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1 Tema 1 -Introdução Heloisa Teixeira Firmo hfirmo@poli.ufrj.br 2562-7991 2 Bibliografia Águas Doces no Brasil Org e coord Aldo Rebouças (vários autores), 2006 Usinas Hidrelétricas, Gerhard P. Schreiber http://www.fcth.br/public/material.html Manuais ELB (Inventário, PCH, Viabilidade) Site da Eletrobras, do MME, do NOS, site ABRH. 3 Tema 1 -Introdução/Histórico Heloisa Teixeira Firmo hfirmo@poli.ufrj.br 2562-7991 4 Bibliografia Águas Doces no Brasil Org e coord Aldo Rebouças (vários autores), 2006 Usinas Hidrelétricas, Gerhard P. Schreiber http://www.fcth.br/public/material.html Manuais ELB (Inventário, PCH, Viabilidade) Site da Eletrobras, do MME, do ONS (site ABRH) 5 No século XVIII o uso das rodas d´água atingiu o seu ápice quando, só na Inglaterra, havia mais de 10 mil unidades. A potência de uma roda d´água era de 0,1 MW, cerca de mil vezes menor do que uma típica turbina de hidrelétrica nos dias de hoje. A roda d´água foi o primeiro engenho capaz de realizar trabalho a partir da queda d´água, transformando energia hidráulica em energia mecânica. Introdução/Histórico 6 No final do século XIX a roda d´água passou a ser substituída pelo conjunto turbina-gerador, que transforma energia hidráulica em energia elétrica. Como a eletricidade pode ser transportada por fios condutores, passou a ser possível desfrutar dos benefícios produzidos por uma queda d´água em outros locais, afastados da queda d´água. Introdução/Histórico 7 No destino final, a eletricidade pode ser transformada em outras formas de energia, inclusive mecânica. A transmissão de energia elétrica por grandes distâncias tornou-se viável técnica e economicamente no início do século XX, trazendo grande desenvolvimento de UHE´s , inclusive no Brasil. Introdução/Histórico 8 As UHE´s aproveitam a diferença de energia potencial existente entre o nível d´água de montante e o de jusante. Quando a água cai do nível mais elevado para o menos elevado, dentro de um tubo, essa energia potencial é transformada em energia cinética e de pressão que, por sua vez, faz girar a turbina e, junto dela, o gerador. O giro do gerador produz energia elétrica, que é proporcional ao produto da vazão turbinada pela altura de queda d´água. Introdução/Histórico 9 Por essa razão, rios caudalosos, como o Amazonas, mas sem queda d´água, ou rios com grande queda, mas com vazão intermitente, não são vocacionados para aproveitamento hidrelétrico. Rios de montanha são caracterizados por pequena vazão e grande declividade. Em condições naturais, a energia potencial vai sendo dissipada em calor, pelo atrito, à medida que a água escoa. Introdução/Histórico 10 Para evitar esse desperdício, empreendem-se obras de engenharia para concentrar a diferença de nível de diversas cachoeiras e corredeiras em uma única queda. No Brasil, a maior parte dos rios é de planalto ou de planície, quando os rios são caracterizados por grande vazão e baixa declividade. Nesses casos, a queda é criada pela construção de uma barragem. Introdução/Histórico 11 A vazão à jusante da barragem passa a variar menos depois da construção da barragem do que variava antes, porque o reservatório tende a encher na época das cheias, às vezes evitando inundações, e esvaziar em época de estiagem, às vezes evitando racionamentos. Por isso, é chamado reservatório de regularização. Introdução/Histórico 12 Como a flutuação de vazão em condições naturais raramente coincide com a flutuação da necessidade do uso da água, inclusive para a produção de energia elétrica, a regularização do rio, em geral, é extremamente benéfica. Se o reservatório de regularização estiver cheio e a vazão afluente for maior do que a máxima vazão capaz de ser conduzida pelas turbinas, configura-se uma sobra de água, que deve ser escoada pelos vertedores. Introdução/Histórico 13 Existem, no Brasil, 31 reservatórios construídos pelo setor elétrico, com volume útil superior a 1 bilhão de m3. O parque hidrelétrico brasileiro é um dos