XIII SEMINÁRIO NACIONAL DE GESTÃO E USO DA ÁGUA. Pelotas - Rio Grande do Sul 11 de dezembro de 2010

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1 XIII SEMINÁRIO NACIONAL DE GESTÃO E USO DA ÁGUA. Pelotas - Rio Grande do Sul 11 de dezembro de 2010 HIDROENERGIA E O DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Prof. Dr. Geraldo Lúcio Tiago Filho. CERPCH - IRN UNIFEI Resumo 1. Conceitos Básicos 2. Características do Setor Elétrico Brasileiro 3. Expansão do setor elétrico brasileiro 4. O que são Pequenas Centrais Hidrelétricas - PCH? 5. Componentes hidromecânicos. 6. Alguns Desafios Tecnológicos das PCH no Brasil 7. Alguns Projetos Desenvolvidos na Região Amazônica 8. Conclusões 2 1

2 1. CONCEITOS BÁSICOS 1.1. O que é energia? Energeia é o termo grego para Energia que, segundo a física, é a capacidade de um sistema em realizar trabalho O que é trabalho? Trabalho é o deslocamento de um corpo resultante da ação de uma força.. F = m.g. Γ= F. x 4 2

3 1.3. O que é Energia Hidráulica? SOL Vento chuva evaporação Potência Hidráulica E H = m a.g. h = ρ. V. g. h Queda = H Potência Hidráulica P H = E H / t = ρ. g. h. V/ t P H =ρ. g. H. Q Vazão = Q O que são Centrais Hidrelétricas? São sistemas construídos para transformar a energia hidráulica existente em um curso d água em energia elétrica Q H P = ρ g Q. H. [W] E= ρ g Q. H. T [W hora] 6 3

4 1.5 PCH Arranjo Típico (com canal de adução) Tomada d água barragem Canal de adução Câmara de Carga Conduto forçado Microsoft Office Word 2003.lnk Grupo Gerador Casa de máquinas Canal de fuga Subestação Linha de Transmissào Classificação das Centrais Hidrelétricas UHE P > 30 MW Sistema Interligado Centrais Hidrelétricas PCH 1 MW < P < 30 MW MiniCH 0,1 MW < P < 1 MW Geração distribuída MicroCH P < 0,1 kw Sistema Isolado Centrais de Geração Hidrelétrica -CGH 8 4

5 1.7. Geração Distribuída Sistema Interligado Geração Distribuída Linha de Transmissão 1 Geração Concentrada GC Demanda Subestação Expansão da demanda Custo de expansão evitado Expansão Linha de Transmissão Geração Concentrada GC expansão 9 Sistema Interligado Geração Distribuída Impossibilidade Técnica ou Econômica para o atendimento com extensão da rede Distribuição Micro redes Expansão da LT Subestação Demanda Linha de Transmissão 1 Geração Concentrada GC 10 5

6 2. Características do setor Elétrico Brasileiro OS 15 MAIORES GERADORES DE ENERGIA ELÉTRICANO MUNDO Hidrelétrica Nuclear Outras Renováveis Termoelétrica USA China Japão Rússia Canadá Índia Alemanha França Reino Unido Brasil Coréia do Sul Itália Espanha Austrália África do Sul 10º MWh 10 6 fonte: International Energy Annual

7 2.2. Potencial Hidráulico Brasileiro Por região 55,3 % 3,4 % 15,5 % 12,1 % 11,3 % Índice de Aproveitamento do Potencial Hidrelétrico Brasileiro ( março 2003) Fonte: Atlas de Energia Elétrica do Brasil (ANEEL, 2005) 14 7

8 2.3. Índice de Aproveitamento do Potencial Hidrelétrico Brasileiro NORTE Potencial: MW Explorado: 8,9% Norte Nordeste NORDESTE Potencial : MW Explorado: 40,4% Centro-Oeste SUDESTE / CENTRO - OESTE Potencial: MW Explorado: 41,0% Suldeste Sul SUL Potencial: MW Explorado: 47,8% BRASIL Total: MW Explorado: 28,2% Fonte: Balanço Energético Nacional Expansão do setor elétrico brasileiro 16 8

9 Sistema Isolado Predominantemente Térmico 3.1 SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO Jirau Santo Antônio Manaus Belo Monte SISTEMA INTERLIGADO Sistemas Isolados 2 % do mercado Potência Instalada Importação Transmissão MW 200 MW Km Predominante Hidroelétrico Grandes Reservatórios Grandes Interligações Sistema Interligado 98 % do mercado Potência Instalada Importação Transmissão MW MW Km Centrais Hidrelétricas instaladas no país Fonte : Atlas de Energia Elétrica no Brasil,

