É a energia proveniente do movimento das águas. Ela é produzida por meio do aproveitamento do potencial hidráulico existente num rio, utilizando desníveis naturais, como quedas de água, ou artificiais, produzidos pelo desvio do curso original do rio.
Normalmente constroem-se diques que represam o curso da água, acumulando-a num reservatório a que se chama barragem. Esse tipo de usina hidráulica é denominado Usina com Reservatório de Acumulação. Em outros casos, existem diques que não param o curso natural da água, mas a obrigam a passar pela turbina de forma a produzir eletricidade, denominando-se Usinas a Fio de Água.
Quando se abrem as comportas da barragem, a água presa passa pelas lâminas da turbina fazendo-a girar. A partir do movimento de rotação da turbina o processo repete-se, ou seja, o gerador ligado à turbina transforma a energia mecânica em eletricidade.
A energia elétrica gerada é levada através de cabos ou barras condutoras dos terminais do gerador até o transformador elevador, onde tem sua tensão (voltagem) elevada para adequada condução, através de linhas de transmissão, até os centros de consumo. Desta forma, através de transformadores abaixadores, a energia tem sua tensão levada a níveis adequados para o consumo.
As características físicas e geográficas do Brasil foram determinadas para implantação de um parque gerador de energia elétrica de base predominantemente hídrica.
O Brasil é um país privilegiado em recursos hídricos, e altamente dependente da energia hídrica, cerca de 95% da energia elétrica brasileira provém de rios.
O Brasil detém 15% das reservas mundiais de água doce disponível, porém só utiliza um quarto de seu potencial. E para alcançar a totalidade do potencial hídrico, seria necessário explorar o potencial da Amazônia.
A energia de origem hídrica é hoje a segunda maior fonte de eletricidade no mundo.
Por muito tempo a energia hídrica foi considerada uma fonte limpa de energia. No entanto, ela acarreta uma série de conseqüências sócio-ambientais em função do alagamento de grandes áreas.
Construir uma barragem pode implicar em remover cidades inteiras, desalojar pessoas, capturar animais, acabar com florestas e sítios históricos, que ficarão submersos. Após os impactos iniciais, a energia seria limpa, mas a decomposição da biomassa inundada emite gás metano e polui a água com o excesso de matéria orgânica, em algumas usinas. O desmatamento antecipado da área a ser inundada pode evitar esses tipos de impactos.
Além disso, a construção de uma barragem é mais cara que algumas energias e muito demorada. Muitas vezes o curso natural do rio é alterado em função das áreas a serem alagadas, causando interferência nos ciclos naturais, reprodução e dispersão de peixes e outros animais aquáticos.
Atualmente, o impacto da construção de usinas tem sido cada vez mais fiscalizado por organizações não governamentais, associações de populações desalojadas e pela sociedade como um todo. Como conseqüência, muitos projetos de usinas estão atrasados por falta de licenciamento ambiental.
Com o iminente racionamento de energia no Brasil, o governo terá que modificar algumas regras em relação aos empreendimentos hidroelétricos para que não hajam prejuízos maiores à sociedade.
A natureza dotou cada região do planeta com um número diferente de opções energéticas. Além disso, criou o desafio para descobrí-las, avaliar o volume, desenvolver técnicas para seu uso e empregar todo o seu potencial de utilização econômica.
O conhecimento dos recursos e reservas energéticas é fundamental
para se planejar o desenvolvimento nacional.
A cada ano, novas jazidas e novas tecnologias de aproveitamento de reservas
energéticas são descobertas. Estas fazem com que o volume total
calculado dos recursos e reservas energéticas nacionais seja acrescido.
As fontes primárias foram classificadas, no território brasileiro, em convencionais (térmicas e hidrelétricas) e não-convencionais. No horizonte dos próximos 20 anos, a termeletricidade poderá ter uma participação de 10 a 15% nas fontes de energia elétrica, considerando que 35% do potencial hidrelétrico brasileiro situa-se na amazônia, longe dos maiores centros consumidores: Sul e Sudeste.
Não poderíamos falar em potencial hídrico brasileiro sem considerar a hidrografia. Os fatores que favorecem ou dificultam os aproveitamentos hidrelétricos, que têm especial interesse nas análises, são a diferença de nível ou altura de queda e vazão ou descarga (volume de água médio anual por unidade de tempo: m3/s). (* MÜLLER, A. C.. Hidrelétricas, meio ambiente e desenvolvimento. São Paulo: Makron Books, 1995)
De acordo com o perfil longitudinal, pode-se encontrar rios brasileiros com características predominantes de planície e de planalto. Como representantes exemplares dos rios de planície temos o Amazonas, o Paraguai e na baixada maranhense, o Parnaíba. Todos esses rios são navegáveis em longas extensões, ainda que este recurso não esteja sendo plenamente explorado.
Outros grandes rios são conhecidos pela declividade dos terrenos que drenam e enquadram-se entre os rios de planalto. Esses rios têm um perfil importante na avaliação do potencial hidrelétrico. Destacam-se, nesses, o rio Paraná e seus principais afluentes, Parnaíba, Grande, Tietê, Paranapanema e Iguacú, com desnível das cabeceiras até o pé da barragem de Itaipu; o Tocantins e seu afluente Araguaia, que desce das cabeceiras à foz; o rio Uruguai e seus afluentes de curso perene, com desnível até Paulo Afonso.
O rio Amazonas tem a mais vasta bacia hidrográfica do planeta, com cerca de 6.315.000 km2, a maior parte do território brasileiro (3.984.000 km2, da ordem de 63,1%).
O amazonas e todos os seus afluentes têm uma vazão média anual calculada em 250 mil m3/s, para um potencial hidrelétrico da ordem de 54.117.217 kW/ano. Comparativamente, o rio Paraná, cuja vazão em Itaipu, é 1,8 vez menor em potencial do Amazonas.
A maior parte da capacidade hidrelétrica brasileira foi inventariada, somando-se a energia hidrelétrica que já vem sendo gerada à que se espera obter nos empreendiemntos em construção e à que poderiam gerar os aproveitamentos estudados no projeto básico. Cálculos precisos permitem referenciar o montante estimado dos demais recursos hídricos ainda não prospeccionados com maior rigor. (*)
Não somente razões técnicas que definem o porte das barragens. A decisão por uma grande, média ou pequena barragem depende do volume do corpo d`água, suas características topo-altimétricas e de uma gama de considerações, com as necessidades do mercado e oportunidades econômicas, aspectos políticos, avaliações de ordem social e das fragilidades ambientais das localidades+ ao máximo aproveitamento do potencial de um curso d`água. Algumas vezes são usos conciliados que estabelecem a cota máxima da elevação das águas: as barragens destinadas à navegação e de apoio a esta, ou cujo fim é a regularização da vazão e controle de cheias, ou irrigação, aqüicultura e muitos outros casos.
Na maioria da vezes, os custos são os fatores restritivos. Esses custos são tanto os da obra, diretos, como os indiretos e associados, relativos aos aspectos socioambientais, de implantação de usos múltiplos e promoção do desenvolvimento regional, por exemplo.
As diferenças socioambientais entre as pequenas e grandes barragens, no fundo, serão na escala e na intensidade de impactos causados sobre o ecossistema primitivo. Quanto maior o vulto da obra hidráulica construída, tanto maior a modificação das condições naturais anteriores. Essas modificações têm sua maior expressão durante a formação do reservatório, mas não se restringem a esse período em somente à área física alagada.(*)
Fonte: www.ambientebrasil.com.br
A utilização da energia cinética e potencial das águas, pela Humanidade a tempos imemoriais, já que desde sempre se instalaram variados dispositivos nas margens e nos leitos dos rios.
Foi, porém, no século XIX que o aproveitamento dessa forma de energia se tornou mais atraente do ponto de vista econômico pois, com a invenção dos grupos turbinas-geradores de energia elétrica e a possibilidade do transporte de eletricidade a grandes distâncias, se conseguiu obter um elevado rendimento econômico desse aproveitamento.
A roda d’água horizontal - com uma potência de cerca de 0,3kW - surgiu, aproximadamente, no século 1. Por volta do século 4, a roda d´água vertical conseguiu aumentar a potência até cerca de 2kW. As rodas d´água eram usadas, principalmente, para moer cereais. Por volta do século 16, a roda d´água era a máquina mais importante e desempenhou um papel fundamental na industrialização da Europa. No século 17, a potência das rodas d´água já atingira níveis bastante elevados.
A partir das rodas d´água, essencialmente máquinas de conversão da energia hidráulica em energia hidráulica em energia mecânica, foram desenvolvidas posteriormente as usinas hidroelétricas. Um terço da energia elétrica do mundo é produzida por meios hidroelétricos. A seguir, serão descritas essas duas formas de conversão da energia proveniente do uso direto da água.
Podemos converter energia hidráulica em energia mecânica através da roda d´água. Existem rodas horizontais e verticais. A água, ao incidir sobre as pás de uma roda, exerce uma força que a move. O eixo da roda é ligado a um conjunto de engrenagens que move algum tipo de mecanismo como a moenda de cereais, de tecelagem, de serragem, de carga etc. O sistema de engrenagens serve para modificar a potência transmitida ou a velocidade do mecanismo final.
Devido a um desnível h, a água que desce por um ducto tem sua energia potencial, U = mgh, convertida em energia cinética, K = mv2/2, que, por sua vez, é convertida em energia rotacional da roda. Assim, efetivamente, ocorre a conversão da energia potencial da água em energia cinética rotacional da roda. Existem situações em que não há um desnível, mas a água possui energia cinética suficiente para girar rodas, resultando também em conversão hidromecânica. Devido a dissipações resultantes do atrito entre as componentes do sistema, a energia rotacional não é exatamente igual a mgh, mas menor. As atuais turbinas são rodas modificadas de modo a aumentar a eficiência da máquina. Hoje em dia, as turbinas hidráulicas chegam a ter uma eficiência de 95%, isto é, 95% da energia hidráulica é convertida em energia mecânica.
A conversão da energia hidráulica em elétrica é feita em duas etapas: na primeira, a energia hidráulica é transformada em energia mecânica rotacional da turbina, e na Segunda, ocorre a conversão mecanoelétrica, isto é, essa energia mecânica é convertida em energia elétrica. A corrente e a voltagem geradas por uma usina são transmitidas e distribuídas por sistemas constituídos por grandes extensões de cabos, suportados por altas torres, pois, em geral, as usinas estão situadas em regiões relativamente afastadas dos centros consumidores.
A transformação da energia mecânica em energia elétrica se baseia no fenômeno de indução eletromagnética, descoberto por Michael Faraday em 1.831. Uma espira condutora colocada no campo magnético à B de um ímã permanente gira em torno de um eixo perpendicular a à B. Esse movimento provoca uma variação senoidal do fluxo de à B com o tempo através da espira, e conseqüentemente, uma corrente alternada AC é induzida nela. Se forem ligados dois fios aos extremos da espira, aparecerá uma tensão alternada entre eles. Pode-se também induzir corrente se, ao invés da espira, o ímã for girado em torno dela.
Os geradores elétricos utilizados em usinas de energia elétrica possuem, em geral, um eletroímã no lugar do ímã permanente, e um conjunto de bobinas que forma a armadura no lugar da espira. O eixo da turbina pode estar ligado ao eletroímã ou à armadura. Assim, quando a turbina gira, devido ao impacto da água, ela produz um movimento rotacional relativo entre o eletroímã ou da armadura determina a freqüência da corrente alternada produzida. Desse modo, a freqüência de 60Hz significa que o fluxo magnético através da armadura se alterna entre os valores positivos e negativos 60 vezes por segundo, e conseqüentemente, o mesmo ocorre com a corrente e a tensão. No Brasil, a freqüência da rede elétrica é 60Hz enquanto que as do Paraguai e da Inglaterra são 50Hz.
Em geral, a tensão alternada produzida pelos geradores é relativamente baixa. Assim, para que se possa abastecer diferentes centros utilizando linhas de transmissão, essa tensão é aumentada até centenas ou milhares de kV por meio de transformadores. Ao atingir os centros de consumo, a tensão é reduzida, por exemplo, a algumas dezenas de kV, pelos transformadores das subestações e distribuída para o público.
