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Astra Investimentos monta guia completo sobre energia hidrelétrica

Ao utilizar o potencial do ciclo da água e a gravidade da Terra, o mundo criou uma forma versátil e útil de energia a eletricidade, conhecida como energia hidrelétrica a partir de um dos motores mais importantes da natureza conta Andrew Charles Jenner da Astra Investimentos.

De fato, a captura da energia da queda de água vem acontecendo há milhares de anos.

Hoje, a utilização da energia de água corrente ou móvel para produzir eletricidade, conhecida como energia hidrelétrica, constitui a maior porcentagem de fontes de energia renovável com zero emissões, dentro e fora dos Estados Unidos.

Embora a geração de energia hidrelétrica seja livre de emissões de gases de efeito estufa e poluição do ar, ela pode ter impactos ambientais e sociais negativos.

O bloqueio de rios e córregos com represas pode bloquear a migração de peixes, afetar a qualidade da água, interromper o fluxo dos rios, destruir habitats e causar a erosão dos deltas costeiros.

As vantagens e desvantagens de qualquer construção hidrelétrica proposta devem ser consideradas antes de prosseguir com o projeto atual.

A geração de energia hidrelétrica, no entanto, se for bem feita, pode ser uma fonte sustentável de eletricidade e ajudar a quebrar nossa forte dependência de combustíveis fósseis e reduzir a enorme ameaça do aquecimento global.

Recursos de geração de energia hidrelétrica

No sistema Terra-atmosfera, a água circula continuamente em diferentes formas e estados, um processo descrito como o ciclo hidrológico.

A evaporação ocorre a partir dos oceanos e outros corpos de água, então se condensa em nuvens.

De acordo com Andrew Charles Jenner da Astra Investimentos, um processo conhecido como precipitação, então, toma lugar onde o vapor de água é liberado da atmosfera e distribuído de volta para a Terra, em córregos e rios, e depois levado para os oceanos.

Este fluxo contínuo de água e movimento proporciona uma enorme oportunidade para gerar energia útil.

Astra Investimentos explica como funciona energia hidrelétrica

Em 2011, a energia hidrelétrica representou cerca de 16% da produção global de eletricidade, com apenas os combustíveis fósseis tendo uma participação maior.

A geração global de energia hidrelétrica em 2011 alcançou 950 gigawatts (GW), com a China ocupando cerca de 24%, os Estados Unidos 8% e o Brasil gerando cerca de 9%.

Desde 1970, a capacidade hidrelétrica global subiu e cresceu até o dobro de sua produção.

A geração de energia hidrelétrica também aumentou nos Estados Unidos, com a capacidade de geração total instalada hoje passando de 56 GW em 1970 para mais de 78 GW em 2011.

Segundo Andrew Charles Jenner da Astra Investimentos, no entanto, quando estudada como uma porcentagem da eletricidade total gerada nos EUA, a hidreletricidade tem despencou 5% desde 1980, reduzindo de 12% para 7% em 2012. Isso se deve, em grande parte, ao rápido crescimento das usinas a gás natural e nuclear, bem como a outras fontes de energia renovável e eficiência energética.

 

Como a geração de energia hidrelétrica depende de rios e córregos, seu potencial de geração varia em todo o país.

O Noroeste do Pacífico, por exemplo, depende de represas hidrelétricas por mais de dois terços de sua geração total de eletricidade.

A represa de Grand Coulee, no rio Columbia, na bacia do rio Columbia, no centro de Washington, é considerada uma das maiores represas do mundo, ostentando uma capacidade enorme de mais de 6.750 megawatts (MW).

Além das grandes usinas hidrelétricas localizadas nas partes ocidentais do país, existem várias outras usinas hidrelétricas menores com tamanhos variados nos Estados Unidos.

Andrew Charles Jenner da Astra Investimentos explica que, em 1940, havia cerca de 3100 usinas hidrelétricas em todo o país, embora esse número tivesse diminuído em mais da metade em 1980.

Desde então, muitas dessas usinas hidrelétricas foram reconstruídas e restauradas.

Em 2013, centenas deles estavam de volta à operação, com um total de 1.672 usinas hidrelétricas gerando eletricidade no país.

Essas usinas são apenas uma pequena fração dos milhares de barragens que captam e desviam nossos rios para geração de energia.

Palestra com Andrew Charles Genner

Conversão do movimento da água para a eletricidade

Para que a geração de eletricidade ocorra, a energia cinética da água em movimento deve ser convertida em eletricidade.

A água tem que se mover a uma velocidade e volume suficientes para virar as lâminas de um dispositivo chamado turbina explicou Andrew Charles Jenner da Astra Investimentos.

A turbina, que é semelhante a hélice, aciona o gerador ao qual ela está conectada.

