Aula 03 - Energia Hidráulica_Biomassa_75Pg
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PÓS-GRADUAÇÃO EM EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 
Aula 03 \u2013 Energia Hidráulica / Biomassa 
Disciplina: Geração Convencional e Renovável 
1 
CRONOGRAMA 
AULAS CONTEÚDO 
01/06/2019 
GERAÇÃO CONVENCIONAL E RENOVÁVEL 
Conceito, Normas, Tipos de Energia e Análise do Cenário Nacional e Mundial. 
01 e 08/06/2019 
ENERGIA SOLAR 
Conceito, Tecnologias, Aplicações e Payback. 
08 e 15/06/2019 
ENERGIA EÓLICA 
Conceito, Tecnologias e Aplicações. 
15 e 29/06/2019 
ENERGIA HÍDRICA E BIOMASSA 
Conceito, Tecnologias e Aplicações. 
29/06/2019 
SISTEMAS HÍBRIDOS E LAB. DE ENERGIAS RENOVÁVEIS 
Ensaios e Apresentações. 
Rudolfo Hesse 2 
Horário Atividades 
29/06 
 
Resolução e Dúvidas: 
 
1. Exercicio 02 - Energia Solar Off Grid \u2013 Prazo: 15/06; 
2. Exercicio 03 \u2013 Energia Solar On Grid \u2013 Prazo: 15/06; 
3. Lista de Exercicios 01 \u2013 Energia Eólica \u2013 Prazo: 29/06; 
4. Lista de Exercicios 02 \u2013 Energia Eólica \u2013 Prazo: 29/06. 
 
14:00 ~ 17:00 Energia Hídrica / Bioenergia 
AULA DE HOJE (15/06) 
ENERGIA HÍDRICA E BIOENERGIA 
Rudolfo Hesse 3 
Horário Atividades 
08:30 ~ 14:45 
LAB. C2 
 
1. Energia Solar Off Grid; 
2. Energia Eólica \u2013 Aerogerador; 
3. Energia Eólica \u2013 Túnel de Vento; 
4. Energia Hidráulica \u2013 Rotor Pelton; 
5. Software SolarWeb e Inversores; 
6. Energia Termosolar; 
7. Estação Solarimétrica \u2013 Campbell. 
14:45 ~ 15:45 
LAB. B2 
Desenvolvimento dos PPTs: 
\u2022 Capa + 3 slides por 
demonstração/ensaio (02 por grupo). 
15:45 ~ 16:45 Apresentações. 
16:45 ~ 17:00 Encerramento do Módulo. 
LAB. DE ENERGIAS RENOVÁVEIS \u2013 29/06 
Rudolfo Hesse 4 
MATERIAIS DIGITAIS 
Rudolfo Hesse 
Drive 
5 
ENERGIA HÍDRICA/ 
HIDRÁULICA 
Rudolfo Hesse 6 
ENERGIA HÍDRICA/ 
HIDRÁULICA 
Rudolfo Hesse 7 
BACIA HIDROGRÁFICA 
Área da superfície do solo 
capaz de coletar a água das 
precipitações meteorológicas 
e conduzi-las ao curso 
d\u2019água. 
Rudolfo Hesse 8 
POTENCIAL HIDRÁULICO 
BRASIL (2012) 
Rudolfo Hesse 9 
VAZÃO MINIMA 
ANO 
Rudolfo Hesse 10 
Rudolfo Hesse 
REGULARIZAÇÃO DE VAZÕES 
11 
ARMAZENAMENTO CENTRALIZADO 
 A região em vermelho é a 
área de captação responsável por 
70% do armazenamento 
energético do Brasil. Se não 
chover nessa área durante o 
período úmido, a geração do 
período seco será comprometida. 
Mudanças climáticas estão 
afetando os padrões de chuva, e 
com isso aumentando a 
vulnerabilidade do setor elétrico. 
Rudolfo Hesse 12 
ARMAZENAMENTO CENTRALIZADO 
Rudolfo Hesse 13 
PDE 2023 
Rudolfo Hesse 14 
USINAS HIDRELÉTRICAS 
As usinas hidrelétricas (ou 
hidroelétricas) são sistemas que 
transformam a energia contida na 
correnteza dos rios em energia 
elétrica. 
 
A construção das usinas hidrelétricas se 
dá sempre em locais onde podem ser 
aproveitados os desníveis naturais dos 
cursos dos rios e deve-se ter uma vazão 
mínima para garantir a produtividade. 
Rudolfo Hesse 15 
PCHs e GCHs (UHEs) 
De acordo com o potencial de geração de energia podemos classificar 
as hidrelétricas em: 
 
\u2022 PCHs ou Pequenas Centrais Hidrelétricas que operam em uma 
faixa de geração de 1 a 30 MW e com um reservatório de área 
inferior a 3 km²; 
 
\u2022 GCHs (UHEs) ou Grandes Centrais Hidrelétricas que operam com 
potências acima de 30MW. 
Rudolfo Hesse 16 
POTENCIAL HIDRÁULICO 
O potencial hidráulico é proporcionado pela vazão hidráulica e pela 
concentração dos desníveis existentes ao longo do curso de um rio, 
ou: 
 
