Como funciona: Hidrelétrica
Você sabia que as Usinas Hidrelétricas são responsáveis por cerca de 20% de toda a energia elétrica gerada no mundo? Já no Brasil, a participação das plantas hidrelétricas aumenta para 60%, sendo a maior matriz energética brasileira! No Como funciona de hoje você vai ficar por dentro da história, funcionamento, vantagens e desvantagens, das hidrelétricas no Brasil e muito mais!
História
A ideia de utilizar a força da água para realizar atividades úteis aos seres humanos já é antiga. A roda d’água horizontal foi utilizada desde o século I a.c. – muito por Gregos e Romanos – para girar maquinários, operando com o mesmo princípios das turbinas modernas. Os moinhos de água já eram utilizados por Europeus e Chineses com a finalidade de moer grãos.
A partir do século XVIII tecnologias como motores, dínamos, lâmpadas e turbinas hidráulicas, tornaram possível a conversão de energia mecânica em energia elétrica. Mas as Usinas hidrelétricas e as centrais hidrelétricas só surgiram aproximadamente no final do século XIX.
Eram usinas de pequeno porte, que forneciam energia para fazendas e pequenas propriedades. A primeira Usina Hidrelétrica do mundo foi aberta no rio Fox, em Appleton, Wisconsin em 1882. Um proprietário de moinhos de papel, ligou uma turbina de água a um gerador de energia. Esta, produziu cerca de 12,5 quilowatts de eletricidade, que alimentou os dois moinhos de papel e a casa do proprietário.
No Brasil, a primeira usina hidrelétrica brasileira foi construída em 1883, no município de Diamantina no estado de MG, aproveitando as águas do Ribeirão do Inferno, afluente do rio Jequitinhonha, para uso privado. A primeira hidrelétrica do Brasil, e da América do Sul, para serviços de utilidade pública foi a Usina de Marmelos, na cidade de Juiz de Fora (MG), em 1889, e construída às margens do rio Paraibuna.
As primeiras usinas hidrelétricas construídas tinham uma capacidade limitada de produção e distribuição de energia. A eletricidade não podia ser armazenada e direcionada para vários locais. O que limitava a distância a qual podia ser transmitida. Pela eletricidade ser transmitida em forma de corrente direta, as usinas forneciam energia para um raio de cerca de 2,6 km² da represa, portanto cidades maiores precisavam da combinação de várias usinas para suprir sua necessidade de energia elétrica.
Quando se desenvolveu a corrente alternada, no fim da década de 80, a eletricidade passou a percorrer distâncias maiores. E as pequenas usinas foram unidas em um único sistema, capaz de fornecer energia para mais de uma cidade.
Um exemplo desse avanço foi a Represa de Hoover (1936, sudoeste dos EUA), suas turbinas hidráulicas foram melhoradas com objetivo de construí-la distante de cidades.
Os avanços tecnológicos que existem hoje nas usinas e no sistema de transmissão de energia, permite uma maior produção de megawatts de energia, com a possibilidade de construção em localidades remotas, além de a transmissão alcançar praticamente a extensão de um país inteiro.
Como funciona
A energia elétrica que chega até nós é gerada em usinas hidrelétricas; assim diz a linguagem usual, sendo que na verdade ela é resultado de um processo de conversão de energia potencial em energia elétrica.
A água que se encontra represada na barragem armazena energia potencial. Ao abrir as comportas da usina, a energia potencial da água vai sendo convertida em energia cinética à medida que ela vai escoando pelos dutos, estes que são interligados às turbinas, fazendo-as girar. Cada turbina é acoplada a um equipamento chamado gerador, formando, assim, a unidade geradora que faz a transformação da energia mecânica, do movimento das pás da turbina, em energia elétrica através da força eletromotriz induzida, processo este que consiste na conversão da energia cinética das turbinas – rotação das pás – em energia elétrica, pois em razão da FEM (força eletromotriz) será estabelecida uma corrente elétrica entre dois pontos.
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, em todo o Brasil.
