Estou aqui: Início » Trab. Estudantes » Geografia » 10º Ano

Ficha do trabalho:

Energia Hidróelectrica

Autores: Beatriz Mendes

Escola: [Escola não identificada]

Data de Publicação: 27/11/2012

Resumo: Trabalho sobre Energia Hidróelectrica, de onde surgiu e quem foi que a descobriu, realizado no âmbito da disciplina de Geografia (10º ano). Ver Trab. Completo

Se tens trabalhos com boas classificações, envia-nos pois só assim
o nosso site poderá crescer.

Introdução

Este trabalho foi realizado no âmbito da disciplina de Geografia A e tem como tema principal a energia Hidroeléctrica.

Ao longo deste trabalho iremos falar sobre o que é a energia Hidroeléctrica, de onde surgiu e quem foi que a descobriu, iremos apresentar também as principais centrais em Portugal e mais importante de todas e explicaremos no que consiste e nos impactos que poderá vir a ter no ambiente.

O que é a Energia Hidroeléctrica

A energia hidroeléctrica é a obtenção de energia eléctrica através do aproveitamento do potencial hidráulico de um rio. Para que esse processo seja realizado é necessária a construção de centrais em rios que possuam elevado volume de água e que apresentem desníveis em seu curso.

A força da água em movimento é conhecida como energia potencial, essa água passa por tubulações da central com muita força e velocidade, realizando a movimentação das turbinas. Nesse processo, ocorre a transformação de energia potencial (energia da água) em energia mecânica (movimento das turbinas). As turbinas em movimento estão conectadas a um gerador, que é responsável pela transformação da energia mecânica em energia eléctrica.

Fig. 1 – Esquema de funcionamento de uma hidroeléctrica

Normalmente as centrais hidroeléctricas são construídas em locais distantes dos centros consumidores, esse fato eleva os valores do transporte de energia, que é transmitida por fios até as cidades.

A eficiência energética das hidroeléctricas é muito eficaz, em torno de 95%. O investimento inicial e os custos de manutenção são elevados, porém, o custo do combustível (água) é nulo.

A origem e a descoberta da Energia Hidroeléctrica

A energia hídrica tem sido utilizada pelo Homem desde há bastantes séculos, inicialmente apenas na produção de energia mecânica para, por exemplo, a moagem de cereais e para bombear água. A produção de energia hidroeléctrica surgiu durante o final do século XIX e o início do século XX, após a invenção do gerador eléctrico e do desenvolvimento de turbinas mais eficientes. Estes sistemas permitiram a produção de energia eléctrica em Centrais de pequena e média dimensão que alimentavam redes eléctricas locais e regionais. Ao longo da primeira metade do século XX assistiu-se a outra mudança, aquando da expansão da rede eléctrica e da construção de redes de alta tensão para o transporte de energia a maiores distâncias. Surgiram então as Centrais hidroeléctricas de grande dimensão, com várias centenas de MW de potência instalada, construídas em cursos de água com elevado potencial hídrico.

Fig. 2 – Itaipu, a maior hidroelétrica do mundo

Actualmente, as centrais hidroeléctricas são responsáveis por aproximadamente 18% da produção de energia eléctrica no mundo. Esses dados só não são maiores pelo fato de poucos países apresentarem as condições naturais para a instalação de centrais hidroeléctricas. As nações que possuem grande potencial hidráulico são os Estados Unidos, Canadá, Brasil, Rússia e China. No Brasil, mais de 95% da energia eléctrica produzida é proveniente de centrais hidroeléctricas.

Como funcionam as centrais Hidroeléctricas?

