Gestão dos riscos de inundações em centrais hidroelétricas em França

A libertação segura de água das barragens durante inundações ou fortes precipitações representa um desafio operacional crítico. Tendências passadas mostram um aumento nas chuvas diárias extremas no sul da França, o que pode levar a inundações repentinas. Espera-se que esta tendência se mantenha no futuro. Espera-se também que a neve e o derretimento dos glaciares tenham impacto na entrada e saída de barragens a longo prazo. A perda de massa dos glaciares já mostra uma aceleração consistente através dos Alpes.

O desafio da gestão das inundações nas instalações hidroeléctricas consiste em prevenir ou minimizar os impactos da sobreposição de barragens nas comunidades a jusante, nas propriedades, na agricultura e nos ecossistemas, protegendo simultaneamente as próprias barragens contra falhas operacionais e outros danos. Cada barragem hidroelétrica apresenta diferentes níveis de risco e a eficácia dos sistemas PKW deve ser avaliada separadamente em cada caso.

O sistema PKW foi desenvolvido em resposta a estudos hidrológicos atualizados pela EDF, que mostraram que as inundações extremas que afetam as barragens hidroelétricas estavam a tornar-se mais frequentes e intensas. Os PKWs ajudam a adaptar a capacidade das barragens para lidar com os impactos das mudanças climáticas, como o aumento da precipitação e das inundações. O objetivo dos sistemas PKW é proporcionar uma maior área de superfície para o (sobre)fluxo de água. Isso aumenta a capacidade de descarga da barragem sem alterar o nível máximo do reservatório. O principal benefício de tal tecnologia é proteger os ativos hidroelétricos de danos, ao mesmo tempo que reduz os custos operacionais em comparação com os sistemas de porta alternativos. Outros benefícios incluem a redução dos impactos a jusante durante eventos de precipitação intensa, bem como a garantia da segurança do aprovisionamento energético durante esses eventos através da redução das falhas operacionais.

O vale de Chassezac, no departamento de Ardèche, na região francesa de Auvergne-Rhône-Alpes, foi identificado como uma bacia hidrológica de elevado potencial na década de 1950. Isto levou ao desenvolvimento de cinco barragens hidroeléctricas e quatro centrais hidroeléctricas, todas construídas entre 1961 e 1970. Uma delas, a barragem de Malarce, tem uma altura de 28,4 m, um comprimento de 111 m e uma capacidade de retenção de 2,3 hm³ (ou seja, 2,3 milhões de m³). Tornou-se operacional em 1968 e tem uma capacidade de potência de 16 MW.

O PKW para a barragem de Malarce foi contratado para aumentar a sua capacidade máxima de descarga em cerca de 600 m³/s para um total de 4600 m³/s. Quando os níveis de água da barragem excedem o nível nos tanques de entrada, a água flui automaticamente sobre o PKW em tanques de saída que correm diretamente para o canal de derramamento e a jusante. Esta tecnologia fornece um meio de adaptar as barragens ao aumento dos riscos de inundação esperados sob as alterações climáticas. O PKW na barragem de Malarce ajuda a reduzir o risco de danos dispendiosos à infraestrutura da barragem e às comunidades a jusante.

Existem várias opções de engenharia disponíveis para gerir o transbordamento de barragens. Os derrames de labirinto só podem ser instalados em certos tipos de barragens e, normalmente, devem ser instalados na fase inicial de projeto da barragem. Existem sistemas de condutos em muitas barragens existentes para a gestão do fluxo. No entanto, os sistemas fechados podem falhar em casos de saturação devido a inundações excessivas. Os PKWs muitas vezes apresentam a opção mais eficaz para a gestão do risco de inundação em barragens existentes. Os PKW não têm uma capacidade máxima, mas, em vez disso, fornecem um derrame de fluxo livre. Os PKWs podem, portanto, gerenciar níveis de fluxo muito mais altos e fornecer uma solução mais segura do que os sistemas fechados, com risco mínimo de mau funcionamento e evacuação mais fácil de detritos flutuantes. Em contraste com outras técnicas de gestão de fluxo, os PKWs também evitam erros humanos, uma vez que não exigem operadores humanos. Isto é útil em situações de emergência, incluindo inundações repentinas e deslizamentos de terra, durante os quais os trabalhadores não podem aceder ao local.

Os principais intervenientes europeus na tecnologia PKW são a França, a Suíça e a Bélgica. A EDF não patenteou o sistema PKW. Em vez disso, tem vindo a trabalhar de forma colaborativa para partilhar a tecnologia PKW e os seus conhecimentos com outros intervenientes na comunidade hidroelétrica internacional. Com efeito, indicando o reconhecimento internacional da tecnologia inovadora, vários criadores em todo o mundo (por exemplo, na Argélia, nos EUA e na África do Sul) estão também a instalar PKW. Em 2015, a EDF recebeu um Prémio de Soluções Climáticas da Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Alterações Climáticas sobre o tema da adaptação.

