Implantação de sistemas hidro reversíveis/fotovoltaicos em áreas degradadas pela mineração: um estudo de caso no Quadrilátero Ferrífero em Minas Gerais

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Dissertação de mestrado

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Implementation of pumped hydro/photovoltaic systems in mining-degraded areas: a case study in Quadrilátero Ferrífero in Minas Gerais

Primeiro orientador

Membros da banca

Frederico Fabio Mauad
Regina Mambeli Barros
Rodrigo Otávio Peréa Serrano

Resumo

Este trabalho apresenta uma proposta para a transformação de áreas degradadas pela atividade de mineração em instalações energéticas renováveis, convertendo cavas de minas desativadas, na região do Quadrilátero Ferrífero (QF) no estado de Minas Gerais (MG), em reservatórios de Usinas Hidrelétricas Reversíveis (UHRs). Além disso, propõe a alteração das áreas adjacentes impactadas pelo processo de extração do minério, por meio da sua conversão em Usinas Fotovoltaicas (UFV). Essa medida tem o potencial de transformar os passivos da mineração em fontes de energia de menor impacto ambiental e sustentável para a sociedade. Este processo permite armazenar energia sob a forma de baterias hidráulicas, podendo atenuar os efeitos de intermitência na geração fotovoltaica na rede elétrica. A metodologia apresentada envolve o mapeamento das minas desativadas, o cálculo do potencial energético dos sistemas UHR e UFV acoplados e um estudo de viabilidade econômica da implantação da UHR. O trabalho apresenta um estudo de caso em que se discute as possíveis interferências sobre o meio local e as potencialidades energéticas dessa solução. Foi obtido como resultado no estudo de caso: um par de cavas adequados para composição de uma UHR no QF, capaz de fornecer uma potência equivalente a 234,3 MW, de energia para a rede, sendo o custo da energia gerada na faixa de R$550,08/MWh e R$819,40/MWh (equivalente a aproximadamente U$112,26/MWh a U$ 167,22/MWh1). Conclui-se que a utilização de minas desativadas como reservatórios de UHR e a instalação de UFV nas áreas adjacentes e degradadas pela mineração são estratégias inovadoras e factíveis em termos tecnológicos. Em termos econômicos, sua instalação dependerá do valor de energia praticado no mercado.

Abstract

This work presents a proposal for the transformation of mining-degraded areas into renewable energy installations, converting deactivated mine pits, in the Quadrilátero Ferrífero (QF) region in state of Minas Gerais (MG), Brazil, into reservoirs for Pumped Storage Hydropower (PSH). Additionally, it proposes the alteration of adjacent areas impacted by mining extraction process, through their conversion into Photovoltaic Power Plants (PV). This measure has the potential to turn mining liabilities into sources of energy with lower environmental impact and sustainability for society. This process allows energy to be stored in the form of hydraulic batteries, which can mitigate the effects of intermittency of photovoltaic generation in the electrical grid. The presented methodology involves mapping deactivated mines, calculating the energy potential of the coupled PSH and PV systems, and conducting an economic feasibility study for PSH implementation. The work includes a case study discussing potential local environmental impacts and the energy potentials of this solution. The case study resulted in identifying a suitable pair of mine pits for a PSH in the QF, capable of supplying the electrical grid with approximately 234.3 MW, with the generated energy cost ranging between R$ 550.08/MWh and R$ 819.40/MWh (equivalent to approximately U$112.26/MWh to U$167.22/MWh2). It is concluded that utilizing inactive mines as PSH reservoirs and installing PV in adjacent mining-degraded areas are innovative and technologically feasible strategies. Economically, their implementation will depend on the market price of energy.

Assunto

Usinas hidrelétricas, Energia - Armazenamento, Mineração, Energia solar, Geração de energia fotovoltaica, Viabilidade econômica, Energia renovável, Sustentabilidade, Minas e mineração - Aspectos ambientais, Degradação ambiental

Palavras-chave

Usinas hidrelétricas reversíveis (UHRs), Armazenamento de energia, Cavas de mineração desativadas, Energia solar fotovoltaica, Áreas degradadas pela mineração

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