Uma usina hidrelétrica é um conjunto de trabalhos de engenharia hidráulica, juntamente com uma série de máquinas adequadas. O objetivo de uma usina hidrelétrica é obter eletricidade a partir da energia potencial dos corpos d'água em movimento.
Esse tipo de usina aproveita a energia potencial da água para gerar energia elétrica.
A energia produzida pelas usinas hidrelétricas deve ser classificada em todos os aspectos como energia renovável. Graças ao ciclo da água, esse recurso pode ser reutilizado infinitamente para o mesmo objetivo, sem passar por um processo de purificação. O conceito de renovabilidade está subordinado à constância do volume anual de entradas totais.
As usinas hidrelétricas têm a particularidade de serem ativadas e desativadas em alguns minutos com a abertura imediata das válvulas hidráulicas. Esse recurso oferece a possibilidade de cobrir facilmente picos repentinos na demanda de energia elétrica que podem ocorrer.
Como funciona uma usina hidrelétrica?
Uma usina hidrelétrica moderna consiste em: um reservatório, uma barragem, eclusas, turbinas e geradores.
O tanque armazena o "combustível" e permite aos operadores controlar a quantidade de água que é fornecida às turbinas. Também serve como tanque de sedimentação: a maior parte da sujeira e detritos da água é depositada no fundo e afastada da área de sucção.
Entrada de água
A água que sai da bacia é transportada para as turbinas através de uma entrada (barragem) e um conduto forçado. Um sistema de filtro de entrada limpa ainda mais a água para garantir que ela esteja relativamente livre de sólidos em suspensão, o que poderia danificar as pás da turbina.
Os sistemas hidráulicos trabalham juntos para abrir e fechar válvulas de gaveta que permitem que o fluxo de água flua a jusante da bacia. Estes sistemas são: o regulador, os freios, os controles do portão, etc.
Acionamento hidráulico da turbina
A roda d'água do passado se tornou a turbina moderna. Diferentemente da forma e configuração da lâmina, os três principais tipos de turbinas são Francis, Kaplan e Pelton, nomeados em homenagem a seus inventores.
Independentemente do tipo de projeto, a turbina transforma a energia cinética do movimento ou queda de água em energia mecânica.
Gerador elétrico
A turbina é conectada através do eixo ao rotor de um gerador elétrico que converte energia mecânica em eletricidade.
Para máxima eficiência, as turbinas são feitas sob medida para cada usina hidrelétrica.
Quais são os tipos de usinas hidrelétricas?
As usinas hidrelétricas podem ser divididas em três grandes grupos, dependendo da altura da queda. Cada tipo usa um design específico de turbina hidráulica para maximizar o desempenho.
Instalações de pressão de baixa tensão. A queda de água nessas usinas hidrelétricas é inferior a 25 m. Essas instalações usam turbinas Kaplan.
Instalações de média tensão. A queda de água nessas usinas hidrelétricas é de 25 a 100 m. As turbinas Francis são usadas aqui nessas instalações hidráulicas. É o tipo mais comum de energia hidrelétrica.
Instalações de alta tensão. A queda de água nessas usinas hidrelétricas é superior a 100 m. Nas usinas hidrelétricas com queda de água entre 100 e 400 m. São utilizadas turbinas Francis, enquanto para cachoeiras maiores que 400 m são utilizadas turbinas Pelton.
O que são estações de bombeamento?
As usinas de armazenamento bombeado são usinas de energia que enchem sua própria bacia de armazenamento de água quando a eletricidade é produzida em excesso de consumo.
A usina então compra eletricidade a um preço abaixo do preço médio, quando muda sua configuração e bombeia água para seus tanques de armazenamento. Quando o consumo excede o suprimento de eletricidade, a usina vende a eletricidade que produz de seus tanques de armazenamento para os consumidores a um preço mais caro que o preço médio.
As estações de bombeamento usam dois reservatórios localizados em alturas diferentes. Quando há demanda, a usina gera eletricidade como uma usina convencional. A água cai do reservatório superior, aciona as turbinas e é armazenada no reservatório inferior.
Quando a demanda é baixa, a água do reservatório inferior é bombeada de volta para o reservatório superior a pé.
Características de uma usina hidrelétrica
As principais características que determinam a capacidade de produção de uma usina hidrelétrica são:
A potência depende da diferença de nível entre o nível médio do reservatório e o nível das águas no pé da barragem.
O fluxo máximo de água que a planta é capaz de passar pelas turbinas.
As características de turbinas e geradores elétricos.
A energia que a planta é capaz de garantir em um determinado período (geralmente um ano).
Existem quatro turbinas usadas para transformar energia mecânica em eletricidade:
Turbina Pelton
Turbina Tiger
Turbina Turgo
Turbina Francis
Vantagens das usinas hidrelétricas
Os benefícios da geração de eletricidade através de usinas hidrelétricas em comparação com outras alternativas são:
Baixo custo econômico
A principal vantagem da energia hidrelétrica é a eliminação do custo do combustível. O custo de operação de uma usina hidrelétrica é quase imune a aumentos nos custos de combustíveis fósseis.
O combustível não é necessário e não precisa ser importado.
O custo total da mão-de-obra é baixo, pois as plantas são automatizadas e com falta de pessoal durante a operação.
Uma usina hidrelétrica pode ser estabelecida com custos de construção relativamente baixos, fornecendo uma fonte útil de receita para compensar os custos operacionais básicos.
Benefícios ambientais
Essa maneira de gerar energia não emite gases de efeito estufa.
Por ser uma energia renovável, não consome combustíveis fósseis. Portanto, não emite gases de efeito estufa com dióxido de carbono, entre outros.
Algumas emissões de CO2 ocorrem na fase de fabricação e construção. No entanto, é uma pequena fração da operação equivalente às emissões de combustíveis fósseis durante a geração de eletricidade.
Grandes barragens hidrelétricas podem controlar inundações, que de outra forma afetam as pessoas que moram perto desses projetos.
Outros tipos de atividades: Atividades recreativas, esporte e turismo
Os reservatórios localizados no centro, às vezes oferecem instalações para esportes aquáticos, tornando-se atrações turísticas em si.
Em alguns países, a piscicultura em bases é comum.
Dos múltiplos usos de barragens para irrigação instalada, pode apoiar o estabelecimento de cultivo relativamente constante com o alcance da água.
Desvantagens das usinas hidrelétricas
Manutenção
Um problema relacionado às usinas hidrelétricas é o acúmulo de sedimentos no reservatório superior. Esse problema inevitavelmente parece ser encontrado ao longo do tempo.
Para evitar isso, os sedimentos acumulados devem ser dragados periodicamente.
Desvantagens ambientais
A presença de uma barragem implica certas complicações no nível ambiental:
Barragens bloqueiam o transporte de sólidos dos rios (areia e cascalho).
A água que sai da planta é livre de sedimentos, alterando o equilíbrio entre o suprimento sólido e a atividade erosiva nas águas a jusante. Devido à contribuição reduzida ou inexistente, existe o fenômeno da erosão costeira.
Modificação da paisagem.
Destruição de habitats naturais.
Muitos desses problemas ambientais não ocorrem nos sistemas "MINI-HYDRO", que na maioria dos casos não exigem a construção de barragens.
