNIPEDE Union Internationale ds Producteurs et Distributers DEnergie Elctrique

xvii

Lista de smbolos

% Percentagem

A rea da Bacia Hidrogrfica

Alti Altimetria

Altimxima,i Altimetria mxima do rio ou ribeira(o) i

Altimnima,i Altimetria mnima do rio ou ribeira(o) i

CO2 Dixido de Carbono

declivei Declive do rio ou ribeira(o)

fD Factor de dimensionamento

fu Factor de Utilizao do Caudal do Rio

g Acelerao da gravidade

GWh Gigawatt-hora

H Queda

Hb Altura Queda Bruta

Hbmx Altura Queda Bruta Mxima

Hmdia Queda mdia

Hu Altura Queda til

kg/m3 Quilograma por metro cbico

km Quilmetro

km2 Quilmetro Quadrado

kW Quilowatt

kWh Quilowatt-hora

L Comprimento

l Litro

m Metro

m/s2 Metro por segundo quadrado

m2 Metro Quadrado

m3/s Metro Cbico por segundo

mm Milmetro

MVA Megavolt Ampere

MW Megawatt

n. Nmero

P Potncia Instalada

Pluv Pluviosidade

Pmxima Potncia Mxima

Pmdia Potncia mdia

Potencial Potencial disponvel numa regio

Q Caudal

s Segundo

xviii

TWh Terawatt-hora

Up Factor de Utilizao da Capacidade Instalada

xt Valor de Pluviosidade da central no instante t

xt-1 Valor de Pluviosidade central no instante t-1

yt Valor de Produo da central no instante t

yt-1 Valor de Produo da central no instante t-1

Eficincia do sistema

Decaimento

2 Varincia

Densidade da gua

Captulo 1

Introduo

Esta dissertao de mestrado foi realizada no mbito do Mestrado Integrado em Engenha-

ria Electrotcnica e de Computadores, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

(FEUP).

Neste trabalho de dissertao ser realizado um trabalho abrangente sobre a tipificao

de caractersticas das Centrais MiniHdricas (CMH) em Portugal. Este trabalho envolve trs

componentes:

Estudo e tipificao das caractersticas tcnicas das centrais e das caractersticas

da envolvente;

Tipificao das produes das CMH, caracterizando o perfil de produo e as

estratgias de operao;

Caracterizao do recurso hidrolgico identificando indicadores de recurso e

desenvolvendo metodologias de avaliao regional do potencial energtico para

instalao de CMH;

Este captulo apresenta uma viso da temtica e define quais os objectivos e motivao

inerentes sua realizao. No final do captulo apresenta-se uma breve explicao da organi-

zao estrutural da dissertao.

1.1- Enquadramento

1.1.1- O Recurso Hdrico no Contexto Ambiental

Actualmente as preocupaes mundiais incidem maioritariamente nas questes dos

impactos ambientais, especificamente na quantidade de Dixido de Carbono (CO2) emitido

2 Introduo

2

para a atmosfera. Deste modo, urge a necessidade de implementar polticas ambientais com

a finalidade de travar a progresso de emisses de gases.

Como se pode observar pela Figura 1, a quantidade de CO2 tem vindo a aumentar cons-

tantemente, prevendo-se que esse aumento seja progressivo at 2030.

Figura 1 Emisses de Dixido de Carbono no Mundo 2003-2030 [1].

Numa primeira abordagem, uma forma simples de resolver esta questo identificar os

sectores que emitem maiores quantidades de CO2 em proveito das suas funes, de forma a

ser possvel identificar os focos do problema. Concretamente, pela observao da Figura 2,

constata-se que o sector a nvel mundial que liberta uma maior quantidade de emisses de

CO2 o sector ligado produo de electricidade e calor. Assim sendo, torna-se imprescind-

vel pensar em formas de combater este problema.

Figura 2 - Quantidade de Emisses de CO2 no Mundo por Sector.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

2003 2004 2005 2010 2015 2020 2025 2030

Bili

e

s d

e T

on

ela

das

de

CO

2

Ano

32%

4%

16%20%

7%

21%Electricidade e Produo de calor

Outras Industrias de Energia

Fabricas e Construo

Transportes

Residencial

Outros Sectores

O Recurso Hdrico no Contexto Ambiental 3

Aps identificar o sector que induz maior emisso de gases existe a preocupao de iden-

tificar as razes e os possveis pontos de actuao para minimizar estes efeitos. A Figura 3

evidencia que aproximadamente 85% da produo de electricidade e calor provm de com-

bustveis fsseis. Porm, alm dos combustveis fsseis terem uma durao limitada aquando

da sua queima para a produo de electricidade existe a libertao de gases de efeito de

estufa (GEE) como o caso do CO2. Por estas razes tem surgido um crescente interesse nas

energias renovveis, pois para alm de possuir um carcter infinito, dado que so provenien-

tes de fontes de energia inesgotveis, aquando do seu funcionamento no existe, praticamen-

te, nenhuma libertao de CO2 para a atmosfera. Deste modo permite a minimizao dos

impactes ambientais.

Figura 3 Percentagem de Produo de Cada Tipo de Energia a Nvel Mundial [2].

A implementao de energias renovveis assumiu relevncia e interesse aps a criao do

Protocolo de Kyoto [3]. Este protocolo consistiu num compromisso de limitar o aumento de

emisses de CO2 para os pases aderentes. de salientar que este protocolo foi proposto a

nvel mundial, havendo contudo recusas de alguns pases em aceitar este acordo. Portugal

um dos pases aderentes e tem como meta limitar em 27% o aumento das emisses de GEE no

perodo de 2008 a 2012, relativamente ao valor de 1990 [4].

Analogamente, a Comunidade Europeia criou uma directiva comunitria 2001/77/CE [5]

que visa estabelecer o limite a atingir por cada pas na percentagem de energia fornecida aos

consumidores, originria das energias renovveis. Portugal assumiu o compromisso de em

2010 39% da energia total fornecida aos consumidores seja proveniente de fontes de carcter

renovvel. No entanto esse objectivo foi aumentado para 45%, at 2010 [6].

22%23%

40%

8%

1%

36%

5%

53%

5%

7 %

Carvo

Gs Natural

Petrleo

Nuclear

Solar

Hidrica

Geotrmica

Biomassa

Elica

4 Introduo

4

Tomando em considerao as imposies legais torna-se essencial aumentar e reforar a

energia proveniente de recursos endgenos. Segundo [7] o aumento de produo de electrici-

dade proveniente de fontes renovveis s poder ser realidade atravs do recurso a centrais

hidroelctricas ou elicas. Este facto justificvel, uma vez que as restantes fontes de ener-

gia renovvel ainda apresentam um estado de desenvolvimento tecnolgico que a curto e a

mdio prazo no lhes permitir atingir a quota desejada, alm de actualmente ainda apre-

sentarem falta de competitividade.

Em Portugal, a primeira fonte de energia renovvel que assumiu peculiaridade e interes-

se para colmatar as necessidades da sociedade, foi a energia proveniente da gua atravs das

centrais hidroelctricas. Contudo aps um perodo inicial de explorao ocorreu uma estag-

nao na explorao e desenvolvimento de aproveitamentos hidroelctricos.

Como se pode observar pela Figura 4, Portugal um dos pases a nvel europeu que apre-

senta uma maior percentagem de potencial hdrico no explorado face s dependncias ener-

gticas externas. Assim, a energia hdrica atravs do aumento do potencial hidroelctrico

nacional uma das solues com vista ao cumprimento dos objectivos delineados.