Hidrelétricas a fio d’água
Usinas hidrelétricas “a fio d’água” são aquelas que não dispõem de reservatório de água, ou o têm em dimensões menores do que poderiam ter. Optar pela construção de uma usina “a fio d’água” significa optar por não manter um estoque de água que poderia ser acumulado em uma barragem. Esta foi uma opção adotada para a construção da Usina de Belo Monte e parece ser uma tendência a ser adotada em projetos futuros, em especial aqueles localizados na Amazônia, onde se concentra grande potencial hidrelétrico. Geralmente esse tipo de usina faz uso do fluxo de água do próprio rio para movimentar as turbinas e ativar o processo de geração de energia elétrica. Logo, o volume de chuvas tem impacto direto na geração de energia nessas usinas, aumentando ou diminuindo sua produção. Toda a água que chega pelo rio é utilizada para a geração, por isso não há acúmulo nos períodos de cheia, nem desperdício.
Este tipo de hidrelétrica tem como vantagem a redução de áreas alagadas e, por consequência, maior preservação das áreas de entorno do reservatório e a proteção da fauna e da flora.
Apesar de ser um modelo sustentável, com vantagens ambientais e sociais, a usina a fio d’água diminui a segurança energética do país. Isso porque, em períodos de seca prolongada, essas estruturas podem ficar sem água para gerar eletricidade, uma vez que seus reservatórios, com tamanho reduzido, não permitem funcionamento por longos períodos.
Segundo especialistas, uma alternativa para compensar a limitação do potencial destas usinas é investir em fontes complementares. Deste modo, nos períodos em que hidrelétricas a fio d’água operam com baixa capacidade, pode-se recorrer à geração de energia através de fontes eólicas ou térmicas, garantindo o abastecimento e equilibrando os impactos causados por cada uma.
Vantagens e desvantagens
Vantagens:
- Energia de baixo custo produzida, visto que: o preço do seu combustível (a água) é zero, custo operacional baixo, pois as usinas atuais são automatizadas e como não há uso de combustíveis fósseis (gasolina, diesel) ou gás, os preços da energia elétrica gerada para o consumidor final não sofrem grandes alterações, pois não há influência de aumentos de preços destes combustíveis fósseis.
- É uma fonte de energia renovável e não emite poluentes, contribuindo assim na luta contra o aquecimento global.
- É uma energia renovável, isto é, que não se esgota.
- A água represada pode, dependendo do projeto, ser usada para irrigação de plantações nas proximidades da usina.
- Proporciona desenvolvimento local (estabelecimento de vias fluviais, construção de vias de comunicação, fomento de atividades de lazer e de turismo, etc).
- Através da represa é possível regular a vazão do rio.
Desvantagens:
Apesar de ser uma fonte renovável e não emitir poluentes, as hidrelétricas causam grande impacto ambiental e social. Para a instalação desse tipo de usina e construção de barragens, que refreiam o curso dos rios, é necessário o alagamento de grandes áreas. Essa prática acaba acarretando problemas à fauna e flora local, como:
- A destruição da vegetação natural,
- Assoreamento do leito dos rios,
- Desmoronamento de barreiras,
- Extinção de certas espécies de peixes e torna o ambiente propício a transmissão de doenças como malária e esquistossomose.
Os impactos sociais também são visíveis com o deslocamento das populações ribeirinhas e indígenas, algumas que viviam na região há muitos anos, e são obrigadas a mudar-se por causa do alagamento para a construção dos lagos artificiais. E por serem geralmente construídas distante dos centros de consumo, o processo de transmissão de energia, que dá-se por fios, acaba tornando-se mais caro.
Quando o nível pluviométrico torna-se menor que o esperado, as hidrelétricas ficam com níveis de água abaixo do requisitado para a produção de energia normal e a geração de energia é transferida para outros tipos de usinas como as termelétricas e nucleares, encarecendo a conta do consumidor.
E apesar de ser uma fonte limpa de energia, apenas 18% da energia mundial é produzida pelas hidrelétricas, pois a maioria dos países não possuem as condições naturais necessárias para a construção dessas usinas.
Hidrelétricas no Brasil
As hidrelétricas no Brasil correspondem a 90% da energia elétrica produzida no país. A instalação de barragens para a construção de usinas iniciou-se no Brasil a partir do final do século XIX, mas foi após a Segunda Grande Guerra Mundial (1939-1945) que a adoção de hidrelétricas passou a ser relevante na produção de energia brasileira.
O maior potencial hidrelétrico instalado no Brasil encontra-se na Bacia do Paraná, com destaque para os rios Grande, Paranapanema, Iguaçu e Tietê. Esses rios drenam a região onde se iniciou efetivamente a industrialização brasileira e que, portanto, conseguiu exercer maior pressão política na alocação de recursos investidos em infraestrutura.
