• Avaliação da viabilidade física e técnica da implantação de uma usina maremotriz.
Os equipamentos utilizados consistiram, basicamente, de uma ecossonda/GPS, da marca Furuno®, modelo GP1650 WF, com auxílio de um computador portátil para aquisição dos dados. Esta ecossonda/GPS compreende uma unidade display, conectada a uma antena GPS e a um transdutor submerso. O trandustor trabalha com a emissão de pulsos nas freqüências de 50 kHz ou 200 kHz e calcula a profundidade através da diferença de tempo entre a emissão e a recepção do sinal, capaz de detectar profundidades entre 0,5 e 800 metros com precisão de 0,1 metros. A amostragem de dados de profundidade é feita em intervalos de 2 segundos. O posicionamento GPS do equipamento, de acordo com o fabricante, permite uma precisão inferior a 10 m de raio e adquire valores de posição da embaracação em intervalos de 1 segundo.
Na Figura 5.1, são mostrados a ecossonda e o transdutor utilizados no levantamento.
A escala adotada para o levantamento foi a de 1:5.000 e tinha como objetivo a obtenção de uma batimetria bem detalhada. O espaçamento entre as linhas de sondagem, segundo norma para levantamentos hidrográficos da Marinha (Marinha, 2007), não deve ser maior que 10 mm observado na carta elaborada com a escala adotada, conforme indicado na expressão 5.1.
o espaçament
mm 10 5000
1 = espaçamento = 50 m (5.1)
Figura 5.1 : Ecossonda GP 1650 WF, Furuno e transdutor de bronze
Logo, o espaçamento das linhas de sondagem resultou em 50 metros. Em relação ao espaçamento entre as sondagens, a norma da Marinha determina que esta não deve ser inferior a 5 mm, o que corresponde a 25 m neste caso. Entretanto, considerando a taxa de amostragem do transdutor de 2 segundos e uma velocidade da embarcação de 4 m/s, o intevalo entre as sondagens seria de, aproximadamente, 8 metros.
Tendo como objetivo a simplificação da campanha e redução dos custos, o método de posicionamento das sondagens foi através do sistema de posicionamento de satélite GPS do próprio equipamento de sondagem. Desta forma, qualquer serviço de apoio em terra é dispensado sem prejuízo na determinação do posicionamento. Todavia, o sistema de posicionamento deve obter a posição verdadeira dentro de um círculo de 1,5 mm de raio na escala adotada, com uma probabilidade de 95 %. Considerando a precisão do equipamento e a escala adotada no levantamento e utilizando a distribuição normal de probabilidade obtém-se o cálculo da precisão da posição das sondagens, equação 5.2.
σ µ
= x−
z z = 1,96 para 95 %
Onde, z é a variável reduzida para 95 % de probabilidade;
x são as medidas realizadas;
µ é a média das medidas;
x- µ representa a tolerância para o posicionamento, que é igual a 1,5 mm.dE
dE é o denominador da escala, igual a 5.000.
mm m
75 , 96 3
, 1
5000 . 5 ,
1 =
σ = (5.2)
A precisão normatizada para o levantamento na escala adotada, a um nível de 95
% de probabilidade é de 3,75 metros, inferior à precisão do equipamento que é de até 10 metros. Portanto, poderia ser aumentada a escala do levantamento para 1:15.000, na qual o nível de confiança ficasse maior que 95 %. Todavia, decidiu-se neste levantamento trabalhar com a escala 1:5.000 e reduzir o nível de probabilidade para 55
%. Caso o sistema DGPS fosse utilizado na mesma escala adotada, a precisão no posicionamneto ficaria em 87 %, ainda inferior ao requerido por norma.
