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Energia Hidraulica

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  • 1. ENERGIA E MEIO AMBIENTE FONTES RENOVÁVEIS ENERGIA HIDRÁULICA
  • 2. RECURSOS HÍDRICOS A água é o recurso natural mais abundante na Terra: com um volume estimado de 1,36 bilhão de quilômetros cúbicos (km3) recobre 2/3 da superfície do planeta sob a forma de oceanos, calotas polares, rios e lagos. Além disso, pode ser encontrada em aqüíferos subterrâneos, como o Guarani, no Sudeste brasileiro.
  • 3. VANTAGENS A água também é uma das poucas fontes para produção de energia que não contribui para o aquecimento global. E é renovável: Pelos efeitos da energia solar e da força da gravidade, o líquido transforma-se em vapor que se condensa em nuvens, que retornam à superfície terrestre sob a forma de chuva.
  • 4. ENERGIA HIDRÁULICA INTRODUÇÃO A energia hidráulica resulta da irradiação solar e da energia potencial gravitacional, que provocam a evaporação, condensação e precipitação da água sobre a superfície terrestre.
  • 5. DISPONIBILIDADE DE RECURSOS HIDRÁULICOS A estimativa da quantidade de energia hidráulica disponível no mundo poder ser feita pela simples aplicação da fórmula de cálculo da energia potencial (EP): EP = M (massa) x g (aceleração da gravidade) x h (altura)
  • 6. A precipitação média anual na Terra é da ordem de 1.017 kg e a altura média da superfície terrestre (em relação ao nível do mar) é de 800 m. Portanto, a energia hidráulica potencial é da ordem de 200 mil TWh* por ano, o que equivale a duas vezes o consumo médio anual de energia primária no mundo (BOYLE, 1996). *TWh - Terawatts hora vale 10 elevado a 12 Wh
  • 7. ENERGIA HIDRÁULICA - HISTÓRIA O uso da energia hidráulica foi uma das primeiras formas de substituição do trabalho animal pelo mecânico, particularmente para bombeamento de água e moagem de grãos. Características: disponibilidade de recursos, facilidade de aproveitamento e, principalmente, seu caráter renovável.
  • 8. A força das águas foi transferida para uma série de máquinas de movimento rotatório através de eixos, hastes, roldanas, polias, cabos e engrenagens. Os gregos utilizaram rodas d água de eixo vertical já em 85 a.C. e de eixo horizontal por volta de 15 a.C. A força das águas foi a única fonte de energia mecânica (além do vento) disponível até o desenvolvimento do motor a vapor no século XIX. TPQ - 5 Período - Campus Toledo - UTFPR
  • 9. ENERGIA HIDRÁULICA - HISTÓRIA Século XIX o aproveitamento dessa forma de energia se tornou mais atraente do ponto de vista econômico, com a invenção dos grupos turbinas-geradores de energia elétrica e a possibilidade do transporte de eletricidade a grandes distâncias, se conseguiu obter um elevado rendimento econômico desse aproveitamento.
  • 10. A primeira hidrelétrica do mundo foi construída no final do século XIX – quando o carvão era o principal combustível e as pesquisas sobre petróleo ainda engatinhavam – junto às quedas d’água das Cataratas do Niágara. Até então, a energia hidráulica da região tinha sido utilizada apenas para a produção de energia mecânica.
  • 11. O Brasil construiu a primeira hidrelétrica, no município de Diamantina, utilizando as águas do Ribeirão do Inferno, afluente do rio Jequitinhonha, com 0,5 MW (megawatt) de potência e linha de transmissão de dois quilômetros.
  • 12. ENERGIA HIDRÁULICA - USINA Uma usina hidrelétrica pode ser definida como um conjunto de obras e equipamentos cuja finalidade é a geração de energia elétrica. Animação http://www.cricketdesign.com.br/abril/hidr eletrica/
  • 13. ENERGIA HIDRÁULICA - USINA Uma usina hidrelétrica compõe-se das seguintes partes: barragem; sistemas de captação e adução de água; casa de força; sistema de restituição de água ao leito natural do rio.
  • 14. ENERGIA HIDRÁULICA - USINA
  • 15. A Figura ilustra o potencial da energia hidráulica no mundo para geração de energia elétrica. Os maiores potenciais estão localizados na América do Norte, antiga União Soviética, China, Índia e Brasil. O Continente Africano é o que apresenta os menores potenciais.
  • 16. TECNOLOGIAS DE APROVEITAMENTO O aproveitamento da energia hidráulica para geração de energia elétrica é feito por meio do uso de turbinas hidráulicas, devidamente acopladas a um gerador. Com eficiência que pode chegar a 90%, as turbinas hidráulicas são atualmente as formas mais eficientes de conversão de energia primária em energia secundária.
  • 17. O modelo mais utilizado é o Francis, uma vez que se adapta tanto a locais com baixa queda quanto a locais de alta queda. Como trabalha totalmente submerso, 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).
  • 18. TPQ - 5 Período - Campus Toledo - UTFPR
  • 19. Turbina Pelton TPQ - 5 Período - Campus Toledo - UTFPR
  • 20. Turbina Francis TPQ - 5 Período - Campus Toledo - UTFPR
  • 21. Os aspectos que devem ser levados em consideração 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. Fatores são interdependentes. A altura da queda determina os demais, e uma combinação entre esta e a capacidade instalada determina o tipo de planta e instalação.
