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Pegada hídrica das usinas hidrelétricas do sistema interligado nacional na região hidrográfica do Paraná
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
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Departamento de Engenharia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos
Agência de fomento
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Nos últimos anos, a pegada hídrica (PH) tem sido usada como um indicador para
análise do uso sustentável e eficiente dos recursos hídricos para geração
hidrelétrica. Em geral, a PH de usina hidrelétrica (UHE) é calculada pela relação
entre a evaporação do reservatório e a energia gerada pela usina, denominada de
PH Bruta, podendo ser obtida também a partir da evaporação líquida do
reservatório (PH Líquida). Realizou-se um estudo para a UHE Funil, localizada
no rio Grande, Sul de Minas Gerais, a partir de dados observados, durante 2
anos, em estações meteorológicas instaladas no entorno do reservatório,
analisando o comportamento intra-anual da PH deste aproveitamento e a
sustentabilidade deste indicador. Além disto, um estudo de maior abrangência
espacial e temporal foi elaborado, a partir de dados operacionais e
meteorológicos de um período de 15 anos obtidos de diferentes fontes, avaliando
a PH das 62 UHEs do Sistema Interligado Nacional (SIN), localizadas na Região
Hidrográfica do Paraná, individualmente, por aproveitamento e, de forma
sistêmica, por bacia hidrográfica. A PH Bruta da UHE Funil foi igual a 29
m³.GJ-1
, enquanto a PH Líquida foi estimada em 13 m³.GJ
-1
, portanto 55%
menor ao adotar uma metodologia que considera o volume de água que já seria
perdido por evapotranspiração da área inundada pelo reservatório. Os resultados
indicaram uma eficiência da UHE Funil, no uso da água para geração
hidrelétrica, expressa por uma PH baixa e sustentável, considerando o balanço
hídrico favorável entre a disponibilidade e a demanda pelos recursos hídricos na
bacia onde está localizada a usina. As UHEs do SIN apresentaram PH variáveis
entre si, por particularidades dos aproveitamentos (potência instalada, geração
de energia, tamanho do reservatório). As PH das UHEs do SIN apresentaram
fraca correlação com o tipo de clima e com a evaporação do reservatório e uma
forte dependência da relação área inundada por potência instalada (ha.MW
-1
) dos
respectivos aproveitamentos. As usinas a fio d’água apresentaram menor PH do
que os aproveitamentos com reservatórios de regularização, sobretudo, aqueles
localizados nas cabeceiras das bacias. A PH Bruta e Líquida da geração
hidrelétrica do SIN, na Região Hidrográfica do Paraná, foi igual,
respectivamente, a 25 e 11 m³.GJ-1
, apresentando-se abaixo da média das
estimativas de PH de aproveitamentos hidrelétricos no Brasil e no mundo. A
produção de energia na Região Hidrográfica do Paraná é a maior do país, com
destaque em nível mundial, sobretudo, pela usina de Itaipu, influenciando de
forma significativa a redução da PH da geração hidrelétrica. Em termos de bacia
hidrográfica, a PH da geração hidrelétrica do SIN, na bacia do rio Iguaçu, foi a
menor da Região Hidrográfica do Paraná (7 e 1,6 m³.GJ
-1
, respectivamente, para
PH Bruta e Líquida), em razão da elevada potência instalada e reservatórios
relativamente pequenos nesta bacia. A bacia do rio Tietê apresentou a maior PH para geração hidrelétrica entre as bacias estudadas (120 e 61 m³.GJ
-1, respectivamente, para PH Bruta e Líquida), em virtude da baixa capacidade
instalada em relação à área total inundada pelos reservatórios do SIN nesta
bacia.
Abstract
Recently, water footprint (WF) has been used as an indicator of the efficiency
and sustainability of water resources assigned for hydropower generation. WF of
a given hydropower plant is calculated based on the ration between evaporation
from the reservoir and the electric energy generated by the facility, and it is
known as Gross Water Footprint (GWF); however, WF can also be calculated
taking into account the net evaporation, a so-called Net Water Footprint (NWF).
This study was carried out at Funil Hydropower Plant (FHP), located in Grande
river, southern Minas Gerais, Brazil, using observed weather datasets of two
consecutive years, recorded by four meteorological stations installed in the
reservoir’s surroundings. It was possible to analyze the intra-annual WF
behavior of this facility along with the use of this indicator. In addition, a spatial
and temporal wider study was also conducted based on operative data of the
plants and weather data over a period of fifteen years for the Parana Hydrograph
region (PHR), which accounts 62 hydropower plants belongs to the Brazilian
Interconnected System (SIN). This second study was done considering each one
plant and in a systemic way for entire PHR. GWF and NWF to FHP was,
respectively, equal to 29 and 13 m
3
.GJ
-1
, being the later 55% lower. This
difference occurred due to the methodology approaches considered in the
calculation of GWF and NWF; the later one considers the difference between the
evapotranspiration from the flooded area before the reservoir filling and the
evaporation from it. The results have demonstrated a reasonable efficiency of the
water use for electric energy generation in FHP, since both WFs are low,
allowing for characterizing a positive balance between water availability and
water demand in the basin where the plant is located. The hydropower plants
belonging to the SIN have showed different behaviors for WF especially due to
the specificities of each one facility, e.g. installed power, energy generation, and
size of the reservoirs. In this sense, WF showed low correlation with both
Köppen climate type and the reservoir evaporation, however, a strong
dependence of the flooded area and installed power ration (ha.MW-1
) was
observed. Power plants built with a water constant reservoir level showed lower
WF than the plants built with reservoirs of regularization (non-constant level),
mainly those located in the headwater basins. GWF and NWF of the electric
energy generation from PHR were, respectively, of 25 and 11 m
3.GJ
-1
, meaning
that the most important hydrograph region in the context of hydroelectric
generation in Brazil is, on average, lower than the WF observed in other
Brazilian facilities or even in the world. Itaipu Power Plant stands out being the
second greatest facility in world in terms of installed power and the greatest in
the energy production, which leaded to lower WF. Considering now the basins
of the PHR as reference, Iguassu Basin showed the lowest WF (from 7 to 1,6 m3
.GJ
-1
, respectively, for GWF and NWF) because of the highest installed
power and small reservoirs which generated the lowest amount of evaporation.
In the other hand, Tiete river basin showed the largest WF among the basins of
the PHR (120 and 61 m
3
.GJ
-1
, respectively, for GWF and NWF) due to the
lowest installed power in relation to the flooded area of the SIN reservoirs in this
basin.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
BUENO, E. de O. Pegada hídrica das usinas hidrelétricas do sistema interligado nacional na região hidrográfica do Paraná. 2018. 371 p. Tese (Doutorado em Recursos Hídricos)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2018.