Quanto à precisão das profundidades obtidas no levantamento, a norma determina que o erro total na medida não deve exceder 0,3 metros em profundidades de 0 a 30 metros e 1 % das profundidades para aquelas maiores que 30 metros, com uma probabilidade de 90 %. Neste caso, a variável reduzida z da distribuição normal é igual a 1,64 e a tolerância (x-µ) deve ser inferior a 0,3 metros. Então, a equação 5.3 calcula o limite do erro na medição da profundidade.
m m z
x 0,18
64 , 1
3 ,
0 =
− =
= µ
σ (5.3)
O valor encontrado de 0,18 metros é superior à precisão do equipamento igual a 0,1 metros, sendo a sua utilização adequada na medição de profundidade. O nível de probabilidade neste caso seria de 99,7 %, portanto maior que o requerido de 90 %.
O erro relacionado ao nível de redução, utilizado para descontar a interferência da maré durante a obtenção das profundidades, deve ser inferior aos erros aceitos para as profundidades especificadas anteriormente. Simultaneamente ao levantamento batimétrico, as alturas de maré foram observadas, com a finalidade de utilizá-las para a correção das profundidades adquiridas, segundo a equação 5.4.
PS = PR – hM (5.4) Onde PS é a profundidade na sondagem
PR é a profundidade real
hM é a altura da maré no instante da sondagem
Foram empregadas duas réguas graduadas com espaçamento de 0,1 metros para ser efetuada a leitura das alturas de maré durante os trabalhos de batimetria. A régua colocada a jusante da barragem possui 7,0 metros e foi fixada no platô da estrutura entre dois vertedores, na cota 4,56 metros do IBGE. A montante, a régua era menor, possuindo 4,8 metros, em virtude da variação do nível de água no reservatório ser menor do que a jusante. Esta foi instalada na cota 6,03 metros do IBGE. As cotas de instalação de ambas as réguas foram adotadas como referências de nível RN1 e RN2, respectivamente.
A medição foi realizada durante quatro dias, sendo o primeiro destinado à preparação e montagem dos equipamentos, bem como, a instalação das réguas. Para a medição da área a jusante da barragem, especial atenção foi dada ao horário das preamares, concentrando-se a amostragem dos pontos em torno deste período. Desta maneira, foi assegurado o levantamento de uma maior área. As rotas seguidas pela embarcação formam transversais ao talvegue do rio, como sugerido para este caso. O percurso realizado pela embarcação ao longo do levantamento é a apresentado na Figura 5.2.
A ecossonda/GPS utilizada possui a capacidade de armazenar pontos e rotas, através de suas coordenadas, para orientar a navegação. Um algoritmo, baseado nas equações de Vicenty, foi elaborado para o planejamento dos pontos extremos das linhas de sondagem, proporcinando a determinação das rotas. O método de Vicenty, empregado neste algoritmo, considera as coordenada geográficas do primeiro ponto, a distânica e o azimute até o segundo ponto para calcular as coordenadas do segundo ponto e, assim, sucessivamente. As coordenadas de todos os pontos extremos do levantamento foram introduzidas no ecobatímetro, gerando automaticamente e apresentando na tela as rotas a serem percorridas. A Figura 5.3 mostra a calculadora do algoritmo.
Figura 5.2: Linhas de sondagem do levantamento batimétrico (Coordenadas em UTM)
Durante as medições, a tela do ecobatímetro descreve os atributos do ponto amostrado, tais como o datum horizontal escolhido, a latitude e longitude, a profundidade, a data e hora entre outros. Essas informações são repassadas para um computador portátil, sendo gravadas em um arquivo texto. Na Figura 5.4, a apresentação das informações na tela do ecobatímetro/GPS é mostrada.
Na fase de processamento dos dados, outro algoritmo em Matlab foi empregado para a filtragem, organização e correção dos dados coletados. As observações de maré foram interpoladas em intervalos equivalentes aos dados de profundidade aquisitados, para que pudessem ser descontados na correção da batimetria.. No trecho a montante da barragem não foi necessário efetuar correção devido ao fato da curta duração da medição e das comportas encontrarem-se fechadas durante o período, que reultaram em pouca varição do nível em até 3 centímetros, portanto abaixo da precisão dos equipamentos empregados.
