Astra
Investimentos explica como funciona 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 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.
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.
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.
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.
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.
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
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, destruindo um dos poucos habitats que restaram.
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 hidroeléctrica
também resultou em mais actividades que beneficiam a vida ribeirinha e
aquática, o desenvolvimento de recursos e oportunidades recreativas e uma
melhor protecção 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.
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.
Veja mais sobre Astra Investimentos:
- https://www.energisenergy.com/
- https://andrewcharlesjenner.com/
- https://pt.linkedin.com/company/astra-investimentos
- https://globoplay.globo.com/busca/?q=Astra%20Investimentos
- https://relatorioreservado.com.br/assunto/astra/
