segunda-feira, março 22, 2010

Mais sobre a lógica técnico-económica das hidroeléctricas

Neste caso do investimento nas hidroeléctricas têm-se feito umas enormes confusões, havendo até quem pense que eu estou contra o aproveitamento dos recursos hídricos nacionais!
No meu primeiro post sobre este tema, há uns 6 meses, expliquei tudo em detalhe, depois resumi as conclusões, de novo, aqui e aqui, mas até engenheiros licenciados em Energia e Sistemas de Potência por Universidades credíveis me dizem não ter paciência para ler aquilo tudo (!) e quererem que eu "vá directo ao assunto"!...
Vamos lá a ver então se repesco algumas das coisas que já expliquei por aqui, resumindo-as:
  • Um reforço de potência não aumenta a energia hídrica de um rio. A energia que se pode aproveitar da água é a energia mecânica potencial dada pela massa de água vezes a altura da sua queda. "Reforçar a potência" é aumentar a capacidade de turbinar a água, é pôr turbinas mais largas ou pôr mais turbinas, mas isso não aumenta a quantidade dessa mesma água e, portanto, não aumenta a energia que há nas albufeiras. Por conseguinte, um reforço de potência só aumenta a velocidade, a taxa a que se consegue turbinar a água, mas não a quantidade existente dessa água. Potência e energia não são a mesma coisa! Potência é só a a velocidade a que se consegue produzir ou consumir a energia; a única potência de uma central que tem alguma coisa a ver com a energia que ela produz é a potência média, que é a energia efectivamente gerada dividida pelas horas do ano, e não a potência instalada. Nas centrais termoeléctricas, incluindo os grupos Diesel, é que a potência instalada é razoávelmente proporcional à energia, porque essas centrais trabalham regularmente à potência nominal, mas nas fontes renováveis isso não é nada assim! Só trabalham quando há água, vento ou sol!...
  • Os diversos tipos de centrais eléctricas formam um sistema interligado electricamente. Pode-se pensar que construir hidroeléctricas não tem nada a ver com eólicas, solares ou termoeléctricas em termos de operação do sistema eléctrico, mas é errado. As centrais estão todas interligadas electricamente e aos consumidores e complementam-se. A principal necessidade desta complementaridade resulta de o consumo seguir um padrão dário (e semanal, e anual) que depende dos consumidores, enquanto as centrais eléctricas produzem conforme a sua disponibilidade. Em regra uma coisa não confere com a outra, e por isso é preciso um mix de centrais que permitam adaptar a produção ao consumo, ligando ora umas ora outras. No caso das eólicas e do solar, não há mesmo nenhuma controlabilidade e a sua produção é muito intermitente, pelo que há duas soluções teóricas para as compatibilizar com o consumo.
  • A solução economicamente racional para compatibilizar as fontes intermitentes de energia eólica e solar com o consumo é só ter delas uma quantidade limitada. Se as fontes de energia intermitente forem em quantidade moderada, o sistema eléctrico pode adaptar a produção ao consumo usando outras centrais que cubram a diferença, e que existem por mérito próprio: hidroeléctricas com alguma capacidade de armazenamento, que possam suspender a produção quando há da outra energia em abundância, reservando a água que vem dos rios nas suas albufeiras, para a turbinar depois quando há falta, e termoeléctricas de resposta rápida - como as a gás, a parte a gás das de ciclo combinado, e parcialmente as a carvão e as modernas nucleares. Não exceder o razoável que permita este funcionamento complementar é não ter mais que para aí uns 10%, 15% no máximo, do total de energia de origem eólica e solar!
  • A outra solução que tem custos absurdos é construir gigantescos armazéns de energia. Se as fontes intermitentes eólica e solar ultrapassarem o valor de referência que apontei, haverá muitas ocasiões em que não produzem quase nada e é preciso ter termoeléctricas para as substituir, que têm de existir e ser pagas mesmo que em média se usem pouco, e por outro lado haverá outras ocasiões em que produzem mais que o consumo. E é aqui que a única solução para este problema é ter maneira de armazenar essa energia ocasionalmente excedentária! Ora esse armazenamento é caríssimo e só se justifica por haver excesso, e apenas pontualmente, de energia eólica ou solar, e é esse o papel das hidroeléctricas reversíveis - que consomem esse excesso de energia eólica e solar bombeando água para as albufeiras, para depois a devolverem quando há de novo falta de energia no sistema - mas perdendo, nesse processo, cerca de 1/4 da energia produzida por essas eólicas e solares!
  • Se as hidroeléctricas planeadas fossem só para aproveitar os recursos hídricos, o investimento associado, que terá de ser pago pelos consumidores, seria muito menor. Dos 4900 milhões de € falados para a totalidade das novas hidroeléctricas, pelo menos 1000 a 1500 milhões serão para os 6 reforços de potência reversível de aproveitamentos que já existiam e que, como expliquei, não vão produzir mais energia do que a que já havia; vão apenas servir para armazenar energia de origem eólica. E, dos outros 3400 a 3900 milhões, também provavelmente menos de metade chegariam para dar uso à agua dos respectivos rios. O grosso desses investimentos vai ser para criar o tal armazenamento de energia eólica e solar.
Em suma, não é contra a exploração dos recursos hídricos nacionais que eu me manifesto. É contra o excesso de energia eólica e solar (esta, prevista) que, além de caríssimas, pouca incorporação nacional contêm e, ainda por cima, exigem agora dispendiosos meios de armazenamento de energia para poderem continuar a crescer muito acima do técnica e economicamente razoável!

