Opções de adaptação para centrais hidroelétricas

A produção de energia hidroelétrica depende, por definição, da disponibilidade de água e, por conseguinte, é afetada pelos impactos das alterações climáticas nas bacias hidrográficas, principalmente através de duas vias (opostas). As alterações climáticas podem resultar na escassez de água, conduzindo a caudais fluviais mais baixos e a uma menor acumulação de água em barragens e, por conseguinte, a uma menor quantidade de água que pode passar através de turbinas ou centrais fluviais para gerar eletricidade. Em contrapartida, as alterações climáticas podem aumentar a frequência e a intensidade dos fenómenos de precipitação extrema e acelerar o degelo, conduzindo a um aumento do risco de inundações. Alguns locais em toda a UE serão mais propensos a problemas de escassez de água e outros a uma súbita abundância de água: normalmente, prevê-se que as secas constituam uma ameaça grave na maioria das regiões, com exceção do norte da Europa, e as inundações que ocorrem atualmente uma vez por século serão mais frequentes em todas as principais bacias hidrográficas europeias (AEA,2016). No entanto, ambos os fenómenos podem ocorrer em toda a Europa, com a mudança de frequências num clima em mudança.

Esta variabilidade das alterações hidrometeorológicas esperadas em toda a Europa é a justificação para a primeira opção de adaptação aqui discutida. Numa perspetiva de adaptação às alterações climáticas, é crucial que os serviços públicos que exploram centrais hidroelétricas obtenham uma compreensão pormenorizada das condições futuras em que cada central funcionará. As alterações climáticas resultarão numa variação sazonal do círculo hídrico, com períodos de seca mais longos durante os quais a água será mais escassa do que o habitual, num degelo mais precoce da neve nas encostas das montanhas nas nascentes e, por conseguinte, na ocorrência mais precoce de grandes afluxos de água derretida, bem como no derretimento acelerado dos glaciares, o que resultará num aumento inicial da disponibilidade de água, seguido de um agravamento da disponibilidade de água. Na ausência de infraestruturas de controlo de fluxos a montante, os fluxos de primavera precoces e mais abundantes podem ser problemáticos para as centrais a fio de água, causando um desfasamento entre a produção e a procura de eletricidade.

Todos estes fenómenos exigirão uma revisão aprofundada do planeamento do funcionamento, da manutenção e, eventualmente, das intervenções de engenharia de resistência às alterações climáticas das centrais hidroelétricas. Além disso, serão fundamentais cenários precisos para encontrar soluções partilhadas para utilizações concorrentes durante períodos de escassez de água, ajudando a avaliar as necessidades reais e o calendário provável das exigências dos vários utilizadores para além dos serviços públicos de eletricidade: agricultores, pescas, utilização residencial, transporte por água, lazer, etc. Assim, uma primeira opção de adaptação consiste em estabelecer cenários climáticos e hidrometeorológicos de alta resolução para cada local de barragem e para a bacia hidrográfica a que pertencem, de forma a que possam ser facilmente acedidos e compreendidos pela gestão dos serviços públicos de eletricidade e por todos os outros utilizadores dentro da bacia. Para o efeito, podem ser concebidos serviços climáticos específicos para fornecer projeções exatas dos indicadores pertinentes num formato acessível.

Em alguns casos, as condições climáticas projetadas podem sugerir que uma revisão das atividades planeadas pode não ser suficiente e que a adaptação das infraestruturas pode estar em ordem. Este é particularmente o caso quando se prevê um aumento da ocorrência de fenómenos de precipitação extrema, resultando num aumento da ocorrência de inundações nos locais das barragens. Os efeitos adversos da inundação de barragens incluem overtopping, interrupções, danos ao equipamento e impactos adversos a jusante. A súbita abundância de água devido a inundações deve ser descarregada com segurança, a fim de minimizar os danos à instalação e aos ecossistemas a jusante, bem como às infraestruturas e atividades humanas. Eventos de precipitação extrema também podem desencadear impactos hidrometeorológicos, como deslizamentos de terra ou assoreamento excessivo, o que pode reduzir o volume disponível para a água dentro de um reservatório e/ou obstruir o sistema de descarga de água.

