“A Geologia como fator de competitividade e desenvolvimento
económico” 11 de Novembro de 2016 | Universidade de Coimbra
Virgílio Mendes
Direção de Regulação e Mercados
EDP - Gestão da Produção de Energia, S.A.
A exploração sustentável na hidroeletricidade
Coimbra, 11 de novembro de 2016
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 1
O Clima
O parque produtor
A produção
A variabilidade do recurso
As valências da hidroeletricidade
A complementaridade com a eólica
A proteção das águas subterrâneas
Conclusões
A exploração sustentável da hidroeletricidade
O Clima
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 2
Classificação climática de Köppen-Geiger na Península Ibérica
Seco
Bsk estepe fria
BSh estepe quente
BWk deserto frio
BWh deserto quente
Temperado
Cfb temperado sem estação seca com
Verão temperado
Cfa temperado sem estação seca com
Verão quente
Csb temperado com Verão seco e
temperado
Csa temperado com Verão seco e
quente
Frio
Dfc frio sem estação seca e Verão
fresco
Dfb frio sem estação seca e Verão
temperado
Dsc frio com Verão seco e fresco
Dsb frio com Verão seco e
temperado)
Polar
ET tundra
Atlas Climático Ibérico (1971-2000)
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 3
Clima da Península Ibérica: Precipitação com distintos padrões entre o Norte e o Sul da Península
Os aproveitamentos hidroelétricos localizados no sul da Península Ibérica têm
menores afluências do que os localizados na Galiza ou no Minho.
Média da precipitação total anual na Península Ibérica (1971-2000)
Zona Verde
Zone Seca
Zona Verde
Zona Seca
Costa oeste e regiões
montanhosas
Região sul, região interior e
costa mediterrânea
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 4
Clima da Península Ibérica: Sazonalidade da precipitação
Média da precipitação total (1971-2000)
Dezembro/Inverno: período chuvoso Julho/Verão: período seco
> 300 mm
< 20 mm
< 5 mm
< 70 mm
< 50 mm
A elevada variação da pluviosidade cria a necessidade de armazenamento
sazonal de água.
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 5
Clima em Portugal: variabilidade da precipitação no inverno
É notória a enorme variação da precipitação no inverno em Portugal.
Temperatura e precipitação no inverno em Portugal (período 1931/2 -2015/6)
2012
2013
2014
2015
Boletim Climatológico Sazonal
Inverno 2015/16
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 6
O Clima
O parque produtor
A produção
A variabilidade do recurso
As valências da hidroeletricidade
A complementaridade com a eólica
A proteção das águas subterrâneas
Conclusões
A exploração sustentável da hidroeletricidade
O parque produtor
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 7
Os centros eletroprodutores da EDP Produção (convencional) estão implantados em 91 localidades de Portugal
Potência hidroelétrica em mercado: 5 397 MW
Potência termoelétrica em mercado: 3 219 MW
Potência hidroelétrica com remuneração garantida: 164 MW
Potência termoelétrica com remuneração garantida: 88 MW
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 8
Os aproveitamentos hidroelétricos em Mercado no final de 2015
Touvedo
Alto Lindoso
Vilarinho das Furnas
Alto Rabagão
Vila Nova
Caniçada
Salamonde I
Frades
Lindoso Caldeirão
Aguieira
Raiva
Cabril
Bouçã
Castelo do Bode
Pracana
Fratel
Desterro
Ponte Jugais
Sabugueiro I
Vila Cova
Santa Luzia
Belver
Alqueva
Cávado-Lima Tejo-Mondego
9 centrais 1 329 MW 2 554 GWh1)
17 centrais 1 645 MW 2 319 GWh1)
1) Produtibilidade média anual, líquida de bombagem
Total de: 41 centrais 5 397 MW 11 148 GWh1)
Existiam 41 centrais hidroelétricas em mercado,
com uma potência instalada de cerca de 5 397
MW e uma produção anual em regime
hidrológico médio de cerca de 11,1 TWh.
Destas, cerca de 1 288 MW são reversíveis: Alto
Rabagão, V. Nova II (Frades), V. Furnas (grupo II),
Torrão, Aguieira, Alqueva e Alqueva II. Torrão Crestuma/Lever
Carrapatelo
Régua
Valeira
Pocinho
Bemposta
Picote
Miranda
Tabuaço
Varosa
Douro
15 centrais 2 424 MW 6 275 GWh1)
Picote II
Bemposta II Alqueva II
Miranda II
Feiticeiro
Ribeiradio
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 9
Pequenas Centrais Hidroelétricas com potência <10 MW (PRE)
Palhal
Ribafeita
Sabugueiro II
Aregos
France
Labruja
Penide
Ermal
Ponte da Esperança
Guilhofrei
Senhora do Porto
Caniços
Cefra
Freigil
Rei de Moinhos
Ermida
Riba Côa
Figueiral
Velada
Bruceira
Póvoa
Pedrógão
Nunes
Torga
Rebordelo
Bouçoais-Sonim
Terragido
Sordo
Ovadas
Fagilde
Penacova
Nave
Pedra Figueira
Alforfa
Estrela
Lagoa Comprida
Pisões
Pateiro
Hídricas
Drizes
40 centrais 164 MW
510 GWh
Pequenas Hídricas
1)
1) Produtibilidade média anual
Ermida (Vouga)
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 10
As maiores áreas das bacias hidrográficas dos principais rios portugueses
estão em Espanha
Douro
Tejo
Guadiana
Guadalquivir
Ebro
Segura
Júcar
Minho
Lima Cávado
Ave
Vouga
Mondego
Área (km2) Total Portugal Espanha PT ES
Douro 97603 18643 78960 19% 81%
Tejo 80629 24800 55829 31% 69%
Guadiana 66800 11580 55220 17% 83%
Lima 2496 1177 1320 47% 53%
Cávado 1613 1613 -- 100% --
Mondego 6645 6645 -- 100% --
As afluências hídricas dependem muito das precipitações na Meseta ibérica. Esta facto afeta decisivamente a hidroeletricidade portuguesa. Quando a precipitação é escassa, a produção hidroelétrica é reduzida. Tal deve-se também à baixa capacidade de armazenamento nas albufeiras.
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 11
As maiores albufeiras da bacia do Douro estão em Espanha
Portugal
hm3
2 413
Almendra
1 078
Ricobayo
62
Douro Espanhol
94
Douro Internacional
630
Baixo Sabor
66
Foz Tua
75
Douro Português
Albufeira País Rio Volume
útil Tipo
Almendra Espanha Tormes 2413 Inter-anual
Ricobayo Espanha Esla 1078 Anual
Baixo Sabor Portugal Sabor 630 Anual
Foz Tua Portugal Tua 66 Anual
Torrão Portugal Tâmega 40 Anual
As albufeiras em Espanha introduzem uma regularização no Douro português,
mitigando os períodos de estio e as secas.
Espanha
Torrão
40
Bacia do rio Douro
Volume útil máximo das albufeiras do Douro
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 12
Portugal tem umas das maiores variações anuais da hidroeletricidade na Europa
Em Portugal a produção hidroelétrica
tem uma elevada variação anual
Na Noruega a variabilidade
hidroelétrica é menor do que em Portugal
Fonte dos dados: Norwegian Water Resources and Energy Directorate (NVE)
Para compensar a variação da produção hidroelétrica, o sistema produtor necessita de ter centrais térmicas de backup para funcionarem nos anos hidrológicos secos.
Inicialmente, o backup térmico era garantido por centrais a fuelóleo, no entanto, atualmente as centrais a gás natural desempenham essa função, bem como as importações.
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 13
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
cu. m Monthly water inflows at Pocinho (1961-2005 serie)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
cu. m Monthly water inflows at Crestuma (1961-2005 serie)
O rio Douro tem um comportamento único
Caraterísticas hidrológicas do rio Douro: • Devido à concentração das chuvas em poucos meses do ano e ao reduzido efeito de derretimento de neves na
bacia, no verão os valores das afluências são sempre pequenos. • As cheias no Douro atingem um dos maiores níveis na Europa, apenas excedidas nos rios Dniepr e Volga que
têm bacias incomparavelmente maiores.
Crestuma: última central –
próxima da foz do Douro
Pocinho: 1.ª central no
Douro Português
As afluências vindas de Espanha já contêm uma
certa regularização devida aos
armazenamentos espanhóis. Os rios
afluentes introduzem mais variabilidade.
Elevada irregularidade e incerteza nas afluências do Douro e na previsão
de cheias.
Rio Local Área bacia
(km2)
Máxima cheia
Data Caudal
(m3/s) Douro Régua 90 800 05-12-1739 18 000 Tejo Ródão 59 170 03-12-1876 12 000 Ródano Beaucaire 95 500 31-05-1856 11 000 Loire Monjean 109 000 01-12-1910 6 500 Danúbio Stein-Krems 96 000 17-09-1899 11 200 Dniepr Locmanskaia-
Kamenka 458 000 -05-1931 25 100
Volga Volgograd 1 354 270 -06-1926 48 450
1
2
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 14
O Clima
O parque produtor
A produção
A variabilidade do recurso
As valências da hidroeletricidade
A complementaridade com a eólica
A proteção das águas subterrâneas
Conclusões
A exploração sustentável da hidroeletricidade
A produção
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 15
O peso da hidroeletricidade é significativo em Portugal e Espanha
An
o s
ec
o -
2015
An
o h
úm
ido
- 2
014
Hídrica 33%
Carvão 23%
Gás natural
3%
Eólica 24%
Solar 1%
Térmicas PRE 16%
PT - Produçao
49,0 TW h
Hídrica 17%
Carvão 16%
Nuclear 22%
Gás natural
8%
Eólica 20%
Solar 5%
Térmicas PRE 12%
ES - Produção
253,6 TW h
Hídrica 19%
Carvão 17%
Nuclear 18%
Gás natural
8%
Eólica 21%
Solar 4%
Térmicas PRE 13%
PT+SP - Produção
302,6 TW h
Hídrica 20%
Carvão 28%
Gás natural
11%
Eólica 23%
Solar 2%
Térmicas PRE 16%
PT - Produção
48,2 TW h
Hídrica 12%
Carvão 20%
Nuclear 22%
Gás natural
10%
Eólica 19%
Solar 5%
Térmicas PRE 12%
ES - Produção
254,0 TW h
Hídrica 13%
Carvão 21%
Nuclear 18%
Gás natural
10%
Eólica 20%
Solar 5%
Térmicas PRE 13%
PT+SP - Produção
302,2 GW h
De 2014 para 2015 a produção hidroelétrica teve uma redução de 17,5 TW h (31%).
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 16
Condições hidrológicas extremas aumentam os custos do sistema
electroprodutor
Ano hidrológico húmido
Ano hidrológico seco
Consequências: • Perdas de energia devidas ao controlo de cheias; • Perdas de energia devidas a elevados regolfos; • Queda dos preços de mercado (habitualmente preços zero no mercado grossista); • Mais problemas de manutenção; • Eventuais prejuízos a jusante.
Consequências: • Aumento das importações para substituir a produção hidroelétrica reduzida; • Aumento das importações de combustíveis (carvão e gás natural); • Perda de potência devido a menores quedas; • Menores receitas para as empresas detentoras de hidroelétricas; • Eletricidade mais cara para os consumidores; • Provoca défices tarifários e desvios na previsão de custos; • Efeito negativo na balança de pagamentos nacional.
Exemplo de um ano seco no sistema electroprodutor português: Em 2012, o custo adicional das importações de energia eletricidade e combustíveis) poderá ter sido de cerca de 300 M€.
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 17
O Clima
O parque produtor
A produção
A variabilidade do recurso
As valências da hidroeletricidade
A complementaridade com a eólica
A proteção das águas subterrâneas
Conclusões
A exploração sustentável da hidroeletricidade
A variabilidade do recurso
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 18
Espanha Portugal
A produção hidroelétrica tem um evidente comportamento sazonal
No verão a produção hidroelétrica é menor ainda que parte resulte do
desarmenazamento das albufeiras.
A maior variabilidade da produção hidroelétrica verifica-se no inverno.
O armazenamento de água nas albufeiras não é suficiente para compensar a
variação sazonal das afluências.
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 19
A irregularidade das afluências às bacias aumenta à medida que se avança de norte para sul (série hidrológica 1956 a 2013)
+ Ir
regu
lari
dad
e an
ual
-
As afluências às bacias hidrográficas são coerentes com a classificação climática.
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 20
A abordagem probabilística à série de afluências anuais evidencia uma função não simétrica
Visto que a mediana é inferior à média, a distribuição não é
simétrica. Assim, é de esperar
que os anos secos sejam
mais frequentes do que os anos húmidos.
Centro Mínimo Máximo Média Mín/Média
Alto Lindoso 519 2 646 1 348 39%
Caniçada 716 3 205 1 506 48%
Miranda 693 16 761 7 137 10%
Crestuma 3 418 37 421 16 171 21%
Aguieira 88 3 723 1 422 6%
Alqueva 163 9 815 2 206 7%
Série hidrológica: 1956 - 2013
Distribuição probabilística:
lognormal
S
ul
No
rte
Menor que (hm3)
Frequência das afluências
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 21
A comparação do comportamento das afluências anuais com centros em outras geografias evidencia a acentuada assimetria
Série de 1956 a 2013 Série de 1952 a 2009
Brasil Moçambique
As curvas das hidroelétricas portuguesas são mais assimétricas do que as das
centrais brasileiras.
Less than (millions cu m)
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 22
O Clima
O parque produtor
A produção
A variabilidade do recurso
As valências da hidroeletricidade
A complementaridade com a eólica
A proteção das águas subterrâneas
Conclusões
A exploração sustentável da hidroeletricidade
As valências da hidroeletricidade
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 23
A Hidroeletricidade tem Importância Estratégica
Contribuição na Economia Portuguesa Criação de emprego direto
e indireto 5 000
Redução do défice
Capacidade de Armazenamento
i.e, duplica capacidade portuguesa no Douro,
com mais 630 Mm³
Controlo de cheias e
combate aos incêndios
Reserva de
Emergência
Redução das
emissões de CO2
Contributo para o crescimento
da Energia Eólica
Baixo Sabor
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 24
OPTIMIZAÇÃO DO SISTEMA PRODUTOR
Grande flexibilidade de exploração;
Reserva rápida do sistema;
Fornecimento de serviços de sistema;
Níveis de disponibilidade e fiabilidade muito elevados;
Reserva importante para permitir a penetração de fontes de energia renovável intermitentes, nomeadamente a eólica;
Maior equilíbrio no diagrama de cargas devido à possibilidade de bombagem.
MENOR DEPENDÊNCIA ENERGÉTICA Redução da dependência energética e carbónica face ao exterior;
Diminuição da dependência da volatilidade dos mercados e da eventual instabilidade em alguns países fornecedores.
OUTRAS FINALIDADES Reserva estratégica de água permitindo garantir o abastecimento de água
para consumo humano e agrícola;
Regularização de caudais e controlo de cheias;
Contribuição para o cumprimento da Diretiva 2001/77/CE (Renováveis);
Contribuição para a redução de emissões atmosféricas e para o cumprimento das metas da União Europeia.
