Gerenciamento da produção de energia e controle de inundação: foz do Areia no rio Iguaçu

Abstract

A operação de um reservatório para geração elétrica busca a maximização do nível e da vazão, o que pode gerar conflitos a montante e jusante do aproveitamento devido às inundações. Para gerenciar estes objetivos conflitantes é necessário um sistema da previsão de afluência de vazão ao reservatório integrado com a sua operação. Este sistema deve minimizar os impactos das inundações e maximizar a produção energética. Neste estudo é apresentada a metodologia de previsão de vazão de afluência em combinação com a operação de uma usina hidrelétrica que atenda os dois objetivos citados. A metodologia proposta utiliza um modelo ARIMA para a previsão de afluência da bacia afluente a montante da entrada do lago, onde os processos possuem maior memória e um modelo semi-conceitual (modelo chuva-vazão IPH II) para a parcela da bacia de contribuição direta ao lago do reservatório. Uma das importantes incertezas da previsão é a previsão da precipitação utilizada no modelo chuva-vazão citado. Neste caso, algumas alternativas foram estudadas: a) a chuva cessa a partir do instante em que se faz a previsão; b) a previsão de chuva é conhecida; c) usa-se uma previsão estocástica de chuva. Associada à previsão, foi desenvolvido um modelo de operação do reservatório que permitisse maximizar a produção de energia e garantir o cumprimento das restrições operacionais de segurança do Reservatório e para a população de montante e jusante. Esta metodologia, apesar de utilizada em específico para o reservatório de Foz do Areia, representa um condicionante freqüente encontrado em diferentes reservatórios energéticos brasileiros. No caso de Foz do Areia, no rio Iguaçu, os resultados mostraram que a previsão realizada permite melhorar o atendimento das restrições e recuperação dos níveis do reservatório.

Reservoir operation for power generation seeks to maximize the level and discharge, which may lead to conflicts upstream and down- stream from the development, due to flooding. In order to manage these conflicting aims, a system is required to forecast reservoir inflow, integrated with its operation. This system should minimize the impacts of floods and maximize energy production. In this study the methodology is presented to forecast the inflow combined with the operation of a Hydropower Plant that will fulfill both aims mentioned above. The methodology proposed uses an ARIMA model to forecast inflow from the basin upstream from the lake entrance, where the processes have a longer memory, and a semi-conceptual model (IPH II rainfall-runoff model) for the part of the basin that drains directly into the reservoir lake. One of the major uncertainties in forecasting is that of the precipitation used in the abovementioned rainfall-runoff model. In this case, several alternatives were studied (a) rainfall ceases from the moment the forecast is made; (b) rainfall forecast is known; (c) a stochastic forecast of rainfall is used. Together with forecasting, a reservoir operation model was developed which would allow the maximization of energy production and ensure the fulfillment of the safety operation restrictions of the reservoir and for the upstream and downstream population. Although this methodology is used specifically for the Foz do Areia reservoir, it is a condition frequently found in various Brazilian power-generating reservoirs. In the case of Foz do Areia, on Iguaçu River, the results showed that the forecast made it possible to improve compliance with restrictions and the recovery of the reservoir levels.