Apesar da corrente produzida pelo método descrito ser alternada, ela pode ser retificada e transmitida como corrente contínua - DC. Uma inconveniência da adoção de DC é a necessidade de se usar retificadores na saída de usinas e alternadores antes das subestações, uma vez que os transformadores e motores em geral utilizam corrente alternada. Isso aumenta muito o custo de sua instalação. Entretanto, como a tensão é estável, as perdas nas linhas de transmissão são essencialmente por calor (por efeito Joule ou ôhmicas), enquanto que nas linhas AC existem grandes perdas por irradiação eletromagnética, além das ôhmicas.
A transmissão de corrente alternada utiliza três cabos enquanto que a de corrente contínua necessita apenas de dois. Esse é um aspecto que favorece a escolha de linhas DC. Para uma mesma tensão efetiva, a tensão pico AC é maior (da ordem de 30-40%) que a tensão DC, que é constante. Dessa maneira, tanto as torres de transmissão como os isoladores para linhas DC podem ser menores que para linhas AC. Entretanto, essas vantagens só se tornam economicamente compensadoras para transmissões a longas distâncias, maiores que 600km, já que o custo das instalações de retificação é bastante elevado. A energia elétrica a ser produzida pelo complexo de Itaipu será transmitida por linhas DC.
Existem, atualmente, linhas de transmissão supercondutores, nas quais as perdas ôhmicas são reduzidas quase que completamente para tensões DC, e bastante para tensões AC. O material com que as linhas são manufaturadas é um supercondutor cuja resistência é extremamente baixa para temperaturas da ordem de dezenas de kelvin. Entretanto, para que essas linhas possam ser utilizadas, é necessário superesfriá-las, o que significa que é preciso consumir energia para diminuir as perdas. Assim, torna-se importante um cálculo cuidadoso para se determinar as perdas totais durante a transmissão.
O potencial hidroelétrico brasileiro está avaliado em 213.000 MW, dos quais aproximadamente 10% estão instalados. A bacia do rio Paraná é a mais aproveitada de todas as bacias hidrográficas, que incluem as dos rios Amazonas, Tocantis, São Francisco, Uruguay e as do Atlântico NE, N, L, SE. A central de Ilha Solteira é ainda a maior hidroelétrica brasileira com 3.200 MW e a seguinte é a de Jupiá, com 1.400MW.
A potência da usina de Itaipu está projetada para 12.000MW, dez vezes a da usina nuclear Angra II.
Como a demanda da energia elétrica não é constante, existem períodos em que a energia produzida se torna ociosa, ou mesmo perdida. Assim, foram projetadas as usinas de bombeamento, que aproveitam esses períodos para operar bombas que transferem a água já circulada pelas turbinas a reservatórios adicionais à represa principal. Em períodos de demanda máxima - demanda pico - a água desses reservatórios extras também pode ser aproveitada para impulsionar turbinas geradoras. Esse método aumenta o aproveitamento das reservas naturais.
As usinas de pequeno porte, onde se aproveita uma queda d´água natural, produzem poucos impactos ambientais, uma vez que não há construção de represas. As usinas com reservatórios de acumulação e as de bombeamento, causam alteração não desprezível ao meio ambiente e ao ser humano. Sua construção requer o represamento da águas de um ou mais rios.
A utilização da energia é importante: na iluminação das casas, das cidades, nos serviços domésticos, nas indústrias e em quase todas as atividades do dia a dia do ser humano.
A utilização de várias formas de energia, além de trazer benefícios à Humanidade, causam também alguns alterações ambientais. Entre as alterações provocadas pela construção de uma usina de grande porte estão os impactos geomórficos (erosão, assoreamento), climatológicos, hídricos, geopolíticos; os efeitos no ambiente biológico como as modificações nas macro e microfloras terrestre e aquática, na fauna terrestre e ictiológica fluvial e na ecologia do sistemabiótico; e possíveis efeitos sócio-econômicos-culturais.
Fonte: www.coladaweb.com.br
