As tecnologias associadas às energias renováveis
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Energia Hidroelétrica Utilizando a Força da Água Energia hidroelétrica: uma história de sucesso As usinas hidroelétricas podem gerar eletricidade de forma rentável e a preços vantajosos durante mais de 100 anos. A combinação de alta segurança operacional, confiabilidade do suprimento e custos cada vez mais elevados dos combustíveis fósseis torna a energia hidráulica uma fonte básica de eletricidade barata e rentável. Dado que alguns tipos de usinas hidroelétricas podem armazenar energia e fornecer eletricidade de forma rápida conforme as exigências do mercado, estas são de grande importância para a estabilidade da rede de distribuição elétrica. As centrais de energia hidroelétrica reduzem a dependência das importações de energia e os riscos delas derivados. Em áreas sem um sistema abrangente de fornecimento de energia, a energia hidráulica pode ser a base para o desenvolvimento econômico regional. a demanda e houver excesso de capacidade (por ex. à noite), a água é bombeada do reservatório inferior para o superior, permanecendo ali até ser necessária para gerar eletricidade durante períodos maior demanda. O gerador é acionado por turbinas de impulso, das quais se destaca a chamada roda de Pelton. Usina hidroelétrica com barragem Tecnologias e Aplicações Existem três tipos básicos de usina hidroelétrica: as fio d’água, as de acumulação e as de armazenamento por bombeamento. O tipo mais comum utilizado em todo o mundo é a usina de fio d’água, que utiliza a energia do fluxo de água de um rio. Essas centrais conseguem obter um fator de eficiência de quase 94% e são geralmente utilizadas para abranger a carga de base. A capacidade usina é determinada pela velocidade do fluxo e pelo nível da água. Algumas usinas de fio d’água conseguem armazenar água quando a demanda energética é reduzida para depois utilizá-la nas épocas de maior demanda. Um tipo específico de usina de fio d’água é a usina de derivação, em que a água é represada por uma barragem e redirecionada através de um canal de admissão separado para acionar as turbinas. Em uma usina de fio d’água padrão, existe apenas uma ligeira diferença em altitude entre o nível superior e o nível inferior da água, enquanto uma usina hidroelétrica de derivação explora a maior diferença de altitude criada pelas barragens. Em uma usina hidroelétrica de acumulação, a água é armazenada em um lago natural ou artificial e depois levada por tubulação a estações elétricas localizadas em zonas mais baixas. Como as usinas de acumulação funcionam independentemente do fluxo de água natural, são ideais para equilibrar as flutuações entre a produção e o consumo de eletricidade tanto em nível regional quanto nacional. As usinas de armazenamento por bombeamento, por sua vez, utilizam dois reservatórios para armazenar a água, com a maior diferença possível entre a altitude do reservatório superior e inferior. Se a geração exceder Turbinas O tipo de turbina utilizado depende da velocidade do fluxo e da pressão hidráulica. Um dos tipos mais antigos é a turbina Francis, ainda utilizada principalmente em centrais de energia hidráulica de pequeno porte e adequada para baixas pressões e média velocidade de fluxo. As turbinas do tipo Parafuso de Arquimedes (hidrodinâmicas) podem também ser utilizadas em pressões baixas e para pequenas capacidades. As turbinas Kaplan e tubulares são utilizadas para pressões baixas e caudais elevados, sendo adequadas para capacidades de água oscilantes. A turbina Pelton é adequada para elevadas pressões e baixos caudais. As turbinas de fluxo direto são utilizadas para pressões e caudais baixos e têm geralmente capacidade energética limitada. NaturEnergie AG ANDRITZ HYDRO Voith Siemens Hydro Power Generation NaturEnergie AG Voith Siemens Hydro Power Generation www.renewables-made-in-germany.com
