II_Teórico geração e transmissao de energia eletrica

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Geração, Transmissão 
e Distribuição de 
Energia Elétrica
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Esp. Alexandre Leite Nunes
Revisão Textual:
Prof. Me. Claudio Brites
Geração de Energia Elétrica 
Geração de Energia Elétrica 
 
 
• Estudar os tipos de geração de energia elétrica.
OBJETIVO DE APRENDIZADO 
• Introdução;
• Sistemas de Geração de Energia Elétrica.
UNIDADE Geração de Energia Elétrica 
Introdução
A geração de energia elétrica em nosso país se vale do grande e inesgotável (em 
alguns casos) número de fontes dos quais podemos fazer uso na obtenção desse tipo 
de energia. Soma-se a isso a facilidade de transporte e o baixo índice de perda de 
energia durante o transporte e as necessárias conversões.
Essas fontes, como, por exemplo, a água, o vento e o sol, traduzem-se em fon-
tes renováveis e, em sua maioria, fazem uso de forças sintéticas para empurrarem 
turbinas e geradores. Temos ainda a luz do sol que, através de processos químicos e 
físicos, é transformada em fontes de eletricidade, as quais depois serão convertidas 
em calor, movimento, luz, processos químicos, entre outras tantas possibilidades, 
trazendo o futuro e o desenvolvimento a todos. 
O Brasil, por sua abundância em grandes cursos d’água, espalhados por boa 
parte de seu território, tem como sistema gerador principal a hidrelétrica, que con-
verte o movimento cinético d’água em eletricidade. Contudo, estudos estão tornando 
possível se extrair energia elétrica de outros tipos de fontes que compõem a matriz 
energética do país, como: gás natural, petróleo, carvão, nuclear, biomassa, eólica, 
solar, geotérmica, marítima e biogás.
Na Figura 1, podemos ver a participação de cada fonte no sistema elétrico Brasileiro.
A Matriz Elétrica Brasileira em 2019
Hídrica – 60,9%
Eólica – 8,6%
Biomassa – 8,5%
Gás Natural – 7,6%
Petróleo – 5,1%
Importação – 4,7%
Carvão Mineral – 2,1%
Solar Fotovoltaica – 1,3%
Nuclear – 1,1%
Outros Fósseis – 0,1%
Undi-Elétrica – 0,00003%
Figura 1 – A Matriz Elétrica Brasileira em 2019
Fonte: Divulgação
As fontes que mostramos até agora são classificadas entre primárias, que são 
encontradas na natureza e utilizadas como se apresentam (água, por exemplo), e 
secundárias, as quais são o resultado da conversão das primárias (eletricidade, por 
exemplo), renováveis, que são aquelas que se reabastecem naturalmente, e as não 
renováveis, as quais podem se esgotar com o uso excessivo, alternativas ou conven-
cionais, conforme mostra a Figura 2.
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(Fontes Primárias)
(Fontes Secundárias)
Fontes Renováveis Fontes não Renováveis
Geotérmica
dos Oceanos
Madeira Petróleo
Gás natural
Carvão
Xisto
TurfaBio-gás
Cana de açúcar
Carvão vegetal
Óleos vegetais
Resíduos agrícolas Biomassa
Eólica Hidráulica
Gravitacional Solar Nuclear
Figura 2 – Classifi cação das fontes de energia
Fonte: Divulgação
Sistemas de Geração de Energia Elétrica 
Geradores de eletricidade 
Quando falamos em geração de energia elétrica, vem à nossa mente logo uma 
usina hidroelétrica, mas, como vimos, existem várias formas de se obter energia 
elétrica. Se existe algo que se repete nos processos de geração desse tipo de energia 
é o uso da energia cinética para fazer girar um gerador elétrico – com exceção das 
células fotovoltaicas ou piezoelétricas, das quais trataremos a tempo. 
Figura 3 – Turbina acoplada a um gerador
Fonte: Wikimedia Commons
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UNIDADE Geração de Energia Elétrica 
Por definição, gerador elétrico é um equipamento utilizado para a conversão de 
um tipo de energia (por exemplo, a energia mecânica, química etc.) em energia 
elétrica. O tipo mais comum de gerador elétrico é o dínamo – como, por exem-
plo, aqueles dínamos que colocávamos em nossas bicicletas quando crianças para 
alimentarmos uma lâmpada no guidão, só que muitas vezes maior, utilizando a in-
dução eletromagnética na conversão de energia mecânica em energia elétrica. Esse 
gerador converte a energia mecânica da rotação do seu eixo, que faz girar um imã 
permanente que atravessa um conjunto de enrolamentos de condutores; o desloca-
mento desse imã dentro do arco de bobinas induz ao aparecimento de uma tensão 
nos terminais do dínamo.
