A bexiga expansível se move, chegando ao ponto em que retorna, criando um movimento giratório para a roda d'água. Este sistema há muito que constitui a espinha dorsal da energia renovável. Sua técnica, conhecida como geração hidrelétrica, é amplamente utilizada há centenas de anos e seu tempo está longe de acabar. Neste artigo, você aprenderá sobre os aspectos técnicos dos geradores hidrelétricos, os benefícios que eles oferecem, seu impacto no meio ambiente e os avanços tecnológicos inteligentes que estão prestes a alcançar. Ao final do artigo, você terá um guia completo de como funcionam os geradores hidrelétricos.
Sumário:
1. Como funcionam os geradores hidrelétricos
2. Vantagens da energia hidrelétrica
3. Considerações ambientais
4. Avanços tecnológicos em geradores hidrelétricos
5. Perspectivas futuras da energia hidrelétrica
Como funcionam os geradores hidrelétricos
Os geradores hidrelétricos funcionam segundo um princípio simples: eles pegam a energia cinética da água, que flui da barragem através das turbinas, e a convertem em energia elétrica. Para fazer isso, é necessário coletar bastante água em um reservatório, geralmente atrás de uma barragem no outro lado do rio. A água represada é então liberada através de um vertedouro composto por turbinas.
Cada um está conectado a um gerador. Quando as turbinas giram, os ímãs dentro dos geradores giram, o que por sua vez provoca a indução eletromagnética e a produção de eletricidade. Esta eletricidade é então transportada através das linhas de energia para casas e edifícios, criando um fluxo constante de energia renovável.
A eficiência com que um gerador hidrelétrico gera eletricidade é influenciada por fatores como a vazão da água, a altura em que ela cai (a altura manométrica) e o tipo de turbina utilizada. Melhorias no projeto, bem como o uso de sistemas de controle avançados, aumentaram a eficiência e a produção das usinas hidrelétricas. A energia hidroeléctrica representa actualmente 17% de toda a produção energética mundial.
Vantagens da energia hidrelétrica
A energia hidrelétrica tem muitas vantagens e pode ser uma das melhores fontes de energia renovável.
Por um lado, a energia hidroeléctrica é um recurso energético renovável porque é totalmente dependente do ciclo da água. Isso significa que pode ser facilmente reabastecido por precipitação e evaporação, o que o torna confiável e estável a longo prazo.
Por outro lado, a energia hidrelétrica não produz poluição. O processo é muito simples: a água caindo de uma posição alta para uma posição baixa faz girar uma turbina que está ligada a um gerador. A única desvantagem é que para produzir eletricidade temos que criar reservatórios e barragens, o que pode ser muito caro.
Contudo, no geral, pode-se afirmar que a energia hidroeléctrica é uma das melhores fontes de energia renovável para o futuro.
Em segundo lugar, os geradores hidroelétricos são baratos de operar e manter. Uma vez construídas, o custo de geração de energia hidrelétrica é muito inferior ao do uso de combustíveis fósseis. Além disso, muitas usinas hidrelétricas podem funcionar bem por muito tempo, muitas vezes mais de 50 a 100 anos com manutenção.
Um terceiro grande benefício é que as centrais hidroeléctricas podem fornecer electricidade em picos de carga – isto é, podem ajustar a taxa de fluxo de água de acordo com a procura, dando à rede eléctrica flexibilidade para adequar o fornecimento às necessidades. Isto é especialmente útil em áreas com elevada procura de energia ou quando a energia eólica e solar são fontes de eletricidade renovável, uma vez que a energia hídrica pode mitigar as flutuações de energia geradas pela energia eólica e solar.
Considerações ambientais
A produção de energia hidroeléctrica é em grande parte limpa, com pouco impacto no ambiente, excepto quando é necessário construir uma barragem ou um reservatório, o que tem um impacto óbvio na ecologia local – terrenos inundados pelo reservatório podem destruir habitats, deslocar a vida selvagem, alterar a água qualidade e alterar a temperatura da água.
