Este conjunto de ferramentas para modelagem de recursos renováveis tem dois objetivos principais: (i) preparar um conjunto de projetos candidatos renováveis, como eólicas onshore/offshore, solares fotovoltaicas, hidrelétricas convencionais e reversíveis; e (ii) gerar cenários multivariados de vazões, velocidade do vento e irradiação solar que são convertidos em cenários de produção de energia com base nas características técnicas dos projetos. O objetivo das ferramentas descritas nesta seção é permitir uma representação detalhada de projetos renováveis em estudos de planejamento energético, incluindo sazonalidade, correlações espaciais, perfis diários e variabilidade de curto prazo (horária ou intra–horária).

HERA

O HERA é um modelo computacional desenvolvido pela PSR para estudar o potencial hidrelétrico de bacias hidrográficas, considerando a viabilidade econômica dos projetos e seus impactos socioambientais.

O modelo tem como objetivo contribuir para o processo de tomada de decisão, geralmente muito complexo por envolver interesses conflitantes, a favor e contra a construção de barragens. Para isso, busca-se um equilíbrio entre produção de eletricidade e conservação ambiental.

O HERA simula a construção de usinas hidrelétricas, incluindo a área alagada por reservatórios. O modelo dimensiona estruturas de acordo com o Manual de Inventário Hidroelétrico e Bacias Hidrográficas da Eletrobras (diferentes tipos de barragens, vertedouros, casas de força, canais, esquemas de derivação, túneis, etc.) e calcula os custos correspondentes (concreto, escavação em rocha e solo, etc.). Os cálculos são feitos para local candidato, considerando um modelo digital de elevação, ou terreno. Em seguida o HERA acrescenta os custos de equipamento eletromecânico associados à capacidade do projeto candidato, e os custos socioambientais, que geralmente estão associados à área alagada pelo reservatório, incluindo remoção de vegetação, compensações ambientais, relocação de infraestrutura afetada (estradas, pontes, etc.), bem como reassentamento de população afetada.

Os custos são calculados para cada projeto candidato, sendo que em cada um deles pode ser simulado com diferentes quedas hidráulicas e designs de engenharia (avaliados a partir da combinação de diversos tipos de estrutura e seus posicionamentos ao longo do eixo da barragem). Uma lista de candidatos é então preparada, a partir da qual a melhor combinação será selecionada por um modelo de otimização. O modelo matemático inclui restrições físicas do sistema, como equações de balanço hídrico, limites operacionais, bem como restrições socioambientais relativas aos impactos dos projetos (número de famílias atingidas, área alagada, etc.).

O HERA foi usado pela PSR em estudos para a The Nature Conservancy em bacias hidrográficas na Colômbia (rio Magdalena), no Gabão (rios Komo e Abanga), Brasil (rios Juruena, Ivaí) e México (Coatzacoalcos). No Brasil, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) demonstrou interesse em promover sua utilização em estudos de inventário participativos, onde órgãos ambientais, promotores públicos, prefeitos, instituições governamentais, desenvolvedores de projetos, grupos indígenas e outros possam utilizar a ferramenta como parte de um processo de engajamento das partes interessados para uma tomada de decisão. Isso permitiria uma avaliação objetiva das alternativas, além de garantir maior transparência e agilidade: um processo que historicamente seria executado em vários meses poderia ser reproduzido em algumas horas com o HERA, permitindo assim uma exploração das alternativas em “tempo real”. O HERA possui diversos aspectos inovadores, por exemplo:

1. Automatização de funções de geoprocessamento orientadas à investigação do potencial hidrelétrico (cálculo da rede hidrográfica, simulação de reservatórios considerando as curvas cota x área x volume, regionalização de histórico de vazões, etc.).

2. Cálculo de métricas definas pelo usuário baseadas em informações geográficas (mapas em formato shapefile), que são usados para estimar os impactos de cada projeto individualmente ou pela combinação deles.

3. Automatização da concepção do projeto, incluindo o projeto de engenharia e a estimação dos custos.

4. Possibilidade de o engenheiro editar ou modificar parâmetros de dimensionamento: para isso, um dicionário de dados de entrada e saída é usado. Os parâmetros (para o dimensionamento do vertedouro, por exemplo) podem ser editado no Excel. O novo procedimento computacional é então “compilado” para execução em código Python incorporado ao modelo do HERA.

5. Processamento computacional distribuído (na nuvem) pode ser usado em bacias hidrográficas de grandes dimensões.

6. Formulação matemática que seleciona a melhor combinação de projetos naquela bacia hidrográfica (no sentido de maximizar o valor da função objetivo).

7. Exportação dos resultados para outros softwares GIS, Google Earth e outros.

8. Integração com Revit para visualização 3D das estruturas.

9. Programação em Dynamo para a construção de modelos 3D de usinas hidrelétricas a partir de componentes individuais considerando o modelo digital de elevação (ou terreno).

10. Visualização avançada da arquitetura de projetos hidrelétricos selecionados no Infraworks 3D.

Informações de licença

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