Jornadas técnicas sobre produção de energia eléctrica a partir de fontes renováveis

“Mini-Hídrica: passado e futuro”

Introdução Introdução Pretende-se dar uma perspectiva sobre o passado e

perspectivas de futuro das energias renováveis em geral e sobre a energia mini-hídrica em particular.

O meu nome é Mário Alcobia, sou membro da Ordem dos Engenheiros, trabalho com centrais hídricas há mais de 30 anos, tendo começado pelas grandes centrais. Há cerca de 20 anos no domínio do projecto, construção, fiscalização, ensaios e operação e manutenção de centrais mini-hídricas e, nos últimos 15 anos, como dirigente da empresa Lusowatt – Actividades para Energia, Lda., com sede em São Pedro do Sul, exclusivamente dedicada à produção de energia a partir de fontes renováveis.

As Energias Renováveis

A Força da Água A Força do Vento A Radiação do Sol O Calor do Fogo

Foram formas primárias e ancestrais de energia proporcionadas pela Natureza e, actualmente, são ainda as formas de energia mais utilizadas por todas as sociedades, incluindo as mais desenvolvidas.

Pode-se dizer que o calor do fogo a partir da queima da lenha foi uma forma de energia sustentável até à Revolução Industrial ocorrida no séc. XVIII.

As Energias Renováveis (cont.) Na realidade, com a Revolução Industrial, foi introduzida a máquina

a vapor e, com ela, a produção em série e a tracção a vapor. As lenhas, que até então eram renováveis pela natureza e por isso sustentáveis, rapidamente foram esgotadas, tendo sido substituídas pelo carvão no séc. XIX e, já no séc. XX, complementadas por outros combustíveis fósseis como o petróleo e o gás natural.

Com o advento da electricidade, a máquina a vapor foi substituída pela turbina a vapor e pela turbina a gás.

A pressão sobre o consumo dos combustíveis fósseis irá levar ao seu esgotamento no médio prazo. Por outro lado, a queima de quantidades gigantescas dos combustíveis fósseis produz iguais quantidades de emissões de CO2, já não recicláveis pela Natureza vegetal, além de outros produtos nocivos para o ambiente como os dióxidos de enxôfre e o dióxidos de azoto.

As Energias Renováveis (cont.) É por estes motivos que a queima de combustíveis fósseis, como

fonte de energia primária, deve ser reduzida e a sua redução colmatada pelas energias renováveis.

Resta-nos a Força da Água, a Força do Vento, a Radiação Solar a que se acrescentam, actualmente, os Bio-combustíveis. Estas três últimas formas de energia renovável serão objecto de análise por outros colegas nestas Jornadas.

Apenas uma breve referência aos Bio-combustíveis (biomassa, biogás e outros), cujo aproveitamento envolve a queima de resíduos florestais, dos produtos da decomposição de outros resíduos ou mesmo resultantes da destilação de produtos agrícolas, cuja classificação em termos ambientais se afigura complexa.

A Energia Mini-Hídrica Passaremos agora a elaborar sobre a “Força da água” ou,

como se designa em engenharia, a “Energia Hídrica”.

A mini-hídrica ancestral:

A mini-hídrica ancestral:

A mini-hídrica ancestral:

A Energia Mini-Hídrica (cont.) Ainda o passado No reinado de D. José, o Marquês de Pombal tenta dotar o país

de capacidade industrial e apoia uma burguesia forte capaz de investir na economia nacional. Procura-se acompanhar o advento da Revolução Industrial e implementam-se reformas profundas na economia e na educação com o objectivo do fomento industrial do País. A vila de Tomar, uma das primeiras industrializadas, e o rio Nabão, constituíram locais propícios para a instalação das modernas fábricas hidráulicas, como então se chamavam.

É na Real Companhia de Fiação de Tomar, posteriormente designada por Companhia da Fábrica de Fiação de Tomar, que se instala o primeiro aproveitamento hídrico para fins industriais. A energia hídrica, captada por um engenho hidráulico colocado num canal derivado do Rio Nabão, era então transmitida ao processo fabril da fiação, através de um elaborado sistema mecânico de veios de transmissão, polias e correias de transmissão.

A Energia Mini-Hídrica (cont.) Já no séc XX, vieram a ser instaladas duas turbinas Francis

acopladas ao mesmo veio, accionando dois dínamos e, posteriormente, um alternador síncrono de 300 cv. O exemplo industrial de Tomar foi seguido por muitas Vilas no Centro (Castanheira de Pêra, Manteigas, Gouveia, Unhais da Serra e Norte do País (Vale do Ave), aproveitando a abundância de recursos hídricos aí existentes.