O ciclo da água está na origem da energia hídrica, uma vez que a precipitação que ocorre sob a forma de chuva ou neve nas zonas mais elevadas (montanhas) dá origem a escoamentos subterrâneos e de superfície que alimentam os cursos de água. Os rios apresentam desta forma um potencial de energia hídrica resultante do seu caudal e da variação de altitude (queda) ao longo do seu curso para o mar ou para lagos. A potência que é aproveitada numa Central hidroeléctrica é determinada através de

P = r gQhn

em que r é a massa volúmica da água [1000 kg/m3], g é a aceleração da gravidade [g = 9.8 m/s2], Q é o caudal de água [m3/s], h é a diferença de cotas [m] corrigida devido às perdas de carga nas tubagens e n é o rendimento da central ( 80 a 90%). A potência é maior quanto maior for o caudal e/ou a diferença de cotas. Por outro lado, o caudal de um rio não é constante ao longo do ano e varia de ano para ano, em função da quantidade de precipitação na bacia hidrográfica, pelo que se torna necessário conhecer o caudal médio diário ao longo do ano. Na Figura 3 está representado um exemplo da chamada curva de duração de caudal, que representa o número de dias que um determinado valor de caudal médio diário é ultrapassado. A energia disponível está relacionada com a área abaixo da curva, sendo a área de exploração determinada em função da turbina utilizada.

Fig. 3 – Curva de duração do caudal

Turbina hidráulica

A escolha da turbina depende da queda útil (h), do caudal (Q) e da potência pretendida, como se mostra na Figura 4.

Fig. 4 – Ábaco para a escolha de turbinas

Existem duas categorias principais de turbinas: i) turbinas de ação ou impulso, utilizadas para caudais baixos e quedas úteis elevadas; e ii) turbinas de reação, utilizadas em quedas pequenas ou médias e caudais elevados. No primeiro caso a turbina é actuada pela água à pressão atmosférica, enquanto no segundo caso as pás da turbina são actuadas por água sob pressão que vai variando ao longo de uma conduta (voluta e difusor). Dentro da categoria de turbinas de acção estão mais vulgarizadas as turbinas de Pelton e de Banki (para mini-hídricas), e na categoria de turbinas de reacção encontram-se as turbinas de Kaplan e de Francis.

Fig. 5 – Turbinas de Pelton

Fig. 6 – Turbinas de Francis

Fig. 7 – Turbinas de Kaplan

Pelton

Nas turbinas Pelton não há palhetas estáticas e sim um conjunto de bocais ou injectores, cada qual com uma agulha móvel (semelhante a uma válvula) para controlar a vazão. Nessas turbinas, a pressão da água é primeiro transformada em energia cinética pelo bocal, que acelera a água até uma alta velocidade. O jacto de água é dirigido para uma série de conchas curvas montadas em torno do rotor. Estas turbinas trabalham com velocidades de rotação mais altas do que os outros tipos. Elas são adequadas para operar entre quedas de 350 m até 1100 m, sendo por isto muito mais comuns em países montanhosos. Por outro lado as conchas podem sofrer erosão pelo efeito abrasivo da areia misturada com a água, comum em rios de montanhas. As turbinas Pelton têm eficiência constante dentro de uma ampla gama de condições de operação. A central hidroelétrica Parigot de Souza, no Paraná, tem 4 turbinas tipo Pelton de 65 MW, com queda bruta normal de 754 m.

Fig. 8 – Turbinas de Pelton

Francis

As turbinas Francis possuem um rotor com forma de um cilindro vazado com a parede lateral formada por palhetas curvas. A água que entra é dirigida por um tubo em espiral e um sistema de palhetas estáticas que a forçam a atravessar radialmente a parede do rotor, empurrando as palhetas deste. A água sai pela base do rotor praticamente com pressão e velocidade muito reduzidas. Estas turbinas são adequadas para operar entre quedas de 40 m até 400 m. A central hidroelétrica de Itaipu (maior do mundo) assim como a Central hidroelétrica de Tucuruí, Furnas e outras no Brasil funcionam com turbinas Francis com cerca de 100 m de queda de água assim como a Central hidroeléctrica de Tucuruí, Furnas e outras no Brasil funcionam com turbinas Francis com cerca de 100 m de queda de água.

