Recursos Energéticos e Meio Ambiente. Professor Sandro Donnini Mancini Hidreletricidade. Sorocaba, Maio de Barragem

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1 Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba Recursos Energéticos e Meio Ambiente Professor Sandro Donnini Mancini 17 - Hidreletricidade Sorocaba, Maio de Barragem Parede normalmente construída em ponto onde o rio apresenta grande queda natural. A altura desta parede determina o volume de água a ficar retido e o espelho d água, ou seja, a área a ser inundada à montante (antes da parede). A vazão à jusante (depois da parede) é determinada pelo nível de abertura das comportas (buracos por onde escoa a água e onde se localiza a turbina), que por sua vez determinará a energia produzida. 1

2 Barragem Hinrichs, R.A. e Kleinbach, M. Energia e Meio Ambiente. Trad. F.M. Vichi e L.F.Mello. São Paulo, Ed. Thomson, Calcular a vazão em cada uma das comportas de Itaipu Queda d água = 118m ; Cada unidade geradora = W; Vazão = Q =? [Vazão] = m 3 /s ; d água = 1 g/cm 3 = 1 kg/l; E = mgh ; [E] = kg. m 2 /s 2 = J; [W] = J/s; 1 J = 1 W. 1s Em 1 segundo, cada unidade geradora pode produzir J J = m. 9.8m/s m m = kg L ou 605 m 3 Q = 605 m 3 /s Vazão Média do Rio = m 3 /s Com 18 unidades operando = 652 m 3 /s 2

3 MUNDO ELETRICIDADE Fonte: Atlas Nacional de Energia Elétrica, 3 a ed, 2008 Disponível no portal doa ANEEL 3

4 Fonte: Atlas Nacional de Energia Elétrica, 3 a ed, 2008 Disponível no portal doa ANEEL ANEEL Agência Nacional de Energia Elétria, 06/04/ O Brasil possui empreendimentos em operação, totalizando 143,5 GW de potência instalada. Desses empreendimentos, 1165 são hidrelétricas, totalizando 89,6 GW ou 62,4% do total. 4

5 ANEEL Agência Nacional de Energia Elétria, 03/05/ O Brasil possui empreendimentos em operação, totalizando 150,9 GW de potência instalada. Desses empreendimentos, 1216 são hidrelétricas, totalizando 92,5 GW ou 61,3% do total. ANEEL Agência Nacional de Energia Elétria, 03/05/ (*) BELO MONTE - (*) 5

6 2014 Fonte: Balanço Energético Nacional 2015 Disponível em Fonte: Balanço Energético Nacional 2014 Disponível em 6

7 BRASIL - ELETRICIDADE Fonte: Balanço Energético Nacional 2010 Disponível em Fonte: Balanço Energético Nacional Disponível em 7

8 Balanço Energético Nacional 2014 e 2015 Disponível em MAI 2016: 142,7 GW de potência instalada. Crescimento do PIB brasileiro em 2013: 2,3 % 2014: 0,1 % 2015: -3,0 % Fontes: Fonte: Balanço Energético Nacional 2015 Disponível em INAUGURAÇÃO DE ITAIPU 8

9 ELETRICIDADE NO BRASIL 2014 IMPORTAÇÕES 33,8 TWh OFERTA: 624,3 TWh CONSUMO: 531,1 TWh 2013 IMPORTAÇÕES 39,9 TWh OFERTA: 609,9 TWh CONSUMO: 516,3 TWh 2011 IMPORTAÇÕES 35,9 TWh OFERTA: 567,6 TWh CONSUMO: 480,1 TWh 2009 IMPORTAÇÕES - 40 TWh OFERTA: 506,1 TWh CONSUMO: 426 TWh Fonte: Balanço Energético Nacional 2010, 2012, 2013, 2014, 2015 Disponível em BRASIL IMPORTÂNCIA DA ELETRICIDADE CONSUMO FINAL POR FONTE Fonte: Balanço Energético Nacional 2015 ano base Disponível no portal do Ministério das Minas e Energia - 9

