Artigo avalia a inserção da energia fotovoltaica flutuante para reduzir o uso de água por hidroelétricas

São José dos Campos, 20 de junho de 2021

Pesquisadores do Laboratório de Modelagem e Estudos de Recursos Renováveis de Energia – LABREN do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE, unidade vinculada ao Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovações - MCTI, publicaram o artigo “Hybrid power generation for increasing water and energy securities during drought: Exploring local and regional effects in a semi-arid basin” no Journal of Environmental Management. O estudo contou com a colaboração de pesquisadores da UNIFESP e da Wageningen University, e foi realizado no contexto do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia para Mudanças Climáticas (INCT – ​MC) Fase 2 e do Projeto Nexus – Transição para sustentabilidade e o nexo água-agricultura-energia: explorando uma abordagem integradora com casos de estudo nos biomas Cerrado e Caatinga.

Liderado pela Pesquisadora Érica Ferraz de Campos – Doutoranda da Pós-Graduação em Ciência do Sistema Terrestre – o artigo visou avaliar a inserção da fonte solar para gerar eletricidade por tecnologia fotovoltaica flutuante em substituição ao uso da água. Esta é uma questão crítica, visto que em períodos mais secos a prioridade da demanda energética agrava as condições de escassez do recurso hídrico para os usos múltiplos. O tema ganha importância na pauta das discussões científicas em virtude do alerta de emergência hídrica emitido recentemente pelo Sistema Nacional de Meteorologia do Governo Federal, com as perspectivas climáticas para 2021/2022.

Os reservatórios de Usinas Hidrelétricas (UHEs) podem ser elementos chave para as seguranças hídrica, energética e alimentar em regiões semiáridas. Para reduzir a dependência de água para fins energéticos, uma medida possível é a adoção da fonte solar, abundante nas regiões semiáridas. O estudo avaliou a influência da adição de plantas fotovoltaicas flutuante no reservatório da Usina Hidrelétrica de Sobradinho, localizada no rio São Francisco, entre os anos de 2009 e 2018. Nesse período, o rio São Francisco passou por uma seca severa, com impactos ecológicos, sociais e econômicos que afetaram a população e as atividades dependentes de suas águas. Os cenários simulados variaram na intensidade da energia fotovoltaica, com adoção de capacidade instalada entre 50 e 1000 MW e, para cada cenário, a alocação de água foi modificada com base na equivalência hidro-solar, que restringiu a vazão histórica de Sobradinho para manter a água no reservatório. Além disso, uma regra de operação diversa para os reservatórios em cascata do Rio São Francisco foi adotada para evitar os impactos ecológicos mais severos da baixa vazão praticada.

Os resultados mostram que um sistema fotovoltaico a partir de 250 MW teria sido suficiente para aumentar a segurança hídrica durante a seca severa. Com essa configuração, o fator de capacidade da UHE Sobradinho seria otimizado de 29% para 34–47%, aprimorando o uso das linhas de transmissão existentes. No entanto, como as UHEs instaladas no São Francisco funcionam como um sistema, a restrição do fluxo do rio reduziu a hidroeletricidade total no período em até 4,4%. O estudo indica que a fotovoltaica flutuante influenciou significativamente a segurança hídrica e as condições ecológicas do Rio São Francisco, oferecendo informações para subsidiar decisões de operadoras de sistemas de abastecimento de água e energia, além de políticas públicas voltadas para a gestão integrada de recursos em regiões semiáridas.

O artigo pode ser acessado neste link: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.112989