Fig. 9 – Turbinas de Francis

Kaplan

A única diferença entre as turbinas Kaplan e Francis é o rotor, que se assemelha a um propulsor de navio. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição.

Fig. 10 – Turbinas de Kaplan

As turbinas Kaplan são adequadas para operar em quedas até 60 m. Elas apresentam eficiência constante em ampla faixa de operação. A central hidroeléctrica de Três-Marias utiliza turbina Kaplan.

Complementaridade Hídrica - Eólica

As centrais hidroeléctricas, equipadas com bombagem, permitem usar eficientemente o excesso de produção eólica, armazenando energia nas horas de vazio para posterior turbinamento nas horas de ponta.

Em períodos de menor consumo do dia, e de grande produção eólica, esta energia pode ser aproveitada para fazer bombear a água das albufeiras. Desse modo, é possível a sua reutilização para produzir nova energia hidroeléctrica em períodos mais rentáveis. Isto permite um melhor aproveitamento de projectos eólicos e hídricos nas centrais que disponham do sistema de bombagem

Fig. 11 – Esquema da complementaridade Hídrica - Eólica

Vantagens e desvantagens da utilização da Energia Hidroeléctricas para o ambiente

Algumas das vantagens da utilização da energia Hidroeléctricas é não ser necessário o uso de qualquer combustível para a produção de energia, pois as centrais utilizam a energia a água para gerar electricidade e devido a isto o preço da electricidade produzida por estas é mais ou menos constantes, pois não precisam de carvão, petróleo e gás natural em que os preços são inconstantes no mercado internacional, além disto as centrais hidroeléctricas não queimam nenhum combustível, não criam qualquer poluição e não emitem gases perigosos e matéria de partículas, e assim mantêm a atmosfera limpa.

Fig. 12 – Funcionamento das centrais Hidroeléctricas

As centrais hidroeléctricas são construídas com o âmbito de terem uma longa duração, sendo a sua duração mais longa do que as centrais termais, havendo algumas centrais construídas há mais de 50-100 anos e ainda estão em funcionamento e nestas centrais são necessárias muito poucas pessoas para o seu funcionamento, visto que a maioria das operações são automatizadas.

Fig. 13 – Mapa de Produção Hidroeléctrica nacional. Fonte: EDP

A água das barragens também pode ser utilizada para a irrigação de terrenos de quintas, produzindo assim a produtividade agrícola durante todo o ano e também é útil devido a água do reservatório ser utilizada para desenvolver instalações recreativas púbicas como parques de desportos aquáticos e jardins.

Mas apesar de ser uma fonte de energia renovável e não emitir poluentes, a energia hidroeléctrica não está isenta de impactos ambientais e sociais. A inundação de áreas para a construção de barragens gera problemas de relocação das populações ribeirinhas, comunidades indígenas e pequenos agricultores. Os principais impactos ambientais ocasionados pelo represamento da água para a formação de imensos lagos artificiais são: destruição de extensas áreas de vegetação natural, matas ciliares, o desmoronamento das margens, o assoreamento do leito dos rios, prejuízos à fauna e à flora locais, alterações no regime hidráulico dos rios, possibilidades da transmissão de doenças, como malária, extinção de algumas espécies de peixes.

Fig. 14 – Central de São Salvador

A maior central do mundo

Fig. 15 – Itaipu, maior central do mundo

A central Hidroelétrica de Itaipu localiza-se no Rio Paraná, na fronteira entre Brasil e Paraguaias, foi construída por ambos os países no período de 1975 a 1982, Itaipu é hoje a maior central geradora de energia no mundo. O seu nome, na língua guarani significa “ a pedra que canta” que faz referencia à pequena ilha que ali existia, antes da obra.

O seu lago tem uma área de 1350km2, que vai desde a Foz do Iguaçu, no Brasil até Ciudad del Este, no Paraguai. Além das duas 20 unidades geradoras de 700 MW cada, Itaipu tem uma potência de geração de 14000 MW. No ano de 2008, esta central atingiu o seu recorde de produção, com 94,68 bilhões de quilowatts-hora, fornecendo 90% da energia consumida pelo Paraguaias e 19% da energia consumida pelo Brasil.