9 comentários:

Duarte Nuno disse...

Uma dúvida que tenho - a bombagem reversível é utilizada em outros países ou vamos nós ser as cobaias?

Pinto de Sá disse...

A bombagem com turbinas reversíveis é usada há muito, em relativamente pequena escala, para ajudar a equilibrar a produção com a procura de energia.
No que vamos ser as cobaias é na construção de bombagem hidroeléctrica especificamente para regularizar a intermitência da energia eólica.

Anónimo disse...

Pelo contrário, a bombagem é há muito usada e em valores muito elevados para regularizar as centrais nucleares, que, como é sabido, não podem desligar à noite quando o consumo é mais baixo. Concordo que os limites estabelecidos para as renováveis "intermitentes" é muito superior ao que seria desejável tecnicamente, e economicamente, mas também não é verdade que estejamos a ser cobaias na utilização de bombagem para regularização do sistema global (quer por intermitência quer por pouca flexibilidade das restantes fontes).

Pinto de Sá disse...

"pelo contrário"... bem, este estilo de comentário normalmente não o publico, mas desta vez passa por me dar a oportunidade de ensinar mais qualquer coisa.

Como escrevi e bem, a bombagem é usada em relativamente pequena escala, EM PORTUGAL e outros países com mix semelhantes de produção, como os EUA. De facto há muito que temos UMA central de bombagem, a Aguieira.
As nucleares só exigiam bombagem nas antigas e em países com produção maioritariamente nuclear, como a França que tem 80% dela. As novas nucleares de 3ª geração já não precisam de trabalhar a potência constante, como expliquei num post há meses.
Mas se Portugal tivesse uma nuclear típica, com por exemplo 1650 MW de potência instalada, como essa potência seria apenas metade da mínima consumida (que é de cerca de 3300 MW), E COMO AO CONTRÁRIO DAS EÓLICAS AS NUCLEARES NUNCA PRODUZEM DE MENOS NEM DEMAIS, isto é, como nunca ultrapassaria os 1650 MW, a sua produção nunca excederia o consumo e portanto nunca seria precisa bombagem por causa dela.
Como no caso das renováveis, aliás, isto é verdade desde que o nuclear não ultrapasse uma certa percentagem do consumo. Claro que se se tivesse por exemplo 80% de energia de origem nuclear como a França, ou seja, 5000 MW (uns 3 reactores nucleares), aí o problema já se punha - mas só então!
Ah, e falta esclarecer uma coisa: uma única nuclear com um único reactor de 1650 MW produziria a potência MÉDIA de 1500 MW ao ano (pára 9% do tempo para menutenção), enquanto nem mesmo os 5700 MW de potência eólica instalada planeada pelo governo produzirão isso, dado que em MÉDIA as eólicas só produzem 1/4 da sua potência instalada - e 1/4 de 5700 MW é menos que os 1500 MW do tal único reactor...

Anónimo disse...

a expressão "pelo contrário" não era uma "picardia", mas sim apenas uma introdução a uma ideia discordante.

Por outro lado, volto a reiterar que à pergunta inicial de sermos cobaias constata-se a existência de diversos países, tal como a nossa vizinha Espanha (que tem outros problemas a nível de sistema eléctrico), que utilizam a bombagem para regularizar o sistema, seja de eólicas ou de nucleares.

Também é verdade que a opção nuclear de 3ª geração é, ao que parece pela desastrosa implementação e derrapagem actual destes reactores, uma solução que ainda não está suficientemente desenvolvida para Portugal, aí sim, servir de cobaia (não a primeira cobaia, mas dentro das 5 primeiras).

Não com isto não discordando que as metas que o governo impõe a Portugal trarão muitos problemas e custos ao sistema actual.

Pinto de Sá disse...