maiores do mundo. Introdução/Histórico 14 Energia produzidas nas UHE´s é renovável graças ao ciclo hidrológico. As UHE´s não necessitam de combustível, pois são “movidas à água”. UHE: Custo de O&M muito baixo. Custo de investimento muito alto. UTE: Custo de O&M muito alto. Custo de investimento muito baixo. Introdução/Histórico 15 Usinas hidrelétricas: conjunto de dispositivos (obras, reservatório, equipamentos) que permitem transformar energia hidráulica → energia mecânica → energia elétrica circuito hidráulico de geração, principais estruturas : vertedouro , tomada d´água, barragens, canais de adução, condutos forçados, casa de força. Introdução/Histórico 16 Brasil: Com a criação do Ministério das Minas e Energia, em 1960, avança a estruturação do setor elétrico brasileiro. Em 1962 é criada a ELETROBRAS. Em 1968 é criado o Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica (DNAEE), sucessor, respectivamente, do DNPM/Serviço de Águas do Departamento Nacional de Produção Mineral e do Conselho Nacional de Águas e Energia Elétrica. Introdução/Histórico 17 Brasil: O DNAEE fica encarregado da gestão dos usos das águas e dos serviços de energia elétrica em âmbito federal até sua extinção, em 1997, com a estruturação da agência reguladora ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) e da ANA (Agência Nacional de Águas). Introdução/Histórico 18 Brasil: As primeiras preocupações com o meio ambiente surgem com a promulgação do Código Florestal – Lei nº 4.771, de 1965 – que cria as áreas de preservação permanente e, indiretamente, protege a vazão e a qualidade das águas ao determinar a preservação das florestas e das matas ciliares situadas ao longo dos cursos de água, nascentes, lagos, lagoas ou reservatórios. Introdução/Histórico 19 Brasil: Ambas visões, a ambiental e a econômica, passam a conviver de maneira mais próxima e a enfrentar o desafio da busca do equilíbrio entre os respectivos enfoques. A Constituição de 1967 atribui ao governo federal duplo papel: de um lado, o de poder concedente e regulador; e de outro, o de investidor - empreendedor, portanto sujeito à própria regulação. Introdução/Histórico 20 Brasil: O setor elétrico continuou em expansão com perfil estatizante até meados dos anos 90; o símbolo desse período é a Usina Hidrelétrica de Itaipu, projeto binacional que envolveu Brasil e Paraguai e se tornou a principal unidade geradora do sistema. Em pouco tempo, o Brasil viria a desenvolver um complexo sistema de produção, transmissão e distribuição de energia elétrica de fonte hídrica, que ocupa posição central na matriz energética do País. Introdução/Histórico 21 Brasil: Apesar da predominância do uso das águas para a geração de eletricidade, tal opção gera benefícios inclusive para outros setores usuários, como a formação de recursos humanos capacitados, produção de conhecimentos científicos e tecnológicos (especialmente a sistematização de dados e informações hidrológicas sobre as principais bacias brasileiras) e a regulação de caudais e níveis de grandes rios, decorrente da instalação dos reservatórios das hidrelétricas. Introdução/Histórico http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/capacidadebrasil.asp Atualizado em 22/03/2012 (CGH Centrais Geradoras Hidrelétricas – até 1 MW) Os valores de porcentagem são referentes a Potência Fiscalizada. A Potência Outorgada é igual a considerada no Ato de Outorga. A Potência Fiscalizada é igual a considerada a partir da operação comercial da primeira unidade geradora. Empreendimentos em Operação Tipo Quantidade Potência Outorgada (kW) Potência Fiscalizada (kW) % CGH 372 218.126 215.305 0,18 EOL 73 1.575.738 1.471.192 1,26 PCH 423 3.933.709 3.889.007 3,32 UFV 8 5.494 1.494 0 UHE 180 78.715.663 78.277.779 66,83 UTE 1.529 32.861.698 31.276.224 26,70 UTN 2 1.990.000 2.007.000 1,71 Total 2.587 119.300.428 117.138.001 100 Legenda CGH Central Geradora Hidrelétrica CGU Central Geradora Undi-Elétrica EOL Central GeradoraEolielétrica PCH Pequena Central Hidrelétrica