As centrais Hidroeléctricas em Portugal

Fig. 16 – Quadro com todas as centrais hidroeléctricas em Portugal, até 2009, fonte Wikipédia

Como podemos observar neste grafico, os Estados Unidos da América é o pais que mais utiliza este tipo de Energias Renováveis.

Fig. 17 – Mapa com categorias das capacidades instaldas das centrais hidroeléctricas de todo o mudno

A Barragem de Santa Luzia fica situada na Beira Baixa, no concelho de Pampilhosa da Serra, junto à pequena localidade de Casal da Lapa. Foi construída sobre o leito do rio Unhais que nasce a 8km mais a norte, nas Meãs, no pé do "Picoto de Cebola" e tem aproveitamento hidroeléctrico. Foi inaugurada em 1942, tendo levado onze anos a ser edificada.

Fig. 18- Barragem de Santa Luzia, mais antiga

Em 1931 começou a ser construída, em 1934 procedeu-se ao levantamento da albufeira, que terminou em Março de 1935. Possui 76 metros de altura e um comprimento de coroamento de 115 m. A bacia hidrográfica de Santa Luzia tem 50 Km2 e recebe Água da Barragem do Alto Ceira, canalizada através de um túnel de derivação com 6.945 metros de comprimento. Os trabalhos da Barragem terminaram em 1942 com o fecho das comportas em Novembro desse ano, pela Companhia Eléctrica das Beiras. A central hidroeléctrica está montada num edifício exterior à Barragem e possui 4 grupos geradores num total de 32 MW, produzindo num ano normal 55 GWh. O nome dado à barragem proveio da Ermida de Santa Luzia existente nos penedos, no limite das freguesias de Vidual e Cabril. Esta pequena capela foi mandada erigir em 1930, pelo particular Francisco Pedro Simões, natural da Malhada do Rei, em cumprimento de uma promessa.

Fig. 19 - Barragem de Santa Luzia, mais antiga

A Barragem de Bemposta está localizada a afluente do Rio Tormes, no final do troço internacional atribuído a Portugal, junto da povoação de Bemposta, concelho de Mogadouro e distrito de Bragança. Entrou em serviço em Dezembro de 1964.

Fig. 20 - Barragem de Bemposta, com maior produção anual

Utilizando o desnível de 69 m entre o nível máximo de retenção de montante 402 m e a foz do rio Tormes. Bemposta tem uma potência instalada de 210 MW e produz em média 1 086 GWh por ano. Tem uma capacidade total de 129 000 000 m³, dos quais apenas 20 000 000 m³ são utilizados para turbinamento e estende-se por cerca de 21 km, numa zona em que o vale do Douro é relativamente mais aberto, onde na zona de implantação da barragem as margens sejam acentuadamente abruptas. O aproveitamento de Bemposta compõe-se basicamente de Barragem, equipada com um descarregador na zona central do coroamento, Central subterrânea, Edifícios de Comando e Descarga e Subestação, implantados na margem direita junto ao encontro da barragem. A Barragem, de 87 m de altura máxima acima das fundações, é do tipo Arco de gravidade, aligeirada por meio de uma grande galeria na base. O descarregador Principal de Cheias, localizado sobre a barragem, é constituído por 4 portadas equipadas com comportas segmento e tem uma capacidade total de 11 000 m³/s. Sobre a Barragem, na sua zona central, localiza-se o descarregador Auxiliar, equipado com uma comporta segmento, destinado à regulação de nível e à evacuação de caudais inferiores a 500 m³/s. A Central de Bemposta é subterrânea, localizada no maciço rochoso junto ao encontro direito da barragem, tem 85 m de comprimento, 22 m de largura e 45 m de altura máxima de escavação. Está equipada com 3 Grupos Geradores com turbinas do tipo Francis de eixo vertical de 79 434 kW acopladas a alternadores trifásicos de 78 MVA. Os Edifícios de Comando e Descarga localizam-se na margem direita, numa plataforma sobrelevada relativamente ao coroamento da barragem.

