I Simpósio Internacional de Ciências Integradas Da Unaerp Campus Guarujá. Recursos Hídricos e Hidrogeração

Transcrição

1 I Simpósio Internacional de Ciências Integradas Da Unaerp Campus Guarujá Recursos Hídricos e Hidrogeração Osvaldo Rein Junior Mestrando Universidade de São Paulo Humberto Lemos Figueiredo Professor Unaerp Carlos Augusto Siqueira da Cunha Júnior Mestrando Universidade de São Paulo Resumo Este trabalho visa mostrar a disponibilidade e a utilização dos recursos hídricos, bem como os problemas a eles associados. A geração hidrelétrica será mostrada como um uso não consultivo destes recursos e os impactos sócio-ambientais a ela relacionados serão discutidos. O trabalho tratará também da importância da gestão dos recursos hídricos quando o desenvolvimento sustentável é almejado, e da necessidade de pensarmos nos investimentos em geração hidrelétrica tendo em mente este enfoque. Por fim serão mostradas algumas possibilidades para investimentos em hidrogeração, levando-se em conta os vários aspectos a eles associados, como os impactos sócio-ambientais, o tempo de retorno dos investimentos realizados, entre outros. Palavras-chave: Hídricos Hidrogeração Água Seção 1 - Curso de Análise de Sistemas Apresentação: oral 1

2 1. Introdução A água é um bem essencial para a vida e para o desenvolvimento humano e de sua utilização dependem várias atividades econômicas. Sua grande importância, tanto econômica como social, tem se mostrado no decorrer da história dos povos. Mas apesar da enorme quantidade de água disponível no planeta cerca de 70% da superfície do planeta é coberta por água, totalizando aproximadamente milhões de km 3 ainda há populações que não têm acesso à água tratada e aos serviços de saneamento básico. A quantidade de água disponível para o consumo tem diminuído com o passar dos anos. Isso pode ser atribuído a vários fatores, como por exemplo: O aumento da população mundial, sobretudo nas regiões mais pobres em países do Terceiro Mundo; A poluição causada por agrotóxicos e pelo desenvolvimento econômico sem a preocupação com o tratamento dos resíduos industriais; Os resíduos de esgotos não tratados que são devolvidos à natureza. A desigualdade encontrada quando comparamos a disponibilidade dos recursos hídricos nas diversas partes do planeta é outro fator que devemos levar em consideração. Enquanto em alguns países como o Kuwait e os Emirados Árabes Unidos possuem uma disponibilidade menor que 100 m 3 per capita ao ano, no outro extremo encontramos países como a Guiana Francesa e a Islândia onde há uma abundância muito grande de água, com mais de m 3 per capita ao ano. No Brasil podemos facilmente verificar que a região que detém a maior parte dos recursos hídricos do país é aquela com a menor população, no caso a região Amazônica. Estes fatores, aliados à idéia de desenvolvimento sustentável, que sugere o equilíbrio entre o desenvolvimento dos países e a conservação ambiental, tornaram clara a necessidade de realizar-se o aproveitamento dos recursos hídricos de forma integrada, com múltiplos usos. A legislação dos países passou a tratar da questão ambiental e do uso múltiplo das águas. No Brasil temos a lei 9433, de 08 de janeiro de 1997, que criou o Sistema Nacional de Gerenciamento dos Recursos Hídricos. Essa lei, entre outras coisas, declara que a água é um bem de domínio público e que em casos de escassez, a prioridade de uso será para o consumo humano e para dessedentação dos rebanhos. A geração de energia em usinas hidrelétricas deve então estar enquadrada no uso múltiplo das águas, figurando como mais um tipo de utilização não consuntiva. Cabe neste ponto lembrar que a matriz energética brasileira é baseada na disponibilidade dos recursos hídricos (mais de 80% da produção de energia elétrica é proveniente das usinas hidrelétricas, conforme será mostrado mais adiante). 2