Energia Hidroelétrica Energia Hidráulica de Pequeno Porte Embora não haja consenso internacional acerca do que define a energia hidráulica como “de pequeno porte”, tratase de energia renovável, limpa, rentável e de baixo impacto ambiental e social. Na China, por exemplo, “pequeno porte” pode se referir a capacidades até 50 MW; na Índia, até 25 MW; e na Suécia, até 1,5 MW. No geral, a Associação Europeia de Energia Hídrica de Pequeno Porte (European Small Hydropower Association – ESHA) e a Comissão Europeia aceitam como pequeno porte uma capacidade total de até 10 MW. Principais turbinas utilizadas em hidroelétricas de pequeno porte: A turbina Francis é utilizada sobretudo em microusinas. Em forma de espiral, é adequada para baixas pressões e caudais médios. Apenas o distribuidor é adaptável. Outras turbinas utilizadas em usinas hidroelétricas de pequeno porte: ▪▪ Turbinas de fluxo direto pressões e caudais baixos, geralmente com limitada capacidade energética. ▪▪ Turbinas Pelton, apropriadas para pressões elevadas e ANDRITZ HYDRO ANDRITZ HYDRO caudais baixos. ▪▪ Turbinas de Parafuso de Arquimedes podem também ser utilizadas para baixas pressões e pequenas capacidades. www.solarpraxis.de/M.Römer Na Alemanha, novas usinas hidroelétricas de pequena dimensão com uma capacidade de 100 a 1000 kW custam entre 4.000 e 6.000 EUR por kW. Com cargas de funcionamento típicas de 3.000 a 5.000 horas de plena carga Turbina Pelton OSSBERGER GmbH + Co Turbina de fluxo direto por ano, os custos de geração de eletricidade destes sistemas estão entre 10 e 23 centavos por kWh. Os custos de geração de eletricidade para sistemas de pequeno porte abaixo dos 100 kW são, por vezes, bem mais elevados. Os sistemas de energia hidráulica de pequeno porte são, essencialmente, de fio d’água com apenas um pequeno reservatório ou, ainda, sem represamento. O custo para a construção de centrais Estas turbinas funcionam no sentido oposto, devido à bomba do Parafuso de Arquimedes, e podem alcançar eficiências mais elevadas do que outras turbinas em baixas alturas de água, mesmo funcionando abaixo da capacidade. A turbina de Parafuso de Arquimedes apresenta baixos custos de construção e é uma boa opção para a substituição de turbinas pequenas ou rodas de água que precisam ser renovadas. hidroelétricas está basicamente ligado à capacidade instalada, dependendo também da altura da queda, de outras condições de localização e especialmente de fatores ambientais. Perspectivas A otimização e a modernização das usinas hidroelétricas Usina de fio d’água existentes oferecem também o potencial para colocar em funcionamento sistemas de energia hidráulica de grande dimensão ecologicamente corretos. A condição ecológica da água pode ser seletivamente melhorada ao se concretizar medidas de compensação ecológica adequadas, como a instalação de rotas migratórias para peixes, melhorando a diversidade estrutural no reservatório da central elétrica (por ex., com camadas de brita), reformulando a margem do rio ou concebendo um controle de água mínimo adequado. As soluções naturais como os riachos que circundam a usina facilitam a migração de peixes e de outras pequenas criaturas. A velocidade do fluxo pode ser reduzida através de pedras ou objetos de plástico, dando oportunidade aos peixes de repousarem ou se esconderem. F. Kerle/Universität Stuttgart Voith Siemens Hydro Power Generation OSSBERGER GmbH + Co Passagem para peixes OSSBERGER GmbH + Co Usina de fio d’água de pequeno porte Usina de fio d’água www.renewables-made-in-germany.com
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Energia Hidroelétrica<br />
Utilizando a Força da Água<br />
Energia hidroelétrica: uma história de sucesso<br />
<strong>As</strong> usinas hidroelétricas podem gerar eletricidade de forma<br />
rentável e a preços vantajosos durante mais de 100 anos.<br />
A combinação de alta segurança operacional, confiabilidade<br />