Com a aplicação industrial da electricidade, designadamente dos geradores de corrente alternada, foi também no séc.XX que se vieram a construir a maioria das centrais mini-hidroeléctricas existentes no país. Umas destinadas exclusivamente ao processo industrial - têxteis, papel, minas - mas outras também destinadas ao abastecimento público, sendo, para o efeito, concessionárias locais, ou municipais, de distribuição de electricidade.

Devido à variação ao longo do ano do recurso hídrico, muitas das pequenas centrais hidroeléctricas eram complementadas por centrais termoeléctricas – máquinas a vapor ou motores de combustão, utilizando fuel – que asseguravam o abastecimento nos períodos de estio.

A Energia Mini-Hídrica (cont.) Com a construção das grandes centrais hidroeléctricas, verificada

nas décadas de 50 e 60 do século passado, assim como com a construção das grandes linhas de transporte e distribuição, época designada pelo fomento da electrificação do país, o preço da energia era muito competitivo, a fim de estimular o consumo. Por isso, a pequena produção hídrica deixou de poder acompanhar a crescente procura da energia eléctrica, bem como as tarifas então praticadas. Tais factos levaram ao encerramento de muitas delas.

Posteriormente, a construção das grandes centrais termoeléctricas

a fuel, aproveitando o preço barato do petróleo, veio comprometer ainda mais a sobrevivência das pequenas hidroeléctricas. Era a época do fomento do consumo, do petróleo abundante no mercado internacional e, consequentemente, da electricidade barata.

Mas não há bem que sempre dure… No final da década de 60 e durante a década de 70, dá-se a crise

petrolífera.

A Energia Mini-Hídrica (cont.) O petróleo aumenta, inesperadamente, de preço e a garantia

do seu abastecimento deixa de ser fiável, o que põe em causa o paradigma daquela matéria prima para a produção de electricidade.

Abdicando de outras formas de produção de energia, já utilizadas internacionalmente naquela época (o nuclear foi preterido!), o país viu-se obrigado a mudar para o carvão, como matéria prima primordial para o funcionamento das suas grandes centrais de base.

É neste contexto que foram construídas, a seguir, as grandes centrais de Sines e do Pego, que, ainda hoje, asseguram uma das maiores fatias do nosso abastecimento eléctrico. Para poder suprir a crescente procura de electricidade, mais recentemente, foram construídas as centrais de ciclo combinado a gás natural, de que são exemplos as central Tejo e a Tapada do Outeiro, próximas dos grandes centros de consumo, respectivamente, Lisboa e Porto.

A Energia Mini-Hídrica (cont.)

Por último, mas não menos importante, a nacionalização do sector eléctrico, ocorrida em Portugal em 1976, vem pôr em causa as poucas centrais mini-hídricas que ainda se encontravam em serviço, tendo sido muitas delas desactivadas, uma vez que os seus custos de operação eram incomportáveis para os encargos da EDP, designadamente, os custos da operação e manutenção daquelas centrais.

Uma Mini-Hídrica Clássica

Descrição de uma Mini-Hídrica

Descrição de uma Mini-Hídrica

Exemplos de Mini-hídricas paradas (Rio Vizela)

Exemplos de Mini-hídricas paradas (Rio Vouga)

Exemplos de Mini-hídricas paradas (Ribeira de Raia)

A situação actual Principalmente devido ao Dec.-Lei nº 189/88 de 27 de Maio, que

instituíu a produção independente de electricidade para serviço público, a situação actual é a seguinte:

A maioria das mini-hídricas antigas foram reabilitadas e, algumas delas, ampliadas. São cerca de 53, com um total de 79 MW.

Há contudo um número delas, cerca de 10 a 20, que ainda se encontram desactivadas e em estado de degradação.

Quanto a mini-hídricas novas, foram construídas 77 desde 1991, contabilizando cerca de 305 MW.

Actualmente, pode-se assim contar com um total de 130 centrais mini-hídricas com uma potência instalada de cerca de 384 MW.

Em ano hidrológico médio, as mini-hídricas asseguram, então, cerca de 1,0 TWh, ou seja, 2% do consumo nacional de electricidade estimado para 2010 que é cerca de 50 TWh,

Ritmo de construção de centrais hídricas novas ao abrigo do Dec._Lei 189/88

(por nº de centrais construídas por ano)

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2

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1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

Ritmo de construção de centrais hídricas novas ao abrigo do Dec._Lei 189/88

(por potência total das centrais construídas por ano)

0

10

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60

70

80

Exemplo de uma central nova (10 MW)

Exemplo de uma central nova (10 MW)

Exemplo de uma central nova (10 MW)

Exemplo de uma central nova (10 MW)

Exemplo de uma central nova (10 MW)

Exemplo de uma central nova (4MW)

