A energia hidrelétrica é a fonte de energia renovável de eletricidade mais amplamente utilizada em todo o mundo. Geradores hidrelétricos estão amplamente disponíveis, sendo os maiores utilizados em usinas hidrelétricas, localizadas em reservatórios e barragens, até os menores, utilizados para aplicações domésticas e rurais. Este artigo oferece algumas orientações na seleção dos geradores hidrelétricos mais adequados para suas necessidades.
Conteúdo
Projeções do mercado global para geradores hidrelétricos
Uma introdução aos geradores hidrelétricos
Tipos de turbinas hidrelétricas
Uma olhada na gama de geradores hidrelétricos disponíveis
Considerações finais
Projeções do mercado global para geradores hidrelétricos
O mercado global de geradores hidrelétricos está crescendo bem, a uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de 6.8% ao longo do período de 10 anos, de 2022 a 2032. Em 2022, o valor de mercado era US $ 137.6 bilhões, crescendo para US $ 264.41 bilhões por 2032.
A participação de mercado é liderada pelo sistemas fixos de grandes hidrelétricas em 63%, Ao longo sistemas portáteis menores em 37%, embora se preveja que sistemas mais pequenos cresçam mais rapidamente a um ritmo CAGR de 7.8%.
A Ásia-Pacífico lidera o uso atual e o crescimento projetado do mercado, sendo a China o maior produtor de energia hidrelétrica de grandes barragens. Sistemas menores estão crescendo em todo o mundo devido ao crescente interesse em fontes de energia renováveis. Sistemas menores são leves e fáceis de instalar em locais como fazendas e pequenas propriedades para complementar outras fontes de geração de energia.
Uma introdução aos geradores hidrelétricos
As civilizações usam o poder da água há mais de 2000 anos. Na era moderna, mais de 70% da electricidade mundial é gerada por energia hidroeléctrica, tornando-a facilmente a fonte de energia renovável mais utilizada em todo o mundo.
Os geradores hidrelétricos usam a força da água corrente para gerar eletricidade. Eles fazem isso passando água pelas pás do ventilador de uma turbina. As pás agem como uma hélice para girar um eixo de metal, que então aciona um motor. O motor gera energia elétrica. O tamanho da turbina e o fluxo da água determinam a quantidade de eletricidade gerada.
O fluxo de água é alcançado através de alguns métodos de fluxo direto:
- A água é liberada de uma fonte cativa, como um reservatório, ou do fluxo natural de uma cachoeira ou rio. Desta forma, a gravidade é a principal força que impulsiona a água através da turbina.
- A água é redirecionada de outra fonte, para fluir pela turbina. Isso geralmente é criado pela canalização de um corpo de água maior, como um rio, para canais e tubulações cada vez menores. Este processo pode gerar altas pressões para empurrar as pás da turbina.
- A água é bombeada para cima, para uma instalação armazenada, como um reservatório, que então libera essa água para fluir para baixo, por gravidade, até a turbina. Este método requer energia para empurrar a água para cima, por isso é mais eficiente quando fontes de energia renováveis são usadas para criar essa energia.
O diagrama acima de Empresa de tecnologia Chengdu Forster mostra um exemplo de usina hidrelétrica situada em um reservatório, usando fluxo de água por gravidade através da turbina da usina.
O uso de água de fontes naturais torna o gerador hidrelétrico uma energia renovável, mas o princípio é o mesmo para a geração de energia a partir de combustíveis fósseis. As centrais eléctricas a carvão utilizam carvão para aquecer água, para criar vapor, que é então forçado através da turbina.
A Barragem das Três Gargantas, que atravessa o rio Yangtze, na China, é a maior central hidroeléctrica do mundo, com turbinas de 32 x 700 Megawatts (Mw) e mais dois geradores de 50 Mw que fornecem energia à própria central eléctrica.
Geradores hidrelétricos com capacidade inferior a 5 quilowatts são comumente usados em fazendas, pequenas propriedades e pequenas indústrias, e em usos de energia fora da rede ou híbrida. Para geradores de 5 quilowatts ou mais, a aplicação pode incluir a alimentação de pequenas comunidades, indústrias rurais e necessidades agrícolas maiores.
