PNE 2030 - EPE
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176Plano Nacional de Energia 2030• custos de degradação ambiental, variando entre 11 e 22%, e• média praticada, variando entre 15 a 20%.Vale destacar que a variação predominante dos percentuais de custo socioambiental em relação ao custototal observada para estes 17 empreendimentos (que variou entre 10 e 20%), é similar às faixas de variaçãoapresentadas acima.Após a definição do conjunto de projetos a serem considerados no Plano Nacional de Energia poderão serrealizados exercícios de estimativas de custos socioambientais adotando-se essas faixas e, talvez, ajustando-asàs bacias ou ecossistemas onde os empreendimentos futuros se localizarão.8. Desenvolvimento tecnológico em médio prazo• 8.1. Considerações iniciaisO aproveitamento da energia hidráulica para geração de energia elétrica é feito por meio do uso de turbinashidráulicas, devidamente acopladas a um gerador. Com eficiência que pode chegar a 90%, as turbinashidráulicas são atualmente a forma mais eficiente de conversão de energia primária em energia secundária.As turbinas hidráulicas apresentam uma grande variedade de formas e tamanhos. O modelo mais utilizadoé o Francis, uma vez que se adapta tanto a locais com baixa queda quanto a locais de alta queda. Como trabalhatotalmente submersa, seu eixo pode ser horizontal ou vertical (RAMAGE, 1996).Entre outros modelos de turbinas hidráulicas, destacam-se o Kaplan, adequado a locais de baixa queda(10 m a 70 m), e o Pelton, mais apropriado a locais de elevada queda (200 m a 1.500 m).Os seguintes aspectos podem ser usados na classificação das usinas hidrelétricas (RAMAGE, 1996):i) altura efetiva da queda d’água;ii) capacidade ou potência instalada;iii) tipo de turbina empregada;iv) localização, tipo de barragem, reservatório, etc.Contudo, esses fatores são interdependentes. Geralmente, a altura da queda determina os demais, e umacombinação entre esta e a capacidade instalada determina o tipo de planta e instalação.Não há limites muito precisos para a classificação do tipo de queda e, portanto, os valores variam entrefontes e autores. O Centro Nacional de Referência em Pequenas Centrais Hidrelétricas – CERPCH, da UniversidadeFederal de Itajubá – UNIFEI, considera de baixa queda uma instalação com altura de até 15 m; instalaçõescom alturas superiores a 150 m são consideradas de alta queda e instalações com altura entre esses doisvalores são consideradas de média queda (CERPCH, 2000).Segundo a referida fonte, os locais mais favoráveis às instalações de alta queda se encontram geralmentenas ribeiras de grandes declives, formados por rápidos ou cascatas. Nesse caso, as obras de tomada d’água ede prevenção de enchentes são, em geral, de dimensões limitadas e custos reduzidos. A maioria dos investimentosde construção civil é constituída pelo conduto hidráulico. A turbina mais adequada é a do tipo Pelton,com o uso de geradores de alta velocidade, cujas dimensões e preços unitários são sensivelmente maisbaixos do que das máquinas mais lentas.No Brasil, um exemplo típico desse tipo de aproveitamento hidráulico é a Usina Hidrelétrica de HenryEmpresa de Pesquisa Energética
Geração Hidrelétrica177Borden, localizada no Rio Pedras, município de Cubatão, Estado de São Paulo. A primeira casa de força foiconstruída em pouco mais de um ano e entrou em operação em 1926. Em 1952, iniciaram- se as obras da casade força subterrânea, que entrou em operação em 1956. Atualmente, a capacidade instalada nas duas usinasé de 889 MW, o suficiente para atender à demanda de uma cidade com cerca de dois milhões de habitantes.Seu sistema adutor capta água do Reservatório do Rio das Pedras, e a conduz até o pé da Serra do Mar, emCubatão, aproveitando um desnível de cerca de 720 m (EMAE, 2001).Em instalações de média queda (maioria dos projetos hidrelétricos brasileiros), os principais componentesda construção civil são a tomada d’água, as obras de proteção contra enchentes e o conduto hidráulico.As turbinas mais utilizadas são do tipo Francis, com velocidades de rotação entre 500 rpm e 750 rpm.No caso de velocidades mais baixas, pode-se usar um multiplicador de velocidade, a fim de se reduzirem oscustos dos geradores.Um exemplo desse tipo de barragem é o da Usina Hidrelétrica de Itaipu, a maior hidrelétrica em operaçãono mundo, com uma potência instalada de 14.000 MW (20 unidades geradoras de 700 MW). As obras civis tiveraminício em janeiro de 1975, e a usina entrou em operação comercial em maio de 1984. A última unidadegeradora entrou em operação em 2006 (ITAIPU, 2006).Um modelo interessante e particular de barragem de média queda é o da Usina Hidrelétrica de Funil, localizadano Rio Paraíba do Sul, Município de Itatiaia – RJ. Construída na década de 60, a barragem é do tipoabóbada de concreto, com dupla curvatura, única no Brasil. Com