Exemplo de uma central nova (4MW)

Exemplo de uma central nova (4MW)

Exemplo de uma central nova (4MW)

Exemplo de uma central nova (4MW)

Exemplo de uma central nova (4MW)

O edifício legislativo Dec.-Lei 189/88 de 27 de Maio foi seguido por um complexo edifício

legislativo, que a seguir se descreve de forma não limitativa:

Dec.-Lei 46/94 de 22 de Fevereiro Dec.-Lei 168/99 de 18 de Maio Dec.-Lei 312/2001 de 10 de Dezembro Dec.-Lei 339-C/2001 de 29 de Dezembro Dec-Lei nº 7/2002 de 25 de Março (Protocolo de Quioto) Resolução do Conselho de Ministros nº 63/2003 de 13 de Março Resolução do Conselho de Ministros nº 171/2004 de 29 de Novembro Dec.-Lei nº 33A/2005 de 16 de Fevereiro Lei nº 58/2005 de 29 de Dezembro Dec.-Lei nº 225/2007 de 31 de Maio e respectiva Declaração de Rectificação

nº7 /2007, publicada no DR 1ª Série, nº 141 de 24 de Julho de 2007. Dec.-Lei nº 226-A/2007 de 31 de Maio Resolução do Conselho de Ministros nº 72/2010 publicada no DR nº 177, Série I de 10 de Setembro de 2010

Objectivos da evolução do edifício legislativo Procurou-se:

1- Estruturar os processos de licenciamento - o que não significou a sua facilitação.

2- Estimular o mercado através do aumento das tarifas: introdução de componentes ambientais e da valorização dos custos evitados.

3- Enquadrar, no futuro, a actividade no mercado liberalizado, reduzindo as tarifas.

4- Estabelecer metas ambiciosas para a produção mini-hídrica: Mais 100 MW até final de 2011. Mais 150 MW até final de 2020.

5- Obter financiamentos para o Estado através de concursos de atribuição de títulos de utilização da água e potências de ligação, por via da licitação e com a contrapartida de uma tarifa de €95/MW garantida por 25 anos e prazos de concessão de 45 anos.

Os Entraves

Passando ao detalhe, têm sido condicionantes do desenvolvimento desta actividade as seguintes:

Dificuldade na obtenção de pontos de interligação, consequência de uma falta de política de ampliação das redes de distribuição.

Limitação da potência das centrais a 10 MVA, não se tendo atendido ao potencial real do aproveitamento.

Regime de fornecimento de potência reactiva tg fi= 0,4. Deveria ter sido tg fi = 0, à semelhança do que foi adoptado noutros países. Este regime introduziu variações de tensão e perdas nas linhas desnecessárias.

Falta de coordenação/entendimento entre autoridades licenciantes, de que se dá o seguinte exemplo: Um determinado projecto não tem ponto de ligação porque, segundo a DGE, só deve ser atribuído após obtenção da Concessão. No entanto, o EIA não é sequer aceite pela APA porque não apresenta o traçado da linha.

Proteccionismo popular concedido pelas Autoridades Ambientais que avaliam um projecto não consoante o seu mérito, mas sim, consoante as vontades populares locais.

Os Entraves (cont.)

Falta de estabilidade do quadro legal – e.g. foi criada uma nova lei em 2007 (226-A de 2007) criando um novo licenciamento. Com esta lei, apenas 1 mini-hídrica está a ser executada (de 1,5MW) e já vão revogar a mesma e eliminar todos os direitos adquiridos e expectativas criadas para emitir uma nova lei.

Nova perspectiva economicista – tendência que começou com os concursos eólicos fase 1, 2 e 3, e que agora se aplicou às grandes hídricas e se vai aplicar às pequenas hídricas. Ora, numa área onde aspectos ambientais são fundamentais (e.g. grande vs pequeno reservatório, conduta enterrada vs conduta exposta, caudal ecológico, respeito na fase de obra, qualidade dos materiais (pintura dos tubos), não nos parece que excluir critérios, como experiência do proponente e propostas técnicas alternativas, seja uma boa politica (e.g. último concurso lançado pela ARH Norte não permitia alternativas e tinha como único critério de escolha o valor pago pela licença).

Os Entraves (conclusão)

Demora das autoridades – seja na aprovação dos estudos de impacto ambiental dentro do prazo legal estabelecido, seja na emissão da licença de construção.

O efeito inflaccionista gerado pela eólica – desde o aparecimento das eólicas e a sua capacidade financeira para alugar terrenos a altos valores e pagar 2,5% da facturação às autarquias, a hídrica tem sofrido pressão para acompanhar (sem, no entanto, ter a mesma viabilidade financeira dos parques eólicos).