3 A demanda por energia elétrica tende a aumentar, apesar de uma pequena mudança no panorama nacional ocorrida devido à ameaça de racionamento que vivemos em Para que a oferta de energia possa atender a essa demanda, serão necessários investimentos em geração. Se a decisão for realizar alguns destes investimentos em hidrogeração, os mesmos deverão levar em conta os aspectos ambientais e respeitar a legislação referente à gestão dos recursos hídricos. Como alternativa aos investimentos em grandes usinas hidrelétricas temos as micro e pequenas usinas, com impactos sócio-ambientais muito menores, e com um tempo de retorno para o investimento mais atraente. Uma melhor descrição destas opções será mostrada mais adiante, neste trabalho. 2. Recursos Hídricos O termo água refere-se, via de regra, ao elemento natural em si, desvinculado de quaisquer usos. O termo recurso hídrico, por sua vez, refere-se à utilização da água como um bem econômico, e passível de utilização com tal fim. Constituindo a substância mais abundante no planeta, tem mantido constantes as suas características quantitativas e qualitativas no últimos milhares de anos. Sendo assim, a quantidade total de água existente na Terra, algo em torno de milhões de km³, tem se mantido estável, assim como a sua distribuição ao redor do mundo. Certas particularidades da água fazem dela algo verdadeiramente indispensável para a vida humana. Apesar dessa inegável importância e da sua aparente abundância no planeta, apenas uma pequena fração da massa líquida existente é própria para o consumo humano. Cerca de 97% das águas do planeta, correspondentes aos oceanos, mares e lagos salgados, são impróprias ao consumo humano. Dos 3% restantes de água doce, 2/3 são compostos por águas de geleiras, neves eternas e sob a forma de gelo nas calotas polares, principalmente na Antártida e na Groenlândia. Essa água é praticamente inacessível ou a sua exploração possui seqüelas ambientais. Há também a água doce situada no subsolo, as águas salobras dos pântanos e as águas estocadas em solos congelados, normalmente encontradas nas altas latitudes. Em resumo, a águas doce em estado livre na natureza perfaz um percentual muito pequeno do volume total mundial, algo em torno de km³ (cerca de 0,0002% do total citado anteriormente). Quanto à disponibilidade de recursos, podemos identificar dois grupos de países que dispõe de reservas hídricas. O primeiro deles corresponde aos países de clima tropical e situados no Hemisfério Sul. Este seria o caso do Brasil, Venezuela, entre outros. Um outro bloco de países, de clima frio e situados no Hemisfério Norte, dispõe de grandes reservas hídricas congeladas. Este é o caso da Groenlândia, Canadá, entre outros. 3

4 Cabe citar que, no plano internacional, devido às desigualdades de disponibilidade encontradas nos diversos países, a água potável passou a integrar a pauta de importações de países como Israel, Kuwait, etc. A população mundial vem aumentando a cada ano. Em 1950 as reservas mundiais de água representavam m³ por pessoa. Atualmente, essa reserva se reduziu a m³ por pessoa e espera-se que venha a se reduzir a m³ por pessoa nos próximos 25 anos como resultado do aumento da população e do conseqüente aumento da utilização dos recursos disponíveis O desenvolvimento urbano que vivenciamos nos últimos anos e o aumento no uso de produtos químicos na agricultura e no ambiente em geral, fazem com que a água utilizada nas cidades, indústrias e na agricultura, retorne aos rios contaminada (tanto pelos esgotos, não tratados como pelos produtos químicos utilizados). A conseqüência desse desenvolvimento sem uma visão ambiental é a deterioração dos mananciais e a redução da cobertura de água segura para a população, ou seja, a escassez qualitativa. Grande parte do consumo de água ocorre no processo de irrigação da agricultura. Sendo assim, a utilização de produtos químicos na agricultura pode contribuir bastante para a escassez qualitativa. No Brasil, o consumo humano utiliza, aproximadamente, o dobro do usado mundialmente. Isso pode, de certa forma, significar que no país ocorre desperdício, devido à grande disponibilidade e ao preço baixo atribuído à água. Os usos não consultivos dos recursos hídricos também são importantes, pois, estão normalmente ligados à atividades sócio econômicas. Sendo assim, eles podem ser associados ao desenvolvimento de uma região, sem contudo causar danos ambientais ou colaborar para a escassez da água. Nas regiões brasileiras onde o transporte rodoviário não compete com a navegação, observa-se a predominância desta última. Nas outras regiões, a competitividade da navegação depende de infra-estrutura portuária e de um sistema de interligação com rodovias e ferrovias. Em todos os casos são necessários investimentos. A exploração da pesca como atividade comercial, além de gerar empregos diretos e indiretos, pode também melhorar a alimentação das populações localizadas próximas. O governo brasileiro planeja aumentar as atividades pesqueiras e já tem realizado alguns investimentos neste sentido. As medidas, as quais incluem linhas de crédito, ampliação do seguro desemprego e investimentos na construção de barcos, vão permitir que a produção anual de 985 mil toneladas de pescado de 2002 cresça para 1,5 milhão de toneladas, com a criação de 500 mil novos empregos diretos e indiretos. 4

