Energia Hidrelétrica

Energia Hidrelétrica – O que é

A energia hidrelétrica utiliza diferentes forças criadas pelo movimento da água para gerar energia para diversos fins. Também é conhecido como energia hidrelétrica ou simplesmente como energia hídrica.

A energia hidrelétrica pode ser usada para gerar energia elétrica ou também para criar movimentos mecânicos que acionam máquinas para uma variedade de necessidades. Ao contrário de muitas outras fontes de energia, como os combustíveis fósseis , o poder da água fornece uma fonte constante de energia que não pode ser esgotada.

Existem diferentes tipos de movimentos naturais da água que podem ser usados ​​para energia hidrelétrica. A principal ocorrência é a água que flui ao longo de um rio, ou descendo cachoeiras, onde a força da água fluindo de um lugar mais alto para um lugar mais baixo é usada para gerar energia. Muitas pesquisas estão ocorrendo para explorar o uso de ondas e marés como outra fonte de energia hidrelétrica . Por exemplo, um giroscópio flutuando nas ondas pode ser usado para acionar os pistões com a subida e descida dos níveis de água, ou outros dispositivos podem utilizar as ondas para comprimir o ar, que então move uma turbina para produzir energia.

Usina Hidrelétrica de Itaipu

No Brasil, devido a sua enorme quantidade de rios, a maior parte da energia elétrica disponível é proveniente de grandes usinas hidrelétricas.

A energia primária de uma hidrelétrica é a energia potencial gravitacional da água contida numa represa elevada.

Antes de se tornar energia elétrica, a energia primária deve ser convertida em energia cinética de rotação.

O dispositivo que realiza essa transformação é a turbina. Ela consiste basicamente em uma roda dotada de pás, que é posta em rápida rotação ao receber a massa de água. O último elemento dessa cadeia de transformações é o gerador, que converte o movimento rotatório da turbina em energia elétrica.

Como a energia elétrica é gerada?

A energia elétrica pode ser gerada através de fontes renováveis de energia (a força das águas e dos ventos, o sol e a biomassa), ou não renováveis (combustíveis fósseis e nucleares).

No Brasil, devido ao grande número de rios, a eletricidade é produzida (mais de 90%) por geração hidrelétrica mas é gerada também em termelétricas que utilizam a fissão nuclear, carvão mineral e óleo combustível.

Como a energia elétrica chega aos consumidores?

A energia elétrica é transportada das usinas através das linhas de transmissão existentes em todo o território nacional chegando aos consumidores por redes de distribuição, que são o conjunto de postes, cabos e transformadores que levam a eletricidade até as residências, indústrias, hospitais, escolas, etc.

Quais as fontes alternativas de energia?

Para aumentar a oferta de eletricidade é importante considerar todas as fontes de energia disponíveis.

As fontes convencionais são: energia hidráulica, gás natural, carvão mineral, derivados do petróleo, energia nuclear.

As fontes não convencionais são: energia eólica, solar e de biomassa.

O que é energia de biomassa?

A energia de biomassa é fornecida por matérias de origem vegetal, renováveis em intervalos relativamente curtos de tempo. O quadro das biomassas é bastante amplo, compreendendo a tradicional lenha das florestas naturais, bagaço de cana, madeira cultivada especificamente para fins energéticos, resíduos das indústrias da serraria, aglomerados e celulose, além do biogás, obtido pela decomposição de dejetos.

O que é uma usina hidrelétrica?

Uma usina hidrelétrica pode ser definida como um conjunto de obras e equipamentos cuja finalidade é a geração de energia elétrica, através de 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 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.

O potencial hidráulico é proporcionado pela vazão hidráulica e pela concentração dos desníveis existentes ao longo do curso de um rio. Isto pode se dar de uma forma natural, quando o desnível está concentrado numa cachoeira; através de uma barragem, quando pequenos desníveis são concentrados na altura da barragem ou através de desvio do rio de seu leito natural, concentrando-se os pequenos desníveis nesses desvios.

Basicamente, uma usina hidrelétrica compõe-se das seguintes partes: barragem, sistemas de captação e adução de água, casa de força e 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 eficientemente em conjunto.

Como é produzida energia em hidrelétricas?

Para aproveitar o potencial hidrelétrico de um determinado rio, geralmente interrompe-se seu curso normal através de uma barragem que provoca a formação de um lago artificial chamado reservatório.

A água captada no lago formado pela barragem é conduzida até a casa de força através de canais, túneis e/ou condutos metálicos. Após passar pela turbina hidráulica, na casa de força, a água é restituída ao leito natural do rio, através do canal de fuga.

Dessa forma, a potência hidráulica é transformada em potência mecânica quando a água passa pela turbina, fazendo com que esta gire, e, no gerador, que também gira acoplado mecanicamente à turbina, a potência mecânica é transformada em potência elétrica.

A energia assim 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. Daí, através de transformadores abaixadores, a energia tem sua tensão levada a níveis adequados para utilização pelos consumidores.

Como é produzida energia em termelétricas?

A termeletricidade, assim como a hidreletricidade, também é produzida por um gerador e transportada até os locais de consumo por linhas de transmissão. O gerador é impulsionado pela queima de um combustível. Ao queimar, o combustível aquece uma caldeira com água, produzindo vapor com uma pressão tão alta que move as pás de uma turbina, que por sua vez aciona o gerador.

Qualquer produto capaz de gerar calor pode ser usado como combustível, do bagaço de diversas plantas aos restos de madeira.

Os combustíveis mais utilizados são: óleo combustível, óleo diesel, gás natural, urânio enriquecido e o carvão mineral.

O que é energia nuclear?

A energia nuclear provém da fissão nuclear do urânio, do plutônio ou do tório ou da fusão nuclear do hidrogênio. Atualmente utiliza-se quase somente o urânio. O fator básico é que da fissão de um átomo de urânio são produzidos 10 milhões de vezes a energia produzida pela combustão de um átomo de carbono do carvão ou do petróleo.

O Brasil possui a 6ª maior reserva mundial de urânio, assegurando uma excelente reserva e a garantia do suprimento de combustível.

Como é produzida energia em usinas nucleares?

Apesar de sua complexidade tecnológica, o funcionamento de uma usina nuclear é fácil de compreender.

Ela funciona com princípio semelhante ao de uma usina termelétrica: o calor gerado pela combustão do carvão, do óleo ou do gás vaporiza a água em uma caldeira. Este vapor aciona uma turbina, à qual está acoplado um gerador, que produz a energia elétrica.

Na usina nuclear, o calor é produzido pela fissão do urânio no núcleo do reator.

O que é energia eólica?

É a energia dos ventos, como decorrência do movimento das massas de ar. A energia dos ventos é uma abundante fonte de energia renovável, limpa e disponível em todos os lugares. A utilização desta fonte energética para a geração de eletricidade, em escala comercial, teve início há pouco mais de 30 anos e através de conhecimentos da indústria aeronáutica os equipamentos para geração eólica evoluíram rapidamente em termos de idéias e conceitos preliminares para produtos de alta tecnologia.

Existem, atualmente, mais de 30.000 turbinas eólicas de grande porte em operação no mundo, com capacidade instalada da ordem de 13.500 MW.

No Brasil, algumas medidas precisas de vento, realizadas recentemente em diversos pontos do território nacional, indicam a existência de um imenso potencial eólico ainda não explorado. Considerando esse potencial, é possível produzir eletricidade a custos competitivos com centrais termelétricas, nucleares e hidroelétricas.

A capacidade instalada no Brasil é de 20,3 MW, com turbinas eólicas de médio e grande portes conectadas à rede elétrica. Além disso, existem dezenas de turbinas eólicas de pequeno porte funcionando em locais isolados da rede convencional para aplicações diversas – bombeamento, carregamento de baterias, telecomunicações e eletrificação rural.

O que é Sistema de Transmissão?

É um sistema de transporte envolvendo condutores e equipamentos e diferentes distâncias, formas e níveis de tensão. Devido às diferentes localizações geográficas das usinas geradoras e dos centros de carga, esse sistema faz a interligação entre as usinas e os consumidores para que a energia elétrica produzida possa ser utilizada.

Qual o impacto ambiental causado pelas diversas usinas?

Todas as formas de geração de energia elétrica provocam interferências no meio ambiente sendo umas mais que outras.

As usinas hidrelétricas provocam vários impactos ambientais, como a inundação de áreas (destruindo a flora e a fauna), interferência no curso natural dos rios e nos seu ciclos (devido ao represamento e controle das águas) e deslocamento de populações.

As linhas de transmissão também produzem impactos ambientais, embora de dimensão bastante inferior aos das usinas de geração.

Até mesmo as energias solar e eólica causam impacto ambiental: a primeira exige um processo de mineração poluidor para extração do minério utilizado na fabricação da célula fotovoltaica. A segunda causa ruídos elevados nas proximidades dos geradores eólicos e ambas, além de deslocar a fauna e flora locais, ocupam espaços que poderiam dar lugar a outras atividades.

O que é Watt-hora?

Para cada forma de energia foi estabelecida uma medida. No caso da energia elétrica estabeleceu-se o Watt-hora (Wh).

Para descrever seus múltiplos utiliza-se palavras gregas:

K (kilo)= mil =>KWh M (mega)= milhão =>MWh G (giga)= bilhão =>GWh T (tera)= trilhão =>TWh

O que é o Horário de Verão?

É uma medida implantada com o objetivo de reduzir o consumo de energia e diminuir a demanda no horário de pico do consumo, através do melhor aproveitamento da luz solar. O Horário de Verão, permite uma economia de energia da ordem de 1% e na demanda, no horário de pico, de 3,5 a 5%.

No Horário de Verão, os relógios são adiantados em 1 hora. Com isso, passamos a ter os dias mais longos e há um natural deslocamento de carga no horário de ponta, diminuindo o pico da demanda. Nas grande cidades, as pessoas começam a chegar em casa por volta de 18 horas, ou seja, no início da noite. Chegando em casa a pessoa liga a luz elétrica interna. Nessa mesma hora, entra em operação a iluminação pública, placas de luminosos comerciais, e as indústrias continuam o trabalho. Com o horário de verão, as cargas de iluminação pública e das residências passam a entrar após 19 horas, quando o consumo industrial começa a cair. Com isso há a redução na carga nesse horário.

Qual o papel do ONS no setor elétrico?

O Operador Nacional do Sistema Elétrico é uma entidade privada criada em 26 de agosto de 1998, responsável pela coordenação e controle da operação das instalações de geração e transmissão de energia elétrica nos sistemas interligados brasileiros. O ONS é uma associação civil, cujos integrantes são as empresas de geração, transmissão, distribuição, importadores e exportadores de energia elétrica e consumidores livres, tendo o Ministério de Minas e Energia como membro participante com poder de veto em questões que conflitem com as diretrizes e políticas governamentais para o setor. Também tomam parte nessa associação os Conselhos de Consumidores.

Quais os benefícios resultantes da ação do ONS para a sociedade?

Reduz os riscos de falta de energia elétrica.

Contribui para a ampliação do serviço de eletricidade alavancando recursos para investimentos pelas empresas.

Contribui para a redução do custo Brasil aumentando a competitividade em todas as atividades econômicas em que a energia elétrica seja insumo relevante.

Energia Hidráulica – Produção

Força da água em movimento.

Viabilidade econômica

A produção de uma usina hidrelétrica é muito cara, mas a fonte é constantemente renovada, ou seja, como a fonte da energia mecânica que se converterá em elétrica é a água de uma represa, não há risco dessa estar em falta. Além disso, a grande quantidade de energia produzida compensa.

Espectro de utilização

Represas que tenham, em algum ponto, um grande desnível, para que possam se instalar nesse desnível as grandes turbinas que convertem a energia mecânica em energia elétrica. É usada em países que não dispõe de grandes reservas de petróleo, carvão ou gás.

O Brasil

Essa é a forma de energia mais utilizada no Brasil, que é quase totalmente abastecido por suas várias usinas hidrelétricas, como a maior do mundo, a usina de Itaipu, no Rio Paraná.