10 Brasil: Consumo Final Por Fonte Fonte: Balanço Energético Nacional 2015 ano base Disponível no portal do Ministério das Minas e Energia - Fonte: Balanço Energético Nacional 2015 Disponível no portal do Ministério das Minas e Energia 10

11 Fonte: Balanço Energético Nacional 2015 Disponível no portal do Ministério das Minas e Energia Grandes Bacias Hidrográficas Brasileiras 1 Bacia Amazônica 2 Bacia do Tocantins-Araguaia 4 Bacia do São Francisco 6 Bacia do Prata 7 Bacia do Rio Uruguai Bacia do Atlântico 3 Trecho Norte/Nordeste 5 Trecho Leste 8 Sudeste Disponível em 11

12 Potencial inventariado = aproveitado + estudado em termos de viabilidade técnico econômica e de bacia hidrográfica (alternativas de queda, p.ex.) Potencial Estimado = a partir de estudos pré-existentes Total = estimado + inventariado ANEEL, Attlas Nacional de Energia Elétrica. Brasília-DF, 2003 Disponível em ANEEL, Attlas Nacional de Energia Elétrica. Brasília-DF, 2003 Disponível em 12

13 ANEEL, Attlas Nacional de Energia Elétrica. Brasília-DF, 2003 Disponível em A Descentralização das Hidrelétricas no Brasil ANEEL, Attlas Nacional de Energia Elétrica. Brasília-DF, 2003 Disponível em 13

14 ANEEL, Attlas Nacional de Energia Elétrica. Brasília-DF, 2003 Disponível em gov.br Tundisi, J.G. Água no Século XXI: Enfrentando a Escassez. Rima Editora. São Carlos,

15 ANEEL, Attlas Nacional de Energia Elétrica. Brasília-DF, 2003 Disponível em gov.br ANEEL, Attlas Nacional de Energia Elétrica. Brasília-DF, 2003 Disponível em gov.br 15

16 ANEEL, Attlas Nacional de Energia Elétrica. Brasília-DF, 2003 Disponível em gov.br Fonte: Atlas Nacional de Energia Elétrica, 3 a ed, 2008 Disponível no portal doa ANEEL 16

17 CGH Central de Geração Hidrelétrica até 1 MW PCH Pequenas Centrais Hidrelétricas de 1 a 30 MW UHE Usina Hidrelétrica - + de 30 MW PROINFA - Incentivo a PCHs Desconto de mais de 50% no uso de sistemas de transmissão e distribuição; Livre comercialização de energia; Isenção relativa à compensação financeira pelo uso dos recursos hídricos; Permissão para comercialização com concessionárias de serviço público. Algumas Hidrelétricas Brasileiras (por ordem de tamanho do lago formado): Sobradinho (BA) km MW Tucuruí (PA) km MW Balbina km MW Porto Primavera (Sérgio Motta) (SP) km MW Serra da Mesa (GO) km MW Itaipu (PR) km MW Ilha Solteira (SP) km MW Belo Monte (PA) 516 km MW Santo Antônio (RO) 271 km MW Jirau (RO) 258 km MW Xingó (AL/SE) 60 km MW Itupararanga (SP) 33 km 2 55 MW Dourados (SP) 0,54 km 2 10,8 MW* *era 6,4 MW antes da repotenciação em 2002 (troca da turbina) Ver MDL da CPFL em 17

18 Belo Monte (PA) Rio Xingu 516 km MW 1980 Eletronorte estudos de viabilidade técnica e econômica LP em 02/2010, leilão em 04/2010, LI em 06/2011, Inauguração em 05/ (*) Energia firme: máxima produção contínua de energia que pode ser obtida, supondo a ocorrência da sequência mais seca registrada no histórico de vazões do rio onde ela está instalada. Queda d água: 87,5 m Vazão do Xingu: 800 m 3 /segundo a m 3 /segundo Energia firme de Belo Monte: 40% Energia firme de Itaipu: 61% (Em 2015 produziu 89,2 TWh) (*) ITAIPU BINACIONAL: A maior hidrelétrica em operação no mundo Represamento do Rio Paraná (vazão média de m 3 /s) Volume Máximo do Reservatório: m 3 Queda d água: m, média de 118m Capacidade Máxima: 14 GW 7 GW + 7 GW Brasil 20 unidades geradoras (turbinas) 700 MW cada Dificilmente operam todas ao mesmo tempo. Normalmente 18 funcionam, uma em manutenção e outra em espera. Da energia gerada nas 18, o Paraguai vende para o Brasil a eletricidade gerada de 7 e usa a de duas, o que fornece 91% da energia consumida pelo país. O Brasil usa a energia de suas 9 turbinas e a gerada nas 7 turbinas paraguaias (importação). Barragem com 7,7 km de extensão e 196m de altura Paraguai 18