5 A indústria do turismo é, na atualidade, a atividade que apresenta os mais elevados índices de crescimento no contexto econômico mundial. Comparando com outros produtos de exportação brasileira, o crescimento da receita gerada com o turismo é importante. O ecoturismo, na indústria de turismo e viagens, é o segmento que apresenta o maior crescimento, resultando num incremento contínuo de ofertas e demandas por destinos ecoturísticos. Infelizmente, o ecoturismo praticado no Brasil é uma atividade ainda desordenada, impulsionada, quase que exclusivamente pela oportunidade mercadológica, deixando, a rigor, de gerar os benefícios sócio-econômicos e ambientais esperados e comprometendo, não raro, o conceito e a imagem do produto ecoturístico brasileiro nos mercados interno e externo. O século XX foi palco de importantes transformações nos processos adotados pela sociedade para aproveitamento dos recursos hídricos. De um uso local e incipiente no início do século, passou-se a um uso intenso e setorial, até que fosse buscada, no final do século XX, a implementação do conceito de uso múltiplo, integrado e sustentável da água. Os anos 90 foram marcados pela idéia do desenvolvimento sustentável. Tornou-se clara a necessidade de termos o aproveitamento dos recursos hídricos de forma integrada, permitindo múltiplos usos. No que se refere à poluição das águas, iniciou-se, nos países desenvolvidos, o controle da poluição de origem urbana e agrícola. Em março/2003, vários líderes mundiais se reuniram em Kyoto, no Japão, para discutir alternativas sustentáveis para o consumo e gestão dos recursos hídricos. No Brasil, a Lei 9433 de 08 de janeiro de 1997 institui a Política Nacional de Recursos Hídricos e cria ao Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos. A Agência Nacional de Água (ANA) foi criada em julho de 2000 e é responsável por formular a Política Nacional de recursos Hídricos e também deve articular os planejamentos nacionais, regionais, estaduais e dos setores usuários referentes aos recursos hídricos. 3. Geração Hidrelétrica A geração hidrelétrica utiliza uma fonte renovável de energia, a água. Portanto, bons conhecimentos de hidrologia, são fundamentais na realização de projetos que necessitam fazer um bom aproveitamento dos recursos. No processo de geração, a energia mecânicas é transformada em energia elétrica por turbinas hidráulicas, normalmente acionadas por quedas d água. Um aspecto importante e que influencia o projeto das centrais hidrelétricas é a escolha da turbina mais adequada a um determinado tipo de aproveitamento. 5

