Usina Hidrelétrica

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Usina Hidrelétrica
Representação de uma usina hidrelétrica.
A energia hidrelétrica é a obtenção de energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico de um rio. Para que esse processo seja realizado é necessária a construção de usinas em rios que possuam elevado volume de água e que apresentem desníveis em seu curso.
A concentração dos desníveis existentes ao longo do curso de um rio pode se dar:
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.
Basicamente, 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.
Como Funciona
A água captada no lago formado pela barragem é conduzida até a casa de força através de canais, túneis e/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 força da água em movimento é conhecida como energia potencial, essa água passa por tubulações da usina com muita força e velocidade, realizando a movimentação das turbinas. Nesse processo, ocorre a transformação de energia potencial (energia do movimento 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 elétrica.
A energia assim gerada é levada através de cabos ou barras condutoras dos terminais do gerador até o transformador elevador, que tem sua tensão (voltagem) elevada para a adequada condução, através de linhas de transmissão, até os centros de consumo. 
Assim, através de transformadores abaixadores, a energia tem sua tensão levada a níveis adequados para utilização dos consumidores. 
O uso da força das águas para gerar energia é bastante antigo e começou com a utilização das chamadas “noras”, ou rodas d’água do tipo horizontal, que através da ação direta de uma queda d’água produz energia mecânica e são usadas desde o século I a.C.. A partir do século XVIII, com o surgimento de tecnologias como o motor, o dínamo, a lâmpada e a turbina hidráulica, foi possível converter a energia mecânica em eletricidade.
Porém o acionamento do primeiro sistema de conversão de hidroenergia em energia elétrica do mundo ocorreria somente em 1897 quando entrou em funcionamento a hidrelétrica de “Niágara Falls” (EUA) idealizada por Nikola Teslacom o apoio da Westinghouse. De lá para cá o modelo é praticamente o mesmo, com mudanças apenas nas tecnologias que permitem maior eficiência e confiabilidade do sistema.
Esquema de um gerador e turbina de uma Usina Hidrelétrica.
Ilustração: U.S. Army Corps of Engineers. / Wikimedia Commons. [adaptado]
Normalmente as usinas hidrelétricas 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 maior vantagem das usinas hidrelétricas é a transformação limpa do recurso energético natural. Não há resíduos poluentes e há baixo custo da geração de energia, já que o principal insumo energético, a água do rio, está inserida à usina.
Além da geração de energia elétrica, o aproveitamento hidrelétrico proporciona outros usos tais como irrigação, navegação e amortecimentos de cheias.
A eficiência energética das hidrelétricas é muito alta, em torno de 65,2% (em 2014). 
Atualmente, as usinas hidrelétricas são responsáveis por aproximadamente 18% da produção de energia elétrica no mundo. Esses dados só não são maiores pelo fato de poucos países apresentarem as condições naturais para a instalação de usinas hidrelétricas. Em números aproximados, só no Brasil, a energia hidrelétrica é responsável por 75 milhões de KW. São 158 usinas em funcionamento, outras 9 usinas estão em construção e existem 26 outorgadas (com permissão para serem construídas).
Uma usina hidrelétrica, no Brasil, pode ser classificada de acordo com a sua potência de geração de energia em dois tipos principais: as PCH’s, ou pequenas centrais hidrelétricas que produzem de 1MW a 30 MW e possui um reservatório com área inferior a 3 km² (Resolução ANEEL N.º 394/98), e as GCH’s, ou grandes centrais hidroelétricas que produzem acima de 30 MW.
A segunda maior hidrelétrica do mundo é a usina de Itaipu, pertencente ao Brasil e ao Paraguai. Situada no rio Paraná, Itaipu tem uma capacidade de 14.000 MW, respondendo por 16% da demanda nacional e 75% da demanda paraguaia de energia elétrica. A maior do mundo é a Hidrelétrica de Três Gargantas, construída no rio Yang-Tsé, na China. Três Gargantas tem uma capacidade de produzir 22.500 MW.
Os impactos ambientais destes dois grandes empreendimentos são tão colossais quanto eles próprios: Três Gargantas alagou 13 cidades, 4500 aldeias e 162 sítios arqueológicos importantíssimos para a China. Sem contar os impactos sobre a flora, fauna, solo, alterações do microclima da região, ciclo hidrológico e as milhares de pessoas que tiveram de ser realocadas.
Apesar de ser uma fonte de energia renovável e não emitir poluentes, a energia hidrelétrica não está isenta de impactos ambientais e sociais. A inundação de áreas para a construção de barragens gera problemas de realocação 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, destruição das matas ciliares, desmoronamento das margens, assoreamento do leito dos rios, prejuízos à fauna e à flora locais, alterações no regime hidráulico dos rios, possibilidades da transmissão de doenças como esquistossomose e malária, extinção de algumas espécies de peixes. 
Uma tentativa de minimizar os impactos das hidrelétricas é a substituição dos grandes empreendimentos por PCH’s, porém esse é ainda um tema bastante controverso pois mesmo que em menor escala, as PCH’s também causam impactos ambientais.
Bibliografia:
http://www.infoescola.com/energia/usina-hidreletrica/
http://brasilescola.uol.com.br/geografia/energia-hidreletrica.htm
http://www.furnas.com.br/hotsites/sistemafurnas/usina_hidr_funciona.asp