O maior potencial disponível no País encontra-se nos afluentes do Rio Amazonas, na Região Norte, onde o baixíssimo adensamento de ocupação humana e econômica não atraiu investimentos.
Em relação às grandes obras brasileiras, destacam-se Itaipu, no Rio Paraná; Tucuruí, no Rio Tocantins; Boa Esperança, no Rio Parnaíba; e Sobradinho, no Rio São Francisco.
Essas grandes obras são muito polêmicas e questionáveis quando analisamos os seus aspectos técnicos. Usinas com os potenciais de Itaipu, Tucuruí e Sobradinho exigem a construção de uma enorme represa, que causa sérios danos ambientais, além de exigir a instalação de uma extensa, sofisticada e caríssima rede de transmissão de energia, que chega a se estender por um raio de mais de 2.000km.
Dentre as grandes obras, a usina de Balbina, construída no meio da bacia sedimentar amazônica, aproximadamente 200km ao norte de Manaus, foi a que causou os maiores prejuízos. Por ter sido construída em terreno plano, sua represa, que inundou 2.360km² da Floresta Amazônica, produz somente 250MW, energia suficiente para abastecer apenas 50% das necessidades de consumo de Manaus. Em suma, Balbina possui uma represa com dimensões comparáveis às de Tucuruí, mas sua energia potencial é irrisória.
A construção de pequenas e médias usinas ao longo da área atendida pelos grandes projetos de extração mineral e de siderurgia (para a produção de aço e alumínio) causaria um impacto ambiental menor e diminuiria as perdas na transmissão da energia.
A partir do iminente esgotamento das possibilidades de construção de grandes usinas na Região Sudeste, embora o potencial de pequenas e médias instalações ainda seja enorme, passou a ocorrer uma descentralização em direção às regiões marginalizadas ao longo do século XX, propiciando o desenvolvimento das atividades econômicas em áreas historicamente desprovidas de infraestrutura básica.
Apenas de o país apresentar o terceiro maior potencial hidráulico do mundo (atrás apenas de Rússia e China), o Brasil importa parte da energia hidrelétrica que consome. Isso porque a maior hidrelétrica das Américas e segunda maior do mundo, a Usina de Itaipu, não é totalmente brasileira. Por se encontrar na divisa do país com o Paraguai, 50% da produção da usina pertence ao país vizinho que, na incapacidade de consumir esse montante, vende o excedente para os brasileiros. Além do mais, o Brasil também compra energia produzida pelas hidrelétricas argentinas de Garabi e Yaceritá.
A produção de energia elétrica no Brasil é realizada através de dois grandes sistemas estruturais integrados: o sistema Sul-Sudeste-Centro-Oeste e o sistema Norte-Nordeste, que correspondem, respectivamente, por 70% e 25% da produção de energia hidrelétrica no Brasil.
O Brasil está entre os que possuem a maior estrutura de recursos naturais para geração de energia do mundo.
Principais hidrelétricas do Brasil
1) Usina Hidrelétrica de Itaipu
Estado: Paraná | Rio: Paraná | Capacidade: 14.000 MW
2) Usina Hidrelétrica de Belo Monte
Estado: Pará | Rio: Xingú | Capacidade: 11.233 MW
3) Usina Hidrelétrica São Luíz do Tapajós
Estado: Pará | Rio: Tapajós | Capacidade: 8.381 MW
4) Usina Hidrelétrica de Tucuruí
Estado: Pará | Rio: Tocantins | Capacidade: 8.370 MW
5) Usina Hidrelétrica de Santo Antônio
Estado: Rondônia | Rio: Madeira | Capacidade: 3.300 MW
Curiosidades e tópicos para conhecer melhor
- Atualmente, existem 219 hidrelétricas em funcionamento no Brasil, produzindo, cerca de 94.000 MW.
- A palavra “hidrelétrica” vem do grego “hydro” significa água e do latim “electricus” refere-se ao âmbar, aquele que produz eletricidade.
- A Usina de Itaipu foi candidata a uma das sete maravilhas do mundo moderno no ano de 1995;
- Apesar de ter o seu planejamento iniciado na década de 60, Itaipu teve a última unidade geradora instalada apenas no ano de 2007;
- A vazão de cada uma das turbinas da usina é de 700 metros cúbicos de água por segundo, isso é metade da vazão média que encontramos nas Cataratas do Iguaçu;
Fontes:
