Microgeração em sistemas de abastecimento de água - estudo de caso: sistema de arcos - Estremoz

Abstract

As entidades gestoras de sistemas de abastecimento de água (SAA) enfrentam, atualmente, grandes desafios na promoção da gestão sustentável dos recursos, nomeadamente a água e a energia. Os custos associados à operação e manutenção dos SAA têm vindo a aumentar devido, principalmente, aos custos crescentes da eletricidade e ao envelhecimento dos componentes dos sistemas pelo aumento das perdas físicas de água e das perdas de carga. Estes aumentos de custos não são reflectidos totalmente nos tarifários. As perdas de água são predominantes nos sistemas com maior período de vida, podendo em algumas entidades atingir a ordem dos 50% (BATISTA, 2012). A organização The Alliance to Save Energy estimou que a energia utilizada em sistemas de abastecimento de água, nomeadamente nas estações elevatórias e nas estações de tratamento de água, é cerca de 2 a 3 % da energia consumida no mundo, com um potencial de redução da energia consumida de cerca de 25%, desde que aplicadas medidas de eficiência energética (WATERGY, 2003). O trabalho aqui apresentado tem como objetivo o estudo de uma solução híbrida de produção de energias renováveis, de modo a melhorar a eficiência energética do sistema de abastecimento de água de Arcos, localizado em Estremoz, reduzindo os custos de operação. Foi testada a geração das energias eólica, solar e hídrica, aplicando o tarifário simples e bi-horário. Em Portugal existem apoios e incentivos à microgeração, permitindo ao microprodutor vender a energia que produz à entidade gestora da rede eléctrica com um tarifário superior ao tarifário de compra, reduzindo assim o valor da factura de energia. Neste estudo foram utilizados dois programas computacionais: o EPANET 2.0 para simular o comportamento hidrodinâmico do sistema, permitindo determinar o caudal e a energia disponível em componentes do sistema de abastecimento de água, e o HOMER para otimizar as soluções híbridas de produção de energia disponíveis. A solução ótima é constituída por uma turbina eólica, uma turbina hídrica e compra e venda de energia eléctrica à rede. O custo inicial de investimento é de 1862,00€ (valor incluindo a taxa de microgeração prevista na PORTARIA n.º 1185/2010), e ao fim do primeiro ano de projeto o investimento é pago. No final dos 15 anos de projeto a entidade gestora terá poupado 20755,89€, produzindo energia eólica e energia hídrica. Para além da redução de custos de energia na factura de eletricidade, a produção de energia renovável contribui também para a redução de 3662kg/ano de emissões de CO2 na atmosfera, contribuindo desta forma para uma gestão sustentável e eficiente do sistema; ### ABSTRACT: The managing entities of water supply systems (WSS) are facing, nowadays, challenges in promoting the sustainable management of resources, particularly in water and energy. Costs associated with operation and maintenance of WSS have been increasing, mainly, due to rising costs of electricity and the aging of the component systems by increasing the physical losses of water and head losses. These cost increases are not fully reflected in tariffs. Water losses are prevalent in systems with longer period of life, in some entities may reach the order of 50% (BATISTA, 2012). The organization The Alliance to Save Energy estimates that energy used in water supply systems, including the pumping and treatment stations in water is about 2-3% of energy consumed in the world, with a potential reduction energy consumption of about 25%, since implemented energy efficiency measures (WATERGY, 2003). The aim of this work was based on an analyze of a hybrid solution for renewable energy production, in order to improve energy efficiency in the Arcos system of water supply, located in Estremoz, reducing operating costs. Wind, solar and hydropower were tested, applying the simple tariff and the bi-clockwise tariff. In Portugal there are supports and incentives for micro power generation, allowing micro power producer to sell the produced energy to the managing entities of the electrical network with a higher tariff than the purchase tariff, thus reducing the value of the energy bill. Two computer programs were used in this study: The EPANET 2.0 to simulate the behavior of the hydrodynamic system, to determine the flow rate and the available energy in the system components of water supply, and HOMER hybrid solutions to optimize the production of available energy. The optimal solution consists of a wind turbine, a water turbine and purchase and sale of electricity to the grid. The initial investment cost is 1,862.00 € (including the microgeneration tax expected on PORTARIA n.º 1185/2010), and after the first year of the project the investment is paid. At the end of 15 years of project the managing entity will have saved 20,755.89€, producing wind energy and hydropower. In addition to reducing energy costs in the electricity bill, the renewable energy production also contributes to 3662kg/year reduction of CO2 emissions in the atmosphere, thus contributing to a sustainable and efficient management of the system.