Meu caro, acho que estamos a misturar alhos com bogalhos. Eu nunca neguei que se usa bombagem em muitos locais, como qualquer um pode ver na resposta que dei ao Duarte Nuno. Acrescentei foi que para compensar eólicas e - faltou-me dizer - em grande escala, isso vamos ser cobais, pois nunca se fez em parte alguma.
Discorda? Então esclareça-me, sff.
O estado de cobaias neste caso acarreta mesmo o alto risco associado às cobaias, como já foi aqui falado a propósito da simultaneidade (não prevista pelos académicos que modela estas coisas)entre o vento e a chuva.
Quanto às nucleares: não me viu defender que corressemos a comprar já uma das novas, pois não? E se comprássemos das testadas - como as 5 que a Coreia acaba de vender à Arábia Saudita - não seríamos cobaias. Aliás há mais de 400 nucleares no mundo, pelo que falar de cobaias a este propósito...

Anónimo disse...

»Um reforço de potência não aumenta a energia hídrica de um rio»

MENTIRA, MENTIRA, MENTIRA.
ISSO E DESONESTIDADE INTELECTUAL.

Esqueceu-se, caro engenheiro, da água que se desaproveita com a abertura das comportas em anos de grande pluviosidade?

Pinto de Sá disse...

Publiquei a sua acusação de "mentira" porque ela é ilustrativa do género de gente que se incomoda com o que venho revelando, e porque a questão me dá mais uma oportunidade de ensinar alguma coisa aos incautos:
1 - São absolutamente excepcionais as situações em que uma hidroeléctrica bem projectada e bem gerida tem de abrir as comportas "em anos de grande pluviosidade". E são excepcionais porque, obviamente, desde o início que a potência da central é projectada a contar com isso, porque os projectistas não são burros. Não precisa de ser reforçada depois.
2 - Como há meses escrevi, é por causa desta diferença entre a potência MÉDIA anual de uma hidroeléctrica e o pico verificado na altura das cheias, que a potência instalada numa hidroeléctrica é sempre muito superior à média. Se a hidroeléctrica não tiver albufeira e for do tipo de ter de turbinar a água à medida que a há, dita de "fio de água", a potência instalada é tipicamente 3 vezes a média, e se tiver albufeira é 6 a 7 vezes essa potência média. Desde o início, obviamente!
3 - Há alguns casos raros, em Portugal, em que se veio a verificar que o dimensionamento da potência instalada da central fora insuficiente para o seu caudal de ponta e aí, de facto, um reforço desta potência aumentou a energia aproveitável, que de outro modo se perdia abrindo as comportas. São os conhecidos casos de Picote e Bemposta, na zona de fronteira do rio Douro.
4 - Nada disto, porém, é o que se verifica com os novos "reforços de potência" em curso. Para começar o essencial neles não é serem reforços de potência, mas sim a montagem de turbinas REVERSÍVEIS, para bombagem. E depois ficamos a ter potências instaladas mais de 20 vezes as médias, o que não tem justificação em termos de cheias de rios.
5 - Um bom exemplo é a recém-inaugurada central de Venda Nova III, com grande pompa, pelo 1º Ministro, um "reforço de potência" da central que já havia, que custou 350 milhões de € e "reforça potência" em 736 MW. Porém, a potência média extra(proporcional à energia extra) é de apenas... 2 MW! Dados no site da EDP... Ou seja: o objetivo deste empreendimento não tem nada a ver com produção de energia hidroeléctrica, mas é sim dar CONSUMO à energia eólica!
6 - Claro que agora, como aconteceu em Dezembro com o Alqueva, algumas centrais têm excesso de água e têm que abrir as comportas. Mas não é por haver demasiada água vinda do rio. É por a albufeira ter estado a ser enchida com bombagem!!!

Portugal Bipolar disse...

Nas últimas semanas tenho seguido com atenção este Blog.
Os meus parabéns, julgo que informação nunca é demais e pessoas informadas tomam melhores decisões.
Sempre fui um defensor do armazenamento de energia, julgo que bem aproveitado pode fornecer energia que compete directamente com a energia nuclear (considerada a mais barata).
Tenho pena que quando se fala de armazenamento de energia, só seja referida a bombagem.
Foi portanto com prazer que comecei a visitar os Blogs A ciência não é neutra; Ecotretas e Luz Ligada.
Gostaria, se não for pedir muito que fosse analisada a possibilidade de armazenamento de 1-energia por Baterias (44 MW - A123 Sistems).
2-Cavernas de ar comprimido - Até 200 MW-
3 - Flyweels (20MW - Beacon Power).
Julgo que todos estes sistemas de armazenamento de energia são muito menos dispendiosos, e podem proporcionar preços de energia interessantes.
Quando falo em armazenar energia, não penso só no excesso de Portugal, poderíamos igualmente aproveitar todo o excesso espanhol bastava existirem melhores ligações para descargas de energia entre os dois países.