  • 22. O Centro Nacional de Referência em Pequenas Centrais Hidrelétricas – CERPCH, da Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI, considera de baixa queda uma instalação com altura de até 15 m; instalações com alturas superiores a 150 m são consideradas de alta queda e instalações com altura entre esses dois valores são consideradas de média queda (CERPCH, 2000). TPQ - 5 Período - Campus Toledo - UTFPR
  • 23. A potência instalada determina se a usina é de grande ou médio porte ou uma Pequena Central Hidrelétrica (PCH). A Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) adota três classificações: Centrais Geradoras Hidrelétricas (com até 1 MW de potência instalada), Pequenas Centrais Hidrelétricas (entre 1,1 MW e 30 MW de potência instalada) e Usina Hidrelétrica de Energia (UHE, com mais de 30 MW). TPQ - 5 Período - Campus Toledo - UTFPR
  • 24. No Brasil, um exemplo típico de aproveitamento hidrelétrico de baixa queda é o da Usina Hidrelétrica de Jupiá, localizada no Rio Paraná, Município de Três Lagoas – SP. Com reservatório de 330 km2, a usina possui 14 turbinas Kaplan, totalizando uma potência instalada de 1.551 MW.
  • 25. Um modelo interessante e particular de barragem de média queda é o da Usina Hidrelétrica de Funil, localizada no Rio Paraíba do Sul, Município de Itatiaia – RJ. Construída na década de 60, a barragem é do tipo abóbada de concreto, com dupla curvatura, única no Brasil. Com uma capacidade nominal de 216 MW, sua operação teve início em1969 (FURNAS, 2005).
  • 26. ENERGIA HIDRÁULICA - USINA No Brasil, de acordo com o Banco de Informações da Geração (BIG) da Aneel, em novembro de 2008, existem em operação 227 CGHs, com potência total de 120 MW; 320 PCHs (2,4 mil MW de potência instalada) e 159 UHE com uma capacidade total instalada de 74,632 mil MW. Em novembro de 2008, as usinas hidrelétricas, independentemente de seu porte, respondem, portanto, por 75,68% da potência total instalada no país, de 102,262 mil MW.
  • 27. TPQ - 5 Período - Campus Toledo - UTFPR
  • 28. ENERGIA HIDRÁULICA - CONSUMO
  • 29. ENERGIA HIDRÁULICA - GERAÇÃO
  • 30. IMPACTOS SOCIOAMBIENTAIS O setor elétrico brasileiro possui uma matriz energética bem mais “limpa”, com forte participação de fontes renováveis já que o parque instalado é concentrado em usinas hidrelétricas que não se caracterizam pela emissão de gases causadores do efeito estufa (GEE). Mais de 70% das emissões de GEE do país estão relacionadas ao desmatamento e às queimadas.
  • 31. Uma usina hidrelétrica demanda a inundação de uma vasta área, para a ocupação de seu reservatório de água. O impacto causado por esta modificação no ambiente consiste do alagamento de florestas inteiras. O conjunto dos seres vivos e os ecossistemas podem ser alterados. A vegetação submersa decompõe-se, dando origem a gases como o metano, que tem impacto no chamado "efeito estufa" e causando mudança no clima.
  • 32. Outra preocupação se relaciona com o potencial aumento dos casos de problemas de saúde acarretados pela retenção de poluentes produzidos pelas cidades grandes localizadas a montante da represa. Também pode ocorrer uma redução no fluxo de sedimentos e nutrientes para as regiões localizadas a jusante da represa. Ex: após a construção da represa de Assuan no Egito, em 1964, a pesca na região leste do Mediterrâneo foi afetada por este motivo.
  • 33. Águas quentes estagnadas ou com baixa velocidade de movimentação também podem causar outros problemas de saúde pública.
  • 34. Dois exemplos internacionais de graves problemas decorrentes de empreendimentos hidrelétricos são Akossombo (Gana) e Assuan (Egito). Além de alterações de ordem hídrica e biológica, esses projetos provocaram o aumento da prevalência da esquistossomose, que em ambos os casos ultrapassou o índice de 70% da população local e circunvizinha, entre outros transtornos de ordem cultural, econômica e social (ANDREAZZI, 1993). TPQ - 5 Período - Campus Toledo - UTFPR
  • 35. Há também os perigos de rompimento de barragens e outros acidentes correlatos, que podem causar problemas de diversas ordens e dimensões. Um exemplo clássico é o de Macchu, na Índia, onde 2.500 pessoas pereceram, em razão da falha de uma barragem em 1979. (ELETRONUCLEAR, 2001). TPQ - 5 Período - Campus Toledo - UTFPR
  • 36. Um acidente deixou 12 mortos e 64 desaparecidos na usina hidrelétrica Sayano-Shushenskaya, na Rússia, com capacidade instalada de 6400 MW (10 geradores de 640 MW), a sexta maior do mundo. 17 de Agosto, 2009 TPQ - 5 Período - Campus Toledo - UTFPR
  • 37. TPQ - 5 Período - Campus Toledo - UTFPR
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  • 39. TPQ - 5 Período - Campus Toledo - UTFPR
  • 40. TPQ - 5 Período - Campus Toledo - UTFPR
  • 41. TPQ - 5 Período - Campus Toledo - UTFPR