Figura 4 Potencial Hdrico no Aproveitado vs. Dependncia Energtica Externa [8].

Concretamente, foi criado o Programa Nacional de Barragens com Elevado Potencial

Hidroelctrico (PNBEPH), que tem como objectivo identificar e definir prioridades para os

investimentos a realizar em aproveitamentos hidroelctricos no horizonte de 2007 a 2020 [9].

1.1.2- Aproveitamentos Hidroelctricos

No panorama das energias renovveis, os aproveitamentos hidroelctricos apresentam um

elevado contributo em termos energticos (ver Figura 5), estes possuem capacidade de arma-

Aproveitamentos Hidroelctricos 5

zenamento, que lhes permite indirectamente armazenar energia. Alm disso, estes aprovei-

tamentos so caracterizados pela sua elevada eficincia, disponibilidade e acima de tudo

pela elevada capacidade de flexibilidade de produo [7].

Figura 5 - Evoluo da Energia Produzida a Partir de Fontes Renovveis (TWh) [10].

No que diz respeito ao potencial hidroelctrico nacional, segundo dados de Maro de

2009, existem cerca de 4814MW instalados, sendo 299MW produzidos a partir de CMH, com

capacidade at 10MW [10].

Porm, com o PNBEPH perspectiva-se uma evoluo de capacidade hdrica instalada, para

2020, de 7000MW (ver Figura 6).

Figura 6 Perspectiva de Evoluo da Capacidade Instalada Hdrica em Portugal [8].

Contudo, pelo facto de os melhores locais de instalao de centrais hidroelctricas de

grande porte j se encontrarem explorados e por induzirem maiores impactos ambientais, as

CMH assumem uma particular importncia para a segurana de abastecimento e para o cum-

6 Introduo

6

primento dos compromissos assumidos com as energias renovveis, constituindo uma tecnolo-

gia que beneficia das caractersticas da produo de energia elctrica descentralizada.

Segundo [11] as CMH apresentam-se como um dos mtodos mais econmicos de produo

de energia elctrica, uma vez que apresentam elevada confiabilidade e flexibilidade de ope-

rao, devido existncia de mecanismos que lhe permitem dar uma resposta imediata a

mudanas rpidas do sistema.

Este tipo de centrais ostenta tempos de vida til elevados, que em alguns casos pode

atingir valores superiores a 50 anos, sendo o perodo de construo relativamente curto (um a

dois anos).

Portanto, as CMH so totalmente independentes das variaes do custo do petrleo e

permitem a produo descentralizada prxima dos locais de consumo o que possibilita a

reduo de perdas nas linhas de transmisso. Este tipo de centrais pode ser controlado dis-

tncia, dispensando portanto a presena humana no edifcio da central.

Refira-se que, em termos estatsticos, dados confirmam que em Maro de 2009 a potncia

total instalada em aproveitamentos hidroelctricos at 10MW de 299MW, com uma produ-

o estimada de 562GWh [10]. Em perspectivas futuras, as previses apontam para uma

potncia instalada de cerca de 400MW e uma produo estimada anual de 1600GWh [12].

1.1.3- Necessidade da Caracterizao das CMH

Actualmente uma quantidade significativa de energia elctrica gerada a partir de fontes

de energia renovveis, especificamente as CMH so uma dessas fontes de energia. Contudo,

at ao momento ainda no foi dado destaque forma de produo das CMH, isto , no foram

estudados e caracterizados os perfis de produo deste tipo de aproveitamentos hidroelctri-

cos.

A produo nas CMH depende, essencialmente, das caractersticas fsicas do terreno,

especificamente da altura de queda e do caudal, que de forma directa permitem determinar

a potncia a instalar neste tipo de aproveitamentos. Porm, no se podem desprezar factores

como a sua localizao geogrfica, o tipo e quantidade de turbinas que so utilizadas na cen-

tral, nem o modo de explorao. Isto , se uma central com capacidade de armazenamento

designada por central de albufeira, seno uma central a fio-de-gua. Assim sendo, a asso-

ciao das caractersticas enumeradas anteriormente pode auxiliar na caracterizao do tipo

de produo tpica de uma central.

Particularmente, a caracterizao de produo das CMH poder apresentar-se como uma

mais-valia para os produtores aquando da construo de novos projectos hidroelctricos. Uma

vez que, permitir identificar e caracterizar o perfil tpico de produo, assim como obter

uma perspectiva acerca da quantidade de energia elctrica anual que o aproveitamento pode

produzir e consequentemente uma estimativa da remunerao.

Motivao 7

Para alm disso, a caracterizao da produo de CMH atravs da identificao de vari-

veis e factores que a afectam poder revelar-se uma ajuda imprescindvel para o desenvolvi-

mento de modelos de previso de produo elctrica.

Um outro pormenor que se reveste de importncia caracterizar o recurso hidrolgico

atravs da identificao de indicadores de recurso e do desenvolvimento de metodologias

para a avaliao do potencial energtico aquando da instalao de CMH. Concretamente, este

estudo permitir identificar zonas que renem condies favorveis para a explorao de

novos aproveitamentos hidroelctricos.

Em suma, por todas as razes enumeradas anteriormente, a essncia da realizao desta

dissertao justificvel, na medida em que se prev que ir existir uma elevada aposta na

energia proveniente de CMH. Portanto, de bastante interesse que para a instalao de CMH

existam estudos de tipificao das caractersticas tcnicas das centrais e das caractersticas

envolventes, tipificao das produes das CMH atravs da caracterizao do perfil de produ-

o e das estratgias de operao e avaliao do potencial energtico.

1.2- Motivao

A energia hdrica uma das prioridades contempladas pelas polticas energticas nacio-

nais, portanto esta temtica apresenta-se como uma das reas de investigao e progresso

cientficos.

Concretamente, a caracterizao de produo uma temtica que j mereceu lugar de

destaque para outras fontes de energia renovvel, designadamente na energia elica e solar.

No caso particular da energia elica existem diversos mapas [13-15] que caracterizam o

potencial elico em Portugal. A finalidade adjacente sua criao ilustrar as caractersti-

cas, a intensidade do vento e a estimativa de produo elica no s na avaliao prvia do

potencial energtico do vento, mas tambm como instrumento auxiliar de deciso de futuros

investimentos.

De forma anloga, tambm para a energia solar existem mapas de radiao solar [16, 17].

No entanto, a avaliao do potencial energtico para a instalao de CMH ainda no mereceu

estudo, talvez devido reduzida fraco de produo de energia.

A motivao inerente a este trabalho proceder caracterizao do recurso hidrolgico,

ao estudo e tipificao das propriedades tcnicas das CMH e suas caractersticas envolventes,

bem como, a caracterizao dos perfis tpicos de produo e das estratgias de operao.

No entanto, no que se refere caracterizao de CMH esta tarefa dificultada, dado que

no existe informao relativa s suas caractersticas e praticamente nenhum registo das suas

produes anuais. Deste modo, um dos objectivos referentes caracterizao das CMH

8 Introduo

8

analisar as propriedades base, de forma a identificar os locais de elevado potencial hdrico

para avaliar as possibilidades de desenvolvimento de novos aproveitamentos hidroelctricos.

Para alm disso, um outro aspecto a ter em considerao que se diferencia das centrais

elicas e fotovoltaicas a gesto das CMH ser fortemente dependente das estratgias de

operao. Portanto, provvel que existam comportamentos de produo tpicos, preten-

dendo identificar esse padro e proceder sua modelizao.

