Energia hidrelétrica

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ENERGIA HIDRELÉTRICA 
 
Mariane Moreira Flores – 116056599 - mariane_flores@hotmail.com 
Matheus Vilela – 115187530– matheusmartins_04jp@hotmail.com 
Sarah A. Braz – 116024461 - sarah.amaral10@gmail.com 
 
Resumo: Este trabalho teve como objetivo fazer uma revisão bibliográfica de como a energia 
elétrica é gerada a partir de usinas hidrelétricas, bem como analisar os impactos 
socioeconômicos trazidos por esse tipo de empreendimento. A energia hidráulica é produzida 
através da força do movimento das águas. Os principais fatores que influenciam na produção 
dessa energia são: a vazão do rio, a quantidade de água disponível em determinado espaço e 
os desníveis do relevo. A energia hidráulica, apesar de ter uma parcela significativa das 
fontes limpas de energia mundial, principalmente no Brasil, é geradora de impactos 
socioeconômicos e ambientais prejudicando a fauna, a flora e a comunidade local. A partir 
disso, são feitas comparações com as demais fontes de energia disponíveis a fim de ponderar 
as vantagens e desvantagens referentes à energia hidrelétrica. Por fim, foi levantado o 
questionamento acerca dos atuais desafios para a geração de energia hidrelétrica frente à 
matriz energética do Brasil e do mundo, onde a importância está em elaborar um plano de 
ações a fim de minimizar tais impactos causados. 
 
1. INTRODUÇÃO 
A demanda por energia elétrica aumentou de maneira considerável nas últimas décadas 
devido ao desenvolvimento industrial, ao crescimento populacional e à urbanização. Dessa 
forma, faz-se necessário o uso diversificado de fontes de energia para suprir essa demanda, 
sendo uma delas a energia hidrelétrica, utilizada desde a Antiguidade para gerar energia 
mecânica, nas instalações de moagem de grãos, por exemplo, onde era feito o uso da roda 
d’água para girar maquinários. Este tipo de energia de baseia na geração de diferentes 
potenciais elétricos entre dois pontos, onde se estabelece a corrente elétrica, a partir da 
energia potencial gravitacional da água. Mediante algumas transformações, é utilizada para 
fins de uso direto, como calor, movimento ou luz. Tendo em vista que a água é um recurso 
notavelmente abundante no planeta terra, responsável por cobrir 2/3 da superfície do planeta 
sob a forma de oceanos, rios, lagos, lençóis subterrâneos e calotas, este recurso é usado 
amplamente para obtenção de energia. 
No entanto, apesar da grande disponibilidade dos recursos hídricos, estes não são 
 
igualmente distribuídos pela extensão do planeta, sendo inviável seu uso para geração de 
energia em determinadas localidades. Além disso, apesar da geração hidrelétrica de energia 
ser considerada limpa, a fonte renovável carrega desvantagens a serem consideradas, pois 
apresenta impactos negativos relevantes ao meio ambiente, tais como o comprometimento do 
ecossistema nas redondezas onde a usina é instalada. 
A energia hidrelétrica é gerada pela conversão da energia cinética contida no fluxo de 
massas de água que é transformada em energia mecânica através da rotação das pás das 
turbinas que compõem o sistema da usina hidrelétrica para, posteriormente, ser transformada 
em energia elétrica pelo gerador do sistema. 
 2. DESENVOLVIMENTO 
2.1 Histórico das Hidrelétricas 
Apesar de o princípio de geração de energia hidráulica ser antigo, desde a época dos 
Gregos e Romanos, este recurso só passou a ser empregado na geração de eletricidade a partir 
do final do século XIX, quando as primeira usinas de pequeno porte passaram a fornecer 
energia para fazendas e pequenas propriedades. A primeira grande usina hidrelétrica foi aberta 
no rio Fox, em 1882, na cidade de Appleton nos Estados Unidos. Alguns anos depois, foi 
inaugurada a primeira grande usina hidrelétrica da América do Sul, em Minas Gerais, a Usina 
de Marmelos, projetada para fornecer eletricidade à iluminação pública da cidade. 
Atualmente, a energia hidrelétrica é a fonte que lidera a geração de eletricidade renovável 
do mundo, fornecendo 71% de toda a eletricidade renovável global. Em 2016, gerou 16,4% da 
eletricidade do mundo, considerando todas as fontes disponíveis. A “Tabela 1” a seguir 
mostra a quantidade de energia, em Mtoe (“Mega tonnes of oil equivalent”), equivalente a 
11630 GW, gerada pelos maiores produtores de energia hidrelétrica do mundo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 1 - Maiores produtores de energia hidrelétrica mundial (2016) 
 
