O documento discute a tecnologia de armazenamento de energia através de bombagem pura. Explica que esta tecnologia permite gerenciar picos de demanda, alisar a carga e integrar fontes renováveis. Também descreve como funcionam as usinas de bombagem pura e fornece exemplos de projetos em todo o mundo.

1. ANGOLA ENERGIA 2025
Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos
Não-Convencionais – Bombagem Pura”
Atlas das Energias Renováveis e Visão para o Sector Eléctrico
Luanda, 19 de Março de 2013AN.2013.A.003.0

2. ARMAZENAMENTO DE ENERGIA
A BOMBAGEM PURA
TECNOLOGIA
EXEMPLOS NO MUNDO
CONCLUSÕES

3. ARMAZENAMENTO DE ENERGIA
A BOMBAGEM PURA
TECNOLOGIA
EXEMPLOS NO MUNDO
CONCLUSÕES

4. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”4
O PRIMEIRO CONCEITO A RETER É: QUAL A NECESSIDADE DE BOMBAGEM PURA?
ARMAZENAMENTO DE ENERGIA

5. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”5
PORQUÊ A NECESSIDADE DE ARMAZENAR ENERGIA?
RESPOSTA 1: GESTÃO DA PONTA E DO VAZIO
Fonte: REE
Permite usar as centrais térmicas de base na máxima eficiência
Curva de rendimento característica
de um grupo gerador térmico
Zona de
funcionamento óptimo
Diagrama de carga inter-diário característico

6. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”6
PORQUÊ A NECESSIDADE DE ARMAZENAR ENERGIA?
RESPOSTA 2: ALISAMENTO DA CARGA
Fonte: REE
Verde - prevista
Vermelho - programada
Amarelo - real
Procura de energia em tempo real 11-3-2013 em Espanha
Permite programar a disponibilidade da energia com vista a aproximar-
se da procura real

7. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”7
PORQUÊ A NECESSIDADE DE ARMAZENAR ENERGIA?
RESPOSTA 3: REGULAÇÃO DE FREQUÊNCIA
Fonte: dynamicdemand.co.uk
Valor objectivo
Frequência do sistema em tempo real no Reino Unido
Permite responder a variações de carga no sistema em questão de
segundos, ao contrário das centrais térmicas

8. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”8
PORQUÊ A NECESSIDADE DE ARMAZENAR ENERGIA?
RESPOSTA 4: INTEGRAÇÃO DE RENOVÁVEIS
Fonte: REN
Diagrama de produção eólica em Portugal, dia 12-3-2013
Permite fornecer grandes quantidades de energia ao sistema
respondendo à intermitência de algumas energias renováveis
Diferença de cerca
de 400 MW

9. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”9
A PENETRAÇÃO DE ALGUMAS AS ENERGIAS RENOVÁVEIS PODE INFLUENCIAR O DIAGRAMA DE
CARGA
Diagrama de carga do sistema português no dia 13-09-2012
Fonte: REN, adaptação GESTO
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
00:00
00:45
01:30
02:15
03:00
03:45
04:30
05:15
06:00
06:45
07:30
08:15
09:00
09:45
10:30
11:15
12:00
12:45
13:30
14:15
15:00
15:45
16:30
17:15
18:00
18:45
19:30
20:15
21:00
21:45
22:30
23:15
Potência(MW)
Horas do dia
Fotovoltaico
Térmico
Mini-hídricas
Fios de Água
Albufeiras
Gás Natural
Fuel
Carvão
Eólica
Consumo
Défice de
energia
Excesso de
energia
Habitualmente o vento sopra mais forte de noite

10. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”10
É IMPORTANTE UMA GESTÃO ADEQUADA ENTRE O DÉFICE E O EXCESSO DE ENERGIA NO
SISTEMA
Balanço do diagrama de carga do sistema português no dia 16-03-2013
Fonte: REN, adaptação GESTO
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
1000
Potência(MW)
Horas do dia
Défice
Excesso

11. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”11
TECNOLOGIAS DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA
Tecnologias disponíveis
• Centrais reversíveis (bombagem pura)
• Armazenamento em Ar Comprimido
(CAES)
• Volantes de inércia (flywheels)
• Baterias
• Super-condensadores
• Armazenamento magnético (SMES)
Tecnologias em desenvolvimento
• Armazenamento térmico
• Pilhas de combustível reversíveis
• Armazenamento em hidrogénio

12. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”12
A BOMBAGEM PURA É A TECNOLOGIA DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA MAIS ECONÓMICA E
EFICIENTE A LARGA ESCALA
Custos de investimento característicos das tecnologias de armazenamento de energia
Fonte: análise GESTO
BOMBAGEM PURA

13. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”13
A BOMBAGEM PURA É A TECNOLOGIA DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA MAIS ADEQUADA
PARA A GESTÃO DE UM SISTEMA
Áreas de aplicação de cada tecnologia
Fonte: IBERDROLA 2010

14. ARMAZENAMENTO DE ENERGIA
A BOMBAGEM PURA
TECNOLOGIA
EXEMPLOS NO MUNDO
CONCLUSÕES

15. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”15
EXISTEM VÁRIAS DENOMINAÇÕES POSSÍVEIS PARA OS APROVEITAMENTOS HIDROELÉCTRICOS
NÃO-CONVENCIONAIS
Bombagem Pura
Bombeo Puro
Pompage-Turbinage
Projectos Hidro-Eólicos
Aproveitamentos hidroeléctricos reversíveis
Pumped-Storage Plants
Aproveitamentos de bombagem
Centrais de ciclo fechado
Centrali con impianti ad accumulazione
Aproveitamentos hidroeléctricos não-convencionais

16. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”16
IMPORTA PRIMEIRO RECORDAR A EQUAÇÃO PARA O CÁLCULO DA POTÊNCIA HIDROELÉCTRICA
P = gx hx Qx H
P – Potência (W)
g – Peso volúmico da água (9800 N/m3)
Q – Caudal (m3/s)
H – Queda útil (m)
h – Rendimento da turbina (%)
A potência
hidroeléctrica é obtida
principalmente pelo
binómio caudal x queda
Parcelas
constantes
Parcelas
variáveis

17. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”17
FUNCIONAMENTO DE UM APROVEITAMENTO HIDROELÉCTRICO CONVENCIONAL
Esquema típico

18. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”18
FUNCIONAMENTO DE UM APROVEITAMENTO HIDROELÉCTRICO NÃO-CONVENCIONAL
(BOMBAGEM PURA)
Esquema típico

19. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”19
AS CENTRAIS DE BOMBAGEM PURA PERMITEM A TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA PARA OUTROS
PERÍODOS
Diagrama de carga

20. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”20
A BOMBAGEM PURA É UMA TECNOLOGIA MADURA E AMPLAMENTE DIFUNDIDA NO MUNDO
INTEIRO, COM CERCA DE 130 GW DE POTÊNCIA INSTALADA (CERCA DE 3% DO TOTAL)
Nome Local Potência instalada (MW)
Bath County Pumped Storage Station United States 3003
Huizhou Pumped Storage Power Station China 2448
Guangdong Pumped Storage Power Station China 2400
Okutataragi Pumped Storage Power Station Japan 1932
Ludington Pumped Storage Power Plant United States 1872
Tianhuangping Pumped Storage Power Station China 1836
Grand Maison Dam France 1800
Dinorwig Power Station United Kingdom 1728
Mingtan Dam Taiwan 1602
Castaic Power Plant United States 1566
Raccoon Mountain Pumped-Storage Plant United States 1530
Matanoagawa Dam Japan 1500
Tumut-3 Australia 1500
Pyramid Lake United States 1495
Entracque Power Plant Italy 1317
As 15 maiores centrais de bombagem pura do mundo
A bombagem pura
corresponde a
cerca de 99% da
capacidade de
armazenamento
mundial
O primeiro registo de uso de bombagem pura foi em 1882 na Suiça.
Em 1930 foi comercialmente produzida a primeira turbina-bomba

21. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”21
TRADICIONALMENTE, UM APROVEITAMENTO DE BOMBAGEM PURA CONSOME MAIS ENERGIA
DO QUE AQUELA QUE PRODUZ
Tenesse Valley Authority – Racoon Mountain Plant
Perdas de carga no circuito
hidráulico diminuem a queda útil
e aumentam a altura de elevação
Rendimento das turbomáquinas:
Turbinas: P = g h Q H
Bombas: P = g / h Q H
Esquema de funcionamento de um aproveitamento de bombagem pura
O rácio turbinamento/bombagem situa-se em média pelos 78%,
o que significa que se se consumirem 10 GWh/ano ir-se-ão
produzir apenas 7,8 GWh/ano

22. ARMAZENAMENTO DE ENERGIA
A BOMBAGEM PURA
TECNOLOGIA
EXEMPLOS NO MUNDO
CONCLUSÕES

23. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”23
PARA APROVEITAMENTOS DE BOMBAGEM PURA É NECESSÁRIO UMA TURBINA QUE POSSA
TAMBÉM FUNCIONAR COMO BOMBA
Turbina de acção:
não adequada
para a bombagem
Turbinas Pelton Turbinas Kaplan Turbinas Francis

24. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”24
• Turbina de reacção, radial-axial (a roda é atravessada pelo
escoamento sob pressão)
• Aplicação: quedas entre os 20 e 500 m
• Rodas com pás encurvadas
• Eixo horizontal, vertical ou inclinado nas unidades pqequenas
• Um ou mais injectores
• As turbinas Francis de roda dupla permitem absorver o dobro
do caudal de uma turbina de roda simples com as mesmas
características
TURBINAS-BOMBA CORRENTEMENTE UTILIZADAS EM BOMBAGEM PURA:
FRANCIS
Principais características:
Secção transversal
Planta

25. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”25
TURBINAS-BOMBA CORRENTEMENTE UTILIZADAS EM BOMBAGEM PURA:
KAPLAN
Principais características:
• Turbina de reacção axial
• Aplicação: quedas baixas, elevado caudal
• Rodas com forma de hélice dotadas de pás curtas e orientáveis,
em pequeno número
• Grupos bolbo: conjunto turbina tipo Kaplan maise alternador
alojados no interior de um bolbo, que tem a vantagem de exigir
menor largura para a central e menor profundidade
• Mantém bons rendimentos para regimes de funcionamento
muito diferentes

26. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”26
Barragem de Ash River
A ESCOLHA DA TURBINA-BOMBA ADEQUADA PARA O APROVEITAMENTO É UM TRABALHO DE
EXTREMA IMPORTÂNCIA
Limites de aplicabilidade das turbinas
Curvas de rendimento das turbinas

27. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”27
OS APROVEITAMENTOS DE BOMBAGEM PURA TÊM UM CUSTO POR MW INSTALADO MAIS
BAIXO QUE OS APROVEITAMENTOS CONVENCIONAIS E COM GRANDE ECONOMIA DE ESCALA
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
CustodoMW(M$)
Potência instalada (MW)
Variação do custo do MW por potência instalada
Preço médio aprox. 0,5 M$/MW

28. ARMAZENAMENTO DE ENERGIA
A BOMBAGEM PURA
TECNOLOGIA
EXEMPLOS NO MUNDO
CONCLUSÕES

29. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”29
https://www.dom.com/about/stations/hydro/bath-county-pumped-storage-station.jsp
ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA: BATH COUNTY PUMPED STORAGE STATION, 3003 MW
“THE POWER MOUNTAIN” – MAIOR DO MUNDO
Barragens de pequena
dimensão
Empreendimento de bombagem com maior
potência instalada em todo o mundo
Caudal máximo 850 m3/s
Equivalente a um volume de um campo de
basketball com 2 m de altura de água por segundo

30. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”30
AUSTRÁLIA: TUMUT 3 HYDROELECTRIC POWER STATION, 1500 MW
Tubagens com 5,65 m de diâmetro
Caudal em cada tubagem de 150 m3/s
6 linhas de tubagens

31. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”31
ALEMANHA: GOLDISTHAL PUMPED STORAGE STATION, 1060 MW

32. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”32
ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA: ROBERT MOSES HYDROELECTRIC POWER STATION, 2525 MW
CANADÁ: SIR ADAM BECK HYDROELECTRIC GENERATING STATIONS, 1926 MW
Estados Unidos da
América
Canadá

33. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”33
ESPANHA: LA MUELA II, 850 MW

34. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”34
ÁFRICA DO SUL: DRAKENSBERG PUMPED STORAGE SCHEME, 1000 MW
Várias barragens e cascatas
interligadas

35. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”35
ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA: SENECA PUMPED STORAGE GENERATING STATION, 435 MW

36. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”36
BÉLGICA: CENTRALE DE COO-TROIS-PONTS, 1164 MW

37. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”37
ITÁLIA: CENTRALE IDROELETTRICA DI EDOLO, 980 MW
EMPREENDIMENTO DE BOMBAGEM COM MAIOR QUEDA DO MUNDO
1265 m de queda bruta
94 m3/s de caudal

38. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”38
RÚSSIA: ZAGORSK PUMPED STORAGE STATION, 1200 MW
Queda de 100 m
Caudal turbinado total de 1500 m3/s
Primeira central de
bombagem pura russa

39. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”39
CHINA: HUIZHOU PUMPED-STORAGE POWER STATION, 2448 MW

40. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”40
PAÍS DE GALES (REINO UNIDO): DINORWIG POWER STATION, 1728 MW
“THE ELECTRIC MOUNTAIN”

41. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”41
ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA: LUDINGTON PUMPED STORAGE POWER PLANT, 1872 MW
Apenas 110 m de queda Lago Michigan
Caudal máximo de 20 000 m3/s
Equivalente a 8 piscinas olímpicas
por segundo

42. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”42
PORTUGAL: CENTRAL REVERSÍVEL DE ALQUEVA II, 520 MW
MAIOR LAGO ARTIFICIAL DA EUROPA
http://www.a-nossa-energia.edp.pt/centros_produtores/fotos_videos.php?item_id=82&cp_type=&section_type=fotos_videos
A albufeira atinge, à cota máxima, os 250 km² de
área (Capanda ~165 km2) a que correspondem
4.150 hectómetros cúbicos de volume
Produz 380 GWh de energia em média por ano (4% da produção do país)
Túneis com 9 m de diâmetro

43. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”43
PORTUGAL: APROVEITAMENTO HIDROELÉCTRICO DE CARVÃO-RIBEIRA, 555 MW
Projecto identificado de
raíz pela Gesto Energia
Investimento: 333 M€

44. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”44
JAPÃO: YANBARU SEAWATER PUMPED STORAGE, 30 MW
ÚNICA CENTRAL DE BOMBAGEM PURA USANDO ÁGUA DO MAR DO MUNDO
564,000 m³ armazenamento
Oceano Pacífico
150 m de queda
26 m3/s caudal
Custo estimado
entre 2 a 3 M$/MW

45. ARMAZENAMENTO DE ENERGIA
A BOMBAGEM PURA
TECNOLOGIA
EXEMPLOS NO MUNDO
CONCLUSÕES

46. AN.2013.A.003.0 Formação Específica “Aproveitamentos Hidroeléctricos Não-Convencionais – Bombagem Pura”46
A BOMBAGEM PURA É UMA TECNOLOGIA MADURA E AMPLAMENTE DIFUNDIDA E É A FORMA
MAIS EFICAZ DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA EM LARGA ESCALA
Aproveitamento de bombagem pura
Vantagens
• Baixos impactos ambientais;
• Obras com pouco impacto territorial: centrais subterrâneas, circuitos enterrados e áreas inundadas
reduzidas
• Este tipo de produção hídrica não obriga ao consumo de água;
• Permite a regularização de caudais, retendo agua em alturas de cheias;
• Promove a disponibilidade hídrica de empreendimentos localizados a jusante;
• Permite viabilizar a instalação de potência eólica;
• Possibilidade de construção de um empreendimento de fins múltiplos (abastecimento aguas, rega, etc).
Vantagens
Características dos empreendimentos
→Baixos impactos ambientais (áreas inundadas
reduzidas)
→ Grandes potências instaladas: 500– 2000 MW
→ Grandes investimentos
→ Custo médio do MW instalado de
aproximadamente 0,5 M$
4.9
16.6
0.5
0.0
3.0
6.0
9.0
12.0
15.0
18.0
Foz Tua Baixo Sabor Carvão-Tabuaço
Áreas inundadas/Potência instalada (ha/MW)
0.1
- 150 x

47. www.gestoenergy.com
Av. Cáceres Monteiro, nº 10, 1º Sul
T. +351 211 544 640
1495-131 Algés, Portugal
F. +351 211 544 648
info.gesto@martifer.com