Em concluso, definir a caracterizao de produo de CMH um valor acrescentado

para melhor conhecer como so, como produzem e onde se encontra o potencial das CMH.

1.3- Objectivos

No mbito geral, a presente dissertao pretende ser um desenvolvimento na rea da

investigao e progressos cientficos atravs da caracterizao de CMH.

Particularmente, os objectivos propostos para este trabalho baseiam-se nas seguintes

temticas:

Estudo e tipificao das caractersticas tcnicas das CMH:

o Caudal;

o Queda;

o rea de bacia hidrogrfica;

o Eficincia;

o Tipo de turbinas;

o Factores de utilizao do caudal do rio;

o Factores de utilizao da capacidade instalada;

Caracterizao de produo em CMH:

o Estudo tpico dos comportamentos de produo;

o Modelizao da produo;

o Tipificao de produo;

Caracterizao do recurso hidrolgico:

o Estudo dos declives mdios dos rios;

o Avaliao do potencial energtico para a instalao de CMH por concelho;

1.4- Estrutura da Dissertao

Esta dissertao composta por seis captulos, sendo este o captulo introdutrio.

No captulo 2 efectuada uma breve abordagem ao estado da arte referente s CMH. O

objectivo realizar uma abordagem da situao actual das CMH a nvel nacional e internacio-

nal. Alm disso, pretende-se efectuar uma caracterizao das CMH, incidindo principalmente

Informao Usada na Dissertao 9

sobre os seus aspectos construtivos, potncia disponvel, equipamentos elctricos, configura-

es adoptadas e estudos de avaliao de potencial.

No captulo 3 efectuado um estudo breve da caracterizao hidrolgica, tendo como

principal objectivo identificar pontos de elevado potencial hidrolgico, isto , determinar a

repartio da pluviosidade pelas diferentes regies do pas. Na parte final efectuado um

estudo de correlao entre a pluviosidade prevista e a pluviosidade real, com o propsito de

identificar divergncias.

A caracterizao das centrais apresentada no captulo 4. Este captulo apresenta uma

anlise das caractersticas especficas das CMH, assim como a sua localizao ao longo do

territrio nacional.

O captulo 5 contempla uma anlise da produo e da avaliao do potencial hdrico, ou

seja, expe um estudo acerca de parmetros que podem influenciar a produo e apresenta

uma avaliao e identificao de zonas propcias instalao de CMH.

Por fim, o captulo 6 apresenta as concluses mais relevantes e pertinentes do trabalho

desenvolvido e expe algumas perspectivas para trabalhos futuros, com base nos problemas

encontrados.

1.5- Informao Usada na Dissertao

Para a realizao da presente dissertao utilizaram-se dados e informao de diversas

fontes. Concretamente, os dados podem ser divididos em:

Dados Estticos sobre Centrais - Fornecem informao sobre o aproveitamento

hidroelctrico e das suas caractersticas, tais como:

o Nome;

o Concessionria;

o Localizao: Concelho e Distrito;

o Afluente: Rio ou Ribeira;

o Data de Incio de Explorao;

o Potncia Total Instalada;

o Produo Mdia Anual;

o rea da Bacia Hidrogrfica;

o Caudal Turbinado;

o Queda Bruta;

o Volume da Albufeira;

o Tipo e Nmero de Turbinas.

10 Introduo

10

Para obter os dados estticos Utilizaram-se como fontes de informao:

Dados de Publicaes

o Associao de Energias Renovveis (APREN) [18]

Anurio Pequenas Centrais Hdricas 2007;

Anurio Pequenas Centrais Hdricas 2006;

Anurio Pequenas Centrais Hdricas 2005.

Dados Web

o Museu da Electricidade [19]

Contm informao relativa s centrais elctricas, em funciona-

mento ou em projecto de construo, por distrito.

Dados Medidos em Suportes de Informao Espacial

o Software Google Earth

Permite visualizar imagens de satlite de qualquer parte da terra

explorando o seu contedo geogrfico;

usado para localizar as CMH e seus componentes;

Possibilita obter uma estimativa das reas das bacias hidrogrfi-

cas e pendentes;

Faculta a oportunidade de uma estimativa das quedas.

Dados Meteorolgicos Fornecem informao horria da pluviosidade e temperatura.

As previses meteorolgicas so fornecidas pelo Centro de Geofsica da Universidade

de Lisboa (CGUL) / Instituto de Cincia Aplicada e Tecnologia (ICAT), pela pessoa do

Professor Pedro Miranda. Estas so adquiridas atravs de um modelo de meso-escala

bem estabelecido, o modelo Fifth Generation Penn State / NCAR Mesoscale Model

MM5 (MM5), forado por condies fronteira obtidas numa previso global pelo mode-

lo Global Forecast System (GFS).

Dados de Produo - Os dados de produo usados neste trabalho so dados fictcios

criados a partir da descaracterizao de produes reais de algumas centrais, cedidos

pelos seus promotores. Refira-se que, esta descaracterizao foi necessria para

manter a confidencialidade exigida pelos promotores que gentilmente colaboraram

com este trabalho, atravs da Smarwatt.

Captulo 2

Estado da Arte

2.1- Mini-Hdricas

2.1.1- Um Interesse Recuperado

No incio da dcada de 80, devido existncia antecedente dos choques petrolferos de

1973, assistiu-se recuperao do interesse pelas CMH. Este facto, traduziu-se em projectos

de recuperao e de remodelao das CMH abandonadas ou em funcionamento com nveis de

potncias bastante inferiores aos admissveis pelas potencialidades naturais disponveis. Para

alm disso, tambm se procedeu criao de novas centrais, em diversos locais, cujo poten-

cial hdrico oferecia boas condies de rentabilidade a este tipo de empreendimento.

Deste modo, o desenvolvimento das CMH foi impulsionado pela necessidade emergente de

aumento de produo e pelo facto de os melhores locais de instalao de centrais hidroelc-

tricas de grande porte j se encontrar tomado. Do leque de fontes de energia elctrica des-

centralizada as CMH reuniam todas as condies para um progresso rpido isto devido expe-

rincia e conhecimentos adquiridos na rea dos recursos hidroenergticos e ao potencial

hidrolgico portugus [7, 12, 20].

No entanto, somente no final da dcada de 80 com a publicao do Decreto-Lei n.

189/88 [21], se estabeleceram normas relativas actividade de produo de energia elctrica

por pessoas singulares ou colectivas de direito pblico ou privado, que estavam unicamente

sujeitas ao cumprimento das normas tcnicas e de segurana previstas. Tudo isto promoveu a

produo de electricidade a partir das CMH com potncia aparente instalada at 10MVA.

Contudo, s com a criao do programa comunitrio VALOREN1 [22] e que as CMH passa-

ram a ser suficientemente atractivas para um novo tipo de entidades, nomeadamente para as

1 O programa VALOREN apresentou-se como um programa comunitrio do Fundo Europeu de Desen-

volvimento Regional FEDER sujeito s disposies gerais que regem aquele fundo.

12 Estado da Arte

12

autarquias que passaram a ter uma viso diferente dos seus rios. Pois, face ao critrio

exposto s podiam beneficiar directamente dos fundos os poderes pblicos ou instituies

equiparadas.