Para possibilitar o cálculo de área e volumes do reservatório e do trecho estuarino, os dados de profundidade foram interpolados a fim de obter uma Figura 5.3: Calculadora do algoritmo de Vicenty adaptado para o levantamento batimétrico
Figura 5.4: Dados de apresentação na tela do ecobatímetro e saída para o computador
empregado para a manipulação, espacialização dos dados e, também, cálculo de área e volume. A Figura 5.5 mostra as linhas isóbatas do reservatório do Bacanga e as Figuras 5.6 e 5.7 apresentam uma visualização tridimensional desta batimetria.
Figura 5.5: Levantamento batimétrico do reservatório realizado em 2007 (Cotas referenciadas ao zero da DHN)
Figura 5.6: Batimetria do reservatório visto em superfícies isóbatas (Cotas referenciadas ao zero da DHN, latitude e longitude em graus)
A curva cota x área xvolume foi elaborada a partir dos valores encontrados pelo Surfer para cada nível de enchimento do reservatório. A Figura 5.8 mostra a curva cota
x área xvolume para o reservatório.
0 5 10 15 20 25 30
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0
Cota z (m)
Área (km²); Volume (hm³)
área (km²) volume (hm³)
Figura 5.7: Batimetria do reservatório vista em 3 dimensões
Figura 5.8: Curva cota x área xvolume do reservatório
As Tabelas 5.1 (a) e (b) apresentam os valores de área e volume do reservatório para as cotas de enchimento, calculadas a partir do levantamento batimétrico realizado em 2007 e aquele realizado em 1980 pela Sondotécnica (Eletrobrás, 1980), respectivamente.
Os valores de área do reservatório na Tabela 5.1(a) não puderam ser calculados acima da cota 3 metros em virtude do nível do resrvatório se encontrar por volta desta cota na ocasião do levantamento, não havendo serviços de complementação em terra para determiná-los. Por outro lado, os valores de volume foram calculados através de extrapolação. Comparando as Tabelas 5.1(a) e (b), os valores de volume são menores em 2007 do que em 1980 para as cotas inferiores a 3 metros, o que pode significar que houve processo de assoreamento ao longo deste período.
A seguir, nas Figuras 5.10, 5.11 e 5.12 está apresentado o mapeamento da batimetria do estuário, realizado a partir do levantamento batimétrico de 2007. Pode ser observado o avançado grau de assoreamento causado, principalmente, pela deposição de sedimentos marinhos oriundos das praias do litoral da ilha e carreada pelas correntes de maré. Na Figura 5.11, pode ser observado o canal principal do rio Bacanga, caracterizado por tons de vermelho, e suas áreas de inundação em tons de azul. Apenas o canal principal permanece abaixo do nível de água durante a baixamar.
cota z (m) área (km²) volume (hm³) cota z (m) área (km²) volume (hm³)
0 0,56 0,64 0 - 0
0,5 0,81 0,99 0,5 - 0,7
1 1,09 1,46 1 1,4 1,6
1,5 1,57 2,11 1,5 1,8 2,8
2 2,48 3,10 2 2,1 3,8
2,5 5,19 4,95 2,5 2,4 5,1
3 5,85 7,72 3 2,7 6,3
3,5 - 10,65 3,5 3,1 7,5
4 - 13,58 4 3,4 9,1
4,5 - 16,50 4,5 3,8 11
5 - 19,43 5 5,2 13,4
5,5 - 22,36 5,5 8 16,6
6 - 25,28 6 11 20,7
6,5 - 28,21 6,5 13,6 26,6
7 - - 7 15,4 32,5
Tabela 5.1 (a) e (b): Áreas e volumes do reservatório em relação à sua cota de enchimento (a) Levantamento de 2007 (b) Levantamento de 1980 (Eletrobrás, 1980)
Figura 5.9: Levantamento batimétrico do estuário realizado em 2007 (Cotas referenciadas ao zero da DHN)
5.2- Previsão de maré
A região da baía de São Marcos possui um complexo portuário composto pelos portos de São Luís e Itaqui e terminais da Ponta da Madeira e Alumar, os quais possuem algum tipo de dado de maré observada. Esses dados são disponibilizados pela Marinha e pela FEMAR e, geralmente, são registros caracterizados pelo seu curto período de falta de continuidade da observação. A DHN da Marinha dispões de dados de marés observadas nos dois portos e dois terminais mencionados anteriormente.
