Usina Hidrelétrica

       A energia hidrelétrica é a obtenção de energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico de um rio. Para que esse processo seja realizado é necessária a construção de usinas em rios que possuam elevado volume de água e que apresentem desníveis em seu curso.
       A força da água em movimento é conhecida como energia potencial, essa água passa por tubulações da usina com muita força e velocidade, realizando a movimentação das turbinas. Nesse processo, ocorre a transformação de energia potencial (energia da água) em energia mecânica (movimento das turbinas). As turbinas em movimento estão conectadas a um gerador, que é responsável pela transformação da energia mecânica em energia elétrica.
      Normalmente as usinas hidrelétricas são construídas em locais distantes dos centros consumidores, esse fato eleva os valores do transporte de energia, que é transmitida por fios até as cidades.
      A eficiência energética das hidrelétricas é muito alta, em torno de 95%. O investimento inicial e os custos de manutenção são elevados, porém, o custo do combustível (água) é nulo.

Usina de Itaipu

         No Brasil, devido a sua enorme quantidade de rios, a maior parte da energia elétrica disponível é proveniente de grandes usinas hidrelétricas. A energia primária de uma hidrelétrica é a energia potencial gravitacional da água contida numa represa elevada. Antes de se tornar energia elétrica, a energia primária deve ser convertida em energia cinética de rotação. O dispositivo que realiza essa transformação é a turbina. Ela consiste basicamente em uma roda dotada de pás, que é posta em rápida rotação ao receber a massa de água. O último elemento dessa cadeia de transformações é o gerador, que converte o movimento rotatório da turbina em energia elétrica.

Esquema de funcionamento de uma turbina

       A energia que pode ser fornecida por unidade de tempo chama-se potência, e é medida em watt (W). Como as potências fornecidas pelas usinas hidrelétricas são muito grandes, sempre expressas em milhares de watts, utiliza-se para sua medida um múltiplo dessa unidade, o quilowatt (kW), que equivale a 1.000 W.
      A potência de uma fonte de energia elétrica pode ser calculada multiplicando-se a tensão em volts que ela é capaz de fornecer pela corrente em ampères que distribui. Dessa maneira, uma fonte capaz de distribuir 1.000 A com uma tensão de 10.000 V possui uma potência de 10 milhões de watts, ou 10.000 kW.
     Uma linha de transmissão, portanto, é capaz de transportar a mesma potência de duas maneiras: com voltagem elevada e corrente de baixa intensidade, ou com voltagem baixa e alta corrente.
     Quando a energia elétrica atravessa um condutor, transforma-se parcialmente em calor. Essa perda é tanto maior quanto mais elevada for a intensidade da corrente transportada e maior for a resistência do fio condutor. Assim, seria conveniente efetuar a transmissão da energia elétrica por meio de fios muito grossos, que apresentam menos resistência. Porém, não se pode aumentar excessivamente o diâmetro do condutor, pois isso traria graves problemas de construção e transporte, além de encarecer muito a instalação. Assim, prefere-se usar altos valores de tensão, que vão de 150.000 até 400.000 V.
     A energia elétrica produzida nas centrais não é dotada de tensão tão alta. Nos geradores, originalmente, essa energia tem uma tensão de cerca de 10.000 V. Valores mais altos são inadequadas, porque os geradores deveriam ser construídos com dimensões enormes. Além disso, os geradores possuem partes em movimento e não é possível aumentar arbitrariamente suas dimensões.
    A energia elétrica é, pois, produzida a uma tensão relativamente baixa, que em seguida é elevada, para fins de transporte. Ao chegar às vizinhanças dos locais de utilização, a tensão é rebaixada. Essas elevações e abaixamentos são feitos por meio de transformadores.