Este programa foi de extrema importncia na medida em que efectuou um reforo da

base econmica regional, criado pela Comunidade Econmica Europeia (CEE), e ps ao dispor

de Portugal uma quantia de aproximadamente 50 milhes de euros. O objectivo inerente a

este investimento, em traos gerais, tinha como finalidades:

Contribuir para a explorao dos recursos energticos locais;

Possibilitar uma utilizao mais racional da energia;

Promover e difundir novas tecnologias energticas;

Concretamente as regies abrangidas proporcionaram um desenvolvimento regional, de

forma a:

Melhorar as condies de abastecimento local de energia;

Criar postos de trabalho;

Enriquecer as regies tecnologicamente;

Assim sendo surgiram as primeiras empresas vocacionadas exclusivamente para a produ-

o de energia hidroelctrica e com elas o estabelecimento definitivo das CMH, como um tipo

de projecto de elevadssimo valor.

2.1.2- Situao em Portugal

Desde a criao do Decreto-Lei n189/88 que existiu um despertar no interesse em insta-

laes de CMH, devido s vantagens concedidas pela legislao e aos incentivos financeiros

disponveis. Contudo, a legislao que tem sido publicada continua a dinamizar o seu desen-

volvimento. Concretamente, at 1994 foram licenciados 120 empreendimentos de utilizao

de gua para produo de energia, sendo que, em 2001 apenas 44 estavam em funcionamen-

to, representando um total de 170MW de potncia instalada e uma produo anual de

550GWh. No que diz respeito s antigas concesses, dados indicam a existncia de 54 CMH,

das quais 20 pertencem ao Sistema Elctrico No Vinculado (SENV)2 - Grupo EDP com 56MW

de potncia instalada e produtividade de 165GWh/ano. As restantes 34 perfazem uma potn-

cia total de 30MW e 100GWh/ano. Assim sendo, no final de 2001, existiam 98 CMH com

2 O SENV funciona segundo uma lgica de mercado, podendo cada cliente no vinculado escolher o

seu comercializador de electricidade. No SENV, livre o acesso s actividades de produo e de distri-buio em Mdia Tenso e Alta Tenso.

Estatuto na EU-25 13

256MW de potncia instalada e uma produo 815 GWh/ano [12, 23], sendo 78 (200MW) cen-

trais de Produo em Regime Especial (PRE)3 e 20 (56MW) centrais do SENV.

Em Maro de 2009 existiam 299MW de potncia instalada em CMH e um total de 562GWh

de energia elctrica produzida (sendo esta calculada desde Abril de 2008 a Maro de 2009)

[10].

Em termos de perspectivas futuras, apesar de ser difcil estimar o potencial de explorao

de CMH, aponta-se para valores entre 500 e 600MW de potncia total instalada num prazo

no muito longo, com uma produo mdia entre 1500 e 1800GWh/ano [12].

2.1.3- Estatuto na EU-25

Segundo [24, 25] a quantidade de CMH em operao na antiga EU-154 de cerca de

14000, com potncia mdia instalada de 0,7MW. Em contrapartida, na EU-105 e nos pases

candidatos (CC6) de, respectivamente, 2800 e 400 aproveitamentos hidroelctricos mini-

hdricos, com 0,3MW e 1,6MW, conforme se comprova pela visualizao da Figura 7.

Figura 7 CMH em Operao na EU-25 e CC, em 2004 [24].

3 A Produo em Regime Especial (PRE) inclui parques elicos, mini-hdricas (at 10MW), autoprodu-

tores, cogeradores e outros produtores que gerem electricidade a partir de fontes de energia renov-veis.

4 UE-15 constituda pelos seguintes pases: ustria, Blgica, Dinamarca, Finlndia, Frana, Alema-nha, Grcia, Irlanda, Itlia, Luxemburgo, Holanda, Portugal, Espanha, Sucia e Reino Unido.

5 UE-10 constituda pelos seguintes pases: Repblica Checa, Hungria, Polnia, Eslovquia, Eslov-nia, Letnia, Litunia, Estnia, Chipre e Malta.

6 Os pases candidatos (CC) so: Romnia, Bulgria e Turquia.

14 Estado da Arte

14

A capacidade total instalada nas CMH nos novos estados-membros (EU-10) e pases candi-

datos (CC) cerca de 10 vezes inferior face antiga EU-15, sendo 1430MW nos EU-10 e

10828MW nos CC. A produo de electricidade por recurso a este tipo de instalaes na antiga

EU-15 face EU-10 e CC significativamente superior, sendo 15 vezes superior em relao

EU-10 e 30 vezes nos CC. Estes dados evidenciam o verdadeiro valor econmico das CMH para

cada grupo de pases.

Segundo [24] em 2004, a Itlia representava cerca de 21% do total de capacidade instala-

da de CMH na EU-25, seguida pela Frana (17%) e Espanha (16%) como se pode observar pela

Figura 8.

Figura 8 Capacidade Instalada nas CMH nos Pases Membros da Unio Europeia [26].

A Polnia e a Repblica Checa, ambas com 2% do total da capacidade de CMH da EU-25,

so as comandantes dos novos estados-membros da EU. A Romnia e a Turquia representam

25% e 15% respectivamente do total da capacidade instalada de CMH em 2002 na EU-10 + CC.

Actualmente, em quase todos os pases, a produo hidroelctrica uma fonte dominante de

produo de energia dentro das energias renovveis. Concretamente nos estados-membros da

EU e CC, as CMH representam aproximadamente 4,6% da produo total de energia atravs do

recurso hdrico.

contudo de realar que a partir de 1 de Janeiro de 2007 a EU composta por 27 esta-

dos-membros, juntando-se aos 25 a Romnia e a Bulgria, sendo actualmente candidatos a

estados-membros a Turquia, Crocia e Macednia.

2.1.4- Motivao

Diversas fontes [11, 24, 27-30] promulgam que as CMH renem um conjunto de razes

favorveis ao seu desenvolvimento, designadamente:

Dimensionamento e Classificao 15

Apresentam-se como um recurso eficiente (70% a 90%) de rendimento, seguro, limpo e

renovvel;

Esta tecnologia possui um longo ciclo de vida, normalmente entre 50 a 75 anos;

Contribuem para o desenvolvimento sustentvel, ou seja, so economicamente viveis e

permitem a produo descentralizada para o desenvolvimento de populaes dispersas;

Respeitam o meio ambiente evitando a emisso de GEE;

A sua construo permite criar um sistema de electricidade diversificado, sendo uma

alternativa para garantir a fiabilidade do sistema elctrico aquando da ocorrncia de per-

turbaes na rede;

uma fonte de energia descentralizada e localizada prximo dos consumidores, minimi-

zando as perdas de transmisso de energia;

Mobilizam recursos financeiros e contribuem para o desenvolvimento econmico e social

das populaes e apresentam-se como uma garantia de energia autnoma e fivel a longo

prazo.

Em concluso, as CMH assumem um papel importante no desenvolvimento das energias

renovveis na Europa, assim como, nos pases em desenvolvimento. Com a crescente procura

de electricidade, os acordos internacionais que visam minimizar as emisses de GEE, a degra-

dao ambiental causada pela utilizao de combustveis fsseis, bem como, o facto de em

muitos pases as grandes centrais hidroelctricas j esgotaram os locais para a sua explora-

o, h um interesse crescente no desenvolvimento de CMH. Na verdade, as CMH ainda com

um grande potencial inexplorado, apresentam-se como capazes de contribuir, significativa-

mente, para as necessidades energticas futuras, oferecendo uma excelente alternativa s

fontes convencionais de energia elctrica, no s na Europa, como tambm nos pases em

desenvolvimento.