Uma vez que um PKW representa um pequeno componente da barragem global, não tem um impacto explícito que seja visível ou criticado pelas partes interessadas e ONGs. Portanto, a participação das partes interessadas não é rotineiramente uma parte importante da instalação da PKW. No entanto, como acontece com todos os grandes projetos de engenharia civil, todos os PKWs seguem procedimentos rigorosos de avaliação de impacto ambiental e precisam receber aprovação do governo. Estes procedimentos de avaliação de impacto e aprovações, por exemplo através do CODERST, incluem consultas às ONG e às partes interessadas.

O PKW foi implementado em várias instalações hidroeléctricas a nível mundial. Esta ampla difusão foi facilitada pela decisão da EDF de não patentear esta tecnologia. A abordagem colaborativa dos desenvolvedores originais, que partilharam a tecnologia com as partes interessadas em toda a comunidade hidroelétrica, é um dos fatores de sucesso mais importantes da tecnologia. A PKW é uma solução barata e fácil de instalar em comparação com outras tecnologias de gestão de transbordamento, como os sistemas fechados. Além disso, a tecnologia PKW é fiável e resiliente, uma vez que não há necessidade de operações tripuladas ou de manutenção em grande escala. Por último, o facto de o primeiro PKW ter sido construído pela EDF, uma empresa bem conhecida e respeitada no setor hidroelétrico, ajudou a convencer outros proprietários de barragens a instalarem PKW.

Os desafios relacionados com os PKW incluem a adequação e acessibilidade de determinados locais de barragens, em especial nas regiões montanhosas. Além disso, a longa vida útil das infraestruturas hidroelétricas e a duração dos ciclos dos produtos significam que a propagação de novas ideias e soluções tecnológicas leva tempo nesta indústria. Por último, a construção nos locais das barragens ocorre normalmente apenas nos meses de verão, o que acrescenta mais restrições à instalação de PKW.

O custo do PKW depende da estrutura da barragem existente, da localização e também da extensão do fluxo de água. A acessibilidade da estrutura da barragem e as necessidades de equipamentos associados também têm impacto no custo. Dependendo da barragem, pode ser mais ou menos dispendioso instalar modificações como a PKW. A instalação de PKW pode custar entre 200 000 e alguns milhões de euros. Em qualquer caso, o PKW pode ser eficiente em termos de custos, representando uma componente relativamente pequena do custo global da barragem. Exemplos de instalação de PKW são rotineiramente citados como assumindo até 30% do custo total. Enquanto a tecnologia atual do sistema fechado deve ser operada manualmente e requer manutenção regular dispendiosa, os PKWs não exigem mão de obra operacional e apenas baixa ou nenhuma manutenção é necessária.

Não existe qualquer obrigação legal relativa à PKW em França e não se espera legislação neste domínio. Cabe aos proprietários da barragem instalar a tecnologia. No entanto, a melhoria da gestão das inundações nas instalações hidroelétricas está em conformidade com alguns dos princípios da Diretiva 2007/60/CE relativa à avaliação e gestão dos riscos de inundações.

A EDF desenvolveu o primeiro PKW de 2003 a 2005 na barragem de Goulours (montanhas dos Pirenéus). O tempo de implementação da PKW varia caso a caso. Os projetos de pequena dimensão podem demorar alguns meses, ao passo que os projetos de maior dimensão podem demorar alguns anos. Em ambos os casos, surgem limitações devido à natureza sazonal dos trabalhos de construção de barragens. Os prazos de aprovação são bastante longos, envolvendo estudos preliminares, concepção pormenorizada, concursos, estudos ambientais e a aprovação das autoridades.

É difícil comentar a duração destes investimentos, uma vez que a tecnologia PKW é relativamente nova e o fim de vida ainda não foi atingido. Espera-se que estruturas de concreto como os PKWs tenham o mesmo tempo de vida que as barragens hidroelétricas ou outros grandes projetos de engenharia civil (ou seja, 50 a 100 anos).

Francois Lemperiere
Initial innovator of the PKW system
E-mail: forms92@wanadoo.fr 
Tel.: +33 145344289

Ahmed Ouamane
Initial innovator of the PKW system
University of Biskra, Algeria
E-mail: a.ouamane@univ-biskra.dz 

Frederic Laugier
Dam Safety Engineer
Electricité de France (EDF)
E-mail: frederic.laugier@edf.fr  
Tel.: +33 479606245