Resumo

Na presente dissertação são desenvolvidas metodologias de previsão e otimização aplicadas à gestão energética de redes de abastecimento de água. Os custos de abastecimento de água correspondem maioritariamente à componente de fatura de eletricidade consumida por bombagem nas estações elevatórias. A gestão do armazenamento de água nos reservatórios permite tirar vantagem do despacho, fazendo a bombagem a horas em que os preços de eletricidade são mais baixos, consequentemente consegue-se obter poupanças enormes nos custos de eletricidade. Para fazer esta otimização preditiva de despacho da bombagem e das necessidades de armazenamento é necessário conhecer com antecedência os consumos de água, sendo necessária novas ferramentas de previsão de consumo. Adicionalmente, o aparecimento de Tarifas Dinâmicas de eletricidade, com diferentes preços horários, variáveis de dia para dia, cria uma oportunidade adicional para a bombagem a horas em que o preço é ainda mais baixo. No entanto, esta oportunidade implica uma maior complexidade na otimização do despacho da bombagem.

A proposta de solução para este desafio implica o desenvolvimento de duas ferramentas complementares. A primeira é a previsão de consumos de água, tendo sido aplicadas metodologias semelhantes às usadas na previsão de consumos, cruzando-se informação de previsão meteorológica com informação de padrões comportamentais. Apresenta-se nesta dissertação o desenvolvimento e validação de modelos de previsão de consumo de água aplicados a duas redes de abastecimento de água, provando-se a viabilidade da metodologia aplicada ao consumo de água, algo que é inovador para o setor das águas. A segunda ferramenta trata da otimização do despacho da bombagem, usando o conhecimento de preços de eletricidade e necessidade de consumos para o dia seguinte. Prova-se que esta ferramenta consegue gerir de forma inteligente a bombagem e os níveis de armazenamento dos reservatórios, usando como base a previsão de consumos e o conhecimento de preços de eletricidade para o dia seguinte.

As metodologias foram validadas em casos reais, ao longo de um período de teste suficientemente alargados, para concluir que é possível conseguir poupanças muito importantes para o setor. Estas poupanças são ainda mais importantes se forem adotadas Tarifas Dinâmicas, podendo atingir poupanças superiores a 10% nos custos de eletricidade, que é a principal componente dos custos de água.

Num momento de estruturação do setor da água, em que a eficiência é a via principal para a redução dos custos, acreditamos que a contribuição desta dissertação, como metodologias inovadoras de previsão e otimização, possui um valor acrescido importante para a gestão energética inteligentes das redes de abastecimento de água.

Palavras-chave: Modelos de Previsão, Otimização, Tarifas Reguladas, Tarifas Dinâmicas