Como funciona o funcionamento de uma usina hidrelétrica?

Você sabe como funciona uma usina hidrelétrica?

Dicas e Curiosidades

Você já teve a curiosidade de saber como funciona uma Usina Hidrelétrica?  Também chamada de Central Hidroelétrica, normalmente são grandes obras de engenharia que usam a força das águas para gerar energia.

Mas como a energia é gerada?

O princípio básico de funcionamento da hidrelétrica é usar a força de uma queda d’água para gerar energia. A partir de grandes turbinas que giram devido à força das águas, geradores são acionados fazendo a transformação da energia mecânica, do movimento das pás da turbina, em energia elétrica.

(Imagem: wikipedia)

Etapas da geração de energia elétrica:

1. A energia potencial gravitacional que se converte em energia cinética é obtida pelo represamento da água;
2. Esse represamento provoca a pressão que converte energia hidráulica em energia mecânica;
3. Essa energia mecânica é transferida para a turbina hidráulica que será convertida em energia elétrica;
4. A energia elétrica produzida é transmitida para uma ou mais linhas de transmissão, interligadas à rede de distribuição;
5. Porém, parte dessa energia é “perdida” sob a forma de calor que aquece a linha de transmissão.

Finalizado o processo de produção da hidrelétrica, a energia gerada é enviada, por meio das chamadas linhas de transmissão, ao Sistema Interligado Nacional, que é responsável por receber e direcionar essa energia para as companhias distribuidoras, que por sua vez darão a destinação da energia para o consumidor final.

Vantagens e Desvantagens das Usinas Hidrelétricas

Apesar de ser uma fonte renovável de energia, não significa que não prejudiquem o meio ambiente. Alguns impactos ambientais podem afetar a fauna e a flora da área alagada do reservatório.
Por exemplo, alagamento das várzeas, o aumento no nível dos rios e da temperatura local.
Por outro lado, o principal aspecto positivo é a produção mais barata de energia em relação aos custos da produção de eletricidade via energia nuclear. Sendo certamente menos agressiva ao meio ambiente do que as usinas termoelétricas a base de petróleo ou carvão.
Veja também: Eletricidade sem fio – ela pode mudar nossas vidas.

Usinas Hidrelétricas no Brasil

Em nosso país as hidrelétricas são as principais responsáveis pela energia elétrica, cerca de 90% da produção nacional é proveniente das hidrelétricas.
Por esse mesmo motivo, quando há um período grande de seca, os rios perdem volume e o nível do reservatório das usinas cai, diminuindo a força da queda d’água. Assim, as turbinas giram mais lentamente e produzem menos energia.
Existem pouco mais de 100 usinas desse tipo espalhadas pelo Brasil, das quais se destacam:

• Usina Hidrelétrica de Itaipu Binacional: localizada no Rio Paraná, compreende parte do estado do Paraná e parte do Paraguai.
• Usina Hidrelétrica de Belo Monte: localizada no Rio Xingú, estado do Pará.
• Usina Hidrelétrica de Tucuruí: localizada no Rio Tocantins, estado do Pará.
• Usina Hidrelétrica de Jirau: localizada no Rio Madeira, estado de Rondônia.
• Usina Hidrelétrica Santo Antônio: localizada no Rio Madeira, estado de Rondônia.

Gostou de saber um pouco mais sobre as usinas hidrelétricas? Fique ligado em como fazer um projeto elétrico inteligente aqui. Não deixe de se manter atualizado em relação ao que há de novo no mercado, siga nosso blog e conheça a linha de produtos Decorlux.

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Sempre que pensamos em geração de energia,  logo nos vêm à cabeça grandes usinas hidrelétricas e seu imenso poder de abastecimento energético. E não é à toa associarmos energia e água aqui no Brasil. Só a Usina Hidrelétrica de Itaipu gerou 79,4 bilhões de kWh em 2019, mesmo sendo considerado um dos anos mais secos já registrados.

E quanto isso representa somente durante o tempo em que você lê esse conteúdo? Energia suficiente para abastecer uma residência por mais de 188 anos.

Tais números expressivos, nos mostram como muitas vezes não paramos para pensar sobre como a energia é gerada em nosso país e como usamos da natureza para obtê-la. Por isso, neste conteúdo você conhecerá um pouco mais sobre as usinas hidrelétricas e como elas funcionam:

Como funciona uma usina hidrelétrica?

Há milênios, a humanidade já aproveitava o potencial hídrico disponível para facilitar o esforço físico e repetitivo exigido por algumas atividades braçais, seja ajudando na moagem de cereais ou transportando objetos e pessoas entre dois pontos no espaço. 

