Microturbinas em redes de abastecimento da água

• Autor(a) principal: Silva, José João Prata Oliveira Laranjeira da
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/7577
• topic: Sistemas energéticos sustentáveis; Sistemas de abastecimento de água; Turbinas hidráulicas; Produção de energia eléctrica

Especialmente na Europa, as temáticas das energias renováveis e da eficiência energética representam cada vez mais um papel fundamental no âmbito do desenvolvimento sustentável. De forma a atingir sustentabilidade energética, a procura da máxima eficiência deverá ser aplicada em todo o tipo de sistemas de energia. Em sistemas de abastecimento de água, o uso de válvulas redutoras de pressão (consideradas estruturas dissipadoras) visa a uniformização e controlo de pressões, promovendo uma perda de carga localizada. As válvulas redutoras de pressão (VRP), que dissipam a energia hidráulica presente através da redução dos valores de pressão a jusante, são fundamentais no controlo e redução de pressão. Porém, o seu uso reflecte-se em energia dissipada e perdida. A utilização de microturbinas é uma alternativa sustentável para o controle de pressão e, simultaneamente, para a produção de energia eléctrica. Trata-se de um método de mitigação para controlar as perdas referidas convergindo no âmbito da eficiência energética. Na perspectiva de promover um aproveitamento de energia nas redes de abastecimento de água, o presente trabalho sugere a substituição das válvulas redutoras de pressão (VRP) por microturbinas, nomeadamente do tipo Kaplan. Desse modo, apresenta-se um método automático de selecção e projecto de microturbinas para sistemas de abastecimento de água. Este método, válido para projectos em cidades presentes e novas, recorre a uma estimativa dos caudais de água ao longo do dia, semana, mês e ano. A metodologia desenvolvida permite projectar turbinas do tipo Kaplan e Crossflow e apresenta a produção energética anual, investimento necessário, tempo de retorno e a rentabilização ao final de um período de 25 anos. Apresentam-se alguns casos de estudo que validam a ferramenta desenvolvida. No caso de estudo para uma altura de queda útil de 30 metros e caudal de dimensionamento de 0.146 m3.s-1, o resultado da instalação de uma microtubina Kaplan de 38 kW ao final de 25 anos é de 372 mil euros de receitas associadas à produção energética anual de 216 MWh e onde o tempo de retorno do investimento é de 5 anos. A metodologia desenvolvida é comparada com um caso de estudo real. Para as mesmas condições de caudal dimensionado, 0.200 m3.s-1, e altura de queda útil 55 metros, a turbina Kaplan projectada apresenta 590 MWh anuais de energia produzida contra os 530 MWh da turbina Crossflow instalada.