HYDRO/SOLAR COMPLEMENTARITY IN THE UPPER SÃO FRANCISCO BASIN: AN ALTERNATIVE FOR WATER RESOURCES MANAGEMENT

Jorge Daniel Páez Mendieta; Ieda Geriberto Hidalgo

doi:10.15628/holos.2023.16842

Autores/as

Jorge Daniel Páez Mendieta Universidade Estadual de Campinas https://orcid.org/0000-0002-9343-8874
Ieda Geriberto Hidalgo Universidade Estadual de Campinas https://orcid.org/0000-0001-6347-7189

DOI:

https://doi.org/10.15628/holos.2023.16842

Palabras clave:

MODELAMIENTO

Resumen

Este artículo tiene como objetivo evaluar el beneficio de la operación combinada de un sistema hidro/solar en la Cenca Alta de São Francisco (CASF), específicamente en la Central Hidroeléctrica (CHE) Três Marias, para elevar el nivel de su embalse. Para ello, la modelización hidrológica/hidroeléctrica de la CASF y de la CHE Três Marias se realiza en la plataforma de simulación hidrológica/hidroeléctrica RS MINERVE. El modelado hidrológico de la CASF se realiza utilizando tres regiones hidrológicamente homogéneas y el modelo hidrológico conceptual HBV. La modelación hidroeléctrica fue ajustada a las características físicas de la CHE Três Marias. El proceso de calibración y validación utiliza ocho indicadores de desempeño. Los escenarios elegidos evalúan un aumento del 7% en la evapotranspiración y una disminución del 10% y 20% en la precipitación, respectivamente. El almacenamiento de agua y la energía generada en la CHE Três Marias son las variables de salida del proceso de simulación. A partir de los resultados obtenidos en la simulación se dimensiona la Planta Fotovoltaica (PPV) proyectada. Los resultados muestran que con la complementariedad del PPV proyectada es posible incrementar el volumen del embalse para los escenarios de estudio propuestos. Por lo tanto, la complementariedad hidro/solar en la CASF puede ser una alternativa para la gestión de los recursos hídricos.

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Biografía del autor/a

Jorge Daniel Páez Mendieta, Universidade Estadual de Campinas

Posee graduación en Ingeniería Electromecánica por la Facultad de Ingeniería (Universidad Nacional de Asunción, UNA, Paraguay), Especialización en Didáctica Universitaria (UNA) y Maestría en Planificación de Sistemas Energéticos (Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, Brasil). Tiene experiencia en investigación académica en el área de energías renovables (Hidro/Solar) y Modelamiento de Cuencas Hidrográficas. Actualmente está finalizando su doctorado en Planificación de Sistemas Energéticos en la UNICAMP.

Ieda Geriberto Hidalgo, Universidade Estadual de Campinas

Es Profesora Asociada II (MS-5.2) de la Facultad de Tecnología de la UNICAMP, Doctora en Ingeniería Eléctrica (UNICAMP - 2009), Maestría en Ingeniería Eléctrica (UNICAMP - 2004), especialista en Matemáticas (CEUNSP - 2000) y graduada em Procesamiento de Datos (UNESP - 1996). Realizó un postdoctorado en Ingeniería Civil en Colorado State University (CSU - 2011), en la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA - 2013) y en la Universitat Politècnica de València (UPV - 2017). Fue investigadora visitante en el CSU durante su doctorado (2009), en el Institut Français du Pètrole et des Énergies Nouvelles (IFP - 2014) y en la Università di Roma, La Sapienza (UniRoma - 2018). En 2017 recibió el reconocimiento de ELSEVIER (Energy) por la "Destacada Contribución de la Revisión". De 2017 a 2020 fue becaria de productividad en investigación del CNPq. De 2004 a 2006 y de 2019 a 2021 fue coordinadora de cursos de pregrado en el área de Computación en el CEUNSP y la UNICAMP. En 2021 recibió el premio ProEC Extensión Universitaria de la UNICAMP. Forma parte del cuerpo docente de profesores titulares del programa de posgrado en Planificación de Sistemas Energéticos (FEM/UNICAMP) y en Tecnología (FT/UNICAMP). Es miembro del comité de Hidroinformática de la Asociación Internacional de Ingeniería e Investigación Hidroambiental (IAHR). Tiene 28 años de docencia y 20 años de experiencia en investigación con sistemas de generación de energía, trabajando en proyectos de PD con las siguientes empresas del sector eléctrico: ONS, ANEEL, CESP, CPFL, Duke Energy y AES Tietê. Áreas de interés: sistemas de generación de energía (fuentes renovables), disponibilidad de sistemas energéticos, optimización/pronóstico/modelos de simulación de sistemas, viabilidad económica y financiera de inversiones y gestión de recursos hídricos.