 
\u2022 De forma natural, quando o desnível está concentrado numa 
cachoeira; 
\u2022 Por meio de uma barragem, quando pequenos desníveis são 
concentrados na altura da barragem; 
\u2022 Por meio de desvio do rio de seu leito natural. 
Rudolfo Hesse 17 
HISTÓRICO 
BRASIL 
\u2022 1889 \u2013 construção da primeira hidrelétrica do Brasil, em Minas 
Gerais; 
 
\u2022 A década de 1940, marca o início da construção de uma série de 
usinas hidrelétricas, o que tornou o Brasil um dos maiores 
produtores de energia renovável do mundo (com o Canadá); 
 
\u2022 Foi também nessa época que, diante do crescimento de consumo 
e da estiagem prolongada, o governo brasileiro iniciou a 
construção de grandes represas e a interligar as usinas 
hidrelétricas entre si, para evitar o desabastecimento de energia. 
Rudolfo Hesse 18 
HISTÓRICO 
\u2022 A Usina de Angiquinho foi a primeira 
hidroelétrica do nordeste, 
inaugurada em 1913 pelo empresário 
Delmiro Gouveia. A ideia era abastecer 
a nascente indústria têxtil e levar água 
para a cidade de Pedra (atual Delmiro 
Gouveia), AL. 
 
\u2022 Hoje, o prédio está abandonado ao 
lado do enorme complexo hidrelétrico 
de Paulo Afonso, BA. 
Rudolfo Hesse 19 
ESTADO DA ARTE 
Embora a capacidade instalada de sistemas hidráulicos (UHE + PCH) cresça, sua participação na 
matriz cairá, em 10 anos, de 72% para 60%; 
 
A participação da Energia Eólica na matriz energética terá um crescimento próximo de 400% 
em 10 anos; 
 
Já se prevê uma participação de 3,3 % de energia solar na matriz energética brasileira. 
Rudolfo Hesse 20 
TIPOS DE UHE 
Rudolfo Hesse 21 
UHE x UHRS 
Rudolfo Hesse 22 
UHE 
Rudolfo Hesse 23 
ONS - UH ESQUEMA do SIN 
Rudolfo Hesse 24 
Rudolfo Hesse 
PERFIL ESQUEMÁTICO 
Comporta Comporta 
Gerador Gerador 
Turbina Turbina 
Sistema de 
Elevação de 
Tensão 
Sistema de 
Elevação de 
Tensão 
Barragem Barragem 
Conduto Conduto 
25 
FUNCIONAMENTO 
UHE 
Rudolfo Hesse 26 
CARACTERISTICAS DA UHE 
Turbinas: são basicamente um eixo em torno do qual é montado um 
círculo de pás. O impacto da água nas pás faz o eixo girar e o 
movimento aciona a máquina; 
 
Vertedouro: controla o nível de água da represa, evitando 
transbordamentos; 
 
Casa de Máquinas: onde estão instalados os geradores acoplados às 
turbinas; 
 
Conduto: conduz a água do reservatório até a turbina; 
 
Reservatório ou Lago: surge a partir do fechamento da barragem. 
Rudolfo Hesse 27 
CARACTERISTICAS DA UHE 
Gerador: surge a partir da energia mecânica, produz energia elétrica; 
 
Casa de Comando: local de onde se opera a usina; 
 
Saída de Água: local por onde sai a água após passar pelas turbinas; 
 
Subestação Elevadora: local onde se transforma a energia elétrica em 
alta tensão para ser transportada; 
Rudolfo Hesse 28 
Casa de Força Casa de Força 
Vertedouro Vertedouro 
Barragem Barragem 
MATERIAIS DIGITAIS 
Rudolfo Hesse 29 
MATERIAIS DIGITAIS - Itaipú 
Usina Hidroelétrica Barragem 
A altura da barragem 
principal (196 metros) 
equivale à altura de 
um prédio de 65 
andares. 
Rudolfo Hesse 30 
MATERIAIS DIGITAIS - Itaipú 
Rudolfo Hesse 31 
Usina Hidroelétrica 
Comparativos - Itaipu 
O volume total de concreto utilizado na 
construção da usina seria suficiente para 
construir 210 estádios de futebol como o do 
Maracanã, no Rio de Janeiro. 
Usina Hidroelétrica 
Vertedouro 
Comporta Comporta 
A vazão máxima do vertedouro da Itaipu (62,2 mil metros cúbicos por segundo) corresponde a 
40 vezes à vazão média das Cataratas do Iguaçu. 
32 Rudolfo Hesse 
MATERIAIS DIGITAIS - Itaipú 
MATERIAIS DIGITAIS - Itaipú 
Rudolfo Hesse 33 
Usina Hidroelétrica 
Comparativos - Itaipu 
O ferro e aço utilizados permitiriam a 
construção de 380 Torres Eiffel. 
TIPOS DE TURBINA 
UHE e PCH 
As turbinas hidráulicas dividem-se em diversos tipos, sendo os 
quatro principais: 
 
\u2022 Pelton; 
\u2022 Francis; 
\u2022 Kaplan; 
\u2022 Bulbo. 
 
Cada um destes tipos é adaptado para funcionar em usinas com 
uma determinada faixa de altura de queda e vazão. 
34 Rudolfo Hesse 
MÁQUINAS HIDRÁULICAS 
 
 
 
Turbinas de Reação 
recebe