2.1.5- Dimensionamento e Classificao

A designao de CMH generalizou-se em Portugal para classificar os aproveitamentos

hidroelctricos de potncia inferior a 10MW7. Sendo este o limite considerado internacional-

mente para diferenciar as pequenas das grandes centrais hdricas. As formas de dimensionar

e classificar uma CMH esto associadas a trs caractersticas. Estas caractersticas designam-

se por: potncia, queda e caudal.

7 O limite superior de potncia varia de pas para pas, entre 1,5 a 12 MW. Os 10 MW est a tornar-

se o limite mximo normalmente aceite para as CMH, tendo sido adoptado pela Comisso Europeia e pela European Small Hydropower Association (ESHA)

16 Estado da Arte

16

2.1.5.1- Potncia

A potncia a caracterstica que permite diferenciar as pequenas centrais hidroelctricas

das grandes centrais hidroelctricas. Essa diviso realizada usando como fronteira o valor

de 10MW de potncia. As centrais cuja potncia seja de valor igual ou inferior so classifica-

das como CMH.

As CMH podem ser divididas em funo da potncia instalada, sendo que a Union Interna-

tionale des Producteurs et Distributeurs D'nergie lectrique (UNIPEDE) recomenda a classifi-

cao apresentada na Tabela 1.

Tabela 1 Classificao das CMH quanto Potncia.

Designao Pinst (MW)

Pequena Central Hidroelctrica

Queda 17

Rendimento do sistema (%);

A eficincia do sistema incorpora todos os componentes que fazem parte da parte hidru-

lica da central e que possuem influncia na gerao de energia elctrica. Alguns desses com-

ponentes so a turbina, o gerador e a conduta forada. A potncia de sada destes sistemas

normalmente expressa em kW ou MW.

A literatura existente considera que muitas das vezes as constantes de gravidade e densi-

dade so combinadas de modo a se assumirem valores fixos de eficincia [34-36] ou por vezes

totalmente desprezada a eficincia do sistema [37]. Como regra geral, a European Small

Hydro Association (ESHA) utiliza a seguinte equao para aproximar a potncia disponvel em

kW numa CMH [35, 36]:

= 7

(Eq. 3)

Isto equivale a um sistema fixo de 70% de eficincia de operao. Contudo num trabalho

realizado pela Sigma Engineering no ano de 2000 esse valor foi aumentado para os 80%, utili-

zando um multiplicador de 7,83 [34] na (Eq. 3). Porm, na fixao dos valores de eficincia

do sistema pode-se subestimar a energia fornecida rede elctrica a partir de uma CMH [38].

notrio referir que as expresses anteriores incluem termos especficos cuja interpreta-

o fsica essencial para a determinao da potncia a instalar em projectos de aproveita-

mentos hidroelctricos. Particularmente, apresenta-se de seguida o significado das variveis

queda e caudal.

2.1.5.2- Queda

A altura um dos factores chave para as CMH, pois atravs desta caracterstica que se

consegue usufruir da energia potencial presente na gua, como tambm da energia cintica

que dependente da queda. Esta altura de queda pode ser dividida e classificada em trs

escales. Muitas classificaes tm sido dadas a esta varivel, de seguida apresenta-se uma

das possveis designaes [30].

Tabela 2 - Classificao das CMH quanto Altura da Queda.

Designao Hu (m)

Queda Baixa 2-30

18 Estado da Arte

18

Queda Mdia 30-100

Queda Alta >100

importante referir que existem diversos conceitos associados caracterizao da altura

de quedas, designadamente:

Altura de queda bruta - a diferena entre a altura na tomada de carga e a

altura no ponto de restituio no rio para situaes de caudal nominal (caudal

mdio);

Altura de queda bruta mxima - a diferena mxima entre a altura mxi-

ma na tomada de carga e a altura mnima no ponto de restituio no rio;

Altura de queda til - a diferena entre a altura de queda bruta e a altura

equivalente a todas as perdas hidrulicas.

Normalmente, para fins de determinao da potncia instalada numa CMH utiliza-se a

altura de queda bruta, que indica o desnvel existente entre montante e jusante.

2.1.5.3- Caudal

O caudal uma caracterstica fundamental para o dimensionamento das CMH, pois este

o factor determinante e condicionante para a produo de energia elctrica. Sem caudal no

existe gua e consequentemente no existe produo de electricidade.

Ao contrrio da potncia e da altura de queda para o caudal no existe uma classificao

unnime quanto a possveis escales de caudal. Contudo, este muito importante para a

escolha da turbina a utilizar num aproveitamento hidroelctrico.

2.1.6- Regime de Explorao

Quanto ao tipo de explorao das CMH possvel classific-las relativamente sua capa-

cidade de armazenamento de gua: albufeira ou fio-de-gua. comum associar s CMH o

regime de explorao a fio-de-gua devido sua reduzida capacidade de regularizao do

caudal afluente. Na maior parte dos casos esta capacidade no excede algumas horas, pelo

que o caudal utilizado geralmente o caudal instantneo do rio. Esta regularizao depende

do caudal do rio, isto , se as afluncias forem elevadas as CMH produzem continuamente de

forma a no desperdiar o recurso, contudo se as afluncias forem pequenas permitem s

centrais realizar uma regulao (estratgias de operao), produzindo nas horas de tarifa

mais elevada (horas de ponta).

Constituio 19

Contrariamente, as centrais de albufeira so compostas por uma barragem que permite

reter o caudal afluente, sendo assim possvel realizar uma regulao de produo.

2.1.7- Constituio

Os principais elementos que constituem uma CMH, segundo [20, 27] so os seguintes:

Albufeira;

Canal de aduo;

Cmara de carga;

Conduta forada;

Edifcio da central.

contudo notrio referir que estes elementos so para centrais com regime de explora-

o a fio-de-gua como se apresenta na Figura 9. Porm em Portugal nem todas as CMH pos-

suem regime de explorao a fio-de-gua. Concretamente, existem CMH com regime de

explorao de albufeira sendo caracterizadas por possurem unicamente a barragem, no qual

est incorporada a central e a respectiva albufeira para armazenamento de gua, tal como se

mostra na Figura 10.

Figura 9 Central de Fio-de-gua.

Conduta Forada

Canal de Aduo

Edifcio da Central

Albufeira

Cmara de Carga

20 Estado da Arte

20

Figura 10 Central de Albufeira.

2.1.7.1- Albufeira

Albufeira a designao dada quantidade de gua formada por rios ou ribeiras(os)

aquando da existncia de uma estrutura que impede a sua passagem natural. Essa estrutura

construda por um aude, de pequenas dimenses, para centrais com explorao a fio-de-

gua e por barragens, de grandes dimenses, para aproveitamentos hidroelctricos de explo-

rao atravs de barragem.

importante salientar que a estrutura que permite a acumulao de gua atravs do

impedimento da passagem do percurso natural da gua dos rios ou ribeiros exige uma especial

ateno. Concretamente, necessrio atender a aspectos como o seu posicionamento e a sua

altura, dado que estes iro afectar o volume do reservatrio e a consequente inundao de

algumas propriedades prximas do mesmo. Assim sendo, imprescindvel a realizao de um

estudo tcnico-econmico que envolve factores como aspectos ambientais, volume de regula-

rizao e localizao da tomada de gua.

Com o intuito de realar as diferenas do nvel do volume de albufeira, para os regimes

de explorao a fio-de-gua ou albufeira, apresentam-se respectivamente a Figura 11 e a

Figura 12.

Albufeira

Edifcio da Central Barragem

Canal de Aduo 21

Figura 11 Albufeira Tpica de um Aproveitamento a Fio-de-gua.

