Centrais Hidrelétricas e Turbinas Hidráulicas

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Um sistema elétrico de energia é constituído por uma rede interligada por linhas de transmissão (transporte). Nessa rede estão ligadas as cargas (pontos de consumo de energia) e os geradores (pontos de produção de energia). Uma central hidrelétrica é uma instalação ligada à rede de transporte que injeta uma porção da energia para as cargas.

- Vantagens das Usinas Hidrelétricas de Energia (UHEs)

- Em comparação com outras fontes de energia economicamente viáveis (usinas térmicas e nucleares), as usinas hidrelétricas são consideradas formas mais eficientes, limpas e seguras de se produzir energia elétrica;

- Em comparação com as termoelétricas, promovem menor emissão de gases causadores do efeito estufa;

- Custo operacional mais baixo em relação as outras fontes de energia, proporcionando energia mais barata, onde não são necessárias constantes melhorias tecnológicas para aumentar a eficiência da exploração do recurso;

- Desvantagens e Impactos Socioambientais

- Alterações climáticas, hidrológicas e geomorfológicas em locais de sua implementação;

- Morte de espécies de animais que vivem nas áreas de inundação e suas proximidades;

- Perda de recursos minerais devido ao alagamento;

- Desequilíbrio do ecossistema;

- Propagação de epidemias;

- Elevado custo de capital de obra;

- Tempo longo para o início das operações (projeto, aprovação e construção);

- Retorno de investimento relativamente longo;

Impactos socioeconômicos: A instalação de uma usina hidrelétrica não afeta apenas o meio ambiente, mas também as populações presentes e vizinhas das áreas alagadas. Com a construção da grande área do reservatório, comunidades ribeirinhas são expulsas de seus locais de origem se tornam obrigadas a migrarem para as outras localidades, fato esse que ocasiona grandes alterações nas atividades econômicas ligadas ao uso da terra e da agua, impedindo seu desenvolvimento social.

Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs)[pic 2]

PCH Retiro – Foto: Duke Energy

As PCHs são construções as quais exploram recursos hídricos para a produção de energia elétrica, onde são instaladas turbinas hidráulicas acopladas aos geradores de eletricidade, que são impulsionadas pelo fluxo d’agua resultante de um desnível provocado por um curso d’agua ou barragem.

As pequenas centrais hidrelétricas surgiram como forma alternativa para tentar minimizar os impactos ambientais causados pelas grandes usinas hidrelétricas. Além de possibilitar o atendimento de geração de energia elétrica em pequenos centros urbanos e regiões rurais.

Segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL, PCH é toda usina hidrelétrica de pequeno porte cuja a potência instalada esta entre 1MW e 30MW, com área de reservatório igual ou inferior a 3km².

Além disso as mesmas podem ser classificadas quanto a queda de projeto, como apresentada na tabela a seguir:

Classificação das PCHs quanto à potência e à queda do projeto.

[pic 3]Fonte: Eletrobrás 2012

Uma PCH típica normalmente opera a fio d'água, isto é, o reservatório não permite a regularização do fluxo d´água. Com isso, em ocasiões de estiagem a vazão disponível pode ser menor que a capacidade das turbinas, causando ociosidade.

Em outras situações, as vazões são maiores que a capacidade de engolimento das máquinas, permitindo a passagem da água pelo vertedor.

Por esse motivo, o custo da energia elétrica produzida pelas PCHs é maior que o de uma

usina hidrelétrica de grande porte (UHE) onde o reservatório pode ser operado de forma a diminuir a ociosidade ou os desperdícios de água.

As PCHs são instaladas principalmente em rios de pequeno e médio porte que possuam desníveis significativos o suficiente para gerar potência hidráulica que é responsável pelo movimento das turbinas da usina, que por sua vez é responsável pelo acionamento do gerador elétrico, transformando a energia cinética em energia elétrica. Essa energia é transportada através de cabos elétricos ou barras condutoras, do gerador até o transformador, que permitem sua condução até os centros de consumo.

Demonstração genérica de uma PCH:[pic 4]

Fonte: Portal PCH

A seguir são citados os principais componentes e suas funções de uma Pequena Central Hidrelétrica:

Reservatório: Acumula água para regularizar o rio e garantir a vazão mínima a ser turbinada.

Vertedouro: Controla o nível do reservatório impedindo que, durante uma grande cheia, a água passe por cima da barragem, danificando sua estrutura.

Barragem: Tem a função de reter a água, criando artificialmente um desnível. Em PCHs, tem também a função desviar parte da vazão para o canal de adução (Devido a operação a fio de água).

Tomada d’água: Estrutura responsável pela captação de água do reservatório.

Canal de adução: Conduzir água do reservatório da tomada d’água à câmera de carga.

Câmera de carga: Elemento que liga o canal de adução ao contudo forçado.

Conduto forçado: Conduz a água sob pressão do trecho mais inclinado até a casa de máquinas, onde irá ser turbinada.

Casa de Máquinas: Construção que abriga os grupos geradores (turbina e gerador elétrico) e os equipamentos de controle.

Canal de Fuga: Devolve ao leito do rio a vazão de água que passou pela turbina.

A seguir, na figura abaixo, podem ser observador alguns dos principais componentes de operação