 
 
Como é visto, a China é a grande responsável por essa produção, possuindo a maior usina 
hidrelétrica do mundo, a Hidrelétrica de Três Gargantas, com capacidade de geração de 22500 
MW. Atrás dela, está o Brasil, que produz sua energia elétrica majoritariamente por usinas 
hidrelétricas, correspondendo a uma parcela de 61% da matriz de energia elétrica brasileira. A 
instalação de barragens para a construção de usinas iniciou-se no Brasil a partir do final do 
século XIX, mas foi após a Segunda Grande Guerra Mundial que a adoção de hidrelétricas 
passou a ser relevante na produção de energia brasileira. 
Apesar de todo seu potencial, o Brasil ainda importa parte da energia hidrelétrica que 
consome, pois a Usina de Itaipu que se trata da segunda maior usina das Américas não é 
totalmente brasileira, localizada na divisa com o Paraguai, sendo metade da produção da usina 
pertencente ao país vizinho que, na incapacidade de consumir esse montante, vende o 
excedente para os brasileiros. Além disso, o Brasil também importa energia produzida pelas 
hidrelétricas Garabi e Yaceritá, localizadas na Argentina. 
O controle do sistema de produção de energia elétrica no Brasil é realizado através de um 
grande sistema interligado (Sistema Interligado Nacional - SIN), dividido em quatro grandes 
subsistemas: Sudeste/Centro-Oeste, Sul, Nordeste e Norte, com forte predomínio de usinas 
hidrelétricas. 
 A “Tabela 2” a seguir relaciona as usinas brasileiras existentes com suas respectivas 
 
capacidades, estados e rios onde elas estão instaladas. 
Tabela 2 - Localização e capacidade das usinas brasileiras 
 
Nº Nome Rio Estado Capacidade 
1 Usina Hidrelétrica de 
Itaipu Binacional 
Rio Paraná Paraná e Alto 
Paraná (Paraguai) 
14000 MW 
2 Usina Hidrelétrica de 
Belo Monte 
Rio Xingú Pará 11233 MW 
3 Usina Hidrelétrica de 
Tucuruí 
Rio 
Tocantins 
 Pará 8370 MW 
4 Usina Hidrelétrica de 
Jirau 
Rio 
Madeira Rondônia 
3750 MW 
5 Usina Hidrelétrica 
Santo Antônio 
Rio 
Madeira Rondônia 
3568 MW 
6 Usina Hidrelétrica de 
Ilha Solteira 
Rio Paraná São Paulo e Mato 
Grosso do Sul 
3444 MW 
7 
Usina Hidrelétrica de 
Xingó 
Rio São 
Francisco 
 Alagoas e 
Sergipe 
3162 MW 
8 Usina Hidrelétrica de 
Paulo Afonso IV 
Rio São 
Francisco 
 Bahia 2850 MW 
9 Usina Hidrelétrica de 
Itumbiara 
Rio 
Paranaíba 
 Goiás e Minas 
Gerais 
2082 MW 
10 Usina Hidrelétrica 
Teles Pires 
Rio Teles 
Pires 
 Mato Grosso e Pará 1820 MW 
 