Figura 12 Albufeira Tpica de um Aproveitamento com Capacidade de Regulao.

2.1.7.2- Canal de Aduo

O canal de aduo o elemento responsvel pela conduo da gua proveniente da albu-

feira, ou na ausncia desta, desde o leito do rio at a cmara de carga. Ao longo do canal de

22 Estado da Arte

22

aduo o nvel da gua praticamente o mesmo, existindo apenas uma pequena diferena de

nvel, de forma a possibilitar a circulao da gua.

Concretamente, o elemento em anlise maioritariamente realizado em circuito aberto,

ou na impossibilidade desse facto, realizado em tnel atravs de escavao na rocha. Este

elemento poder ter uma distncia desde uma centena de metros at uma distncia de trs

ou quatro quilmetros. Assim sendo, juntamente com a barragem e a conduta forada, o

canal de aduo uma das estruturas que possui um peso a nvel monetrio bastante consi-

dervel. No caso de apresentar um comprimento muito longo e de difcil construo pode

inviabilizar o projecto de construo de uma CMH.

Esta estrutura uma caracterstica especfica dos aproveitamentos a fio-de-gua. Deste

modo, com o intuito de explicar com mais detalhe esta estrutura, considerou-se como base a

Figura 9 e procedeu-se demarcao da zona do canal de aduo atravs do traado de uma

linha azul, de modo a proporcionar uma melhor percepo, conforme se pode observar na

Figura 13.

Figura 13 Delimitao do Canal de Aduo.

2.1.7.3- Cmara de Carga

A cmara de carga a estrutura existente entre o canal de aduo e a conduta forada.

Este elemento permite:

Impulsionar a transio entre um escoamento livre existente no canal de aduo,

para um escoamento sob presso da conduta forada;

Conduta Forada 23

Atenuar o choque hidrulico que acontece na conduta forada quando se processa

o fecho brusco do dispositivo de controlo do caudal na turbina;

Fornecer gua conduta forada quando existe a abertura severa do dispositivo

de controlo do caudal, at que se estabelea novamente no canal de aduo o

regime permanente de escoamento.

de salientar que o dimensionamento deste elemento dependente da altura de queda,

uma vez que quanto maior a altura, maior a quantidade de gua necessria para encher a

conduta forada. Portanto, necessrio que a cmara de carga possua um volume de gua

suficiente para que exista um pleno funcionamento da turbina at que subsista um novo

movimento de guas no canal de aduo.

De forma idntica ao realizado anteriormente, na Figura 14 apresenta-se uma imagem

com mais detalhe da cmara de carga.

Figura 14 Delimitao da Cmara de Carga.

2.1.7.4- Conduta Forada

A conduta forada o elemento ao qual est incumbida a misso de conduzir a gua des-

de a cmara de carga at ao edifcio da central onde se encontram as turbinas. Ao contrrio

do que acontece no canal de aduo, a conduta forada possui um determinado desnivela-

mento. Quanto maior for o desnvel da conduta forada melhor, uma vez que se torna poss-

vel usufruir da presso da gua originada por este desnvel.

24 Estado da Arte

24

Este elemento possui uma superfcie circular, sendo normalmente construda em ao e

apresenta-se desenterrada. Contudo, na inviabilidade deste facto procede-se ao seu enterra-

mento.

Analogamente ao canal de aduo, a conduta forada apresenta-se como uma das estru-

turas com custos bastante considerveis e dependendo do seu comprimento pode inviabilizar

o desenvolvimento das CMH.

A Figura 15 apresenta a conduta forada que, com o intuito de dar mais nfase a este

elemento, procedeu-se sua colorao em tom azul.

Figura 15 Delimitao da Conduta Forada.

2.1.7.5- Edifcio da Central

O edifcio da central composto por equipamentos mecnicos e elctricos que iro per-

mitir a produo de energia elctrica, atravs da converso de energia potencial gravtica em

energia cintica e energia mecnica de rotao em energia elctrica, respectivamente.

Em termos de localizao, este edifcio situa-se no final de toda a estrutura, isto , s

depois de a gua ser retida na albufeira, transportada pelo canal de aduo, armazenada na

cmara de carga e conduzida pela conduta forada que chega ao edifcio, para situaes de

regime de explorao a fio-de-gua. No caso de uma central de albufeira existe apenas um

pequeno canal que transporta a gua desde a barragem at casa das mquinas que, fre-

quentemente, se situa no seu interior.

Equipamentos Mecnicos 25

2.1.7.5.1- Equipamentos Mecnicos

Segundo [20, 27, 39, 40] o principal equipamento mecnico a turbina. A turbina realiza

a converso da energia cintica associada ao movimento da gua em energia de rotao.

importante salientar que para aumentar a velocidade da gua so criados desnveis, de forma

a usufruir da energia potencial gravtica.

A turbina hidrulica representa uma parcela elevadssima do custo total de uma CMH,

podendo chegar quase aos 50%, sendo que a sua seleco deve respeitar uma escolha criterio-

sa e selectiva. Particularmente, os factores a considerar no acto da sua seleco so a altura

de queda e o fluxo de gua disponvel. No mercado existem vrios tipos de turbinas de forma

a lidar com os diferentes nveis de altura e de caudal. Contudo, existem duas grandes catego-

rias sendo:

Turbinas de impulso (tambm denominadas de aco);

Turbinas de reaco.

As turbinas de impulso realizam a converso da energia cintica contida num jacto de

gua em energia mecnica. Estas turbinas so geralmente utilizadas em aplicaes com ele-

vadas quedas e caudais baixos, possuindo eficincias entre os 70% e 90%.

comum a aplicao deste tipo de turbinas atravs das turbinas Pelton (ver Figura 16),

que se caracterizam por possuir um fluxo de gua praticamente constante que atravs de um

ou mais injectores atingem de forma tangencial as conchas da turbina, permitindo a conver-

so da energia cintica contida no jacto de gua em energia mecnica.

Figura 16 Turbina Pelton [40].

As turbinas de reaco so caracterizadas por funcionarem imersas em gua. O seu movi-

mento originado pelo perfil adequado das ps do rotor que usufrui da diferena de presso

provocada pela gua entre o interior e o exterior da turbina. Estas turbinas so normalmente

aplicadas para mdias e baixas quedas e apresentam eficincias ligeiramente inferiores s

turbinas de impulso.

Nas turbinas de reaco existem dois tipos que merecem maior destaque: turbinas Kaplan

e turbinas Francis. As turbinas do tipo Kaplan so turbinas axiais (ver Figura 17), normalmen-

26 Estado da Arte

26

te utilizadas para funcionamentos de baixa queda e elevado caudal. As turbinas radiais, do

tipo Francis (ver Figura 18) so apropriadas para funcionamentos com condies intermdias

de queda e caudal.

conveniente referir que existe uma vasta gama de turbinas, no entanto, as caractersti-

cas so similares s referidas anteriormente.

Figura 17 Turbina Kaplan [40].

Figura 18 Turbina Francis [40].

Com o objectivo de evidenciar o que foi referido anteriormente, na Figura 19 apresenta-

se um grfico que demonstra a disposio das diferentes turbinas em funo da altura de

queda e do caudal.

Figura 19 Tipo de Turbina em Funo da Queda e Caudal [41].

Equipamentos Elctricos 27

Como se pode observar pela figura anterior as turbinas Kaplan so as que possuem melho-

res caractersticas em baixas quedas e elevados caudais. As turbinas Pelton funcionam em

situaes inversas, isto , em condies de altas quedas e baixos caudais. No que se refere s

turbinas Francis, estas funcionam para situaes intermdias de caudal e de quedas.