6 Quanto ao uso das vazões naturais, podemos classificar as usinas hidrelétricas em: a)centrais a fio d água normalmente, se utiliza apenas da vazão natural do curso onde está instalada. b)centrais de acumulação possuem um reservatório grande o suficiente para manter a capacidade geradora constante e em um valor maior que aquele gerado com a vazão mínima natural. c)centrais reversíveis utilizadas para gerar energia durante o pico do sistema usando água que foi bombeada para o reservatório durante os horários de pouca carga. Quanto à potência produzida, podemos classificar as centrais hidrelétricas em: - micro: P < 100Kw - mini: 100kW < P < 1000kW - pequenas: 1000kW < P < 30000kW - médias: 30000kW < P < kW - grandes: P >= kW O Brasil figura entre os maiores produtores mundiais de energia hidrelétrica. Participa com 11,3% do total mundial, seguido do Canadá, que contribui com 13,2%. A participação da energia hidrelétrica na geração interna brasileira é bastante alto ( algo em torno de 87%), o que torna o país exporto a uma crise de abastecimento no caso de haver longos períodos com baixa disponibilidade de água. Apesar de usar uma fonte limpa, a geração hidrelétrica acarreta problemas sócio-ambientais. No Brasil, a dissociação que existia entre os projetos de usinas e projetos sobre outros usos da água trouxe vários problemas. Há, por exemplo, projetos de hidrelétricas que desconsideraram a possibilidade de se utilizar os recursos hídricos para outras atividades como o lazer, a pesca, etc. Devido à disponibilidade de recursos há, no Brasil, a predominância da geração hidrelétrica. A geração hidrelétrica brasileira foi desenvolvida com base no planejamento centralizado da geração, onde, normalmente, encontraremos grandes centrais, em geral localizadas longe das cargas e a elas conectadas por meio de linhas de transmissão de alta tensão. Os impactos ambientais causados pelas grandes usinas estão relacionados mais diretamente com a formação do reservatório da usina. Muitas vezes a área inundada é bastante grande e isso provoca alterações significativas na fauna e na flora ribeirinhas. Devemos considerar, além dos aspectos ambientais, os aspectos sociais relacionados à formação do lago das grandes usinas. Populações inteiras têm que ser deslocadas para outras regiões e as áreas de subsistência como terras aráveis e pastos são inundadas. 6

7 As grandes centrais hidrelétricas, encontram-se longe dos centros de consumo. Isso se deve ao fato de serem necessários grandes desníveis de rios para sua operação. Para transportar grandes quantidades de energia, a fim de se reduzirem as perdas em potência elétrica, o nível de tensão precisa ser elevado. O traçado das linhas visa o caminho mais curto e nem sempre respeita as populações e o meio ambiente. Muitas vezes as populações que vivem nos locais onde as linhas passam não são atendidas pela energia por elas transportadas. Como a energia é transportada em níveis de tensão elevados, os campos elétricos e magnéticos que são gerados podem causar indução de tensão e de corrente em objetos metálicos. Esses campos também podem ser nocivos aos organismos vivos muito expostos aos seus efeitos Outro problema é o efeito corona que causa problemas de recepção em aparelhos de rádio e TV. Além disso, as linhas de transmissão e as subestações estão sujeitas à ocorrência de curtos-circuitos do tipo fase-terra. Muitas vezes áreas produtivas, como pequenas propriedades rurais têm que ser desapropriadas para a instalação de linhas de transmissão ou de subestações. As pessoas são deslocadas para outros locais onde dificilmente as condições de vida anteriores são obtidas. 4.Novos Investimentos em Geração A expansão do potencial de geração deve ser atendida de forma eficiente mas também sustentável, utilizando-se, principalmente, de fontes renováveis de energia. As grandes usinas carregam consigo o peso dos impactos ambientais por elas causados. Muitas agências de desenvolvimento e bancos financiadores têm restringido os investimentos em hidrelétricas por causa das críticas. Sendo assim, é necessário atrair investimentos privados a fim de viabilizar novos projetos. Embora a energia seja fundamental para o desenvolvimento econômico, o alto investimento necessário para a construção de uma grande usina poderia ser utilizado em outras políticas de desenvolvimento. O tempo elevado para que se comece a obter retorno do investimento fazem com que a atratividade das grandes usinas seja pequena, pelo menos a curto e médio prazo. O gerenciamento pelo lado da demanda (GLD) tem como princípio básico o controle das cargas no lado do consumidor de forma a operar o sistema mais 7