 
No início do século XXI uma crise energética atingiu a população brasileira, ligada 
principalmente à falta de planejamento no setor e à ausência de investimentos em geração e 
distribuição de energia. O presidente da época, Fernando Henrique Cardoso, buscou realizar 
uma série de medidas de enxugamento da máquina pública, incluindo a privatização de 
empresas estatais. Somou-se a isso o aumento contínuo do consumo de energia devido ao 
crescimento populacional e ao aumento de produção pelas indústrias. Além disso, um fator 
que contribuiu para agravar a situação foi o fato de que mais de 90% da energia elétrica do 
Brasil era produzida por usinas hidrelétricas. Entretanto, naquele ano houve uma escassezde 
chuva e o nível de água dos reservatórios das hidrelétricas estava consideravelmente baixo. 
Além disso, a ausência de linhas de transmissão impediu o governo de manejar a geração de 
energia de onde havia sobra para locais onde havia falta de eletricidade. O governo teve que 
preparar um plano de contingência, baseado no acionamento de termelétricas, para a 
reestruturação do planejamento e para a realização de um rápido investimento em linhas de 
transmissão. 
2.2 Geração de Energia a partir da força das águas 
Uma usina hidrelétrica pode ser definida como um conjunto de obras e equipamentos cuja 
finalidade é a geração de energia elétrica, através de aproveitamento do potencial hidráulico 
existente em um rio. O potencial hidráulico é proporcionado pela vazão hidráulica e pela 
concentração dos desníveis existentes ao longo do curso de um rio, que podem se apresentar 
das seguintes maneiras: 
● de forma natural, quando o desnível está concentrado numa cachoeira; 
● através de uma barragem, quando pequenos desníveis são concentrados na altura da 
barragem; 
● através de desvio do rio de seu leito natural, concentrando-se os pequenos desníveis 
nesse desvio. 
De modo resumido, 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. 
A água captada no lago formado pela barragem (reservatório) é conduzida até a casa de 
força através de canais, túneis ou condutos metálicos. Após passar pela turbina hidráulica, na 
casa de força, a água é restituída ao leito natural do rio, através do canal de fuga. A “Figura 
 
1” exemplifica o que está sendo descrito. 
 
 
 Figura 1 - Esquema de etapas na geração de energia hidrelétrica 
 
Dessa forma, a energia potencial gravitacional é transformada em energia cinética, 
quando a água passa pela turbina, fazendo com que esta gire, e, no gerador - que também gira 
por estar acoplado à turbina - a energia cinética é transformada em elétrica. A energia gerada, 
então, é levada através de cabos condutores dos terminais do gerador até o transformador 
elevador, onde tem sua tensão (voltagem) elevada para adequada condução, através de linhas 
de transmissão, até os centros de consumo. 
Para calcular a potência hidráulica utiliza-se a seguinte fórmula: 
P = g x H x Q x ηtot 
onde: 
g = aceleração da gravidade 
H = desnível hidráulico (altura, em metros) 
Q = vazão (volume de água que escoa em determinado tempo, em m3/s) 
E o rendimento total é calculado pela fórmula: 
 
ηtot = ηH + ηT + ηg 
onde: 
ηH rendimento do sistema hidráulico, geralmente 0,96 ≤ ηH 
ηT rendimento da turbina, geralmente 0,88 ≤ ηT ≤ 0,94 
ηg rendimento do gerador, geralmente 0,90 ≤ ηg ≤ 0,97 
Dessa forma o valor de rendimento total geralmente é de 0,76 a 0,87. Assim, a energia 
produzida em um ano por uma usina é dada por: 
E = P x FC x 8760 horas 
onde FC representa o fator de capacidade da usina (razão entre a produção efetiva da usina e a 
capacidade total máxima em um mesmo período de tempo) e P a potência calculada. 
 
2.3 Impactos socioambientais gerado pelas usinas hidrelétricas 
A grande vantagem das usinas hidrelétricas é a transformação limpa do recurso 
energético natural. Na produção não há resíduos poluentes e o custo da geração de energia é 
baixo, já que o principal insumo energético, a água, se encontra disponível na natureza. Além 
disso, a geração hidrelétrica de energia possui alta eficiência no qual o rendimento costuma 
ser superior a 80% . 
No entanto, a energia hidrelétrica, apesar de ser uma fonte renovável, gera impactos 
ambientais relevantes a serem considerados. Segundo a Resolução 01/1986 do Conselho 
Nacional do Meio Ambiente (Conama), impacto ambiental é toda mudança das características 
físicas, biológicas ou químicas do meio ambiente, gerada por qualquer ação humana, que 
cause danos a sociedade e ao meio ambiente, direta ou indiretamente. Dessa forma, é 
importante avaliar os impactos para que avaliando as condições, estes possam ser prevenidos 
ou remediados, bem como para analisar comparativamente com a obtenção de energia por 
outras fontes. 
Um estudo de impactos relacionados às usinas hidrelétricas evidenciam que há impactos 
físicos, químicos, biológicos e sociais. Estes impactos podem ser verificados logo na 
construção da usina quanto ao longo dos anos, podendo ser irreversíveis ou não. 
Os principais impactos físicos se dão por conta das modificações que envolvem aumento 
da profundidade, alargamento do leito, alteração no fluxo da corrente de água, na vazão, 
alterando o desempenho do ambiente aquático, podendo ocasionar a deposição de sedimentos, 
e a mudança na temperatura do rio, criando muita das vezes um ambiente aquático dividido 
 