Apesar de termos visto um exemplo bastante simples de um gerador de eletrici-
dade, devemos considerar que os geradores utilizados em usinas hidroelétricas, por 
exemplo, têm como base o mesmo funcionamento, mudando a proporção física e uti-
lizando, ao invés do imã, um eletroímã de maiores proporções, conforma a Figura 4.
Figura 4 – Gerador elétrico de grande porte com eletroímã no lugar de imã
Fonte: edisciplinas.usp.br
A energia mecânica necessária para girar esse grande eletroímã pode vir de vários 
meios, movimento d’agua, vapor, vento, mares, entre outras. Veremos alguns deta-
lhes sobre isso a seguir.
Hidrelétrica 
Esse tipo de usina se aproveita do movimento cinético da queda d’água de rios 
para geração de energia elétrica. No intuito de aumentar a energia acumulada (po-
tencial), usa-se construir represas para armazenar a água. Esse tipo de usina hidráu-
lica é conhecido por usina com reservatório de acumulação. Nos casos onde não 
é possível parar o curso d’agua, é construído um tipo de usina chamada de usinas a 
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fio de água, em que a água passa pela turbina e segue seu caminho natural sem a 
necessidade de ser armazenada em uma represa.
Figura 5 – Usina Hidrelétrica
Fonte: Wikimedia Commons
Durante a passagem d’água pelo conjunto turbina-gerador, o eixo do gerador a 
uma velocidade entre 50 e 300 rpm, a quantidade e intensidade do valor da energia 
gerada é proporcional à altura do reservatório e à vazão que circula pela turbina. 
Essa turbina pode ter vários modelos diferentes para cada tipo de queda d’água, 
conforme as Figuras 6, 7, 8 e 9.
Figura 6 – Turbina Pelton, queda > 200 m
Fonte: Wikimedia Commons
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Figura 7 – Turbina Francis, queda de 30 a 200 m
Fonte: Wikimedia Commons
Figura 8 – Turbina Kaplan, queda até 30 m
Fonte: Adaptado de Wikimedia Commons
Figura 9 – Usina de Itaipu
Fonte: Itaipu.gov.br
Usinas Termelétricas 
Dentro do espaço de possibilidades de se gerar energia elétrica, figuram de forma 
crescente as usinas termelétricas, as quais produzem energia a partir da queima de 
combustíveis. O calor gerado a partir desses elementos transforma em vapor a água 
presente no sistema de tubos que estão dispostos nas paredes da caldeira. Esse vapor 
pressurizado é injetado em uma turbina que faz girar o gerador elétrico, sendo que a 
tensão elétrica gerada é levada até um transformador que a condiciona para essa seja 
transmitida e, após, distribuída. Após passar pela turbina, a água que estava em esta-
do gasoso é resfriada em um condensador e retorna para o sistema, repetindo o ciclo.
Devido ao fato de usar a água dos mares ou rios para fazer o resfriamento do siste-
ma e, por consequência, aquecer a água desses rios ou mares e, além disso, eliminar o 
dióxido de carbono, menos de 60% da energia do mundo é produzida dessa maneira. 
Não que as hidroelétricas não causem problemas ambientais, pois acredita-se que as 
hidrelétricas causam impactos muito maiores, desmatando e alagando grandes áreas.
Entre as usinas que se utilizam do sistema de geração termoelétrico, com diferentes 
tipos de combustíveis, apresentamos algumas nos itens a seguir.
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Figura 10 – Sistema de geração termoelétrica padrão
Fonte: Adaptado de repositorio.uees.edu.ec
Usina a Carvão
A usina termelétrica à carvão é um tipo de usina geradora de energia elétrica. Esse 
tipo de usina transforma a energia contida no carvão mineral em energia elétrica.
Veja um esquema de usina termoelétrica a carvão. Acesse em: https://bit.ly/3hkxN32
Usina Nuclear
Nas usinas nucleares, a energia é produzida pelo processo de fissão (divisão) do 
átomo, o qual libera energia muito rápido em forma de Luz (fótons). Todavia, se essa 
energia for liberada lentamente, gera calor em grande quantidade, o qual é usado nas 
usinas nucleares para transformara água em vapor e repetir o sistema de geração 
das usinas termoelétricas.
As usinas nucleares utilizam como combustível o Urânio, o qual torna esse tipo 
de usina bastante controversa, devido ao grande poder de contaminação do urânio 
quando ativado.