A proximidade dos valores de altura de maré nas referidas estações pode ser explicada por se tratar da mesma onda de maré, que se propaga pela baía de São Marcos com poucas perdas de amplitude, porém apresentando diferença de fase. O registro de marés do terminal da Ponta da Madeira foi escolhido para a realização da previsão de marés devido ao fato de cobrir o maior tempo de medição, de janeiro de 1991 a janeiro de 1996.
Figura 5.11: Batimetria do reservatório vista em 3 dimensões
Figura 5.12 (a): Alturas de maré durante o mês de janeiro em Ponta da Madeira
-3,50 -3,00 -2,50 -2,00 -1,50 -1,00 -0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50
2/1/91 0:00 7/1/91 0:00 12/1/91 0:00 17/1/91 0:00 22/1/91 0:00 27/1/91 0:00 1/2/91 0:00
Data
Altura (m)
Janeiro/91
As Figuras 5.12 (a) e (b) mostram o comportamento das marés em Ponta da Madeira ao longo de um mês em dois períodos distintos do ano.
A previsão de maré pode ser realizada no programa Matlab (2000), através do pacote T_TIDE desenvolvido por Foreman (2004) e reescrito para o MATLAB por Pawlowicz et al. (2002). Este pacote consiste em uma série de rotinas que realizam os cálculos para a análise harmônica e previsão de maré.
No módulo de análise harmônica do T_TIDE, foram calculadas as componentes harmônicas na região da Baía de São Marcos, possíveis de serem determinadas a partir da série observada. O nome das componentes, sua frequência, amplitude e fase, bem
-3,5 -3 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
1/7/91 0:00 6/7/91 0:00 11/7/91 0:00 16/7/91 0:00 21/7/91 0:00 26/7/91 0:00 31/7/91 0:00
Data
Altura (m)
jul/91
Figura 5.12 (b): Alturas de maré durante o mês de julho em Ponta da Madeira
Nomes Frequência Amp. (m) erro (m) Fase (°) erro (°)
M2 0,08051 210,140 1,580 157,6 0,4 S2 0,08333 57,932 1,507 264,4 1,9 N2 0,07900 38,079 1,505 80,2 2,4 K2 0,08356 16,952 1,694 69,0 4,7 L2 0,08202 13,849 1,664 35,6 5,9 K1 0,04178 10,237 0,345 71,1 2,0 NU2 0,07920 10,149 1,543 131,9 8,7 O1 0,03873 9,825 0,364 343,1 2,3 MU2 0,07769 9,342 1,432 181,9 10,0 2N2 0,07749 7,920 1,625 19,4 11,7 LDA2 0,08182 5,529 1,778 321,6 14,5 M4 0,16102 4,907 0,559 100,5 6,0 SSA 0,00023 4,079 1,571 249,1 21,8
MSN2 0,08485 3,233 1,533 115,7 26,9
M6 0,24153 3,188 0,340 161,1 5,8
EPS2 0,07618 3,121 1,477 76,0 31,6
2MS6 0,24436 3,101 0,320 258,3 5,2
P1 0,04155 3,042 0,381 73,3 7,5
MS4 0,16384 2,413 0,533 241,4 13,3 OQ2 0,07598 2,140 1,498 307,1 43,2
M3 0,12077 2,014 0,285 74,5 7,9
MF 0,00305 1,900 1,520 225,4 46,4
MKS2 0,08074 1,842 1,518 89,2 43,6
2MN6 0,24002 1,756 0,349 79,6 11,0
Q1 0,03722 1,687 0,398 264,6 13,1 MN4 0,15951 1,432 0,564 32,0 18,5 MO3 0,11924 1,344 0,291 52,5 11,7 NO1 0,04027 1,167 0,337 341,0 18,8 MM 0,00151 1,096 1,457 62,2 95,5 MSF 0,00282 1,049 1,465 305,6 82,8 2SM6 0,24718 1,029 0,361 356,8 17,9
Na seqüência, uma série de alturas de maré horárias foi criada através do módulo de previsão de maré. As séries criadas a partir deste processo de previsão de maré poderão se configurar como suporte para todo o funcionamento de uma usina a ser implantada. A principal variável na geração de energia hidrelétrica é a altura de queda, a qual é calculada a partir das alturas de maré atuante, descontando, eventualmente, as dimensões dos equipamentos, folgas, perdas de carga, entre outros.