do suprimento e custos cada vez mais elevados dos combustíveis<br />
fósseis torna a energia hidráulica uma fonte básica de<br />
eletricidade barata e rentável. Dado que alguns tipos de usinas<br />
hidroelétricas podem armazenar energia e fornecer eletricidade<br />
de forma rápida conforme as exigências do mercado,<br />
estas são de grande importância para a estabilidade da<br />
rede de distribuição elétrica. <strong>As</strong> centrais de energia hidroelétrica<br />
reduzem a dependência das importações de energia e os<br />
riscos delas derivados. Em áreas sem um sistema abrangente<br />
de fornecimento de energia, a energia hidráulica pode ser a<br />
base para o desenvolvimento econômico regional.<br />
a demanda e houver excesso de capacidade (por ex. à noite),<br />
a água é bombeada do reservatório inferior para o superior,<br />
permanecendo ali até ser necessária para gerar eletricidade<br />
durante períodos maior demanda. O gerador é acionado por<br />
turbinas de impulso, das quais se destaca a chamada roda de<br />
Pelton.<br />
Usina hidroelétrica com barragem<br />
Tecnologias e Aplicações<br />
Existem três tipos básicos de usina hidroelétrica: as fio<br />
d’água, as de acumulação e as de armazenamento por bombeamento.<br />
O tipo mais comum utilizado em todo o mundo é<br />
a usina de fio d’água, que utiliza a energia do fluxo de água de<br />
um rio. Essas centrais conseguem obter um fator de eficiência<br />
de quase 94% e são geralmente utilizadas para abranger<br />
a carga de base. A capacidade usina é determinada pela velocidade<br />
do fluxo e pelo nível da água. Algumas usinas de fio<br />
d’água conseguem armazenar água quando a demanda energética<br />
é reduzida para depois utilizá-la nas épocas de maior<br />
demanda. Um tipo específico de usina de fio d’água é a usina<br />
de derivação, em que a água é represada por uma barragem<br />
e redirecionada através de um canal de admissão separado<br />
para acionar as turbinas. Em uma usina de fio d’água<br />
padrão, existe apenas uma ligeira diferença em altitude entre<br />
o nível superior e o nível inferior da água, enquanto uma<br />
usina hidroelétrica de derivação explora a maior diferença<br />
de altitude criada pelas barragens. Em uma usina hidroelétrica<br />
de acumulação, a água é armazenada em um lago natural<br />
ou artificial e depois levada por tubulação a estações elétricas<br />
localizadas em zonas mais baixas. Como as usinas de<br />
acumulação funcionam independentemente do fluxo de água<br />
natural, são ideais para equilibrar as flutuações entre a produção<br />
e o consumo de eletricidade tanto em nível regional<br />
quanto nacional. <strong>As</strong> usinas de armazenamento por bombeamento,<br />
por sua vez, utilizam dois reservatórios para armazenar<br />
a água, com a maior diferença possível entre a altitude<br />
do reservatório superior e inferior. Se a geração exceder<br />
Turbinas<br />
O tipo de turbina utilizado depende da velocidade do fluxo e<br />
da pressão hidráulica. Um dos tipos mais antigos é a turbina<br />
Francis, ainda utilizada principalmente em centrais de energia<br />
hidráulica de pequeno porte e adequada para baixas pressões<br />
e média velocidade de fluxo. <strong>As</strong> turbinas do tipo Parafuso<br />
de Arquimedes (hidrodinâmicas) podem também ser<br />
utilizadas em pressões baixas e para pequenas capacidades.<br />
<strong>As</strong> turbinas Kaplan e tubulares são utilizadas para pressões<br />
baixas e caudais elevados, sendo adequadas para capacidades<br />
de água oscilantes. A turbina Pelton é adequada para elevadas<br />
pressões e baixos caudais. <strong>As</strong> turbinas de fluxo direto<br />
são utilizadas para pressões e caudais baixos e têm geralmente<br />
capacidade energética limitada.<br />
NaturEnergie AG<br />
ANDRITZ HYDRO<br />
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