Citas

AGÊNCIA BRASIL. 2014. “Três Marias reduces generation because of the reservoir level”. Accessed: June 1, 2020. https://agenciabrasil.ebc.com.br/economia/noticia/2014-10/hidreletrica-de-tres-marias-reduz-atividade-por-causa-de-nivel-de.

ANA(a). 2020. National Water Agency. “Hydrographic Divisions of Brazil”. Accessed: June 1, 2020. https://www.ana.gov.br/panorama-das-aguas/divisoes-hidrograficas.

ANA(b). 2020. National Water Agency. “Defluent Flow of the Três Marias Reservoir”. Accessed: June 1, 2020. https://www.ana.gov.br/noticias-antigas/vazapso-defluente-do-reservata3rio-de-traas-marias.2019-03-15.9145499514.

ANA(c). 2020. National Water Agency. “Situation Room of the National Water Agency”. Accessed: June 1, 2020. https://www.ana.gov.br/sala-de-situacao/sao-francisco/sao-francisco-saiba-mais/.

ANA(d). 2020. National Water Agency. “Hidroweb Version 3.1.1”. Accessed: June 1, 2020. http://www.snirh.gov.br/hidroweb/apresentacao.

BERGSTRÖM, S. 1992. “The HBV model - Its Structure and Applications”. Accessed: June 1, 2020. https://acesse.dev/bSVdZ.

CBHSF (a). 2004. São Francisco River Basin Committee. “Plan of Water Resources for the São Francisco River Hydrographic Basin”. Accessed: June 2, 2020. https://l1nk.dev/NoPgD.

CBHSF (b). 2020. São Francisco River Basin Committee. “Main Features of the São Francisco River”. Accessed: April 9, 2020. https://cbhsaofrancisco.org.br/a-bacia/.

CGEE. 2016. Center for Management and Strategic Studies. “Droughts in Brazil”. Accessed: June 2, 2020. https://www.cgee.org.br/documents/10195/734063/seca_brasil-web.pdf.

CEMIG (a). 2012. Energy Company of Minas Gerais. “Solarimetric Atlas”. Accessed: June 2, 2020. https://encr.pw/C4HIp.

CEMIG (b). 2020. Energy Company of Minas Gerais. “Hydroelectric Plants”. Accessed: June 2, 2020. http://www.cemig.com.br/en-us/Pages/default.aspx.

COUTO, H. J. B., OLIVEIRA, R. A. E., BRAGA, P. F. A. 2015. “Incident Solar Radiation Forecast in the State of Ceará - Brazil”. Holos Journal. DOI: https://doi.org/10.15628/holos.2016.2706. DOI: https://doi.org/10.15628/holos.2016.2706

EUCLYDES, H. P., RUBERT, O. A. V., FERREIRA, P. A., SANTOS, R. M. 2001. “Hydrological Regionalization in the Upper São Francisco Basin Upstream of the Três Marias Dam, Minas Gerais”. Brazilian Journal of Water Resources. DOI: https://doi.org/10.21168/rbrh.v6n2.p81-10.

GAUDARD, L., ROMERIO, F. 2014. Reprint of “The Future of Hydropower in Europe: Interconnecting Climate, Markets and Policies”. Environmental Science & Policy. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envsci.2014.05.005. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envsci.2014.05.005

HERNÁNDEZ, J. G, FOEHN, A., FLUIXÁ-SANMARTÍN, J., ROQUIER, B., ARQUIOLA, J. P., CESARE, G. 2019. RS MINERVE. “Technical Manual”. Accessed: June 2, 2020. https://crealp.ch/wp-content/uploads/2021/09/rsminerve_technical_manual_v2.25.pdf.

INMET. 2020. National Institute of Meteorology. “Weather Database”. Accessed: June 2, 2020. https://portal.inmet.gov.br/dadoshistoricos.

