Dissertação

{pt_PT=Hydroenergy recovery in urban water systems: the case study of Alcântara wastewater treatment plant} {} EVALUATED

{pt=A recuperação de energia hídrica em sistemas urbanos de águas é atualmente um tema de interesse no sector da água. A geração de energia hidroelétrica em infraestruturas existentes permite não só diminuir os custos operacionais associados ao consumo de energia da rede elétrica, se gerada para autoconsumo, como melhorar o desempenho ambiental da entidade gestora, pela diminuição do consumo de energia produzida a partir de fontes não renováveis. A presente tese incide no estabelecimento e aplicação de uma metodologia para a análise e comparação de soluções de recuperação de energia hídrica em sistemas urbanos de água. Inicia-se com um levantamento do estado atual da energia hidroelétrica a nível mundial e em Portugal, apresentam-se as soluções tecnológicas atualmente disponíveis, assim como as principais etapas para a realização de um estudo prévio de viabilidade económica. Descreve-se a metodologia desenvolvida para estimar a energia produzida em função do caudal e da queda disponíveis e comparar as diferentes soluções tecnológicas para a recuperação de energia. A metodologia é aplicada a um caso de estudo, a ETAR de Alcântara, e é analisada a viabilidade da instalação de três soluções diferentes: uma turbina Kaplan, um parafuso de Arquimedes invertido e uma turbina Crossflow. Para selecionar a melhor alternativa foi realizada uma análise económica considerando vários parâmetros, nomeadamente, o valor atual líquido e o período de retorno do investimento. Embora as a três soluções analisadas sejam tecnicamente viáveis, a melhor solução em termos económicos é a instalação de uma turbina Kaplan de eixo vertical., en=The recovery of energy in urban water systems is currently an issue of major interest in the water sector. The generation of hydroelectric power in existing infrastructures not only reduces the operational costs associated with the energy consumption (when generated electricity is used for self-consumption), but also it improves the environmental performance of the utility, by reducing the consumption of energy produced from non-renewable sources. The current thesis aims at the development and application of a methodology for the analysis and comparison of water recovery solutions in urban water systems. It begins with an overview of the current state of hydroelectric energy worldwide and in Portugal, describes the technological solutions currently available and the main steps in technical and economic feasibility studies of these projects. The developed methodology to estimate the amount of energy produced as a function of the flow rate and head available and to evaluate the best technological solution for energy recovery is presented. The methodology is applied to a case study, the Alcântara WWTP (waste water treatment plant), and the feasibility of installing three different solutions is analysed: the Kaplan turbine, the inverted Archimedes screw and the Crossflow turbine. To select the best alternative, an economic analysis was carried out considering several parameters, namely, the net present value and the payback period. The three analysed solutions were considered technically viable, being economically better the installation of a vertical axis Kaplan turbine.}
{pt=Energia hidroelétrica, turbinas hidráulicas, sistemas urbanos de água, estação de tratamento de águas residuais, análise económica., en=Hydropower, hydro turbines, urban water systems, wastewater treatment plant, economic analysis.}

Julho 6, 2018, 11:30

Orientação

ORIENTADOR

Dídia Isabel Cameira Covas

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Associado

ORIENTADOR

Laura Sofia Pereira Pinto Monteiro

CERIS - Civil Engineering Research and Innovation for Sustainability

Investigadora Pós-Doutoramento