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Aproveitamento dos Recursos Hídricos de Sistemas de Abastecimento e Saneamento para a Produção de Energia Elétrica
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Authors
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Abstract(s)
O presente trabalho pretende evidenciar o real potencial energético existente nos atuais sistemas de abastecimento de água para consumo humano e de saneamento de águas residuais para a produção de energia elétrica, mantendo o atual regime de exploração das suas infraestruturas. Para o efeito, depois de introduzir equipamentos e princípios de dimensionamento, apresentam-se soluções para o aproveitamento dos recursos hídricos de duas infraestruturas, uma de um sistema de abastecimento e outra de um sistema de saneamento. Com base nessas soluções avaliar-se-á também a energia produtível em ano médio em cada uma das referidas infraestruturas. Para atingir esse objetivo solicitaram-se, a uma entidade gestora de abastecimento, elementos referentes a uma válvula de regulação de caudal à entrada de um reservatório de abastecimento de água e, por outro lado, solicitaram-se também elementos referentes a um ponto de descarga de uma estação de tratamento de águas residuais a uma entidade gestora de saneamento. As referidas infraestruturas foram consideradas como explorações a funcionar em regime de “fio de água” tornando irrelevantes os ganhos obtidos pela capacidade de armazenamento e regularização de caudal dessas infraestruturas na produção de energia elétrica. No desenvolvimento do trabalho, conclui-se que, em ambos os casos de estudos, existe um real potencial para produção de energia elétrica a partir dos recursos existentes e mantendo o atual regime de exploração das suas infraestruturas. Em ambos os casos, foi quantificada a energia produtível obtida num ano médio e proposta a turbina a utilizar, assim como estimada a dimensão do seu rotor. Dá-se assim um contributo para a avaliação técnica do uso de turbinas hidráulicas em sistemas de abastecimento de água e de saneamento de águas residuais.
The present work highlights the potential for electric power production on water and wastewater systems, keeping unchanged the operating conditions of those infrastructures. For this purpose, after introducing hydro-turbines and their design principles, solutions promoting a better use of water resources on a water and a wastewater infrastructure are discussed, using estimates for power production capacity derived from actual average annual running conditions. To achieve the present work objectives, a water utility and a wastewater utility provided multi-year information recorded at a demand water regulation valve located at a reservoir entry, and at a wastewater discharge point of a wastewater treatment plant. The referred infrastructures were considered as operating on run-of-the-river mode, making irrelevant the gains obtained by the storing capacity and the water demand regulation on those infrastructures. This study concludes that for both case studies real electric power production capacity exists while keeping the existing operating conditions. On both systems, average annual electrical power production capacities were estimated, and the most suitable turbines and respective rotors diameters were proposed. With this work an initial step is given towards the technical analysis of hydro-turbines for energy production in water supply and wastewater treatment systems.
The present work highlights the potential for electric power production on water and wastewater systems, keeping unchanged the operating conditions of those infrastructures. For this purpose, after introducing hydro-turbines and their design principles, solutions promoting a better use of water resources on a water and a wastewater infrastructure are discussed, using estimates for power production capacity derived from actual average annual running conditions. To achieve the present work objectives, a water utility and a wastewater utility provided multi-year information recorded at a demand water regulation valve located at a reservoir entry, and at a wastewater discharge point of a wastewater treatment plant. The referred infrastructures were considered as operating on run-of-the-river mode, making irrelevant the gains obtained by the storing capacity and the water demand regulation on those infrastructures. This study concludes that for both case studies real electric power production capacity exists while keeping the existing operating conditions. On both systems, average annual electrical power production capacities were estimated, and the most suitable turbines and respective rotors diameters were proposed. With this work an initial step is given towards the technical analysis of hydro-turbines for energy production in water supply and wastewater treatment systems.
Description
Keywords
Turbinas hidráulicas Produção de energia elétrica Recursos hídricos Sistemas de abastecimento Sistema de saneamento Redutores de pressão Hydraulic Turbines Power generation Water resource Water supply systems Waste water supply systems Pressure reducing devices