As usinas hidroelétricas são fundamentais para a matriz energética brasileira. Aliás, nosso país é um dos maiores produtores de energia hidrelétrica do mundo, sabia disso? Mas como exatamente essas usinas funcionam? E por que elas são tão impactadas pelas mudanças climáticas? Neste artigo do Engenharia 360, vamos explorar em detalhes o processo de geração de energia por meio das usinas hidrelétricas, desde a coleta de água até a distribuição de eletricidade. Confira!
O que são usinas hidrelétricas?
As usinas hidrelétricas são um modelo de engenharia projetado especialmente para a conversão, de forma sustentável e em larga escala, da energia das águas (como o potencial hidráulico de um rio) em eletricidade. Sua construção envolve trabalho de engenheiros civis, eletricistas e hidráulicos, além de investimentos significativos para garantir seu funcionamento eficiente e seguro.
A saber, no Brasil, quase 90% da energia gerada vem dessa fonte, de usinas hidrelétricas, considerada renovável. Desse total, 20% vem da Usina Itaipu. E a maior usina hidrelétrica do mundo é a Usina Três Gargantas na China.
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Partes de uma usina hidrelétrica
- Barragem: É responsável por criar o reservatório de água ao representar o rio. Além de armazenar a água, a barragem cria o desnível necessário para gerar energia.
- Sistema de captação e adução de água: Canais e túneis conduzem a água até as turbinas, garantindo o fluxo necessário para o processo de geração.
- Casa de força: Onde estão instaladas as turbinas e os geradores. As turbinas convertem a energia da água em movimento mecânico, enquanto os geradores transformam esse movimento em eletricidade.
- Canal de fuga: Após passar pelas turbinas, a água é devolvida ao leito do rio, através de um canal, mantendo o ciclo hidrológico natural.
- Vertedouro: Uma estrutura projetada para liberar o excesso de água do reservatório, evitando transbordamentos em épocas de chuvas intensas.
Como funciona o processo de geração de energia?
Como citado antes, o princípio básico das usinas hidrelétricas é a conversão de energia potencial em energia elétrica. Primeiro, a água precisa ser represada em grandes reservatórios criados por barragens; esse represamento cria uma diferença de altura, essencial para a geração de energia. Então, a quantidade de água armazenada e a altura do desnível determinam o produto dessa usina.
Na fase seguinte, a água é liberada em alta pressão por enormes dutos. Durante essa descida, a energia gravitacional é convertida em energia cinética, fazendo girar grandes turbinas instaladas dentro de uma estrutura chamada 'casa de força', convertendo energia hidráulica em mecânica. Assim, pelos geradores, obtém-se energia elétrica.
O ciclo é concluído quando a eletricidade obtida é transmitida por linhas de alta tensão (adequada pelos transformadores antes de ser transmitida adiante). E, enfim, ela é transferida para as redes de distribuição, ruma a residências, indústrias e estabelecimentos comerciais. Durante essa fase, é comum que parte da energia seja dissipada sob forma de calor, o que reduz a eficiência total, embora as hidrelétricas ainda sejam uma das fontes mais econômicas em termos de produção. Observe as ilustrações a seguir!
Observação: A geração de energia em usinas hidrelétricas está diretamente ligada à disponibilidade de água. Em períodos de seca prolongados, a produção de energia pode ser comprometida.
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Quais as vantagens das usinas hidrelétricas?
Além do baixo custo operacional após a construção inicial, as usinas hidrelétricas oferecem outras vantagens, incluindo:
- Energia renovável: A fonte principal de geração, a água, é renovável, tornando as hidrelétricas uma opção sustentável.
- Menor emissão de poluentes: As hidrelétricas emitem significativamente menos gases de efeito estufa do que usinas térmicas.
Vale destacar neste ponto do texto que as hidrelétricas também apresentam desvantagens. Por exemplo, sua construção pode causar alagamentos e afetar ecossistemas locais, flora, fauna e, em alguns casos, comunidades humanas (ribeirinhas), que precisam ser deslocadas. A criação de grandes reservatórios também pode provocar alterações climáticas na região (aumento de temperatura). E com a eliminação de matéria orgânica, pode-se liberar muito metano e dióxido de carbono.
Quais são os tipos de usinas hidrelétricas que existem?
Existem dois tipos principais de usinas hidrelétricas. As usinas chamadas fio d'água, que aproveitam a força da correnteza dos rios sem a necessidade de grandes reservatórios. Já as usinas reservatórias de acumulação, que utilizam grandes reservatórios para garantir uma maior estabilidade na produção de energia, mesmo em períodos de estiagem - no entanto, essas causam maiores impactos ambientais.
Exemplos de usinas hidrelétricas no Brasil
- Usina de Itaipu, no Rio Paraná, entre Brasil e Paraguai - responsável por 20% da energia elétrica consumida no Brasil.
- Usina de Belo Monte, no Rio Xingu, Pará
- Usina de Tucuruí, no Rio Tocantins, Pará
- Usina de Jirau e Usina de Santo Antônio, no Rio Madeira, em Rondônia
Com o avanço tecnológico na área de energia e demanda por energia limpa e renovável, a engenharia deve investir em novos projetos e tecnologias para melhorar a eficiência das usinas hidrelétricas já existentes.
O avanço tecnológico na área de energias renováveis promete melhorar ainda mais a eficiência dessas usinas, garantindo que continuem a ser uma das principais fontes de eletricidade do país. Óbvio que o maior desafio continuará sendo a preservação ambiental. Por hora, a melhor solução para minimizar os impactos e garantir fornecimento - principalmente em períodos de baixa vazão dos rios - é a utilização de fontes complementares, como energia eólica e solar.
Fontes: Toda Matéria, UOL, Ecycle.
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Eduardo Mikail
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