Na Figura 20 apresenta-se um grfico com a eficincia dos diversos tipos de turbinas em

funo da percentagem de caudal nominal.

Figura 20 Eficincia em Funo da Percentagem do Caudal Nominal [41].

Como se pode constatar pela figura anterior medida que o caudal se aproxima do caudal

nominal existe um aumento da eficincia das turbinas. Porm, as turbinas Pelton e as turbi-

nas Kaplan a partir de 40% do caudal nominal da turbina j se encontram na sua eficincia

mxima. Este facto demonstra a flexibilidade destas e o seu bom funcionamento para as dife-

rentes gamas de caudal. Em suma, estas turbinas apresentam rendimentos a rondar os 90%.

2.1.7.5.2- Equipamentos Elctricos

O edifcio da central composto por vrios equipamentos elctricos, contudo o elemento

principal o gerador elctrico. O gerador o elemento que est acoplado turbina, que

realiza a converso de energia mecnica em energia elctrica.

28 Estado da Arte

28

A especificao do gerador dependente das caractersticas da turbina seleccionada,

designadamente, do valor da velocidade nominal e de embalamento, constante de inrcia,

rendimento e tipo de regulao.

Concretamente, nas CMH podem ser utilizados dois tipos de geradores: geradores sncro-

nos e geradores assncronos (tambm designados de geradores de induo). Os geradores

sncronos possuem a vantagem de poderem ser operados de forma autnoma, portanto, so

vulgarmente utilizados para aplicaes fora da rede. Os geradores de induo apresentam um

custo inferior ao gerador sncrono, sendo os mais adequados para aplicaes ligadas rede

devido s suas caractersticas de robustez e fiabilidade [27, 40].

conveniente referir que associado ao gerador de induo existe um sistema composto

por baterias (sistema econmico), que permite realizar o armazenamento do excesso de

energia quando a procura for reduzida e auxilia no cumprimento da carga quando existe um

excesso de procura [27]. Deste modo, assegura-se que o sistema seja mais eficaz e robusto.

2.1.8- Configuraes

Ao longo do territrio nacional existe uma vasta diversidade de situaes que determinam

a estrutura da CMH a implementar. Concretamente, existem zonas caracterizadas por osten-

tarem quedas elevadas e opostamente, zonas totalmente planas. Existem rios de elevados

caudais e zonas que apresentam caudal reduzido. Efectivamente, existe um conjunto de fac-

tores que de forma directa condicionam a configurao de uma CMH.

De seguida apresentam-se as configuraes mais usuais existentes ao longo de Portugal.

2.1.8.1- Central com Canal de Aduo e Conduta Forada

Este tipo de configurao contempla o conjunto de elementos associados s CMH com

uma explorao a fio-de-gua. Faz uso do canal de aduo, cmara de carga e da conduta

forada, para alm do edifcio da central e da albufeira que so elementos frequentes em

todos os aproveitamentos desta natureza.

Em termos de aplicao, esta configurao usada para criar condies de alturas de

quedas elevadas, ou seja, em situaes em que no exista um desnvel significativo do rio ou

ribeira(o) necessrio criar desnveis artificiais de modo a usufruir de maior potencial grav-

tico.

A Figura 21 apresenta um central com este tipo de configurao. Especificamente,

apresentado o canal de aduo com um traado azul, a conduta forada a cinzento, a cmara

de carga a laranja, a vermelho a albufeira e a verde o edifcio da central. Como forma de

Central s com Conduta Forada 29

evidenciar a altura de queda criada pela conduta foada apresentada a cota da cmara de

carga e a cota do edifcio da central.

Figura 21 Central com Canal de Aduo e Conduta Forada.

2.1.8.2- Central s com Conduta Forada

Neste caso existe unicamente a presena de uma conduta forada. A conduta forada a

nica estrutura que faz a ligao entre a barragem e o edifcio da central.

Este tipo de configurao utilizada sempre que o edifcio da central se encontra perto

da barragem e apresenta valores elevados de queda. Na Figura 22 apresenta-se um exemplo

de uma configurao deste gnero. A linha a azul est sobreposta sobre a conduta forada

dando a percepo do seu trajecto rectilneo. O crculo a vermelho indica o local da albufeira

que, no exemplo em questo, se encontra totalmente vazia, enquanto o crculo a verde indi-

ca a localizao do edifcio da central.

Com o intuito de realar que esta configurao sobretudo caracterizada por elevadas

quedas, apresenta-se simbolizado atravs de uma seta o valor da cota correspondente ao

local da barragem e do edifcio da central.

30 Estado da Arte

30

Figura 22 Central s com Conduta Forada.

2.1.8.3- Central Encastrada na Barragem

Uma outra configurao existente em Portugal a apresentada na Figura 23. Esta confi-

gurao caracteriza-se por ostentar uma baixa queda e possuir a central na prpria barragem.

Este tipo de configurao aplicvel em situaes em que os rios ou ribeiras(os) apresen-

tam um desnvel baixo e um caudal considervel, que lhes permita usufruir da presso exis-

tente na gua.

Na Figura 23 o crculo a vermelho indica a localizao da central e como se pode observar

esta encontra-se totalmente encastrada na barragem.

Figura 23 Central Encastrada na Barragem.

Central s com Canal de Aduo 31

2.1.8.4- Central s com Canal de Aduo

Na impossibilidade da construo do edifcio da central na prpria barragem torna-se

necessrio criar um canal de aduo que faa a conduo da gua contida na albufeira at ao

edifcio da central onde se encontra a turbina. Pode-se caracterizar este tipo de centrais por

apresentarem o edifcio da central afastado da barragem e por possurem alturas de queda

baixas.

Na Figura 24 apresenta-se um exemplo deste tipo de explorao, tendo-se sinalizado com

uma linha azul o canal de aduo, o crculo vermelho a albufeira e o crculo verde o edifcio

da central.

Com o intuito de sustentar a afirmao de que este tipo de configurao caracterizado

por ostentar baixas quedas, pode-se dizer que a diferena de cota entre a albufeira e o edif-

cio da central de 1 a 2 metros.

Figura 24 Central s com Canal de Aduo.

2.1.8.5- Casos Especficos

Aps a anlise das configuraes existentes ao nvel da explorao das CMH, em seguida

apresentam-se ideias das aplicaes deste tipo de configuraes. Particularmente, so apre-

sentados casos que demonstram a versatilidade das CMH consoante as necessidades existen-

tes e as condies geogrficas dos locais a implementar.

Segundo [7] a utilizao da gua como forma de produo de energia elctrica surgiu em

Portugal na ltima dcada do sculo XIX, com um desenvolvimento natural at por volta de

1930. Este crescimento foi ditado pela necessidade de abastecer consumos locais, nomeada-

mente pequenas instalaes de iluminao pblica e pequenas indstrias.

32 Estado da Arte

32

Estas indstrias surgiram localizadas perto das margens de rios ou ribeiras(os) de forma a

aproveitarem a fora motriz da gua, para gerarem energia elctrica e abastecer as suas

fbricas. Na Figura 25 apresenta-se um caso particular, em que se pode reparar o pequeno

desvio realizado gua do rio de forma a conduzi-la para a instalao da fbrica.

Figura 25 Central Construda para Fornecimento de Energia Indstria.