Os Aproveitamentos Hidroelétricos têm valências diversificadas
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 25
Usos múltiplos dos aproveitamentos hidroelétricos da EDP
Aproveitamentos Alguns exemplos
Castelo do Bode Abastecimento de água à Grande Lisboa Utilização turística.
Crestuma/Lever Abastecimento de água ao Grande Porto.
Aproveitamentos do Cávado Regularização necessária para o abastecimento de água à região de Braga.
Aproveitamentos do curso principal do rio Douro
Cerca de 210 km de via navegável, do Porto até Barca de Alva (fronteira com Espanha).
Aguieira
Controlo de cheias do rio Mondego (Coimbra e Baixo Mondego);
Abastecimento de água para consumo humano;
Regadio;
Turismo e lazer.
Sistema do Ave Controlo fluvial.
Caniçada Utilização turística.
Destes exemplos, apenas a Aguieira foi especificamente instituída com o estatuto de “fins múltiplos”, tendo o Estado comparticipado diretamente no investimento
Aguieira
Castelo de Bode
Crestuma
Aproveitamentos do Cávado
Aproveitamentos do troço principal do rio Douro
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 26
O potencial hidroelétrico em energia aproveitado em Portugal, é ainda reduzido em comparação com os países europeus
20
99% 97% 86% 86%
78% 72% 72% 67% 65% 58% 42%
65%
Suiça França Alemanha Itália Espanha Suécia Austria Noruega Finlândia Portugal Grécia
35 72 54 41 90 54 187 20 201) 12
Potencial Teórico (TWh/ano) Potencial Aproveitado
1) Considerando restrições ambientais pode reduzir-se para 18 TWh (58% 65%)
Apesar de o aproveitamento deste potencial já ter sido iniciado há muito tempo, Portugal tem uma
exploração reduzida de um dos poucos recursos endógenos para produção de eletricidade.
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 27
O Clima
O parque produtor
A produção
A variabilidade do recurso
As valências da hidroeletricidade
A complementaridade com a eólica
A proteção das águas subterrâneas
Conclusões
A exploração sustentável da hidroeletricidade
A complementaridade com a eólica
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 28
As energias Eólica e, mais recentemente, o Solar Fotovoltaico aumentaram significativamente entre 2000 e 2013
A potência eólica instalada na Europa atingiu a 117 GW em 2013, dos quais 4,7 GW em Portugal e 23 GW em Espanha.
Para além da elevada capacidade instalada, a participação no consumo total tem vindo a aumentar nos últimos anos.
A energia solar fotovoltaica na Europa atingiu cerca de 85 GW em 2013, dos quais 282 MW em Portugal e 4,4 GW em Espanha.
Fonte: EWEA - Wind in power: 2013 European Statistics - February 2014
9 X
Fonte: EnBW
Evolução da Potência Eólica Instalada UE, 2000-2013 (GW)
1 020 X
Evolução da Potência PV Instalada UE, 2001-2013 (MW)
Participação da energia eólica no Consumo em 2010 - UE
2013 24% PT 21% ES
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 29
Em 2013, dos 35 GW de nova capacidade instalada na UE 11,2 GW corresponderam a energia eólica e 11 GW a Solar Fotovoltaico
Percentagem de nova Capacidade Instalada na UE em 2013 [MW/%]
Mix Potência Instalada na UE - 2000 e 2013 [MW/%]
Fonte: EWEA - Wind in power: 2013 European Statistics - February 2014
63% da capacidade total instalada na UE, durante 2013, foi conseguido através de energia eólica e solar.
A quota de potência instalada de energia eólica aumentou cinco vezes desde 2000; de 2,4% em 2000 para 13% em 2013.
Durante o mesmo período, a capacidade renovável aumentou em 61% de 24,5% da potência total instalada em 2000 para 39,6% em 2013.