19 Um dos melhores lugares do mundo para uma hidrelétrica Lago com 1350 km 2 e 120 km de extensão Guaíra até Foz do Iguaçu Cotas: 220 m 40m Foz do Iguaçu até Buenos Aires Cotas 40 m 0 m 46 hidrelétricas antes de Itaipu (Tietê-Paraná) Rio regulado Vazão constante permite trabalhar a fio d água Recorde de produção anual (2013) = 98, 6 TWh 01- Cota 40,00m -Fundação da barragem; 02- Cota: 92,40m - Acesso ao poço da turbina; 03- Cota: 98,50m - Serviço auxiliar da unidade - Sistema de Água Pura; 04- Cota: 98,50m - Sistema de excitação, acesso ao "housing" do gerador e regulador de velocidade; 05- Cota: 108,00m - Transformadores elevadores; 06- Cota: 108,00m - Piso dos geradores e salas de controle local; 07- Cota: 122,00m - Sistema de ventilação; 08- Cota: 127,60m - Galeria de cabos; 09- Cota: 128,20m - GIS - SF6; 10- Cota: 133,20m - Painéis principais do serviço auxiliar AC e sala dos geradores diesel; 11- Cota: 144,00m - Serviço auxiliar da barragem; 12- Cota: 214,00m - Central hidráulica das comportas. Cota

20 Barragem e transmissão Rio Paraná à jusante Rio Paraná à montante 20

21 Vista do Rio Paraná à montante da barragem Acúmulo de 29 trilhões de litros de água Vista de cima da barragem 21

22 Desvio realizado na construção Rio Paraná à jusante Desvio realizado na construção 22

23 Vista da Barragem Principal, de onde se produz a eletricidade Condutos Forçados Vertedouro 23

24 Condutos Forçados 24

25 O conjunto gerador completo possui 6600 t: Suas partes principais são: Eixo 250 t Turbina 300 t São 20 desses no total Subestação Transmissão: Furnas Energia é gerada a 500 kv em corrente alternada a 60 Hz (10 turbinas) e 50 Hz (10 turbinas). A subestação eleva a tensão para 1600 kv e e converte parte da energia (principalmente a de 50 Hz) para corrente contínua. Dessa subestação partem cinco linhas de transmissão: 1 delas segue para o interior do Paraná (Ivaiporã) em corrente alternada (60 Hz); 2 outras em corrente alternada e 6O Hz até Ibiúna; 2 em corrente contínua. Até chegar em Ibiúna, essas quatro linhas percorrem 900 km. Nesta subestação, a energia em corrente contínua é convertida em corrente alternada de 60 Hz. 25

26 Parâmetro Itaipu Três Gargantas Turbinas 20 (700 MW) 32 (700 MW) Potência Instalada 14 GW 22,4 GW Vazão do Vertedouro m 3 /s m 3 /s Área Alagada 1350 km km 2 Armazenamento 29 km 3 de água 39,3 km 3 de água Altura da Barragem 196 m 181 m N o de pessoas reassentadas 4 mil 1,13 milhão html (*) 26