Impactos ambientais na construção de hidrelétricas 

    Os impactos ambientais das usinas hidrelétricas é motivo de polêmica nas discussões atuais sobre desenvolvimento sustentável. Como praticamente qualquer atividade econômica, as hidrelétricas causam impactos negativos ao ambiente. A grande questão dos cientistas é saber qual a real dimensão do impacto e como eles podem ser amenizados, já que, dentro das fontes energéticas atuais, as hidrelétricas são consideradas fontes de energia renovável, ao contrário das fontes energéticas à base de combustíveis fósseis, por exemplo.
    Os primeiros impactos ambientais acontecem durante a construção das hidrelétricas. Como já foi visto, para que a usina funcione é necessário um reservatório. Sua construção acaba afetando consideravelmente a fauna e flora local. De uma hora para outra, a floresta vira lago. Essa mudança, se não for bem orientada, pode acabar com a flora local. Além do corte das árvores, muitas espécies acabam submersas e, conseqüentemente, morrem, criando uma espécie de limbo. Essa flora, em alguns casos, chega a atrapalhar o próprio funcionamento das turbinas no primeiro momento, obrigando a limpezas sistemáticas das mesmas.
Muitas espécies animais acabam fugindo do seu habitat natural durante a inundação. No caso da construção da hidrelétrica de Tucuruí, no Pará, um exemplo de má administração das questões ambientais na construção, cientistas relatam a fuga em massa de macacos, aves e outras espécies durante os dois meses que durou a inundação do lago de 2.430 km2. A estimativa é que apenas 1% das espécies sobreviveram em Tucuruí. Obviamente, a mitigação desse problema pode ser feita com o remanejamento antecipado das espécies, mesmo assim, algumas espécies correm o risco de não se adaptarem ao novo habitat.
    Já as espécies aquáticas sofrem um impacto ainda maior. Como a hidrelétrica é composta de uma barragem, o fluxo natural dos peixes acabam sendo interrompido drasticamente. A conseqüência é a proliferação de determinadas espécies em relação a outras. Há também espécies que normalmente sobem o leito do rio no sentido contrário da correnteza para depositar suas ovas no período chamado de piracema. Para tentar amenizar o problema são construídas escadas nas barragens para que o peixes migratórios possam circular. A concepção de degraus é para evitar que algumas espécies morram de exaustão ao tentar repetir o seu fluxo natural de migração.
    Soma-se a esse impacto, a eutrofização das águas, que é o excesso de nutrientes, aumenta a proliferação de microrganismos, causa comum de poluição de águas, podendo causar também conseqüências para o homem, como, por exemplo, epidemias.
    Outro problema é a mudança climática que os lagos podem causar. Afinal, como já foi dito, aonde havia floresta agora há um lago, o que pode elevar a temperatura ambiente e mudar o ciclo de chuvas.
    Gases do efeito estufa – Esta é a parte mais polêmica e ainda inconclusa sobre os impactos ambientais de uma usina hidrelétrica. Durante suas construções e funcionamento, as usinas hidrelétricas emitem gás carbônico (CO2) e metano (CH4), dois dos principais causadores do aumento prejudicial do efeito estufa. A questão é saber se esse impacto é tão grande quanto das termoelétricas movidas a carvão mineral, consideradas atualmente, junto com os veículos à gasolina, as grandes vilãs do aquecimento global. Pesquisadores do Instituto Nacional de Pesquisas na Amazônia (Inpa) constataram que, na usina de Balbina, no Amazonas, as emissões desses gases pode chegar a ser 10 vezes maior que as das termoelétricas.

Segue abaixo link onde se encontra o infográfico animado pela Eletrobás explicando o funcionamento de uma usina hidrelétrica.:

http://www.youtube.com/watch?v=KHCbexIN4fA

Referências Bibliográficas


http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/meio-ambiente-energia-hidrica/index.php
http://www.brasilescola.com/geografia/energia-hidreletrica.htm
http://www.infoescola.com/energia/usina-hidreletrica/
http://www.ciencia.hsw.uol.com.br/usinas-hidreletricas5.htm
http://www.rge-rs.com.br/gestao_ambiental/impactos_ambientais/impactos.asp

http://www.youtube.com/watch?v=KHCbexIN4fA

ATIVIDADE:
Redija um texto abordando os aspectos positivos e negativos de uma usina hidrelétrica de, no mínimo, 7 linhas e no máximo 20 linhas.

CURIOSIDADE: SAPATO HIDRELÉTRICO

           A idéia básica da usina hidrelétrica é utilizar o movimento de um líquido para girar uma turbina e gerar energia. Geralmente, uma grande barreira tem de ser construída no meio de um rio para este processo funcionar. Uma nova invenção tenta recriar a idéia de uma hidrelétrica em menor escala para fornecer energia elétrica para dispositivos eletrônicos portáteis.
           O inventor Robert Komarechka, de Ontário, no Canadá, colocou pequenos geradores hidrelétricos nas solas dos sapatos. Ele acredita que estas microturbinas vão gerar eletricidade suficiente para energizar qualquer dispositivo portátil. Em maio de 2001, Komarechka patenteou o seu dispositivo.

Nosso caminhar tem um princípio básico: a pressão sai do calcanhar para os dedos em cada passo. Quando o seu pé toca o chão, a força se concentra no calcanhar. Quando você se prepara para o próximo passo, move o seu pé para frente, então a força é transferida para a parte frontal do pé. Komarechka utilizou este princípio básico e desenvolveu uma idéia que colhe a energia desta atividade diária.

            Existem cinco partes do "sapato com gerador hidrelétrico embutido" de Komarechka, como descrito na sua patente:

· fluido - o sistema utiliza um fluido que conduz eletricidade;

· cavidades que armazenam o fluido - uma cavidade é colocada no calcanhar e a outra próxima aos dedos;

· condutores - os condutores conectam as cavidades ao microgerador;

· turbina - ao se mover para frente e para trás na sola, a água move as lâminas da pequena turbina;

· microgerador - o gerador é localizado entre as duas cavidades de fluidos e possui um rotor de palhetas que comanda o eixo e liga o gerador.

Quando a pessoa anda, a compressão do fluido na cavidade localizada na parte do calcanhar do sapato força o fluido pelo condutor para dentro do módulo do gerador hidrelétrico. Ao continuar andando, o calcanhar se levanta e a pressão para baixo atinge a cavidade debaixo da parte frontal do pé da pessoa. O movimento do fluido gira o rotor e o eixo para produzir eletricidade.

Um soquete externo conecta os fios a um dispositivo portátil. Uma unidade de controle de energia pode ser usada como cinto. Os dispositivos eletrônicos podem ser acoplados a esta unidade de controle, que vai suprir a energia elétrica do dispositivo.

"O crescente número de dispositivos portáteis movidos à bateria," diz a patente, "gerou uma necessidade de fontes de energia duráveis, adaptáveis e eficientes". Komarechka espera que este dispositivo seja usado para energizar laptops, telefones celulares, aparelhos de CD, receptores GPS e rádios. 

Protótipo do Sapato Hidrelétrico

FONTE: http://ciencia.hsw.uol.com.br/usinas-hidreletricas4.htm