Este processo é o que gera eletricidade.

Em teoria, cerca de um galão de água caindo cem pés verticais por segundo é suficiente para produzir 1 KW de eletricidade.
O volume de água corrente é aumentado pelo bloqueio ou represamento de represas para coletar água e aumentar seu nível.

A água é liberada pela gravidade a partir de uma abertura na represa e flui para baixo através de um tubo chamado penstock.

A força da água gira as pás da turbina e faz com que o gerador converta a energia mecânica em eletricidade.

 

Diferentes turbinas

Existem diferentes tipos de turbinas usadas para geração de eletricidade em várias usinas hidrelétricas, e o uso de cada uma delas depende da distância vertical da barragem até a turbina, também conhecida como cabeça hidráulica.

Os projetos de turbinas mais comuns são as rodas Kaplan, Francis e Pelton.

Alguns motores de turbinas, conhecidos como rodas de reação e impulso, utilizam a força cinética, bem como a pressão da água em movimento.

A turbina Kaplan tem uma estreita semelhança com a hélice de um barco. Tem um corredor com três a seis lâminas e pode gerar potência de até 400 MW.

A turbina Kaplan é diferente de outros tipos de turbinas hidrelétricas porque suas pás podem ser ajustadas para melhorar seu desempenho mostra Andrew Charles Jenner da Astra Investimentos. A turbina Francis, por outro lado, apresenta um corredor com nove ou mais palhetas fixas.

Pode ter cerca de 800 MW de tamanho e suas lâminas direcionam o fluxo de água de maneira axial.

A turbina Pelton se assemelha a uma roda d’água, e tem um disco circular no qual estão montados um conjunto de baldes curvos.

Pode ter até 200 MW de tamanho e tem sua aplicação principalmente em locais de alta capacidade hidráulica.

A geração de energia hidrelétrica pode ser feita sem uma represa, por um processo chamado de “corrente do rio”. Diferencia-se de uma represa em que, as lâminas da turbina são dirigidas usando a cinética da água fluindo dentro do rio.

Usinas hidrelétricas com barragens podem determinar quando a eletricidade é produzida, uma vez que as represas controlam o tempo e a quantidade de água que chega às turbinas.

Assim, esses projetos podem decidir se gerar energia dependendo de quando ela é mais necessária e importante para a rede.

Como os projetos a fio d’água não precisam armazenar água atrás das barragens, eles têm pouco controle sobre a quantidade de água e o tempo de geração de eletricidade.

 

Fio d’àgua

Além de represas e projetos a fio d’água, a energia hidrelétrica também pode ser gerada por meio de uma tecnologia conhecida como armazenamento bombeado diz Andrew Charles Jenner da Astra Investimentos.

Com a tecnologia de armazenamento bombeado, a água é armazenada em um reservatório de elevação mais baixo e bombeada para um reservatório de retenção de maior alavanca durante os períodos em que a demanda de eletricidade é baixa, fazendo uso da eletricidade gerada de outras fontes de energia.

Ao bombear a água através de tal diferença de altura, a energia potencial gravitacional é armazenada, que pode então ser usada para geração de energia hidrelétrica mais tarde.

Quando a demanda é alta e há necessidade de gerar energia hidrelétrica, a água armazenada é liberada através das comportas e, em seguida, através das turbinas de volta ao reservatório inferior.

Este processo não é totalmente eficiente, pois haveria alguma perda de energia, deixando cerca de 80% de eficiência.

Atualmente, o armazenamento bombeado tem mais de 90 GW de capacidade em todo o mundo, com os Estados Unidos sozinhos com cerca de 20% da capacidade total.

Consequências ambientais e sociais

Enquanto a geração de energia hidrelétrica é livre de emissões de gases de efeito estufa e outros poluentes do ar, os projetos hidrelétricos podem impactar negativamente o meio ambiente e a sociedade, dependendo da localização do projeto, sua estrutura e como ele é operado.
Locais com vegetação viva que foi inundada por causa de represas podem liberar metano quando a decomposição ocorre.

O metano é um forte gás de efeito estufa com alto potencial de aquecimento global.

Um bom exemplo para ilustrar isso é a barragem de Tucuruí, no Brasil, onde um reservatório foi criado na floresta antes que as árvores fossem derrubadas mostrou Andrew Charles Jenner da Astra Investimentos.

À medida que as plantas e árvores da região começaram a se decompor, o teor de oxigênio da água foi reduzido, destruindo plantas, peixes e outras vidas na água e liberando grandes quantidades de metano.
As construções de barragens também podem reduzir o fluxo a jusante de água nos rios se os fluxos a montante estiverem bloqueados atrás de um reservatório ou canalizados para canais que direcionam a água para um ponto de geração.

