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Matheus Pereira PortoMarcio Fonte Boa CortezWadaed Uturbey da CostaBruno Ude Todde Fonseca Valadares2019-08-13T12:16:27Z2019-08-13T12:16:27Z2017-06-30http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ASPF37Este trabalho apresenta estratégias de gerenciamento hídrico energético para Usinas Hidrelétricas (UHE) combinadas com usinas fotovoltaicas flutuantes. A combinação entre UHE e Usina Solar Fotovoltaica Flutuante (UFVF) apresenta vantagens técnicas, como a redução da temperatura dos painéis, devido ao arrefecimento causado pelo contato com a água, e vantagens comerciais, devido à economia com a aquisição de terrenos para a instalação dos painéis. Uma possibilidade economicamente atrativa é a conexão da UFVF diretamente à subestação existente na UHE, entretanto, essa alternativa pode não ser possível em decorrência de limitações de engenharia (infraestrutura já existente da UHE). Além disto, é importante que sejam examinadas as variáveis operacionais da UHE, características do reservatório, condições ambientais, e planejamento energético (curto e longo prazo). Em períodos de longa estiagem, por exemplo, pode-se utilizar a energia dos painéis para alimentar um sistema Pumped Hydroelectric Energy Storage(PHES), visando a disponibilidade de geração em longo prazo, e ao mesmo tempo aumentando a confiabilidade da geração de energia fotovoltaica. Visando aprofundar nessa discussão, o presente trabalho apresenta uma metodologia para indicar qual solução é a mais indicada. O critério utilizado como referência é o atendimento da Garantia Física (GF) da usina. Como exemplo de aplicação dessa metodologia, foi realizado um estudo de caso para uma usina hidrelétrica em operação. Dados de condições ambientais e de operação foram utilizados para alimentar modelos matemáticos da UFVF e do sistema de bombeamento, visando determinar a energia adicional gerada e o nível do reservatório, para as alternativas de ligação direta à rede e do uso de um PHES. Um aspecto bastante abordado na literatura refere-se à diminuição da evaporação de água do reservatório devido ao cobrimento da superfície pelos painéis flutuantes, porém, para o caso analisado, esse efeito não mostrou-se representativo. As duas estratégias de gerenciamento apresentaram ganhos satisfatórios para o potencial de geração da UHE isolada, onde através da conexão direta à subestação, a menor área simulada (54.000 m2) foi capaz de dobrar o percentual de permanência acima da GF. A segunda estratégia de gestão não apresentou o mesmo sucesso em termos de atendimento da GF, para a UHE avaliada, porém apresenta-se como uma solução promissora em períodos críticos, como os de crise hídrica, pois além de oferecer um acréscimo no potencial de geração, disponibiliza maior capacidade de controle no atendimento às demandas em longo prazo, e aos períodos de pico de demanda energética. Mediante regras de comercialização de energia do Setor Elétrico Brasileiro, ambas estratégias apresentaram retornos econômicos operacionais, em razão da comercialização de energia, próximos a R$ 40.000.000,00 para o período analisado (2010-2015).This paper presents a methodology on hydric and energy management strategies for hydropower plants (HPP) combined with floating photovoltaic (PV) power plants. The combination of both power plants has technical advantages, such as the reduction of photovoltaic panel temperature, due to the cooling caused by proximity to water, and also commercial advantages, due to the savings caused by the non-use of land for the installation of the PV power plant. An economically attractive possibility is the connection of the photovoltaic power plant directly to an existing substation in the HPP, however, this alternative may not be possible by reasons of engineering limitations. In addition, it is important that the operational variables of the HPP be examined, for instance, reservoir characteristics, environmental conditions, and energy planning (short and long term). In long dry periods, for example, the electric energy from the PV panels can be used to power the Pumped Hydroelectric Energy Storage (PHES) system, aiming for the long-term generation availability, while at the same time smoothing the intermittent photovoltaic energy production. Aiming to deepen this discussion, this work presents a methodology to indicate which solution is the most indicated. The criteria used as reference is the fulfillment of the physical guarantee (PG) of the plant. As an example of application of this methodology, a case study was carried out for a hydroelectric power plant in operation. Environmental and operational conditions data were used on the mathematical models of the floating photovoltaic plant and the pumping system, in order to determine the additional energy generated and the level of the reservoir, for the alternatives of direct connection to the electric grid and the use of a PHES. A very discussed aspect in the literature refers to the decrease of the water evaporation from reservoir as a consequence of the surface covering by the floating panels, however, for the analyzed case, this effect was not representative. The two management strategies presented satisfactory achievements for the generation potential of the isolated HPP, where through the direct connection to the substation, the smallest simulated area (54.000m2) was able to double the percentage of permanence above PG. The second management strategy did not show the same success in terms of PG service for the evaluated HPP, but it presents itself as a promising solution in critical periods, such as those of water crisis, as well as offering an increase in generation potential, provides greater control capacity in meeting the long-term demands, and peak periods of energy demand. According to Brazilian Electric Sector (SEB) energy trading rules, both strategies presented commercial financial returns close to R$ 40.000.000,00 for the period analyzed (2010-2015).Universidade Federal de Minas GeraisUFMGEnergia ArmazenamentoGeração de energia fotovoltaicaUsinas hidrelétricasEngenharia mecânicaSistema de bombeamentoArmazenamento de energiaUsina hidrelétricaGarantia físicaUsina solar fotovoltaica flutuanteUma metodologia sobre estratégias de gerenciamento de energia para usinas fotovoltaicas flutuantes instaladas sobre reservatórios de usinas hidrelétricasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALppgengmecanica_brunoudetoddefonsecavaladares_dissertacaomestrado.pdfapplication/pdf7740319https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-ASPF37/1/ppgengmecanica_brunoudetoddefonsecavaladares_dissertacaomestrado.pdf1663a087a83ba517520c171cc5553753MD51TEXTppgengmecanica_brunoudetoddefonsecavaladares_dissertacaomestrado.pdf.txtppgengmecanica_brunoudetoddefonsecavaladares_dissertacaomestrado.pdf.txtExtracted texttext/plain124433https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-ASPF37/2/ppgengmecanica_brunoudetoddefonsecavaladares_dissertacaomestrado.pdf.txt54d320ac061e5fac89dab9fbb3c28ca8MD521843/BUOS-ASPF372019-11-14 22:57:41.516oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUOS-ASPF37Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-15T01:57:41Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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