A Usina Hidroelétrica de Itaipu , construída em sociedade pelo Brasil e pelo Paraguai, é a maior hidroelétrica do mundo, e supre 20% da necessidade de energia do Brasil

Impactos ambientais

São grandes, com grande desmatamento, que mata a flora e atrapalha a fauna. Além disso, desvia o leito dos rios.

A água só pode ser explorada para produção de eletricidade a partir do surgimento do motor.

Quando desce da montanha ou do lago, a corrente impulsiona as turbinas encarregadas de movimentar o motor, a fim de produzir eletricidade. A energia hídrica constitui uma das quatro fontes de energia mais importantes do mundo, juntamente com o petróleo, o carvão e o gás natural. A energia hídrica foi considerada uma fonte limpa de energia, pois não emite poluentes.

Segundo as condições geológicas, dividem-se em três tipos de centrais: centrais com barragens, com diques e água direccionada e de tipo misto que não obstruem o curso natural da água, mas com estruturas diferentes.

Hoje em dia, podemos ver grandes barragens no mundo. Segundo dados existentes, há mais de 45 mil grandes centrais hidroeléctricas, além de milhões de outras mais pequenas.

A reserva de energia hídrica chega a 5 biliões de kW, dos quais, 680 milhões de kW na China, a número um do mundo. Porém, na China, apenas 28% dos seus recursos hídricos estão a ser explorados. Por isso, a China tem grande espaço para explorar esses recursos. A central hidroeléctrica das “Três Gargantas do Rio Yangtsé”, construída durante 18 anos e com investimento de 200 biliões de yuans, será a maior do mundo e deverá gerar 84 biliões de kW por ano. Por isso, a exploração hidroeléctrica na China será mais prestigiada pelo governo.

A construção de grandes centrais trará mudanças hidrográficas. Ao mesmo tempo, terá impacto no ecossistema fluvial e terrestre.

A energia hídrica, como parte do setor energético, representa um contributo para a sociedade. Com o progresso científico, a energia hídrica, limpa e renovável, poderá ser mais explorada pela humanidade

Atividade Prática

Subestação Elétrica feita em casa

Para montar uma subestação de energia elétrica é necessário que o aluno tenha conhecimento como funciona a distribuição de energia elétrica.

A energia que vem das usinas hidrelétricas percorrem quilômentro de distâncias, através de torres de transmissão até chegar em nossas casa.

Não é tão difícil construir uma subestação.

Tudo que precisa é apenas uma fonte de 12 volts, um resistencia de 1k, 2 capacitores de 470 microfarard, fio de meio milimetro paralelo (esse fio só será usado dependedo da distância que será usada durante a montagem do projeto).

Alguns leds (diodo emissor de luz), garrafas plásticas (para ser usada como as torres de transmissão), palitos de picolés (para usar como os postes das casas), mantegueiras vazias (para representar as casas).

Como se monta a Subestação Elétrica e distribuiçao de energia

Pegue a fonte de 12 volts e ligue na energia normal de 220 volts ela será representada como a força vindo das águas, pois a energia é continua, a saida da fonte de 12 volts será representada como as cargas de energia transmitidas através das torres de transmissão.

As garrafas plásticas serão as torres, pois elas terão que ser cortadas pela metade e colocadas de cabeça para baixo.

Os fios terão que ser colocados nas torres para carregar a energia até a subestação, pois ao colocar a última torre terá agora que usar os capacitores para acumular cargas elétricas.

Finalmente a energia das torres terá que passar para as resistências diminuindo sua intensidade de 12 volts para 3 volts, para que não ocorra o risco de queimar os leds, que estarão nas casas e nos postes.

Agora passaremos para os postes que serão montados pelos palitos de picolés que serão usados os mesmo fios das torres mais com a sua voltagem pequena e usado os leds para desmonstrar que existe energia sobre eles.

Finalmente as casas que serão representadas pelas mantegueiras cada uma terá um led mostrando que funciona e tudo isso terá que ser feito em uma ou mais folhas de isopor com mais ou menos de 3 centímetros e orientado por um professor.

Fonte: br.geocities.com/www.ons.org.br/orbita.starmedia.com/www.gdse.gov.mo