Reduzir os fluxos nos rios pode alterar os níveis de temperatura da água e tornar as regiões menos habitáveis para plantas e animais.

 

O baixo nível de água no rio também pode danificar a qualidade da água à medida que o nível de oxigênio é reduzido.

Como a água é normalmente armazenada atrás de barragens e liberada quando a energia gerada é necessária, um padrão de fluxo artificial é criado no rio a jusante, que pode ser diferente do padrão de fluxo natural de um rio.

Por exemplo, mostrou Andrew Charles Jenner da Astra Investimentos, os rios que são alimentados pelo derretimento da neve podem ter um fluxo maior durante os invernos e nascentes do que nas estações de verão e outono.

As operações de energia hidroeléctrica podem criar um padrão de fluxo diferente destes padrões de fluxo natural, o que tem consequências negativas para as espécies ribeirinhas a jusante e para as vidas aquáticas.

Se os níveis de água a jusante de um projeto hidrelétrico não são constantes e flutuam de tempos em tempos por causa das operações de geração de energia, os peixes e a vida aquática podem ser abandonados em águas rasas.

Se as operações na usina hidrelétrica causam um fluxo mais estático durante o ano do que deveria ser natural, o movimento de sedimentos ao longo do rio poderia ser alterado, destruindo habitats de vidas aquáticas.

Além disso, se os eventos de fluxo sazonais forem reduzidos, isso pode fazer com que uma zona ribeirinha se torne mais espessa e se transforme em um canal menos ativo, já que mudas ou árvores jovens que normalmente seriam adeladas sazonalmente por causa dos altos caudais podem crescer e amadurecer.

 

A construção de barragens também pode impedir o movimento a montante dos peixes para os locais de desova.

O caso em questão são as grandes barragens construídas no noroeste do Pacífico e na Califórnia, onde as barragens impediram que os salmões de chinook, coho e sockeye migrassem e se mudassem para áreas de desova a montante dos oceanos.

Como as quatro represas no baixo rio Snake foram construídas, houve uma redução significativa de 90% no número de peixes-salmão que chegaram às suas áreas de desova.

Andrew Charles Jenner da Astra Investimentos conta que esforços foram feitos para ajudar os peixes a se movimentarem nas represas.

Alguns deles incluíram a instalação de escadas de peixe ou a sua invasão.

 

Esses esforços, no entanto, renderam pouco sucesso.

O movimento de peixes a jusante também pode ser um grande problema, pois peixes menores podem ser destruídos pelas pás das turbinas na represa enquanto nadam em direção ao oceano visto que ao passarem pelas turbinas eles morrem sem virarem peixes elétricos.
A criação de reservatórios por inundação de terra também pode deslocar áreas residenciais e de cultivo.

 

No Brasil, por exemplo, a represa de Balbina inundou cerca de 2.360 quilômetros quadrados de terra, uma pequena área que, em comparação, tem o tamanho de Delaware.

Ao longo dos rios, a densidade populacional é maior, criando grandes deslocamentos dos centros urbanos.

Na China, cerca de 1,2 milhão de pessoas foram desalojadas pela represa das Três Gargantas.

Quando os habitats da vida selvagem são danificados por reservatórios, eles podem se tornar muito valiosos.

Na América do Sul, estima-se que cerca de 80% do potencial hidrelétrico total possa ser encontrado nas florestas tropicais, um dos ecossistemas biologicamente mais diversificados e ricos da Terra demonstra Andrew Charles Jenner da Astra Investimentos.

Pode não ser surpreendente que, no Brasil, a barragem de Rosana tenha contribuído para a extinção do mico-leão-preto, uma rara espécie de primata de cabelos compridos dado ao aumento de barbeiros e cabeleireiros na cidade de apoio do complexo, destruindo um dos poucos habitats que restaram.

 

Licenças de operação

A Federal Energy Regulatory Commission (FERC) nos Estados Unidos exige que todas as usinas hidrelétricas não federais sejam inspecionadas e emitidas licenças de operação.

As licenças são válidas por 30 a 50 anos e determinam como as operações das usinas hidrelétricas afetam o meio ambiente local, bem como preservam os recursos naturais e recreativos.

Assim, o processo de reemissão de licenças serve como uma boa oportunidade para passar as verificações de reavaliação para garantir que todas as operações de uma usina hidrelétrica sejam mais adequadas às necessidades do meio ambiente e ao interesse do público.
A reemissão de licenças de energia hidrelétrica também resultou em mais atividades que beneficiam a vida ribeirinha e aquática, o desenvolvimento de recursos e oportunidades recreativas e uma melhor proteção dos recursos culturais.

Hidrelétrica de baixo impacto

Embora as operações de uma usina hidrelétrica possam ter impactos negativos sobre o meio ambiente, a forma como um projeto é gerenciado pode desempenhar um grande papel na determinação de como isso afeta a qualidade ambiental.