KOSA, P. 2009. “Air Temperature and Actual Evapotranspiration Correlation Using Landsat 5 TM Satellite Imagery”. Nat. Sci. Journal. DOI: https://doi.org/10.33899/rengj.2013.75441. DOI: https://doi.org/10.33899/rengj.2013.75441

MEDEIROS, I. P. M., ANDRÉ, T. S., VALCACER, S. M., BARBOSA, C. R. F. 2020. “Evaluation of the Efficiency of a Low-Cost Solar Prototype with Motion Based on a Luminosity Sensor”. Holos Journal. DOI: https://doi.org/10.15628/holos.2020.5616. DOI: https://doi.org/10.15628/holos.2020.5616

MENDIETA, J. D. P. 2018. “Integrated Hydro/Solar Operation in the Upper São Francisco Basin”. Accessed: June 2, 2020. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/331524.

MORIASI, D. N., ARNOLD, J. G., VAN LIEW, M. W., BINGNER, R. L., HARMEL R. D., VEITH, T. L. 2007. “Model Evaluation Guidelines for Systematic Quantification of Accuracy in Watershed Simulations”. American Society of Agricultural and Biological Engineers. DOI: http://dx.doi.org/10.13031/2013.23153. DOI: https://doi.org/10.13031/2013.23153

MOTA, F. S., BEIRSDORF, M. I. C., ACOSTA, M. J. C. 1977. “Estimates of Solar Radiation in Brazil”. Agricultural Journal . DOI: https://doi.org/10.1016/0002-1571(77)90016-4. DOI: https://doi.org/10.1016/0002-1571(77)90016-4

ONS. 2020. National Operator of the Electric System. “Inventory of Technical Data on Hydroelectric Plants”. Accessed: June 2, 2020. https://l1nq.com/0spCR.

SCHAEFFER, R., SZKLO, A. S., LUCENA, A. F. P., SOUZA, R. R., BORBA, B. S. M. C., COSTA, I. V. L., PEREIRA JR, A. O., CUNHA, S. H. F. 2008. “Climate Change and Energy Security in Brazil”. Accessed June 2, 2020. https://encr.pw/cBjUf.

SEIBERT, J. 1997. “Estimation of Parameter Uncertainty in the HBV Model”. Nordic Hydrology Journal. DOI: https://doi.org/10.2166/nh.1998.15. DOI: https://doi.org/10.2166/nh.1998.15

SILVEIRA C. S., SOUZA FILHO F. A., LOPES, J. E. G., BARBOSA, P. S. F., TIEZZI, R. O. 2014. “Analysis of Flow Projections in Brazilian Basins with Hydroelectric Power Plants using Data from the IPCC-AR4 for the 21st Century”. Brazilian Journal of Water Resources. DOI: https://doi.org/10.21168/rbrh.v19n4.p59-71. DOI: https://doi.org/10.21168/rbrh.v19n4.p59-71

SILVEIRA, C. S., SOUZA FILHO, F. A., MARTINS, E. S. P. R., OLIVEIRA, J. L., COSTA, A. C., NOBREGA, M. T., SOUZA, S. A., SILVA, R. F. V. 2016. “Climate Change in the São Francisco River Basin: Analysis of Precipitation and Temperature”. Brazilian Journal of Water Resources. DOI: https://doi.org/10.21168/rbrh.v21n2.p416-428. DOI: https://doi.org/10.21168/rbrh.v21n2.p416-428

THORNTHWAITE, C. W. 1948. “An Approach Toward a Rational Classification of Climate”. Geographycal Review. DOI: https://doi.org/10.2307/210739. DOI: https://doi.org/10.2307/210739

TIBA, C., REIS, R., COSTA, J. C. E., ABREU, J. F., AMONI, M., GUIMARAES, D. P., PORTO, M. A. D. 2014. “On The Development of Spatial/Temporal Solar Radiation Maps: A Minas Gerais (Brazilian) Case Study”. Journal of Geographic Information System. DOI: https://doi.org/10.4236/jgis.2014.63024. DOI: https://doi.org/10.4236/jgis.2014.63024

TURNER, S. W. D., HEJAZI, M., KIM, S. H., CLARKE, L., EDMONDS, J. 2017. “Climate Impacts on Hydropower and Consequences for Global Electricity Supply Investment Needs”. Energy. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.11.089. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.11.089