Usinas Hidrelétricas

INTRODUÇÃO

A energia hidrelétrica é a obtenção de energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico de um rio (BRASIL ESCOLA,2016). A geração hidrelétrica está associada à vazão do rio, isto é, à quantidade de água disponível em um determinado período de tempo e à altura de sua queda (RIOS VIVOS, 2015).

Cerca de 74,6% da energia elétrica gerada no Brasil provém de fontes renováveis. A maior participação é da hidroeletricidade, que representa 59,8% da geração, é uma fonte de baixo custo e com tecnologia nacional (EPE, 2015).

OBJETIVOS

As usinas hidrelétricas têm como objetivo a produção de energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico existente em um rio;

DESCRIÇÃO DO TRABALHO

           Uma usina hidrelétrica pode ser definida como um conjunto de obras e equipamentos cuja finalidade é a geração de energia elétrica, por meio do aproveitamento do potencial hidráulico existente num rio. A geração hidrelétrica está associada à vazão do rio, isto é, à quantidade de água disponível em um determinado período de tempo e à altura de sua queda. Quanto maiores são os volumes de sua queda, maior é o seu potencial de aproveitamento na geração de eletricidade. A vazão de um rio depende de suas condições geológicas, como largura, inclinação, tipo de solo, obstáculos e quedas. É determinada ainda pela quantidade de chuvas que o alimentam, o que faz com que sua capacidade de produção de energia varie bastante ao longo do ano (ITAIPU, 2013).

Uma usina hidrelétrica compõe-se das seguintes partes:

• barragem;
• sistemas de captação e adução de água;
• casa de força;
• sistema de restituição de água ao leito natural do rio.

Cada parte se constitui em um conjunto de obras e instalações projetadas harmoniosamente para operar, com eficiência, em conjunto (FURNAS, 2014).

 Em uma instalação hidrelétrica, a barragem represa as águas de um rio formando um reservatório. Esta água represada é conduzida por meio de tubulações até uma turbina (roda com pás). A energia potencial, existente entre o nível do reservatório antes da barragem e o nível do rio após a barragem transforma-se em energia cinética, através da água que faz girar a turbina. A turbina está ligada por um eixo a um gerador de energia elétrica que, que consequentemente, também entra em movimento. No gerador a energia cinética, ou energia mecânica, é transformada em energia elétrica (CEEE,2015).

A energia elétrica produzida vai para uma subestação de onde é transmitida para os centros de consumo.

As turbinas, em função da sua forma, podem ser de 3 tipos: Kaplan, Francis e Pelton. A escolha do tipo depende da altura da queda d’água e do regime de operação da usina.

O gerador é composto de um rotor (imã), que gira no interior de uma bobina (estator), provocando o aparecimento de uma corrente elétrica (CEEE,2015).

MODELOS E TIPOS

As usinas hidrelétricas dividem-se em 3 tipos:

• Usinas a Fio d’água
• Usinas com reservatórios
• Usinas Reversíveis ou de bombeamento

As usinas a fio d’água é um tipo de PCH (Pequenas Centrais Hidrelétricas), é empregado quando as vazões de estiagem do rio são iguais ou maiores que a descarga necessária à potencia a ser instalada para atender à demanda máxima prevista; São aquelas que permitem a passagem contínua de toda água, operam com uma capacidade nominal mais estável; É composta por barragem de desvio, tomada d’água, câmara de carga, casa de máquinas ou de força, tubulação e linhas de transmissão e distribuição; A turbina é um dos componentes básicos da usina; Seu rotor, por onde a água escoa, absorve energia hidráulica, transformando-a em energia mecânica. São os casos das usinas hidrelétricas (UHE) de Piraju e Ourinhos, cuja potência nominal gerada é de 50%. As usinas a fio d’água aproveitam a força da correnteza dos rios sem precisar estocar a água. Um exemplo de usina a fio d’água é a UHE de Ourinhos, representada pela imagem abaixo;

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Figura 1 - Usina a fio d'água de Ourinhos

As usinas com reservatórios de acumulação geram energia a partir da água acumulada em grandes reservatórios. Os grandes reservatórios permitem o acúmulo de água em quantidade suficiente para que a geração de energia elétrica esteja garantida, mesmo que chova em pouca quantidade em um determinado ano. Estes reservatórios são chamados de plurianuais. Exemplos dessas usinas são as Usinas de Furnas, MG, e a Usina de Sobradinho, BA;

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Figura 2 UHE de Furnas, MG                                    Figura 3 UHE de Sobradinho, BA

Em uma usina hidrelétrica convencional a água de reservatório passa pela usina, sai e volta para o rio. Uma usina de armazenamento bombeado tem dois reservatórios:

• Reservatório superior: Como uma usina hidrelétrica convencional, uma barreira cria o reservatório. A água neste reservatório passa pela usina hidrelétrica para criar eletricidade;
• Reservatório inferior: A água que sai da usina hidrelétrica vai para um reservatório inferior em vez de voltar para o rio;

Utilizando uma turbina reversível, a usina pode bombear a água de volta para o reservatório superior. Isto é feito nos horários fora de pico. Em resumo, o segundo reservatório preenche o reservatório superior. Ao bombear a água de volta para o reservatório superior, a usina tem mais água para gerar eletricidade durante os horários de pico de consumo. Exemplos dessas usinas temos a construção das usinas elevatórias de Pedreira e Traição em São Paulo (UERJ, 2015).