Figura 11 – Esquema de uma usina nuclear
Fonte: inis.eaea.org
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UNIDADE Geração de Energia Elétrica 
Figura 12
Fonte: phys.org
Saiba mais sobre usinas nucleares. Acesse em: https://bit.ly/3hjVtob
Usina a Biomassa
As usinas movidas a biomassa utilizam a combustão de material orgânico para 
produzir energia. Biomassa é um tipo de rejeito orgânico que pode ser utilizado 
como combustível, como, por exemplo: bagaço de cana, lenha, casca de arroz, resí-
duos de madeira etc.
Figura 13 – Usina movida à Biomassa
Fonte: cbie.com.br | Reprodução
Usina a Gás Natural
Nas usinas movidas a gás natural, a geração de energia elétrica é feita a partir da 
queima desse tipo de gás, para transformar a água em vapor. Possui baixo rendimento 
térmico e custos relativamente altos. Essas são as razões, aliás, para o baixo grau de 
difusão dessa tecnologia no setor elétrico.
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Usina a Biogás
O biogás é produzido a partir da decomposição da matéria orgânica por bactérias. 
É utilizado na geração de energia elétrica, por meio de um processo controlado de 
combustão, que ativa um gerador que produz energia elétrica. 
Geração Eólica
No sistema de geração eólica, é feita a convecção da energia cinética das massas 
de ar em movimento (vento) em energia mecânica, a qual faz girar o eixo do gerador. 
A turbina eólica também é denominada aerogerador. 
Figura 14 – Geração eólica
Fonte: ambientemovimento.org
Geração Solar
A energia solar fotovoltaica é a conversão direta da radiação solar em energia 
elétrica. Essa conversão é realizada pelas células fotovoltaicas, de material semicon-
dutor. Quando a luz do sol incide sobre as células, a luz provoca a movimentação 
dos elétrons do material condutor, transportando-os pelo material até esses serem 
captados por um campo elétrico, o qual é formado por uma diferença de potencial 
existente entre os semicondutores da placa, gerando uma diferença de potencial e 
ainda gerando eletricidade.
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UNIDADE Geração de Energia Elétrica 
O sistema fotovoltaico não exige uma alta incidência de luz para funcionar, mas 
vale lembrar que a quantidade de energia produzida depende da intensidade da luz – 
quanto maior a incidência de luz, maior será a produção de eletricidade.
Figura 15 – Painéis solares instalados em telhado
Fonte: Freepik
Geração Geotérmica
A Energia Geotérmica é um tipo de energia obtida por meio do calor encontrado 
no interior da terra. Aproveita-se esse calor por meio de grandes perfurações no 
solo, o calor aquece a água ao ponto de transformá-la em vapor, o qual é utilizado 
para girar o eixo do gerador.
Figura 16 – Usina geotérmica
Fonte: alunosonline.uol
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Geração Marítima
A energia maremotriz é uma forma de geração de eletricidade que se aproveita das 
alterações no nível das marés, as quais variam entre as marés altas e baixas. Essas va-
riações movimentam os “braços” de um sistema de geração de energia elétrica.
Figura 17 – Sistema de geração marítima
Fonte: paineira.usp
Para ampliar seu conhecimento sobre células de hidrogênio, acesse ao link a seguir, 
disponível em: https://bit.ly/30wt5Zb
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UNIDADE Geração de Energia Elétrica 
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Livros
Introdução à análise de circuitos
BOYLESTAD, R. L. Introdução à análise de circuitos. 12. ed. São Paulo: Prentice 
Hall, 2012. (e-book)
Geração, transmissão, distribuição e consumo de energia elétrica
GEDRA, R. L. Geração, transmissão, distribuição e consumo de energia 
elétrica. 1. ed. São Paulo: Érica. 2014. (e-book)
Análise de circuitos elétricos
MARIOTTO, P. A. Análise de circuitos elétricos. São Paulo: Prentice Hall, 
2003. (e-book)
Circuitos elétricos
NILSSON, J. W.; RIEDEL, S. A. Circuitos elétricos. 8. ed. São Paulo: Pearson, 
2008. (e-book)
Geração de energia elétrica
REIS, L. B. Geração de energia elétrica. 2. ed. São Paulo: Manole. 2011. (e-book)
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Referências
BORGES NETO, M. R. Geração de energia elétrica: fundamentos. São Paulo: 
Érica. 2012. (e-book)
DORF, R. C.; SVOBODA, J. A. Introdução aos circuitos elétricos. 8. ed. Rio de 
Janeiro: Grupo GEN, 2016. (e-book)
PINTO, M. O. Energia elétrica: geração, transmissão e sistemas interligados. Rio de 
Janeiro: LTC, 2018. (e-book)
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