2000 2013
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 30
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 6 12 18
14-04-2012
1 8 16 24 Hora
MW 19-10-2012 24-11-2012
D 3 226 MW
FON
TE: R
EN
1 8 16 24 1 8 16 24 Hora Hora
Max. – 3 434 MW Min. – 3 074 MW Produção – 79.4 GWh
Max. – 147 MW Min. – 32 MW Produção – 2.1 GWh
Max. – 3 433 MW Min. – 207 MW Produção – 41.3 GWh
65% Consumo
diário
2% Consumo
diário
32% Consumo
diário
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0 Historical Wind Generation Patterns [2007 - 2013]
Poly. (2007) Poly. (2008) Poly. (2009)
Poly. (2010) Poly. (2011) Poly. (2013)
0
50 000
100 000
150 000
200 000
250 000
300 000
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
Daily average Wind Generation 2007-2013
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
MWhPadrões Históricos de Produção de Eólica [2007-2013] Média Diária de Produção Eólica [2007-2013]
A Volatilidade e imprevisibilidade do vento assumem um papel importante no Sistema de Elétrico Português
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 31
Existe uma complementaridade Hídrica/Eólica via mercado
De noite bomba aproveitando o excesso de energia eólica armazenando energia
Jusante
Complementaridade Hídrica/Eólica
De dia turbina produzindo energia nos períodos mais adequados Montante
As centrais hidroelétricas asseguram o armazenamento da energia eólica bombando nas horas noturnas, onde existe mais recurso eólico do que consumo, e produzindo energia durante o dia através do turbinamento, nas horas
de maior consumo de eletricidade
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 32
O Clima
O parque produtor
A produção
A variabilidade do recurso
As valências da hidroeletricidade
A complementaridade com a eólica
A proteção das águas subterrâneas
Conclusões
A exploração sustentável da hidroeletricidade
A proteção das águas subterrâneas
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 33
Nos novos projetos hidroelétricos avaliaram-se os impactos nas águas subterrâneas
Albufeira de Venda Nova
(NPA 690,80)
Tomada de água
Chaminé de Equilíbrio
Superior – 2 poços com
mais de 300m de altura
Venda Nova III - central
restituição
Chaminé de Equilíbrio Inferior
Albufeira de Salamonde
(NPA 270,36)
Venda Nova III – esquema geral
Venda Nova III: • grandes volumes de escavação subterrânea; • túneis de grandes dimensões (12 m de diâmetro) numa extensão de cerca de 5 km; • risco de rebaixamento dos níveis de água subterrânea durante as escavações.
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 34
No reforço de potência de Venda Nova foi implementada uma monotorização das águas subterrâneas
• Monitorização de 270 pontos de água (PA) – poços, nascentes e furos.
• Leituras quadrianuais que se prolongarão por 2 anos após entrada em serviço.
• Envolvidos os proprietários.
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 35
O Clima
O parque produtor
A produção
A variabilidade do recurso
As valências da hidroeletricidade
A complementaridade com a eólica
A proteção das águas subterrâneas
Conclusões
A exploração sustentável da hidroeletricidade
Conclusões
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 36
Conclusões
A precipitação em Portugal tem um comportamento sazonal vincado
A produção hidroelétrica está associada à variabilidade da precipitação
Portugal tem umas das maiores variações anuais da hidroeletricidade na Europa
A irregularidade das afluências às bacias aumenta à medida que se avança de norte para sul
As maiores áreas das bacias hidrográficas dos principais rios portugueses estão em Espanha bem como o armazenamento
O peso da hidroeletricidade é significativo em Portugal e Espanha
Os aproveitamentos hidroelétricos têm inúmeras valências de interesse público
A produção hidroelétrica complementa a produção eólica
Nos novos projetos da EDP levou-se em conta a proteção das águas subterrâneas
EDP Produção – Direção de Regulação e Mercados 37
A exploração sustentável na hidroeletricidade
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