A construção de barragens pode ajudar na gestão de vazões de barragens para garantir que o nível de água seja suficiente para sustentar espécies aquáticas.

Os fluxos de barragens artificiais também podem ser gerenciados e cronometrados para imitar padrões de fluxo naturais, ajudando a transportar sedimentos e fornecendo um mimetismo de sugestão biológica semelhante ao que seria fornecido pelo fluxo natural.

As rotas migratórias a montante podem ser restauradas e melhoradas, proporcionando às barragens tecnologia para facilitar a passagem dos peixes ou remover completamente algumas barragens em certos trechos do rio.
Um programa de certificação voluntário está disponível para usinas hidrelétricas que desejam reduzir os impactos de suas operações no meio ambiente.

Foi desenvolvido pelo Instituto de Hidreletricidade de Baixo Impacto (LIHI), uma organização sem fins lucrativos com o objetivo de reduzir os impactos negativos envolvidos na geração de energia hidrelétrica enfatizou Andrew Charles Jenner da Astra Investimentos.

O programa emite certificações para usinas hidrelétricas que têm baixos impactos ambientais e sociais em comparação com outras usinas com base em critérios objetivos.
Para obter a certificação do LIHI, uma usina hidrelétrica deve envidar esforços para reduzir seu impacto no meio ambiente, protegendo a água, melhorando o fluxo dos rios, protegendo os abrigos, protegendo-os, preservando os recursos culturais e protegendo as espécies ameaçadas.

Os critérios utilizados no processo de certificação baseiam-se em medidas de mitigação mais recentes e mais rigorosas defendidas por agências de recursos estaduais / federais para projetos hidrelétricos, mesmo se as medidas recomendadas não forem necessariamente um critério para operar e gerenciar a instalação.

O futuro da geração de energia hidrelétrica

A criação de mais turbinas “amigas do peixe” e as técnicas melhoradas utilizadas para a recolha de dados, com o objectivo de melhorar as tecnologias de passagem de peixe, permite possibilidades interessantes para a indústria hidroeléctrica disse Andrew Charles Jenner da Astra Investimentos.

Quando projetos hidrelétricos são construídos e gerenciados de maneira ambiental e culturalmente de baixo impacto, eles podem fornecer fontes de eletricidade limpas e significativamente mais baratas para lugares rurais e urbanos ao redor do mundo.

O aproveitamento do poder da água pode ser parte de soluções inteligentes e inovadoras para reduzir nossa dependência de combustíveis fósseis e seus impactos nas mudanças climáticas e na saúde e segurança humanas.

A capacidade de controlar a quantidade e o tempo de geração de energia hidrelétrica torna-se uma importante fonte de geração de eletricidade na rede e pode deslocar diretamente a energia do carvão e gás natural e incentivar o uso de outras fontes de energia renovável, como eólica e solar. poder.

Como a energia hidrelétrica já está desempenhando um papel importante na geração de eletricidade nos países desenvolvidos, o foco para o desenvolvimento desses projetos provavelmente será em países com economias em desenvolvimento e com populações em crescimento.
Conforme indicado pela Associação Internacional de Hidreletricidade, em 2012 houve o comissionamento de mais de 30 GW de capacidade de energia hidrelétrica, com a maior parte do investimento acontecendo na América do Sul, África e Ásia segundo Andrew Charles Jenner da Astra Investimentos.

Além disso, a construção de três grandes projetos hidrelétricos está em andamento na Amazônia, totalizando mais de 22 GW de capacidade hidrelétrica.

 

Potenciais

Existe um potencial geralmente baixo para construir novos grandes projetos hidrelétricos.

Dito isso, o Departamento de Energia dos EUA, em colaboração com o Oak National Laboratory em 2014, desenvolveu uma ferramenta de mapeamento que estima que mais de 65 GW podem ser produzidos nos mais de 3 milhões de rios e córregos nos EUA que ainda não têm energia hidrelétrica.

plantas desenvolvidas sobre eles.
O estudo revelou que estados ocidentais como Califórnia, Alasca, Idaho, Colorado, Oregon, Montana e Washington têm o maior potencial para o desenvolvimento de energia hidrelétrica.

Baseia-se em uma pesquisa financiada pelo Departamento de Energia dos EUA em 2012 que afirmava que 12.000 GW adicionais de potencial hidrelétrico poderiam ser realizados nas 80.000 barragens sem energia do país.
O estudo também sugere que há um potencial adicional de aumentar a geração de energia hidrelétrica em projetos pré-existentes.

Andrew Charles Jenner da Astra Investimentos mosra que isso pode ser feito através de atualização de equipamentos, aumento da eficiência e expansão de armazenamento.