8 eficientemente. Sua função principal é deslocar a demanda de pico do sistema. As usinas reversíveis podem ser utilizadas com o intuito de melhorar o desempenho de outras usinas e do sistema como um todo e também para gerar potência suplementar durante o horário de pico do sistema. Recapacitar centrais desativadas, além de diminuir os impactos ambientais causados por uma nova usina que teria que ser construída, pode-se utilizar novas tecnologias a fim de se otimizar a produtividade e diminuir custos operacionais. Do ponto de vista tecnológico, a evolução da eletrônica de potência nas últimas décadas viabiliza, hoje, a produção de dispositivos e equipamentos capazes de realizar o acoplamento entre subsistemas de diferentes freqüências. Uma outra alternativa para investimentos em geração hidrelétrica é composta pelas micro, mini e pequenas centrais hidrelétricas. Estas, além de oferecer maior simplicidade na concepção e na operação, podem contribuir atendendo demandas locais de populações isoladas. Um outro atrativo é o custo de implantação muito menor se compararmos aos custos das grandes usinas. São consideradas pequenas centrais hidrelétricas (PCH) usinas que produzem até 30MW e cujos reservatórios não possuem mais do que 3 km². Isso faz com que o impacto ambiental deste tipo de usina seja bem mais suave, além de permitir uma melhor adequação ao conceito de uso múltiplo das águas. Os investimentos neste tipo de usina podem, além de promover o desenvolvimento em áreas do país que não são atendidas atualmente, atuar de forma cooperativa com o sistema já existente, complementando a energia fornecida pelas grandes usinas. Conclusões Vários fatores, como o desenvolvimento econômico mundial, que ocorreu desde a revolução industrial, despreocupado com a poluição ambiental e o consumo de recursos por ele causados, aliado ao grande aumento populacional, sobretudo nos países do Terceiro Mundo, fizeram com que a água, um recurso natural sem o qual a vida seria inviável no planeta, se tornasse um bem escasso. Os governantes têm se mostrado preocupados com a gestão da utilização dos recursos hídricos sob a ótica do desenvolvimento sustentável, criando leis e diretrizes para a utilização dos mesmos, a fim de tornar a água um bem acessível a todos. 8

9 A geração hidrelétrica deve fazer parte deste contexto sendo mais um tipo de utilização dos recursos hídricos disponíveis, e os investimentos em hidrogeração devem levar em conta todos os aspectos envolvidos na sua realização (ambientais, sociais, etc.) e não apenas os fatores econômicos. Investimentos em micro e pequenas usinas hidrelétricas, que por causarem menores impactos ambientais, tanto na geração como no transporte da energia por elas produzidas podem ser uma boa alternativa às grandes usinas. Estas, além do tempo do retorno do investimento ser muito elevado normalmente estão situadas longe dos centros consumidores, o que acarreta investimentos e impactos ambientais adicionais na transmissão da energia gerada até os consumidores. O planejamento descentralizado, diretamente relacionado com a utilização destas micro e pequenas centrais pode não só ser aplicado à regiões isoladas, mas também em soluções locais que podem ser integradas em soluções regionais e nacionais, formando sistemas interligados. 5.Referencias Bibliográficas [1]. REIS, L.B.; SILVEIRA, S. Energia Elétrica para o Desenvolvimento Sustentável. Editora da Universidade de São Paulo, São Paulo Brasil, [2]. JANNUZZI, G.D.; Swisher, J.N.P. Planejamento Integrado de Recursos: Meio Ambiente Conservação de Energia e Fontes Renováveis. Editora Autores Associados. Campinas - SP, Brasil [3]. GOLDEMBERG, J. Energia, Meio Ambiente e Desenvolvimento. Editora da Universidade de São Paulo, São Paulo Brasil, [4]. MME. Balanço Energético Nacional [5]. TUCCI, C.E.M. A Gestão da Água no Brasil. UNESCO, Brasília Brasil, [6]. ELETROBRÁS. Diretrizes para projetos de PCHs. [7]. CNRH. Conselho Nacional de Recursos Hídricos. [8]. ANEEL. Banco de Informações da Geração. [9]. WWF. The third world water forum. [10]. MINISTÉRIO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA. Panorama dos Recursos Hídricos, versão 3.0 Brasil, setembro de [11]. ANA. Plano Nacional dos Recursos Hídricos, capítulo 6. [12]. SAIDEL, M.A.; REIS, L.B., A Operação de Usinas Hidrelétricas em Rotação Ajustável: Perspectivas de Melhor Integração Ambiental do Aproveitamento. In: XIV Seminário Nacional de Produção e Transmissão de Energia Elétrica, Belém - PA, [13]. ANEEL, Atlas de energia elétrica do Brasil. Agência Nacional de Energia Elétrica. Brasília : ANEEL,

10 10