Uma análise de fequência das alturas de maré foi realizada com a finalidade de se determinar as situações extremas de operação da usina. Os valores anuais mínimo e máximo encontrados para as alturas de maré em Ponta da Madeira foram de 2,4 e 6,2 Tabela 5.2: Componentes harmônicas de maré maiores que 1 cm em Ponta da Madeira
metros respectivamente. A curva de permanência das alturas de maré foi construída a partir desta informações e está apresentada na Figura 5.13.
As séries criadas a partir deste processo de previsão de maré poderão configurar-se como suporte para todo o funcionamento de uma usina a configurar-ser implantada. A principal variável na geração hidrelétrica é a altura de queda, a qual é calculada a partir das alturas de maré atuante, descontando, eventualmente as dimensões dos equipamentos, folgas, perdas de carga entre outros.
5.3- Modelo de geração de energia
Os resultados obtidos nas seções anteriores serviram como dados de entrada para elaboração de um modelo matemático de geração de energia. O modelo baseia-se nas teorias de Bernshtein (1961), Gibrat (1966), Prandle (1984) e Godin (1988), utilizando as equações de energia hidráulica adaptadas para os esquemas maremotrizes. A energia gerada dependerá, basicamente, das alturas de queda, das vazões aduzidas e da eficiência dos equipamentos eletromecânicos funcionando sob essas condições.
Figura 5.13: Curva de permanência das alturas de maré em Ponta da Madeira
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0
0 20 40 60 80 100
Freqüência (%)
Alturas de maré (m)
Este modelo simula a geração de energia a cada hora a partir dos dados de altura de queda, vazão, níveis, áreas e volumes do reservatório e estuário. As alturas de maré previstas são a base para o cálculo das alturas de queda bruta. Por outro lado, a determinação da altura de queda disponível dependerá do conhecimento das estruturas e equipamentos a serem utilizados na geração hidrelétrica. Os resultados horários do modelo são subsídios para a operação da usina.
Para determinação das alturas de marés alcançadas ao longo do ano na região do Bacanga, o modelo utiliza os resultados obtidos através da previsão das marés em Ponta da Madeira. Na Tabela 5.3, são apresentadas as freqüências das alturas de maré no terminal da Ponta da Madeira no período de 01/1991 a 12/1995.
O nível de água instantâneo do estuário do Bacanga é encontrado através da soma entre a amplitude da maré e o nível mínimo da água, dado pela equação 5.5.
Zmar = 0,59 m + ζmaré (5.5) Onde, Zmar é a cota do estuário
ζmaré é a altura da maré
A altura bruta de queda, Hb, é calculada a partir da diferença entre as cotas do estuário e do reservatório, conforme apresentado na equação 5.6.
) ( )
( )
(t Z t Z t
Hb = res − mar (5.6) Em termos de uma maré com 4,4 metros, equivalente a 50 % de frequência e considerando o nível atual do reservatório, situado em 3,2 metros, a altura de queda bruta será de, aproximadamente, 2,5 metros.
Amplitudes Freqüência
h > 2 m 100,0%
h > 3 m 94,7%
h > 4 m 67,2%
h > 5 m 27,3%
h > 6 m 1,8%
Tabela 5.3: Freqüência das alturas de maré em Ponta da Madeira
Ambas as cotas do reservatório, Zres, e do estuário, Zmar, são funções do tempo, sendo implementadas no modelo através de lista de dados geométricos do reservatório e dados de maré, respectivamente. A equação 5.7 apresenta uma formulação deste cálculo.
t zt
Z t
Hb( )= ( 0res + )−ζ cosω (5.7) As vazões aduzidas pelas turbinas foram determinadas a partir do volume de água possível de ser retirado do reservatório sem causar interferência nas demais atividades realizadas neste e, simultaneamente, suficiente para gerar uma quantidade razoável de energia.
A variação da altura da maré também implica na variação da vazão, pois esta depende da velocidade potencial v= 2gh. A potência da usina dependerá simultaneamente das alturas de queda disponíveis e das vazões aduzidas. A vazão máxima que poderá ser utilizada neste aproveitamento, considerando as limitações de nível do reservatório, será:
res
res Z
A
V = ∆
∆ . (5.8) Onde, ∆V é a variação de volume (m³)
∆Zres é a variação do nível do reservatório (m) Ares é a área do reservatório (m²)
Limitando a variação de nível, ∆Zres, a 0,60 metros e sendo a área do reservatório, AR, igual a 3 km² para a cota de 3,2 metros calculada pela batimetria atual, a variação de volume admitida será de, aproximadamente, 1.800.000 m³. A duração da geração da energia é função da altura da maré, resultando no intervalo de T/3 a 5/6 T, para as marés mínima e máxima respectivamente. A vazão média, ao longo do tempo de geração da maré média de 4,4 metros, será de 450.000 m³/h ou 125 m³/s.
Considerando a diferença entre as cotas do estuário e reservatório, a altura de maré de 50% de freqüência, estimada em 4,4 m e a vazão de 125 m³/s, equivalente a uma variação de 60 cm no reservatório, a potência máxima teórica está mostrada na equação 5.9.
MW Z
Z Q g
P=ρm. . .( 50% − res)=9,81.1025.55,5.(5,7−2,5)=3,14 (5.9) Onde, Z50% é a cota máxima equivalente à maré de 50% de freqüência (m)
Zres é a cota do reservatório (m)
ρm é a massa específica da água do estuário (kg/m³)
E a energia produzida por ciclo de maré está apresentada na equação 5.10.
ciclo kWh dt
Q Z Z
g E
t
t
res m
ciclo . . ( ). . 9,5.103 /
2
1
%
50 − =
=ρ
∫
(5.10)Os resultados obtidos através do modelo de geração de energia para outras alturas de maré, ordenadas conforme ocorrem diariamente no estuário do Bacanga são apresentados na sequência. As quedas inferiores a 1 metro foram desconsideradas para a geração de energia, porque estas são ínfimas para o acionamento de uma turbina. A Figura 5.14 mostra as diferenças de nível entre o estuário e reservatório quando da ocorrência da maré de 50 % de freqüência e altura de 4,4 metros. O gráfico de potência instantânea para esta maré média é apresentado na Figura 5.15.
Figura 5.14: Níveis do estuário e do reservatório para a maré de h = 4,4 m (Cotas referidas ao zero da DHN)
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00
0:00 4:48 9:36 14:24 19:12 0:00
tempo (h)
níveis (m)
estuário reservatório
Conforme observado na Figura 5.14, os níveis do reservatório possuem uma variação modesta em relação ao nível do estuário, em virtude das limitações impostas pelos demais usos do reservatório. A cota atual do reservatório encontra-se em torno de 3,2 metros acima da cota zero da DHN, ao passo que, estima-se que não haja implicações para seu enchimento até a cota 5,0 metros. Na Figura 5.15, a operação da usina será em intervalos de 4,1 horas de geração por ciclo de maré, alternando com períodos de 1,1 hora de não geração. A potência máxima para esta maré será de aproximadamente 3 MW.
As Figuras 5.16 e 5.17 apresentam a potência instantânea da usina para dois diferentes dias de geração de eletricidade, em maré de quadratura e em maré de sizígia.
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
7:00 9:00
11:00 13:00
15:00 17:00
19:00 21:00
23:00 1:00
3:00 5:00
7:00 tempo (h)
potência instantânea (kW)
h = 3,9 m 0
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00
tempo (h)
potência instantânea (kW)
h = 4,4 m
Figura 5.15: Esquema de geração para a maré média h = 4,4 m
Em períodos de maré de quadratura, a energia gerada pela usina será menor, devido ao fato das amplitudes de maré serem menores. A potência máxima em um dia de maré com altura de 3,9 metros será, aproximadamente, 2,5 MW. Por outro lado, na maré de sizígia, a produção de energia será maior, como também a eficiência da usina, em virtude das grandes amplitudes de maré, que ocasionam maiores alturas de queda.
Para a maré com 5,8 metros de variação, a potência máxima será de 4,5 MW.
Ao longo de um mês, pode ser observado a variação semanal das marés que influenciam na geração maremotriz. A descontinuidade na geração é própria de muitas fontes renováveis, que aproveitam recursos intermitentes da natureza. Obviamente, a necessidade da complementação com outro sistema de energia é desejável. Todavia, a energia das marés é a mais previsível entre estas fontes e, por esta razão, o modelo de geração de energia ora apresentado tem capacidade de estimar a geração de energia através dos anos.
Na Figura 5.18, é apresentada a variação da potência ao longo de um mês.
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
4:01 6:01
8:01 10:01
12:01 14:01
16:01 18:01
20:01
22:01 0:01 2:01
4:01 tempo (h)
potência instantânea (kW)
h = 5,8 m
Figura 5.17: Esquema típico de um dia de geração na maré de sizígia
Figura 5.18: Esquema típico de um mês de geração
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
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5500
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12 :0 0
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12 :0 0
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0:0 1
12 :0 1
0:0 1
12 :0 1
0:0 1
12 :0 1
0:0 1
12 :0 1
0:0 1
12 :0 1
0:0 2
12 :0 2
0:0 2
12 :0 2
0:0 2
12 :0 2
0:0 2
12 :0 2
0:0 2
12 :0 2
23 :5 9
11 :5 9
23 :5 9
11 :5 9
23 :5 9
11 :5 9
23 :5 9
11 :5 9
23 :5 9
11 :5 9
23 :5 9
11 :5 9
23 :5 9
11 :5 9
23 :5 9
11 :5 9
23 :5 9
11 :5 9
tempo (h)
A estimativa diária de produção de energia para as marés máxima, média e mínima, ocorridas na região de São Luís, estão apresentadas na Tabela 5.4.
Altura de Maré Vazão Energia produzida (m) (m³/s)
Rendimento dos equipamentos
conversores (%) (kWh/dia) 0,85 47.702
125 0,70 39.284
0,85 33.963 6,4
(máxima)
89 0,70 27.970
0,85 30.600
125 0,70 25.200
0,85 21.787 4,4
(média)
89 0,70 17.942
0,85 12.906
125 0,70 10.629
0,85 9.189
2,4 (mínima)
89 0,70 7.568
Nesta Tabela, foram consideradas as vazões constantes ao longo da geração e valores arbitrados para o rendimento dos equipamentos conversores de eletricidade. A quantidade de energia gerada nesses cenários é equivalente ao consumo de 2.000 a 10.000 domicílios fora do horário de pico.
A energia teórica produzida anualmente, estimada pelo modelo de geração de energia, é equivalente a 14.000.000 kWh/ano, considerando a operação real da usina e 100 % de eficiência total.
Tabela 5.4: Estimativa de produção de energia
6- Sumário, Conclusões e Recomendações