Dissertação

{pt_PT=Energy recovery in water distribution networks towards smart water grids} {} EVALUATED

{pt=A água e a energia estão correlacionadas, uma vez que se pode usar água para produzir energia e consome-se energia para tratar e distribuir água. A utilização, tanto de água como de energia deve ser pensada de forma integrada. Os sistemas de distribuição de água são caracterizados, em muitos casos, por terem excesso de energia hidráulica, devido às pressões exigidas para garantir os níveis de serviço no horizonte de projeto. Este excesso de energia pode ser recuperado para produzir eletricidade e reduzir os custos com os gastos de energia. Deste modo, os sistemas de distribuição passam a ser vistos como novas oportunidades e soluções para produzir energia renovável. Em sistemas de distribuição, a pressão é geralmente controlada por Válvulas Redutoras de Pressão (VRP), as quais dissipam o excesso de energia no sistema. Essa energia pode ser utilizada para produzir eletricidade, através da instalação de bombas a funcionar como turinas (BT). Contudo, o custo do equipamento e a falta de informação sobre as curvas características a adotar pode constituir um obstáculo à sua implementação. Este estudo visa apresentar a análise da utilização de BTs que melhor se ajustam a uma determinada rede de distribuição de água, por forma a maximizar a produção de energia, sem limitar o serviço de distribuição de água. São apresentados parâmetros característicos do sistema (adimensionais), que permitem avaliar a sua eficiência, destacando-se a capacidade, a fiabilidade e a sustentabilidade. Complementarmente, é apresentado o desenvolvimento do estudo de viabilidade técnico-económica da solução a adotar. , en=Water and energy are interconnected since water is used to produce energy and energy is used in water treatment and distribution. The use of water and energy must be presented in an integrated view. Water Distribution Networks (WDN) are characterized by excess of hydraulic energy, due to the pressure required to guarantee the distribution service. This excess of energy can be recovered to produce electricity and save costs on energy. Hence, water distribution networks appear as a new opportunity to produce a clean energy. In water distribution networks, the pressure is usually controlled by pressure reduction valves (PRV), that dissipate the excess of energy in the system. This excess of energy can be used to produce electricity, by installing pumps as turbines (PAT) instead of PRVs. Nevertheless, the cost of turbomachinery and the lack of information on characteristic curves of turbines, can be obstacles to water turbines implementation. This study uses a design strategy to create a PAT that best fits the water distribution network and maximises the energy production, without constrains to the water distribution service. In the analysis are presented characteristic parameters of the system (dimensionless form in function of best efficiency point) which evaluate the efficiency of the system, standing out the capability, the reliability and the sustainability. An economic analysis of the project is made to evaluate the viability of PATs implementation. Key words: Pressure Reduction Valve (PRV); Pump as Turbine (PAT); energy production; efficiency and sustainability; water distribution network (WDN) }
{pt=VRP, BT, energia produzida, eficiência, sustentabilidade, en=PRV, PAT, energy production, efficiency, sustainability}

Março 21, 2017, 15:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Helena Margarida Machado da Silva Ramos

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Associado