uma capacidade nominal de 216 MW, suaoperação teve início em 1969 (FURNAS, 2005).Em instalações de baixa queda, a casa de força é integrada às obras de tomada d’água ou localizada a umapequena distância. As turbinas são do tipo Kaplan ou Hélice, com baixa velocidade (entre 70 e 350 rpm). Asobras civis podem ser reduzidas pelo uso de grupos axiais do tipo bulbo e o custo dos geradores também podeser reduzido, com o uso de multiplicadores de velocidade.No Brasil, um exemplo típico de aproveitamento hidrelétrico de baixa queda é o da Usina Hidrelétrica deJupiá, localizada no Rio Paraná, Município de Três Lagoas – SP. Com reservatório de 330 km 2 , a usina possui14 turbinas Kaplan, totalizando uma potência instalada de 1.551 MW.• 8.2. RepotenciaçãoUma ação mais imediata no sentido de se viabilizar a geração de energia elétrica de modo ambientalmentesustentável é através da Repotenciação de Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH) e de outras centrais demédio e grande porte. Observa-se porém que a repotenciação, no caso do Brasil é, tão somente, uma ação dereaproveitamento das estruturas civis, a troca dos equipamentos eletromecânicos e a recuperação das condiçõesdos reservatórios, devido à impossibilidade de sua aplicação em grande escala, de seus custos e dosprazos necessários para sua efetivação. Sua aplicação tem ocorrido principalmente em PCHs.As vantagens, de acordo com BERMAN (2004), de um programa de repotenciação em Planos de Expansão(de forma geral sem horizonte temporal específico e contemplando detalhes que deverão ser adotados após adecisão pelo programa) podem ser listadas abaixo:Ministério de Minas e Energia
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176Plano Nacional de Energia <strong>2030</strong>• custos de degradação ambiental, variando entre 11 e 22%, e• média praticada, variando entre 15 a 20%.Vale destacar que a variação predominante dos percentuais de custo socioambiental em relação ao custototal observada para estes 17 empreendimentos (que variou entre 10 e 20%), é similar às faixas de variaçãoapresentadas acima.Após a definição do conjunto de projetos a serem considerados no Plano Nacional de Energia poderão serrealizados exercícios de estimativas de custos socioambientais adotando-se essas faixas e, talvez, ajustando-asàs bacias ou ecossistemas onde os empreendimentos futuros se localizarão.8. Desenvolvimento tecnológico em médio prazo• 8.1. Considerações iniciaisO aproveitamento da energia hidráulica para geração de energia elétrica é feito por meio do uso de turbinashidráulicas, devidamente acopladas a um gerador. Com eficiência que pode chegar a 90%, as turbinashidráulicas são atualmente a forma mais eficiente de conversão de energia primária em energia secundária.As turbinas hidráulicas apresentam uma grande variedade de formas e tamanhos. O modelo mais utilizadoé o Francis, uma vez que se adapta tanto a locais com baixa queda quanto a locais de alta queda. Como trabalhatotalmente submersa, seu eixo pode ser horizontal ou vertical (RAMAGE, 1996).Entre outros modelos de turbinas hidráulicas, destacam-se o Kaplan, adequado a locais de baixa queda(10 m a 70 m), e o Pelton, mais apropriado a locais de elevada queda (200 m a 1.500 m).Os seguintes aspectos podem ser usados na classificação das usinas hidrelétricas (RAMAGE, 1996):i) altura efetiva da queda d’água;ii) capacidade ou potência instalada;iii) tipo de turbina empregada;iv) localização, tipo de barragem, reservatório, etc.Contudo, esses fatores são interdependentes. Geralmente, a altura da queda determina os demais, e umacombinação entre esta e a capacidade instalada determina o tipo de planta e instalação.Não há limites muito precisos para a classificação do tipo de queda e, portanto, os valores variam entrefontes e autores. O Centro Nacional de Referência em Pequenas Centrais Hidrelétricas – CERPCH, da UniversidadeFederal de Itajubá – UNIFEI, considera de baixa queda uma instalação com altura de até 15 m; instalaçõescom alturas superiores a 150 m são consideradas de alta queda e instalações com altura entre esses doisvalores são consideradas de média queda (CERPCH, 2000).Segundo a referida fonte, os locais mais favoráveis às instalações de alta queda se encontram geralmentenas ribeiras de grandes declives, formados por rápidos ou cascatas. Nesse caso, as obras de tomada d’água ede prevenção de enchentes são, em geral, de dimensões limitadas e custos reduzidos. A maioria dos investimentosde construção civil é constituída pelo conduto hidráulico. A turbina mais adequada é a do tipo Pelton,com o uso de geradores de alta velocidade, cujas dimensões e preços unitários são sensivelmente maisbaixos do que das máquinas mais lentas.No Brasil, um exemplo típico desse tipo de aproveitamento hidráulico é a Usina Hidrelétrica de HenryEmpresa de Pesquisa Energética