A energia hídrica tem sido utilizada pelo Homem desde há bastantes séculos, inicialmente apenas na produção de energia mecânica para, por exemplo, a moagem de cereais e para bombear água. A produção de energia hidroeléctrica surgiu durante o final do século XIX e o início do século XX, após a invenção do gerador eléctrico e do desenvolvimento de turbinas mais eficientes. Estes sistemas permitiram a produção de energia eléctrica em Centrais de pequena e média dimensão que alimentavam redes eléctricas locais e regionais. Ao longo da primeira metade do século XX assistiuse a outra mudança, aquando da expansão da rede eléctrica e da construção de redes de alta tensão para o transporte de energia a maiores distâncias. Surgiram então as Centrais hidroeléctricas de grande dimensão, com várias centenas de MW de potência instalada, construídas em cursos de água com elevado potencial hídrico.
O ciclo da água está na origem da energia hídrica, uma vez que a precipitação que ocorre sob a forma de chuva ou neve nas zonas mais elevadas (montanhas) dá origem a escoamentos subterrâneos e de superfície que alimentam os cursos de água. Os rios apresentam desta forma um potencial de energia hídrica resultante do seu caudal e da variação de altitude (queda) ao longo do seu curso para o mar ou para lagos. A potência que é aproveitada numa Central hidroeléctrica é determinada através de
em que r é a massa volúmica da água [r ~1000 kg/m3], g é a aceleração da gravidade [g = 9.8 m/s2], Q é o caudal de água [m3/s], h é a diferença de cotas [m] corrigida devido às perdas de carga nas tubagens e h é o rendimento da central (~ 80 a 90%). A potência é tanto maior quanto maior for o caudal e/ou a diferença de cotas. Por outro lado, o caudal de um rio não é constante ao longo do ano e varia de ano para ano, em função da quantidade de precipitação na bacia hidrográfica, pelo que se torna necessário conhecer o caudal médio diário ao longo do ano. Na Figura 1 está representado um exemplo da chamada curva de duração de caudal, que representa o número de dias que um determinado valor de caudal médio diário é ultrapassado. A energia disponível está relacionada com a área abaixo da curva, sendo a área de exploração determinada em função da turbina utilizada.
Figura 1 – Curva de duração de caudal.
Figura 2 – Ábaco para escolha de turbinas.
A escolha da turbina depende da queda útil (h), do caudal (Q) e da potência pretendida, como se mostra na Figura 2. Existem duas categorias principais de turbinas: i) turbinas de acção ou impulso, utilizadas para caudais baixos e quedas úteis elevadas; e ii) turbinas de reacção, utilizadas em quedas úteis pequenas ou médias e caudais elevados. No primeiro caso a turbina é actuada pela água à pressão atmosférica, enquanto que no segundo caso as pás da turbina são actuadas por água sob pressão que vai variando ao longo de uma conduta (voluta e difusor). Dentro da categoria de turbinas de acção estão mais vulgarizadas as turbinas de Pelton e de Banki (para mini-hídricas), e na categoria de turbinas de reacção encontram-se as turbinas de Kaplan e de Francis.
Pelton
Francis
Kaplan
Em relação à construção da central hidroeléctrica, podem-se distinguir dois tipos: i) Centrais de albufeira, em que a água é armazenada num reservatório (albufeira) sendo depois levada até à turbina através da conduta forçada, caracterizando-se por médias a altas quedas úteis; e ii) Centrais de fio-de-água, em que a Central é construída no próprio leito do rio, não havendo um armazenamento significativo de água, e caracterizando-se por apresentar baixas e médias quedas úteis e elevados caudais. Estes tipos de turbinas e Centrais estão normalmente associadas a empreendimentos de média e grande dimensão em locais de elevado potencial hídrico. À medida que estes locais ficaram ‘ocupados’, ressurgiu o interesse pela instalação de Centrais com menor dimensão, com potências instaladas inferiores a cerca de 20 MW, e que são conhecidas como Centrais Mini-Hídricas. O ressurgimento e expansão deste tipo de centrais foi também impulsionado pela crise energética da década de 70 do século passado.
Actualmente, em Portugal, o aproveitamento hidroeléctrico está concentrado no centro e norte do país, em resultado da orografia e da pluviosidade dessas regiões, destacando-se apenas a Central do Alqueva na região a sul do Rio Tejo. A potência instalada na grande hídrica (>20 MW) é cerca de 4440 MW, com uma produção anual média de 10380 GWh/ano. Em termos de mini-hídrica, existem 98 centrais com um total de 256 MW de potência instalada e uma produção média anual de 815 GWh/ano.
Paulo Canhoto
Fonte: www.alentejolitoral.pt