Para atenuar alguns desses impactos, a maioria dos projectos hidroeléctricos modernos também incluem medidas para preservar e restaurar ecossistemas. As escadas para peixes e os sistemas de desvio podem permitir que as espécies aquáticas contornem as barragens, enquanto os calendários de libertação das novas instalações hidroeléctricas podem imitar os fluxos naturais para ajudar os habitats a jusante.
Além disso, a deposição de lodo nos reservatórios reduz a capacidade das usinas hidrelétricas e pode ser prejudicial aos organismos aquáticos. A dragagem de reservatórios e a gestão de lodo são necessárias para manter a capacidade do reservatório e a qualidade ecológica.
Contudo, apesar destes obstáculos, a energia hidroeléctrica ainda é uma das fontes de energia mais limpas. Primeiro, não emite diretamente gases de efeito estufa nem poluentes atmosféricos. Em termos de pegada de carbono e de esforço para minimizar as alterações climáticas, a energia hidroeléctrica não causa danos.
Avanços tecnológicos em geradores hidrelétricos
Tecnologias inovadoras recentes tornaram os geradores hidrelétricos mais ecológicos e mais baratos do que nunca. Por exemplo, melhorias nos designs das turbinas – incluindo a criação de designs amigos dos peixes e de baixa queda – reduziram grandemente os efeitos ambientais adversos e maximizaram a produção de energia de riachos e rios mais pequenos.
Enquanto isso, o aumento da resistência e novos tipos de materiais, combinados com melhores técnicas de fabricação, prolongaram a vida útil e melhoraram o desempenho dos componentes hidrelétricos. Por exemplo, o uso de materiais e revestimentos de turbinas resistentes à corrosão aumentou o período de operação das turbinas entre as execuções de manutenção.
Além disso, algumas usinas hidrelétricas foram modernizadas, vinculando-as a redes inteligentes. Isto permitiu a alguns operadores gerir a produção de energia e o equilíbrio da rede em tempo real, nomeadamente ajustando automaticamente o fluxo de água e a produção de energia das barragens, com o objectivo de maximizar a eficiência da produção para a estabilidade da rede.
A outra é nos sistemas hidroeléctricos de armazenamento por bombagem, onde o excesso de electricidade é utilizado para bombear água para os reservatórios durante períodos de baixa procura, que é depois libertada para gerar electricidade durante os picos de procura, fornecendo energia de reserva e tornando as redes mais resilientes.
Perspectivas futuras da energia hidrelétrica
Na verdade, o futuro parece promissor para a energia hidroeléctrica. Muitas novas tendências e desenvolvimentos permitirão que a indústria se expanda e inove. Num futuro próximo, os sistemas micro-hidrelétricos e de pequena escala estarão amplamente disponíveis. Estes sistemas fornecem frequentemente electricidade de forma descentralizada e baseada na comunidade, e são particularmente úteis para fornecer energia a áreas remotas, reduzindo ao mesmo tempo a necessidade de grandes centrais eléctricas.
Além disso, estão surgindo sistemas hidrelétricos híbridos que combinam energia hidrelétrica com outras tecnologias renováveis, como solar e eólica. São mais consistentes e fiáveis que as hídricas, capitalizando condições de produção complementares.
Novos esforços para mitigar as alterações climáticas e produzir energia renovável a nível global irão encorajar mais investimentos em projectos hidroeléctricos. Existem grandes possibilidades para a expansão da infra-estrutura hidroeléctrica nos países em desenvolvimento e para a facilitação do acesso à energia limpa nos mercados emergentes.
Os geradores hidrelétricos se tornarão mais eficientes e ambientalmente compatíveis à medida que o desenvolvimento tecnológico continuar. Além disso, a procura contínua de materiais inovadores, designs de turbinas e soluções de armazenamento de energia continuará a garantir que a energia hidroeléctrica continue a ser parte integrante das políticas energéticas sustentáveis em todo o mundo.
Conclusão
Os geradores hidrelétricos são a rocha da era das energias renováveis. Seus fundamentos, vantagens e desvantagens, impactos ambientais e evolução tecnológica são importantes para uma visão viável e futura da energia. Na verdade, a energia hidroeléctrica terá um papel fundamental no caminho para a sustentabilidade energética, através do progresso tecnológico e de uma maior atenção às implicações ambientais.