10 Evolução histórica da construção de PC no Território Brasileiro EXPANSÃO DO SISTEMA ELÉTRICO 20 10

11 4. Componentes Hidromecânicos Turbinas Hidráulicas Tipos Convencionais Pelton Kaplan Francis 22 11

12 4.2.. Turbina Não Convencionais 23 Michell- Banki Tubina de Fluxo Cruzdo Bomba com Turbina Tecnologia Apropriada 24 12

13 4.3.. Turbinas Hidrocinéticas Protótipo desenvolvido UNB Universidade Federal de Brasília Rotor axial 2 pás Grade de proteção Gerador Geração 1 Julho 1995 Correntina-Bahia (1,5 KW) Alavanca de Posicionamento Outros dispositivos hidrocinéticos (desenvolvidos no CERPCH- Unifei) Turbina hidrocinética Poraquê 26 13

14 4.4. Outros dispositivos hidrocinéticos (desenvolvidos no CERPCH- Unifei) e a b c d Dispositivo hidrocinético Hidropólio Alguns Desafios Tecnológicos das hidrelétricas no Brasil 28 14

15 5.1. Barragens Móveis Barragem Móvel Inclinável Barragem Móvel com elementos infláveis Turbinas amigáveis à Peixes Laboratório Hidromecânico para PCH Cerpch - IRN 30 15

16 6.3. Mecanismo de Transposição de peixes Alguns Projetos Desenvolvidos nna Região Amazônica Uso produtivo da Energia 32 16

17 6.1. MCH Aruã O projeto Cachoeira de Aruã Município de Santarém - Pará Um modelo comunitário auto-sustentável de geração de energia promovido pelo MME (Ministério de Minas e Energia); Os trabalhos iniciaram em Abril de Potência da MCH 60 kw Atendimento à todas a 55 famílias, uma escola, duas unidades produtivas que geraram empregos e uma estação de bombeamento ao reservatório de água da comunidade MCH Cachoeira Aruã 34 17

18 USO PRODUTIVO DA ENERGIA ELÉTRICA 35 USO PRODUTIVO DA ENERGIA ELÉTRICA Suprimento de Água Carpintaria Padaria Unidade de Sucos Concentrados 36 18

19 6.2. MCH Canaã O também desenvolvido com o apoio do MME Ministério de Minas e Energia através do fundo Setorial CT-Energ- CNPq Município de Pimenta Bueno, Rondônia Assentamento do INCRA com 55 famílias MCH Canaã 38 19

20 L gua CTo mad ad' Á xo Flu Pai ne l 1 3,00x1,20 1,00 11/11/ Estrada de acesso C.Carga - C.Maq. (105 m ) Canal de Fuga (NA Jus 318,30 m) Início estrada p/ Comun. Canaã (5.000 m ) Estrada de acesso T.D.-C.Carga (450 m ) Câmara de Carga NA 328,50 m Conduto Forçado (70,00 m) Casa de Máquinas (EL. 320,35m) GG 50kW Cor redeira 2 (NA 324,00) Cor redeira 3 (NA 321,5 0) A MATA CILIAR 1,50 X 1,80 1,00 2,00 2,10 1,50 X 1,80 1,00 A Canal de Adução (430 m ) MCH dos Cinta Larga Bloco de Ancoragem BA MATA CIL IAR Subestação El evadora Almox arifado EL. 271,40 m 0,80 2,10 0,80 2,10 Banho Correde ir a 1 (NA 327,00) MATA CILIAR Reserva Indígena dos Cinta Larga 1,50 x 1,80 1,00 0,80 x 0,40 1,70 Captação - Tomada D Água NA Mon 327,15 m MCH Novo Plano O projeto Novo Plano MHP, Foi desenvolvido na cidade de Chupinguaia, estado de Rondônia Potência 55 kw Atendimento 40 famílias 40 20

21 6.3. MCH Novo Plano Ribeirão Santo André Ribeirão S anto André MCH Novo Plano 42 21

22 6.3. MCH Novo Plano MCH Jatoarana A MCH Jatoarana, foi desenvolvida na comunidade Nova Olinda e Santa Luzia, na cidade de Belterra, a 140Km de Santarém, no Pará A MCH Jatoarana, com 54 KW de potência atende à 40 famílias das duas comunidades, dispersa em pequenos aglomerados ao longo de 8 km

23 Igarapé Jatuarana Canal de adução Câmara de carga Conduto forçado Casa de máquinas 0,0 2,0 Barragem e Tomada d'água 4,0 6,0 8,0 10,0 12,

24 O Brasil: 7. Conclusão possui um potencial significativo para geração hidrelétrica Tem o domínio Tecnológico A regulação/legislação é bem definida O mercado está definido e em operação Há Interesse do setor privado. Trata-se de uma alternativa ambientalmente sustentável e socialmente responsável. 47 Obrigado! tiago@unifei.edu.br