Fig.21 – Localização da Barragem de Bemposta

A Barragem do Alto-Lindoso situa-se no rio Lima, freguesia de Lindoso (concelho de Ponte da Barca), dentro do Parque Nacional da Peneda-Gerês. A barragem foi projectada em 1983 e concluída em 1992. A sua utilidade é a produção de energia eléctrica, sendo a mais potente produtora hidroeléctrica em Portugal. É uma das mais altas construções de Portugal

Fig. 22 - Barragem do Alto-Lindoso, com maior potência em Portugal

A Barragem do Cabril no rio Zêzere é uma das maiores barragens portuguesas e origina uma das maiores reservas de água doce do país. É uma das mais altas construções de Portugal. A capacidade total da albufeira é de 720 000 (1000m3), tem capacidade útil de 615 000, volume morto de 105 000 e cota do nível de pleno armazenamento de 296 metros e cota de nível mínimo de exploração de 240 metros com um perímetro total de 280 km.

Fig. 23 - Barragem do Cabril, a maior de Portugal

A Barragem de Alqueva é a maior barragem Portuguesa e da Europa Ocidental, situada no rio Guadiana, no Alentejo interior, perto da aldeia de Alqueva com uma altura de 96 m acima da fundação e um comprimento de coroamento de 458 m. A capacidade instalada de produção de energia elétrica é de 260 MW. A albufeira tem de cota máxima 250 km², sendo o maior lago artificial da Europa. A construção desta barragem permitiu a criação do maior reservatório artificial de água da Europa.

Fig. 24 – Barragem do Alqueva

Foi construída com o objectivo de regadio para toda a zona do Alentejo e produção de energia eléctrica, para além de outras actividades complementares. Diversas infra-estruturas do sistema global encontram-se já construídas (barragem de Pedrógão, Aldeia da Luz) e muitas outras em fase avançada de projecto.

Neste momento está em construção o reforço de potência da Barragem do Alqueva, sendo esta nova central constituída por dois grupos geradores reversíveis, com 130MW de potência cada um. Assim, a potência instalada na Barragem duplicará. A nova central estará funcional em Julho de 2012

Fig. 25 – Descarga de água da barragem do Alqueva

EDP

 “A EDP vai construir cinco novos empreendimentos hidroeléctricos (Baixo Sabor, Foz Tua, Fridão, Alvito e Ribeiradio). A estes projetos, somam-se os reforços de potência em algumas das barragens do atual parque hídrico da EDP (Bemposta, Picote, Alqueva, Venda Nova, Salamonde e Paradela). No total, a EDP investirá neste conjunto de projetos cerca de 3.000 milhões de euros. Quando concluído, em 2016, o plano de investimentos aumentará a capacidade instalada em mais 2.900 MW.

Fig. 26 – Logótipo EDP

A energia, limpa e renovável, produzida anualmente por esta nova capacidade equivalerá ao consumo médio anual de mais de dois milhões de consumidores residenciais. Igualmente importante, serão os mais de 30 mil empregos, directos e indirectos, criados por este plano de investimentos da EDP.

Fig. 27 – Descarga de Agua

A aposta da EDP na construção de novas barragens é fundamental para diminuir as dependências de Portugal em matéria energética e garantir a autonomia. Está em causa elevar o aproveitamento hidrológico para 70% das capacidades do País e aumentar a capacidade hídrica em 57% no mercado ibérico. A integração destes projectos com as localidades onde ocorrem cria focos sinergéticos da maior importância:

. Para o desenvolvimento rural, elaboram-se programas com parceiros locais que geram condições de empregabilidade, fomenta-se a sustentabilidade dos negócios para além da fase de Aproveitamentos Hidroeléctricos, estabiliza-se um quadro de prioridade à contratação de mão-de-obra local através de empreiteiros.