Mesmo com a evolução tecnológica de como modelamos e utilizamos o recurso natural mais abundante do planeta em nosso favor, a ideia primitiva de aproveitar o deslocamento natural de um determinado volume de água de um ponto a outro, para transformar em algo usado para outros fins, se manteve. Isso mesmo, o princípio de funcionamento de uma usina hidrelétrica é o mesmo de uma roda d’água convencional, utilizada há séculos no mundo.

Mas como isso funciona ? Transformação. Essa é a palavra que resume e explica como conseguimos gerar eletricidade a partir de qualquer recurso natural ou artificial na qual já ouvimos falar. Usinas hidrelétricas, solares, eólicas, térmicas ou nucleares, todas utilizam do mesmo princípio de funcionamento: energias acumuladas são convertidas em movimento o tempo todo e vice-versa. 

O princípio de funcionamento de uma usina hidrelétrica é o mesmo que uma roda d’água convencional. A água corrente ou armazenada em reservatório é canalizada em dutos para a casa de máquinas, passando pelas pás de uma turbina hidráulica. O eixo movimentado pela turbina faz com que o gerador elétrico produza energia, convertendo energia mecânica em energia elétrica através do eletromagnetismo. Essa energia é processada para atingir alguns requisitos técnicos necessários para injetar energia na rede da distribuidora e ser transmitida.

Como as usinas são projetadas?

Existem vários projetos construtivos de usinas, cada um aproveitando da melhor maneira a capacidade do curso d’água presente no terreno. Algumas turbinas hidráulicas como a Francis, Kaplan e Pelton e geradores elétricos são bastante comuns e estão presentes na maioria das usinas, mas cada projeto possui especificidades levando em conta estudos hidrológicos, ambientais e aproveitamento energético do local. 

Por exemplo, nem todas as usinas possuem reservatórios ou barragens. Existem projetos que possibilitam otimizar o curso de água ou onde se deseja obter performance e controle de geração melhores. Já outras possuem arranjos construtivos mais simples, devido às características do trecho do rio permitirem canalizar a água diretamente pelos dutos que a conduzem para o turbinamento.

Há usinas, também, onde a casa de máquinas, local onde estão presentes as turbinas e geradores, são construídas junto à quedas d’água. Ou ainda em terrenos mais acidentados, no qual são perfurados longos canais que contornam o relevo e conduzem a água captada por um rio até a casa de máquinas.

O potencial das usinas de pequeno porte

Outra associação que frequentemente fazemos, é pensar que usinas hidrelétricas são construções de grande porte, com maquinários complexos, enormes reservatórios de água e barragens com altura equivalente a prédios. Atualmente, apenas cerca de 16% das usinas hidrelétricas brasileiras podem ser consideradas de grande porte.

Assim como as rodas d’água eram muito presentes nas propriedades antigamente, a maioria dessas usinas são de pequeno porte e encontradas em fios d’água nas propriedades rurais ou em trechos de rio espalhados pelo Brasil.

A Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) define 3 categorias para usinas hidrelétricas quanto a sua capacidade de geração:

• CGH: Central Geradora Hidrelétrica, usinas de pequeno porte com capacidade de até 5MW;
• PCH: Pequena Central Hidrelétrica, usinas de pequeno a médio porte com capacidade de 5MW até 30MW;
• UHE: Usina Hidrelétrica de Energia, usinas de grande porte com capacidade superior a 30MW.
  

As usinas parceiras da NEX, por exemplo,  possuem capacidade de até 5 MW, devido às condições de enquadramento na modalidade de geração distribuída, sendo caracterizadas como micro geradoras (até 0,75MW) ou mini geradoras (de 0,75MW a 5MW). Por isso, nossas usinas possuem as iniciais “CGHs”.

Como mostrado, a maioria das hidrelétricas instaladas ou em construção são de pequeno porte. Essas usinas menores além de  possuírem um investimento relativamente inferior às de grande porte e maior flexibilização quanto ao local de construção e autorizações ambientais, também têm por meio da geração distribuída o incentivo à sustentabilidade e descentralização da geração de energia. 

Assim, a partir delas é possível causar pouco ou nenhum impacto ambiental e aproveitar melhor o potencial hídrico brasileiro.

A influência do clima na geração de energia

Como as usinas de fontes renováveis dependem de recursos naturais, as condições meteorológicas e fenômenos climáticos podem afetar o modo como a usina produz energia. É comum as usinas apresentarem diferentes performances de produção conforme determinadas épocas do ano,onde em períodos mais chuvosos, por exemplo, o rendimento  da usina será maior.

Ou seja, fenômenos meteorológicos atípicos e condições hídricas do rio e seus afluentes, e até mesmo impactos por outras usinas rio acima, são alguns dos fatores que contribuem para uma boa ou má produção de energia.

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