Com o passar do tempo comeou-se a perceber que podia ser possvel realizar a produo

de energia elctrica e ao mesmo tempo realizar uma poltica de armazenamento de gua

para fins agrcolas. Este tipo de polticas visa promover reas que se encontrem normalmente

desfavorecidas devido constante falta de gua, consideradas reas com agricultura frgil

mas que apresentam produtos de qualidade (aveia, cevada, girassol, trigo, entre outros).

Na Figura 26 apresenta-se uma imagem de uma central desta natureza. Estas centrais a

nvel nacional encontram-se maioritariamente na regio sul, apresentando desnveis de ape-

nas alguns metros devido sua geografia plana.

Figura 26 Central para Fim de Regadio.

Avaliao do Recurso das CMH 33

2.1.9- Avaliao do Recurso das CMH

O estudo de avaliao do potencial hdrico indispensvel para identificar zonas com

potencial para o desenvolvimento de novos aproveitamentos hidroelctricos.

A maior parte dos pases a nvel mundial realizam estudos sobre a avaliao do recurso

de CMH, como por exemplo [37, 42, 43]. Particularmente uma pequena sntese do desenvol-

vimento do potencial das CMH para muitos pases encontra-se disponvel no International

Small Hydro Atlas [44].

Os construtores de CMH podem basear-se nos estudos realizados e nos softwares dispon-

veis, de forma a obterem uma melhor perspectiva das nuances dos locais onde estas sero

implementadas. Esta avaliao pode ser realizada em duas vertentes, isto , pode ser reali-

zado um estudo da avaliao de potencial a nvel nacional e regional ou a nvel local.

Para quantificar o potencial do recurso hdrico a nvel nacional e regional so realizadas

numerosas simplificaes e suposies. Concretamente, assume-se que a eficincia do siste-

ma nunca ser 100% [37, 45]. Portanto este parmetro ostentar valores compreendidos entre

os 70% [46] e os 80% [34] como se pode observar na (Eq. 4).

= (0,7 0,8)

(Eq. 4)

Para alm disso, vrios estudos apoiam a utilizao mdia do fluxo de afluncias [46]. A

Sigma Engineering recomenda que para o dimensionamento de CMH a mdia anual de fluxo

seja entre 80% a 120%. No entanto, estes valores podem ser enganadores para CMH com regi-

me de explorao a fio-de-gua, dado que no tm capacidade para fornecer esse nvel de

gerao contnua. Os resultados das avaliaes so normalmente apresentados em termos da

capacidade total (MW), mais do que o total de energia que a CMH possa vir a produzir [37, 44,

47]. notrio referir que num ponto posterior ser apresentada a gama de valores tpicos

para o territrio nacional.

No que concerne avaliao de potencial a nvel local j existem diversos softwares

desenvolvidos com o objectivo de ajudar os futuros produtores na avaliao do potencial

extravel de um determinado local. Wilson [48] efectuou uma reviso aprofundada de todos

os softwares para a International Energy Agency (IEA), que pode ser vista sumariamente no

seu website [49].

Contudo a grande maioria destes softwares foram desenvolvidos para avaliar locais indivi-

duais, no sendo propcios para a realizao de avaliaes nacionais e regionais. Alm de

que, muitos dos programas so desenvolvidos especificamente para o pas que solicitar o

estudo [44, 45, 48]. Um dos softwares que permite analisar estas avaliaes o IMP (Integra-

34 Estado da Arte

34

ted Method for Power Analysis), que se baseia nas condies meteorolgicas e em modelos

topogrficos de forma a determinar os fluxos horrios ou dirios [50], determinando o poten-

cial a extrair de uma CMH.

Na Figura 27 apresenta-se uma lista de softwares utilizados nas ltimas duas dcadas para

realizar a avaliao de locais com condies favorveis instalao de CMH.

Figura 27 Softwares e Metodologias Usadas para Avaliao de Locais Disponveis para

a Instalao de CMH [49].

Como se pode constatar pela figura anterior a maior parte dos softwares so desenvolvi-

dos para estudos de um determinado pas. Contudo, ainda no existem softwares para reali-

zar um planeamento regional do potencial de CMH. Particularmente, num ponto posterior

apresentado um estudo do potencial regional para a instalao de CMH, ao longo de Portugal.

Captulo 3

Caracterizao Hidrolgica

3.1- Introduo

O objectivo deste trabalho de dissertao visa realizar a caracterizao da produo de

CMH, a temtica de caracterizao hidrolgica merece algum destaque, pois antes de explo-

rar e abordar a produo fundamental classificar o recurso hdrico.

Efectivamente, a gua o recurso necessrio para a produo de energia elctrica atra-

vs de aproveitamentos hidroelctricos. Esta uma fonte de energia primria que usufruindo

da sua energia potencial gravtica e cintica permite gerar energia elctrica atravs da con-

verso de energia mecnica em energia elctrica.

Com o intuito de efectuar uma caracterizao do recurso hdrico dividiu-se este captulo

em trs grandes blocos. O primeiro bloco faz referncia distribuio geogrfica da pluviosi-

dade a nvel nacional, isto , apresenta uma perspectiva da distribuio da precipitao por

regio. O segundo faz uma abordagem temporal da pluviosidade transmitindo uma ideia da

pluviosidade horria e diria que abater o territrio nacional, bem como, o nmero de dias

seguidos em que existir ou no precipitao.

Por fim ser realizado um estudo sobre os valores de correlao existente entre dois pon-

tos de pluviosidade, em funo da sua distncia de forma a analisar eventuais diferenas

entre o modelo de previso de pluviosidade e o seu valor real.

3.2- Distribuio Geogrfica da Pluviosidade

Para o bom funcionamento de uma CMH, para alm da pluviosidade que utilizada como

fonte de energia primria, tambm necessrio que na sua envolvente exista um conjunto de

condies naturais favorveis. Particularmente caractersticas especficas do terreno como

36 Caracterizao Hidrolgica

36

altura de queda, caudal e rea da bacia hidrogrfica que sero alvo de estudo no prximo

capitulo deste presente trabalho.

A pluviosidade uma caracterstica meteorolgica que descreve a quantidade de chuva

que precipita numa determinada rea ou regio, sendo normalmente medida em milmetros

(mm), onde um mm de chuva equivale a um litro (l) de gua por metro quadrado (m2). A sua

distribuio a nvel nacional no constante ao longo de todo o territrio continental, deno-

tando-se por vezes uma discrepncia elevada entre pontos geogrficos. Deste modo, optou-se

por efectuar uma diviso do territrio nacional por distritos.

importante referir que os valores de pluviosidade utilizados so provenientes de previ-

ses meteorolgicas obtidas a partir de previses de modelos atmosfricos locais, especifica-

mente, dos modelos MM5. Estas previses foram realizadas para o ponto mdio da bacia

hidrogrfica de cada CMH, portanto existe mais que um ponto de medio para cada distrito

dado que em diversas situaes existem vrias CMH por distrito. Assim sendo, procedeu-se

respectiva mdia de dados de pluviosidade por distrito para o ano de 2007, de forma a obter

um nico valor.

Com o objectivo de avaliar os distritos pela quantidade de pluviosidade anual procedeu-se

criao, atravs de um sistema de informao geogrfica de um mapa (ver Figura 28) que

retrata a gama de pluviosidade ocorrida por distrito.

No entanto, convm salientar que a pluviosidade no possui um valor constante, sendo

muito varivel de ano para ano, e dado que foram utilizados valores previstos de pluviosidade

estes podem conter algum erro.

Distribuio Geogrfica da Pluviosidade 37

Figura 28 - Mapa da Quantidade de Preci-

pi