Avaliação da pegada hídrica de aproveitamentos hidrelétricos brasileiros

Abstract

Usinas hidrelétricas correspondem a 16% da matriz renovável energética mundial e no caso do Brasil esse número chega a 63%. Os impactos do setor elétrico na disponibilidade de recursos hídricos podem ser significativos se considerado o aumento de evaporação ocasionado pela construção dos reservatórios. Um índice que estima o consumo de água para a produção energética é a pegada hídrica. Este trabalho buscou avaliar a pegada hídrica de aproveitamentos hidrelétricos brasileiros. Foram utilizados dados de 132 hidrelétricas do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), aplicando o modelo WREVAP para o cálculo da evaporação. Foi aplicado o WAVE+ (Water Accounting and Vulnerability Evaluation Model), que contabiliza a recirculação e vulnerabilidade da bacia, na pegada hídrica. Também, a presença de tendência significativa e magnitude foram estimadas pelo teste de Mann-Kendall e estimador de declividade de Theil-Sen. O valor médio encontrado de pegada hídrica foi de 77,7 m³ GJ⁻¹, sendo o valor máximo médio de 1.237 m³ GJ⁻¹ na usina de Balbina na região amazônica. O menor valor médio de pegada hídrica foi de Salto Pilão, de 0,1 m³ GJ⁻¹. No geral, menores valores foram encontrados nas regiões hidrográficas do sul e maiores valores no nordeste e centro-oeste, acompanhando os valores de insolação, que é uma variável determinante na estimativa da evaporação. Também, Reservatórios com maior relação A/PO obtiveram pegadas hídricas maiores, o que torna este um bom indicador da pegada hídrica. Concluiu-se que o modelo WAVE+ deve ser considerado principalmente para bacias mais áridas, além de ter maior sensibilidade na escala de tempo mensal. Com o cálculo da tendência foi possível observar um aumento das magnitudes máximas e diminuição das magnitudes mínimas das séries de pegada hídrica, o que indica uma grande variabilidade nas séries. Usinas com uma grande área alagada que tem um baixo valor de pegada hídrica possuem uma maior eficiência na geração de energia comparado à quantidade de água consumida. O consumo elevado de água de usinas hidrelétricas contribui para o estímulo de outras fontes de energia renováveis com baixa pegada hídrica.

Hydropower plants correspond to 16% of the global renewable energy mix and in Brazil reaches 63%. Electricity sector impacts on water resources availability can be significant if one considers the increased evaporation caused by the construction of reservoirs. An index that estimates water consumption for energy production is water footprint. This work sought to evaluate the water footprint of Brazilian hydropower plants. Data from 132 hydroelectric plants from the National Electric System Operator (ONS) were used, using WREVAP model to calculate evaporation. The WAVE + (Water Accounting and Vulnerability Evaluation Model) was applied in water footprint, and it accounts for the recirculation and vulnerability of the basin. Also, the presence of significant trend was estimated by the Mann-Kendall test and magnitude by the Theil-Sen slope estimator. The average water footprint found was 77.7 m³ GJ⁻¹, with the average maximum value of 1,237 m³ GJ⁻¹ at the Balbina plant in the Amazon region. The lowest average water footprint was Salto Pilão, 0.1 m³ GJ⁻¹. In general, lower values were found in the southern hydrographic regions and higher values in the northeast and central-west, following the insolation values, which is a determining variable for evaporation estimates. Also, reservoirs with a higher A/PO ratio obtained larger water footprints. It makes A/PO a good indicator of water footprint magnitude. It was concluded that the WAVE + model should be considered mainly for arid basins, in addition to having greater sensitivity in monthly time scale. With trend analysis, it was possible to observe an increase in the maximum magnitudes and a decrease in the minimum magnitudes of the water footprint series. It indicates a great variability in the series. Plants with a large flooded area that have a low water footprint value are more efficient in energy production compared to the amount of water consumed. The high water consumption of hydroelectric plants can be stimulating for other renewable energy sources with a low water footprint to ascend.