Otimização dos custos de energia elétrica na programação da captação, armazenamento e distribuição de água

Abstract

Abstract The problem considered in this paper consists of the reduction of electrical energy costs necessary for the operation of hydraulic pumps, which are used to collect water from artesian wells or from a Water Treatment Station to fill water tanks located in many districts of a city. The water is then supplied by gravitational force. Because the cost of electrical energy varies throughout the day, a pump running schedule is necessary. The problem consists of determining when the pumps must be on and when there must be water transfer among tanks to ensure that the demand of each water tank be supplied, thereby minimizing the costs of electrical energy. This problem was modeled as an integer linear optimization problem, and a heuristic solution to the problem is proposed. Computational experiments show the efficiency of the heuristic and highlight how the approach can be used to analyze the impact of changes in the infrastructure of the water supply system.

Resumo O problema abordado neste trabalho consiste na redução dos custos de energia elétrica necessária para o funcionamento de bombas hidráulicas, que são utilizadas para captar água de poços artesianos ou estações de tratamento de água para abastecer reservatórios distribuídos por bairros de uma cidade. A população é então atendida por força gravitacional. Como o custo da energia elétrica varia ao longo do dia, é necessário um planejamento do funcionamento das bombas. O problema consiste em decidir quando as bombas devem permanecer ligadas e quando deve haver transferência de água entre os reservatórios para que a demanda de cada reservatório seja atendida, minimizando os custos com energia elétrica. Este problema é modelado como um problema de programação linear inteira, e uma solução heurística é proposta. Experimentos computacionais mostram a eficiência da heurística e como a abordagem pode ser utilizada para analisar o impacto de alterações na infraestrutura do sistema de abastecimento.