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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2011.tde-01062011-125528
Document
Author
Full name
Felipe Aguiar Marcondes de Faria
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2011
Supervisor
Committee
Porto, Rubem La Laina (President)
Marcellini, Silvana Susko
Zambon, Renato Carlos
Title in Portuguese
Metodologia de prospecção de pequenas centrais hidrelétricas.
Keywords in Portuguese
Hidroeletricidade
Prospecção
Usinas hidrelétricas
Abstract in Portuguese
Ao longo das últimas décadas, centenas de usinas hidrelétricas de todos os portes foram construídas no Brasil, sendo que as centrais hidrelétricas de pequeno porte foram os embriões deste desenvolvimento e recentemente assumiram papel de destaque com as mudanças ocorridas no setor elétrico iniciadas em meados dos anos 90. Através do estudo de aspectos técnicos que influenciam o custo-benefício de implantação de pequenas centrais hidrelétricas (PCHs) e da revisão bibliográfica de trabalhos anteriores que abordaram o assunto, a presente dissertação propõe uma sequência de etapas para avaliar de maneira preliminar e expedita a viabilidade de hidrelétricas entre 1 e 30 megawatts (MW). A metodologia de prospecção de PCHs é uma fase de estudo anterior ao inventário hidrelétrico e tem como objetivo estudar situações favoráveis e desfavoráveis à implantação de pequenas usinas, baseada em critérios técnicos, econômicos e socioambientais. A partir da coleta e organização dos dados da bacia hidrográfica a qual se pretende estudar, a metodologia sugere que sejam avaliados os condicionantes e restrições decorrentes de aspectos geológico-geotécnicos, socioambientais e de infraestrutura e logística. A partir desta análise, parte-se para a identificação de sítios com características atrativas, concepção de arranjos conceituais e definição da queda bruta, quando é ressaltada a utilização de modelos digitais de terreno (MDT). Posteriormente, procede-se para a avaliação da disponibilidade hídrica, oportunidade em que é destacado o uso de estudos de regionalização de vazões. Com base na queda bruta e nos estudos hidrológicos, devem ser elaboradas as estimativas da energia média produzida e potência instalada dos aproveitamentos identificados. Neste ponto, o trabalho apresenta uma discussão sobre parâmetros que podem ser facilmente obtidos através de estudos de regionalização de vazões para estimativa da energia média e, também, define uma faixa usual de fatores de capacidade de PCHs para o estabelecimento da potência instalada. O próximo passo consiste na avaliação econômica e, se necessária, uma visita que retroalimenta com novas informações a seqüência de etapas. Devido à variedade das informações espaciais necessárias, a metodologia é estruturada a partir de ferramentas de Sistemas de Informações Geográficas (SIG) que permitem relacionar e cruzar informações georreferenciadas, facilitando a organização e as análises necessárias. Como resultado da aplicação, é 7 possível a construção de um panorama abrangente dos principais aspectos que afetam o custo e o benefício de implantação das PCHs identificadas. Como forma de demonstrar e exemplificar a metodologia proposta foi desenvolvido um estudo de caso para a bacia do rio do Peixe, em Minas Gerais. Dessa forma, este trabalho visa contribuir com o setor elétrico brasileiro através de uma ferramenta que pode ser utilizada, tanto por órgãos públicos como entes privados, para o planejamento e maior conhecimento dos recursos energéticos, subsidiando a tomada de decisões de uma forma simples, rápida e de baixo custo.
Title in English
Small hydroeletric power plant prospection methodology.
Keywords in English
Hydroeletric power plants
Hydroeletricity
Prospection
Abstract in English
Over the last the decades, hundreds of hydroelectric power plants of all sizes have been built in Brazil, with the small ones being the beginning of this development and recently having assumed an important position in the changes that happened in the electric sector in the mid-nineties. By studying the technical issues that influence the cost-benefit relation of installing small hydroletric power plants (SHPs) and through the analysis of previous papers that have studied the subject, the present dissertation proposes a sequence of steps in order to evaluate, preliminarily and quickly, the feasibility of hydroletric power plants with capacities from 1 to 30 MW. The SHP prospecting methodology is a previous study phase of hydroelectric inventory and its goals consist in studying favorable and unfavorable situations for the settlement of small hydroelectric power plants based on technical, economic and social- environmental criteria. By collecting and organizing the watershed data, the methodology suggests the evaluation of conditioners and restrictions from geological- geotechnical, social-environmental, infrastructure and logistics aspects. Based on this analysis, the next step is to identify attractive sites, design preliminary layout conception and define gross head, where the use of the digital terrain model (DTM) is prominent. Afterwards, it suggests the assessment of water availability, where it is possible to use regional flow estimate models. Based on gross head and hydrological studies, the mean energy production and installed capacity should be estimated. Furthermore, this work presents a discussion about parameters that could be easily obtained through the regional flow estimation models and, also, defines a range of usual capacity factors to establish the installed capacity of SHPs. The next step consists in an economic evaluation and a site visit that feeds the methodology with new information. Due to the variety of necessary spatial information, the methodology is structured by using the Geographic Information Systems (GIS) that allows relating and crossing information, making possible the organization and necessary analysis. As a result of application of the methodology, it is possible to build an extensive panorama of the main aspects that influence the cost and the benefit of the SHP sites that were identified. To demonstrate and exemplify the proposed methodology, a case study of the Peixe river watershed, in Minas Gerais, was developed. Thus, this work aims to contribute with the Brazilian electric sector through a tool that could 9 be used by public and private sectors in planning and to expand the knowledge about energetic resources, helping in decision making in a simple, quickly and cost efficient way.
 
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Publishing Date
2011-06-29
 
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