A força das águas

Autor: 
Kevin Bonsor
O começo
A força hidrelétrica começou a ser utilizada em meados do século 20, mas a idéia de usar a água para gerar energia existe há milhares de anos. Uma usina hidrelétrica é, na verdade, um moinho de água gigante.

Há mais de 2.000 anos, os gregos utilizavam moinhos de água para transformar trigo em farinha. Estes antigos moinhos de água são como as turbinas modernas, que giram quando o fluxo de água atinge as lâminas. As da roda transformam o trigo em farinha.

Olhando um rio passar, é difícil imaginar a quantidade de energia que ela contém. Se você já fez rafting em águas bravas, sentiu um pouco dessa força poderosa. A inundação é outro caso em que a força das águas se manifesta plenamente.

As usinas hidrelétricas utilizam essa energia da água, convertendo-a em eletricidade através de uma mecânica elementar. Na verdade, as usinas hidrelétricas são baseadas em um conceito simples: a água correndo por uma barreira gira algumas turbinas, que giram o gerador.

Aqui estão os componentes básicos de uma usina hidrelétrica convencional:


  • barreira - a maioria das usinas hidrelétricas utiliza uma barreira que segura a água e cria um grande reservatório. Este reservatório, muitas vezes, é usado como um lago recreativo, como o lago Roosevelt no Grand Coulee Dam (em inglês), em Washington;
  • canal - os portões da barreira se abrem e a gravidade puxa a água através do duto que vai para a turbina. A água gera pressão ao passar pelo duto;
  • turbina - a água atinge as grandes lâminas da turbina, fazendo-as girar. A turbina é acoplada a um gerador localizado acima dela. O tipo mais comum de turbinas para as usinas hidrelétricas é a Francis, que se parece com um grande disco com lâminas curvas. Uma turbina pesa cerca de 172 toneladas e gira numa taxa de 90 rotações por minuto (rpm), de acordo com a FWEE (em inglês), Foundation for Water & Energy Education;
  • geradores - as lâminas da turbina giram e movimentam uma série de ímãs dentro do gerador. Ímãs gigantes rodam por molas de cobre e produzem corrente alternada (AC) ao mover os elétrons;
  • transformador - o transformador dentro da casa de força pega a corrente alternada e a transforma em uma corrente de alta-voltagem;
  • linhas de energia - quatro fios saem de cada usina de energia: as três fases de energia, que são produzidas simultaneamente, mais um fio neutro ou terra comum para os três (consulte Como funcionam as redes elétricas para aprender mais sobre transmissão de energia);
  • fluxo de saída - a água usada passa por algumas tubulações e volta para o rio;


Foto cedida pelo U.S. Bureau of Reclamation
O eixo que conecta a turbina ao gerador

A água no reservatório é considerada energia armazenada. Quando o portão se abre, a água que passa pelo duto se torna energia cinética. A quantidade de eletricidade gerada é determinada por vários fatores. Dois destes fatores são o fluxo de água e a quantidade de cabeças hidráulicas. A "cabeça" se refere à distância entre a superfície da água e as turbinas. O aumento da cabeça e do fluxo gera mais eletricidade. A cabeça depende da quantidade de água no reservatório.

Armazenamento bombeado (ou reversível)
A maioria das usinas hidrelétricas funciona da maneira descrita anteriormente. Entretanto, existe outro tipo de usina hidrelétrica chamada hidrelétrica de armazenamento bombeado. Em uma usina hidrelétrica convencional, a água do reservatório passa pela usina, sai e volta para o rio. Uma usina de armazenamento bombeado tem dois reservatórios:

  • reservatório superior - como uma usina hidrelétrica convencional, uma barreira cria o reservatório. A água neste reservatório passa pela usina hidrelétrica para criar eletricidade;
  • reservatório inferior - a água que sai da usina hidrelétrica vai para um reservatório inferior em vez de voltar para o rio;

Utilizando uma turbina reversível, a usina pode bombear a água de volta para o reservatório superior. Isto é feito nos horários fora de pico. Em resumo, o segundo reservatório preenche o reservatório superior. Ao bombear a água de volta para o reservatório superior, a usina tem mais água para gerar eletricidade durante os horários de pico de consumo.