pela temperatura, na qual o fundo do lago a temperatura é mais baixa e na superfície do lago a 
temperatura é mais alta. Além das possíveis elevações nos níveis dos lençóis freáticos e 
geração de pântanos. Outros efeitos desfavoráveis relacionado aos aspectos físicos são a 
ocorrência de desgaste do solo nas redondezas, provocando erosão; assoreamento que provoca 
a diminuição da vida útil no reservatório e as mudanças climáticas como alteração na 
umidade, evaporação, ventos e precipitação. 
Os impactos químicos e biológicos mais comuns estão relacionados às barragens que 
representam um impedimento para as espécies aquáticas, isolando determinadas populações. 
Há também a consequência da modificação da temperatura e dos níveis da água que altera a 
qualidade do rio afetando, desta forma, a biodiversidade do mesmo. Além disso, pode ser 
evidenciado o fenômeno de eutrofização, causado pela pouca mistura da água do ambiente 
represado, criando condições com insuficiência de oxigênio. Há consideráveis influências 
também sobre a fauna e a flora, que sofrem perda da biodiversidade devido a aumento da 
quantidade de matéria orgânica no meio, levando à redução do nível de oxigênio. A 
apropriação do espaço pela usina leva à necessidade de espécies nativas serem realocadas, 
podendo provocar morte ou extinção das mesmas. 
Por fim, é válido também considerar os impactos sociais sofridos pelos habitantes das 
redondezas, pois neste cenário, muitas famílias necessitam ser realocadas. Em alguns casos, a 
ocorrência de inundações destrói construções próximas a região, comprometendo o 
funcionamento das comunidades. Crescimentos na população, constituída em grande parte 
pelos trabalhadores da usina, podem causar problemas como o aumento da geração de 
resíduos. Além disso, a própria construção da usina pode afetar a economia da cidade, de 
modo que o gasto com materiais, energia e mão-de-obra acarreta no inflacionamento dos 
preços, prejudicando financeiramente os moradores locais. 
 
2.4 Hidrelétrica X Outras fontes de energia 
Apesar do elevado potencial do Brasil para produção de energia hidrelétrica, outras fontes 
renováveis como a solar, eólica e biomassa são alternativas que devem ser consideradas para 
uso. Isso porque, apesar de considerada renovável, as consequências da geração de energia 
hidrelétrica ainda trazem, como dito anteriormente, riscos ao meio ambiente ao redor. A 
energia solar e a eólica, pelo contrário, apresentam pouco ou quase nenhum impacto. Além 
disso, o custo de operação e manutenção de uma usina hidrelétrica tende a ser mais elevado, 
devido ao tamanho e complexidade dos sistemas e equipamentos nela inseridos. O gráfico a 
seguir aponta que, apesar de possuírem significativa participação, as fontes renováveis solar e 
 
eólica, tanto no Brasil como os demais países do planeta, ainda necessitam de grande 
investimento.Figura 2 - Matriz de Energia Elétrica no Brasil (ANEEL, 2017) 
 
 
 
Figura 3 - Matriz de Energia Elétrica Mundial (2012) 
 
Por outro lado, em seguida da hidrelétrica, a matriz de energia elétrica brasileira é 
constituída, segundo a Figura 2, principalmente pela energia gerada por usinas termelétricas a 
partir da queima de óleo combustível, gás natural, carvão mineral, entre outros. 
 
Paralelamente, com base na Figura 3, vê-se que o carvão mineral ainda é o grande responsável 
pela produção de eletricidade mundial. 
Apesar de existir, no Brasil, diversos recursos hídricos, a produção de energia hidrelétrica 
e eficiência energética ao longo do ano são dependentes de fatores climáticos naturais como 
as chuvas, não controláveis pelo homem. Assim, as termelétricas são significativas para o 
auxílio em épocas de estiagem para suprir a demanda energética do país. Entretanto, a maioria 
dessas fontes apresentam muito poluentes, pois tratam-se de combustíveis fósseis, por isso, 
espera-se que esta possa ser substituída gradativamente, uma vez que contribui 
significativamente para o aquecimento global devido à emissão de gases de efeito estufa, além 
de se tratar de fontes não-renováveis. 
 