Tipos de turbinas hidrelétricas
As turbinas hidrelétricas geram sua energia a partir da combinação da pressão e do fluxo da água. A pressão, ou força da água, é determinada a partir da altura da fonte de água, chamada de 'cabeça'. O fluxo da água é o volume e a velocidade da água
Existem diferentes tipos de turbinas, adequadas a diversos tipos de altura manométrica e fluxo de água. Os dois principais tipos são reação e impulso.
turbinas de reação têm suas pás de turbina posicionadas totalmente dentro do fluxo de água e são giradas conforme a água flui sobre as pás, com todas as pás em contato com o fluxo de água. Os tipos de pás de turbina usadas incluem hélice (como para uma hélice de barco), Kaplan (pás ajustáveis), cinética (direta do fluxo) e Turbina Francis (como as pás de um motor a jato). O tipo de pá da turbina é escolhido com base na altura manométrica e na vazão da água, cada uma com seus benefícios. A maioria das turbinas de reação são usadas para alturas manométricas mais baixas e vazões mais altas, embora as turbinas Kaplan também sejam adequadas para alturas manométricas altas.
turbinas de impulso geram sua energia a partir do fluxo de água, para mover a roda (corredor). Nas turbinas de impulso Pelton, apenas parte do rotor está em contato com o fluxo de água (imagine uma roda d'água em um moinho). À medida que o fluxo gira o rotor, cada nova lâmina entra no fluxo e o movimento continua. As turbinas Pelton funcionam bem para altas alturas manométricas e baixo fluxo. As turbinas de fluxo cruzado permitem o fluxo através de uma parte mais ampla da roda da turbina, capturando o fluxo na entrada e na saída. Eles funcionam bem para fluxo muito alto e queda d'água baixa.
Uma olhada na gama de geradores hidrelétricos disponíveis
As grandes centrais hidroeléctricas em todo o mundo estão normalmente localizadas em grandes rios e em reservatórios, com geradores hidroeléctricos correspondentemente grandes e especialmente construídos, com capacidade de 500 megawatts ou mais. Para aplicações menores, como geração de energia rural, sistemas agrícolas e industriais fora da rede, geradores consideráveis estão disponíveis para pedido on-line.
Esta seção analisa uma seleção de uma ampla gama de geradores hidrelétricos que podem ser adquiridos “prontos para uso” e sugere algumas das aplicações a serem consideradas.
Geradores de grande porte
Onde a capacidade de geração excede 1 Megawatt (1000 Quilowatts), a quantidade de energia produzida excede as necessidades típicas de uma pequena fazenda ou casa, portanto seu uso é mais adequado para aplicações industriais e para o fornecimento de energia da comunidade rural dentro ou fora da rede. Esses grandes geradores hidroeléctricos seriam instalados perto ou numa fonte de água próxima, tal como um rio, lago ou pequeno reservatório. A água pode ser fornecida diretamente por gravidade, mas é mais provável que seja bombeada ou redirecionada de uma fonte próxima.
Geradores de tamanho menor
Abaixo de 1 megawatt de capacidade, geradores hidrelétricos menores, que podem produzir entre 5 e 500 quilowatts ou mais, são muito adequados para pequenas fazendas e grandes habitações fora da rede. É provável que estejam localizadas perto de pequenos rios e grandes riachos, onde o fluxo de água é consistente para manter a produção de energia fiável.
Microgeradores hidrelétricos
Com capacidade inferior a 5 quilowatts, os microgeradores hidrelétricos são muito pequenos, portáteis e fáceis de instalar em residências e vilas fora da rede, pequenas fazendas rurais e indústrias caseiras. Podem ser instalados em córregos, com fluxo facilmente redirecionado através da tubulação fornecida.
Modelos educacionais
Existem vários modelos de demonstração de geradores hidrelétricos disponíveis online. Eles são projetados para uso em salas de aula de ciências para educar os estudantes de ciências sobre como funciona a hidreletricidade.
Considerações finais
Os geradores hidrelétricos utilizam um fluxo constante de água para gerar eletricidade. Eles podem variar em escala, desde usinas multigeradoras que podem produzir mais de 20,000 megawatts até pequenos kits domésticos que não podem produzir mais do que um quilowatt. Os grandes geradores atendem às necessidades dos países que podem fazer uso da geração de energia em grande escala. Os geradores mais pequenos são cada vez mais populares para as necessidades de energia fora da rede, para a pequena geração de energia rural e para aqueles que gostam de energias renováveis.
Ao escolher o gerador hidrelétrico certo, o comprador já terá clareza sobre a provável aplicação, seja ela baseada em reservatório ou grande corpo d'água, ou localizada em um pequeno córrego rural. A localização e a potência pretendida são as principais considerações, com uma decisão secundária sobre o tipo de turbina que é mais adequada à pressão (altura manométrica) e ao fluxo da água.
Os potenciais compradores podem conferir a ampla escolha disponível no Chovm.com showroom on-line.