Redução da tarifa – a actual tarifa de 75€/MWh não viabiliza a grande maioria dos projectos (sendo que, obviamente, cada vez mais sobram os projectos com menor viabilidade e, como tal, e porque a tecnologia é centenária e não embaratece, a tarifa de hídricas deveria aumentar e não reduzir).

Evolução do Preço do MWh pago às Mini-Hídricas

Primeira conclusão O Petróleo, o Carvão e o Gás Natural são, actualmente,

combustíveis fósseis caros, cuja fiabilidade de abastecimento e instabilidade de preços estão muito ligadas às sucessivas conjunturas da política internacional.

Para além disso, reconhece-se, finalmente, que são combustíveis finitos e cuja queima é poluente do ambiente e geradora de quantidades insustentáveis de gases com efeito de estufa, por exemplo o CO2, susceptíveis de provocar alterações climáticas nocivas e incontroláveis.

Tais circunstâncias relançaram o interesse por outras formas de energia, em particular, as já referidas energias da natureza, que por serem renováveis asseguram a sua sustentabilidade.

É o caso particular do futuro da energia hídrica, em particular das mini-hídricas, de cujas perspectivas de futuro nos ocuparemos a seguir:

O Futuro da Mini-Hídrica Os novos aproveitamentos Acredita-se, pela experiência e pelo conhecimento do “campo”,

que o potencial de 150+100 MW de novas mini-hídricas existe, mas cuja concretização será dificilmente conseguida, nos termos da Resolução do Conselho de Ministros n.º 72/2010 de 10 de Setembro.

Para se atingir tal objectivo haverá que:

1- Rever todos os procedimentos de licenciamento, no sentido da sua simplificação e agilização. O cumprimento rigoroso dos prazos estabelecidos na Lei representará aqui um papel fundamental.

2- Facilitar a atribuição de pontos de interligação, para o que haverá que contar com a colaboração do Concessionário da RD.

3- Repôr a tarifa estabelecida pelo Dec-Lei 339-C/2001.

4- Reformular/anular os concursos por licitação, recentemente criados para atribuição simultânea de títulos de utilização e potência de ligação.

A ampliação/reforço das mini-hídricas existentes:

O conhecimento mais profundo dos locais onde foram construídos os aproveitamentos da nova geração, bem como o maior conhecimento do recurso hídrico local podem potenciar esses aproveitamentos, viabilizando o aumento de potência, o aumento da produção anual, ou ambos:

Pela ampliação ou junção de novas bacias vertentes Novas captações Aumento da capacidade de armazenamento dos açudes Aumento da capacidade instalada nas centrais, pela substituição

ou acrescento de grupos geradores

A combinação com outras formas de energia renovável, rentabilizando as infra-estruturas eléctricas existentes, designadamente os transformadores de potência e a linhas de interligação:

As linhas de interligação de MT e AT têm geralmente comprimentos

que variam entre os 5 e os 25 km e funcionam em média 2500 a 3000 horas equivalentes. Acresce que a maioria delas tem dedicação exclusiva. Considerando que o ano tem 8760 horas, facilmente se conclui que as infra-estruturas estão mal rentabilizadas. Uma forma de as rentabilizar, poderia ser a sua partilha pela combinação (na prática, parcial) com outras formas de energia renovável:

- Eólica- Foto voltaica- Biomassa (resíduos florestais ou outros)- Biogás- E, até mesmo, co-geração a partir de gás natural, nos casos em

que houvesse proximidade de redes de gás natural

conforme se exemplifica nos esquemas seguintes:

Integração de energias renováveis de natureza diferente na mesma infra-estrutura

Conclusões finais Mantém-se por parte do mercado, em geral, e dos promotores

estabelecidos, em particular, um grande interesse no investimento na energia mini-hídrica, por si só, ou na sua combinação com outras energias renováveis.

Com a legislação recentemente criada, parece-nos que as metas de uma potência total de 150 MW a atribuir em 2010 e de mais 100 MW a atribuir até final de 2011 serão, na prática, impossíveis de atingir.

Nesta apresentação procurou-se dar um contributo na análise da situação e na sugestão de soluções que permitam o fomento desta actividade.

Em benefício do País e do seu futuro cuja sustentabilidade se ambiciona, em especial no domínio da energia, será indispensável a devida atenção a este sector por parte das autoridades e a correspondente colaboração construtiva e proactiva.

Omitiu-se expressamente qualquer referência à designada “micro-hídrica”, pois a sua aplicação, onerosa, cinge-se a locais especiais (por exemplo, canais) e a sua contribuição para a produção de energia, ainda que renovável, será irrelevante.

Fim da apresentação

Obrigado pela vossa atenção!