2.5 Novos desafios tecnológicos para as hidrelétrico 
 O crescente consumo de energia aumenta a demanda e, consequentemente, a necessidade 
de maior produção de energia. A geração de energia através das hidrelétricas ainda apresenta 
determinadas limitações, as quais representam desafios para o setor hidrelétrico, tanto no 
Brasil quanto em outros países. Sendo assim, diferentes recursos estão sendo propostos para o 
aprimoramento da geração de energia hidrelétrica. 
Um dos aspectos já apresentados anteriormente que se configura como um obstáculo é a 
dependência da precipitação de chuva para a produção abundante de energia, necessitando-se 
assim, o armazenamento de água nos tempos úmidos para serem utilizados nos tempos de 
seca. No Brasil, principalmente, é possível notar escassez de armazenamento energético em 
reservatórios a fio d’água construídos na região amazônica, devido à sua formação geológica 
plana, fazendo com que a geração de energia fique dependente do fluxo do corpo hídrico. 
 
 
Figura 4 - Armazenamento mensal de energia hidrelétrica e demanda mensal de eletricidade 
 
no Brasil 
Analisando a “Figura 4” é possível notar momentos em que a energia armazenada não 
supriu de modo considerável a demanda, como por exemplo em julho de 2001, ocasionando 
uma crise energética no Brasil. Uma inovação proposta para tal problema são as EPS 
(Enhanced-Pumped-Storage) que se trata da combinação de centrais hidrelétricas reversíveis 
(CHR) e uma série de barragens em cascatas, pois estas necessitam de uma área 
consideravelmente menor para armazenar a mesma quantidade de energia e reduz as perdas 
por evaporação. Centrais hidrelétricas reversíveis (CHR) são amplamente utilizadas para 
armazenar energia. A noite, quando a demanda de eletricidade é baixa, o excesso de geração é 
armazenado com o bombeamento de água de um reservatório inferior para um reservatório 
superior. Durante o dia, quando a demanda aumenta, a energia armazenada é transformada em 
eletricidade. 
Além dessa, as pequenas centrais hidrelétricas, PHCs, (entre 1,1 MW e 30 MW de 
potência instalada) apresentam-se como uma inovação no setor de energia elétrica que é 
responsável por estimular o aproveitamento hidrelétrico de pequeno porte, suprindo a 
demanda de pequenas cidades e áreas rurais, com a vantagem de diminuir significativamente 
os impactos ambientais se comparado a usinas hidrelétricas convencionais, uma vez que a 
área a ser represada não possui grande extensão. 
 
3. Conclusão 
O desenvolvimento socioeconômico de um país não seria possível, entre outros fatores, 
sem a utilização da energia elétrica. O Brasil, assim como outros países, necessita 
constantemente adaptar seu plano de geração energética para atender suas necessidades de 
crescimento e melhoria da qualidade de vida de sua população. Para isso é necessário o 
melhor e menos nocivo aproveitamento de seu potencial hidráulico, além da diversificação de 
sua matriz energética, utilizando-se de fontes geradoras alternativas e desenvolvimento de 
novas tecnologias para obtenção de energia elétrica a menor custo e maior preservação do 
meio ambiente. É fundamental para o crescimento nacional que a energia produzida seja 
universalizada e que tenha boa qualidade em seu fornecimento. As pequenas centrais 
hidrelétricas são uma interessante alternativa para o cenário energético nacional, pois causam 
impactos sociais e ambientais de menor intensidade quando comparadas às usinas 
hidrelétricas e outras fontes não renováveis, além de promover a descentralização da energia, 
suprindo às necessidades de pequenos centros urbanos, áreas rurais e localidades remotas. 
Apesar do ainda elevado custo tecnológico e necessidade de aprimoramento da fontes 
 
renováveis alternativas na geração de energia elétrica, não se pode negar que sua maior 
representatividade na matriz de energia elétrica brasileira trará resultados socioeconômicos e 
ambientais muito positivos. 
 
 
4. Referências 
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