Simulação matemática e viabilidade técnica da instalação de sistemas solares flutuantes em reservatórios de hidrelétricas no Brasil

Abstract

Para atender a demanda crescente de energia deve se buscar o aumento da oferta com compromisso de geração de energia limpa e renovável, visando à redução da emissão dos gases de efeito estufa. No Brasil a matriz elétrica é predominante hidráulica, e o nível de volume útil dos reservatórios tem se mostrado com tendência de redução da capacidade de armazenamento ao longo dos anos. Dentro deste contexto, este trabalho apresenta um estudo de viabilidade de operação de Usina Fotovoltaica Flutuante (UFVF), em sistema híbrido com Usina Hidrelétrica (UHE), tomando como referência a Usina Hidrelétrica de Ilha Solteira, com possível compreensão de outros reservatórios e situações similares. Utilizando a base de dados de órgãos governamentais foi realizado o levantamento da produção diária de energia hídrica e vazão correspondente da Usina Hidrelétrica selecionada. O software PVsyst foi utilizado como ferramenta de simulação para geração de um potencial de 480MWp de energia fotovoltaica. A modelagem matemática foi realizada com o software MATLAB, analisando 12 cenários para distribuição racional da produção de energia elétrica, considerando a operação hibrida da Usina Hidrelétrica (UHE) e Usina Fotovoltaica Flutuante (UFVF). Os dados obtidos neste estudo, nos diferentes cenários analisados, mostram uma redução mensal média de 6% na geração de energia por fonte hídrica e 7% do volume de água turbinada, viabilizando a produção de energia elétrica da Usina Fotovoltaica Flutuante como reserva de energia hídrica, e contribuição na redução de CO2 atmosférico, evitando a emissão de 47.831 tCO2/ano. A avaliação financeira considerando os equipamentos usados na plataforma flutuante, mostra um custo de R$ 4,15/Wp para implantação da Usina Solar Fotovoltaica Flutuante e R$ 3,52/Wp de mesma capacidade no solo, ainda assim a Usina Fotovoltaica Flutuante é vantajosa, devido utilizar o lago do reservatório para instalação dos painéis fotovoltaicos, não necessitando adquirir grandes áreas, e ainda com a possibilidade de utilizar o sistema de transmissão de energia existente da Usina Hidrelétrica.