27 (*) (*) Impactos Sócio-Ambientais de Hidrelétricas Resolução CONAMA 01/1986 Artigo 2º - Dependerá de elaboração de estudo de impacto ambiental e respectivo relatório de impacto ambiental - RIMA, a serem submetidos à aprovação do órgão estadual competente, e do IBAMA em caráter supletivo, o licenciamento de atividades modificadoras do meio ambiente, tais como: VI - Linhas de transmissão de energia elétrica, acima de 230KV; VII - Obras hidráulicas para exploração de recursos hídricos, tais como: barragem para fins hidrelétricos, acima de 10MW, de saneamento ou de irrigação, abertura de canais para navegação, drenagem e irrigação, retificação de cursos d'água, abertura de barras e embocaduras, transposição de bacias, diques; Xl - Usinas de geração de eletricidade, qualquer que seja a fonte de energia primária, acima de 10MW. 27

28 Historicamente, no Brasil o aproveitamento dos potenciais hidráulicos exigiu a construção de barragens que formaram reservatórios extensos e inundaram grandes áreas secas. Barragens são empregadas ainda para acúmulo de águas (açudes) e controle de vazão dos rios (para conter enchentes e perenizar rios). O Brasil inundou até hoje cerca de km 2 para represamento de água (normalmente produtivas e de grande biodiversidade) Área equivalente ao estado do Espírito Santo Usos Múltiplos de Represas Abastecimento Público; Uso industrial; Recreação; Transporte e Navegação; Agricultura (irrigação); Pesca artesanal, esportiva e comercial Aquacultura (cultivo de peixes, moluscos, crustáceos); Reserva de água para empreendimentos futuros; Mineração; Turismo. 28

29 Como resultado de empreendimentos hidrelétricos, listam-se os seguintes acontecimentos: Antes da inundação: * desvio do rio para ter leito seco para a construção da barragem; * fluxo migratório para atender necessidades dos trabalhadores; * intensificação de atividade madeireira exploratória; * aumento de DST e violência; * necessidade de compensação financeira às cidades atingidas; * diminuição do oxigênio no fundo do lago. Após a inundação de área seca: * dependendo da vazão do rio, água demora mais para ser reposta; * decomposição da matéria orgânica e emissão de gases de efeito estufa (H 2 S e CO 2 ) a partir da superfície; * realocação da população e problemas culturais relacionados; * reassentamento de agricultores em áreas impróprias para agricultura; * construção de nova(s) cidade(s) e problemas ambientais relacionados; * alto índice de abandono e comercialização de lotes; * pressão na estrutura fundiária local; * suprimento de energia seletivo sem atendimento à população local; * número de empregos gerados aquém do número de interessados; * normalmente, economia muda de agro-extrativista para industrial; * isolamento da população ribeirinha após o enchimento do reservatório; * destruição das relações sociais das comunidades indígenas na região; * realocação de somente parte dos animais silvestres (médios e grandes); 29

30 Após a inundação de área seca (continuação): * morte de parte dos animais não realocados e dos vegetais inundados; * perda de biodiversidade (extinção de espécies únicas); * perda de recursos hídricos, sítios arqueológicos e tesouros históricos; * perdas de zonas de pesca a jusante do barramento; * aparecimento de grandes cardumes a montante; * conflitos entre pesca artesanal e comercial; * conflito no uso da água; * criação de microclimas, o que favorece certas espécies (parasitas); * barreira à migração de peixes (piracema); * perigo do rompimento de barragens e desastres relacionados. SOBRADINHO Sá & Guarabyra r/noticias/geral,sobradinho- pode-usar-volume-morto-imp-, O homem chega e já desfaz a natureza Tira gente, põe represa, diz que tudo vai mudar E o São Francisco lá pra cima da Bahia Diz que dia menos dia vai subir bem devagar E passo a passo vai cumprindo a profecia Do beato que dizia que o sertão ia alagar O sertão vai virar mar, dá no coração O medo que algum dia o mar também vire sertão Adeus Remanso, Casa Nova, Sento-Sé Adeus Pilão Arcado, vem o rio te engolir Debaixo d água lá se vai a vida inteira Por cima da cachoeira o gaiola vai subir Vai ter barragem no Salto do Sobradinho E o povo vai se embora com medo de se afogar E o sertão vai virar mar, dá no coração O medo que algum dia o mar também vire sertão Adeus Remanso, Casa Nova, Sento-Sé, Pilão Arcado, Sobradinho Adeus, adeus... 30