. Na aproximação as comunidades, criam-se redes de contactos, desenvolvem-se aproximações a entidades e organizações regionais para mapeamento de potenciais contactos.

. No âmbito de actuação da Fundação EDP, promovem-se iniciativas inovadoras nas áreas de Empreendedorismo, Cultura, Ciência & Educação e Solidariedade, juntamente com acções concretas, e realizadas localmente, que permitem estimular a região para além do impacto directo do investimento nos projectos hídricos.

Em suma, o diálogo directo com as populações, a par do poder local, permite soluções e compensações criativas, económicas e de maior valia para os interessados directos. Toda esta dimensão está indissoluvelmente unida à relevância dos investimentos nas novas barragens.”

 – Noticia publicada no site oficial EDP

* Concessão Programa Nacional Barragens

Fig. 28 – Novos Aproveitamentos e Reforços de Potências nas barragens. Fonte: EDP, Abril de 2009

Os vários tipos de barragens

Uma barragem pode ser de dois tipos: rígidas e não rígidas. No caso das primeiras, estas podem ainda se pertencer ao tipo “gravidade” ou ao tipo “arco”. No caso das barragens não-rigidas, ou são de terra, ou de enroscamento.

Rígidas:

. Gravidade – Este tipo de barragem é constituído por um paredão de betão que resiste pelo próprio peso à impulsão da água e transmite todas as forças sentidas pelo mesmo ao solo. A utilização de contrafortes a jusante permite aligeirar o paredão da barragem;

Fig. 29 – Esquema barragem rígida de Gravidade

. Arco – A barragem em arco é construída em vales mais apertados, podendo desta forma a altura ser maior que a largura. A curvatura horizontal permite que a força de impulsão da água seja transmitida no sentido albufeira-margens.

Fig. 30 – Esquema barragem rígida de Arco

Não Rígidas:

. Terra - As barragens do tipo terra são formadas pela deposição de grandes quantidades de terra sobre os cursos de água, sendo posteriormente compactada por equipamentos mecânicos específicos. Porém, também podem ser o resultado de escavações junto aos cursos de água;

Fig. 31 – Esquema barragem não-rígida de Terra

. Enrocamento – Este tipo de barragem é formado através da deposição de blocos de rocha de tamanho variado, sendo a sua consolidação obtida através de um cimento impermeável de origem sedimentar.

Fig. 32 – Esquema barragem não-rígida de Enrocamento

Conclusão

As centrais hidroeléctricas têm por finalidade produzir energia eléctrica através do aproveitamento do potencial hidráulico existente num rio e é cada vez mais utilizada em todo o mundo, sendo os Estados Unidos e o Brasil os principais utilizadores desta energia. O aumento do uso desta energia renovável deve-se ao facto dos impactos ambientais serem reduzidos, naturais e endógenios, o que reduz a dependência dos combustíveis fosseis, diminuindo assim a emissão de gases com efeito de estufa e as importacões que faz com que os custos sejam reduzidos face aos outros tipos de obtenção de energias.

Bibliografia

http://apenergiasrenovaveis.wordpress.com/hidrica/tipos-de-barragem/

http://pt.wikipedia.org/wiki/Hidroel%C3%A9ctricas_em_Portugal

http://pt.wikipedia.org/wiki/Barragem_do_Alto-Lindoso

http://pt.wikipedia.org/wiki/Barragem_de_Bemposta

http://pt.wikipedia.org/wiki/Barragem_do_Cabril

http://pt.wikipedia.org/wiki/Usina_Hidrel%C3%A9trica_de_Itaipu

http://www.energiasealternativas.com/beneficios-energia-hidroelectrica.html

www.alentejolitoral.pt/.../Energia/Energiasrenovaveis/Hidroelectrica/...

http://www.energiasealternativas.com/energia-hidroelectrica.html

http://www.edp.pt/pt

__________________________________

Outros Trabalhos Relacionados

Estou aqui: Início » Trab. Estudantes » Geografia » 10º Ano