Há uma série de opções de engenharia que podem ser aplicadas para gerir derrames de barragens, que podem ser basicamente agrupadas em derrames, sistemas fechados e plugues de fusíveis.

Os derrames podem ter várias formas de projeto destinadas a dissipar com segurança a energia da água descarregada, assegurando os volumes de saída desejados. Eles podem funcionar automaticamente quando a água na barragem atinge um determinado nível ou podem ser acoplados a portões que desviam o fluxo de água para o derramamento. As formas de design incluem derramamentos de calha, derramamentos escalonados, derramamentos de boca de sino, derramamentos de sifão, cristas de ogee, canais laterais, derramamentos de labirinto e açudes de chave de piano (PKW). As características técnicas de uma barragem e da orografia e hidrologia da área circundante determinam a compatibilidade de tipos específicos de derrames com a barragem: o que implica que nem todos os sistemas de derrames são compatíveis com todas as barragens.

Os sistemas de portões são uma série de portões instalados ao longo da parede da barragem ou em torno de vertedores de boca de sino que podem ser abertos para gerir o nível de água do reservatório e, em especial, para libertar o volume de água em excesso a jusante em caso de inundação. Mais uma vez, podem ser acoplados com vertedores para dissipar com segurança a energia cinética da água descarregada. Eles estão em vigor em muitas barragens existentes para a gestão do fluxo. Sistemas fechados podem falhar em casos de saturação devido a inundações excessivas.

Tampões de fusíveis são seções erodíveis de uma barragem de terra que são projetadas para lavar-se em condições de inundação predeterminadas. Basicamente, atuam como amortecedores que absorvem e retardam o transbordamento e podem ser sacrificados porque o custo de reconstruí-los é apenas uma pequena fração dos custos que teriam que ser sustentados se a barragem principal fosse danificada. Só podem ser instalados na presença de características geográficas e geológicas adequadas do local e de condições compatíveis a jusante (por exemplo, um selim a uma distância razoável da barragem principal ao longo da borda do reservatório para descarregar o excesso de água; uma base de rocha sólida para a ficha, a fim de resistir à erosão; um canal para desviar com segurança o transbordamento da ficha para o rio principal, a fim de proteger as estruturas a jusante).

Normalmente, a instalação de derrames e sistemas de portões só pode ocorrer durante a fase de construção da barragem, portanto, a adaptação geralmente não é uma opção. Tal não se aplica às fichas de fusíveis e aos sistemas PKW. Um estudo de caso Climate-ADAPT sobre a gestão dos riscos de inundação para centrais hidroelétricas francesas discute os prós e os contras dos PKW. Os PKW têm algumas vantagens claras em comparação com os derrames tradicionais e os sistemas fechados, tais como a viabilidade da instalação como retrofits dentro das barragens existentes e o facto de fornecerem um derramamento de fluxo livre sem serem limitados por limites máximos de capacidade, sendo assim capazes de lidar com altos níveis de fluxo e trabalhar em condições mais seguras do que os sistemas fechados, e de uma forma completamente automática que não requer intervenção humana.

Uma opção de adaptação infra-estrutural extrema é a expansão da capacidade da planta através da construção de barragens maiores. Tal pode fazer sentido em circunstâncias específicas em que se prevê um grande aumento do escoamento da água num futuro próximo e suficientemente longo para permitir recuperar os custos de investimento. Tal pode ser o caso quando se prevê o derretimento de grandes glaciares, como num estudo de caso da Islândia. No entanto, a aplicabilidade desta opção à UE é provavelmente muito limitada devido às condições hidrometeorológicas e glaciológicas muito diferentes.