Inovações no ramo da energia hidrelétrica

A energia hidrelétrica é uma forma de geração de energia renovável, com um grande potencial no mundo todo e é a mais usada no Brasil. Dessa forma, vale a pena conhecer mais sobre como ela funciona, quais são as novidades na área e os desafios que ela enfrenta.

O que é energia hidrelétrica?

A energia hidrelétrica é um modo renovável de se obter eletricidade a partir do movimento da água. Por isso, é uma das fontes de energia mais importantes do mundo hoje em dia. Isso porque, ainda pode produzir e distribuir mais do que outras opções como:

• eólica;
• gerador de energia térmica;
• solar;
• geotérmica.

Para saber o que é energia hidrelétrica é crucial ver como funciona o princípio básico de uma represa. Assim, tem-se um fluxo de água contínuo e quando o nível cresce, a passagem desse fluxo gira turbinas, o que transforma energia cinética em elétrica.

Como é a geração de energia no Brasil?

A energia hidrelétrica no Brasil é o tipo de geração mais usada, já que o país possui extensos rios. Então, hoje cerca de 67% da energia gerada vem desse tipo de usinas e no território nacional estão as três maiores, dentre elas:

• Itaipu;
• Belo Monte;
• Tucuruí.

Na história, a primeira indústria que entrou em operação na nação foi em 1993, no Ribeirão do Inferno, um afluente do rio Jequitinhonha, em Diamantina, Minas Gerais. Portanto, surgiu como um modo de fornecer energia para minas de extração de diamantes.

Como esse tipo de energia impacta as regiões?

A usina também é um marco na região, já que faz com que ela se desenvolva no aspecto econômico. Então, é uma boa forma de gerar empregos e criar novas oportunidades de negócio que se relacionem com o ambiente.

Outro benefício é que essa é uma fonte de energia barata, ao se comparar com outros métodos. Por isso, é uma boa opção para países que não possuem muito capital para investir em outras gerações.

Quais são as vantagens e desvantagens da energia hidrelétrica?

Esse tipo de geração oferece muitos benefícios como a opção de criar reservatórios de água potável em várias regiões, o que permite consumo e irrigação. Além disso, uma vantagem da energia hidrelétrica é que ela reduz os riscos de inundações e secas no território.

Outro ponto positivo é que essa é uma fonte limpa, já que gera eletricidade sem emitir gases de efeito estufa ou outros poluentes. Assim, é tido como um meio sustentável, que não tem um impacto ambiental tão grande e contínuo quanto o de outras opções.

Esse tipo de geração pode estabilizar a rede elétrica, o que evita a intermitência, como faltas e quedas, o que é comum em outras gerações. Dessa forma, a distribuição tende a se tornar mais constante.

Quais são os pontos negativos desse tipo de energia?

Há algumas desvantagens da energia hidrelétrica que é bom considerar, como o impacto social e ambiental. Isso porque, na sua construção se desmata e alaga grandes áreas, o que afeta as populações, como as ribeirinhas, ao alterar a flora e a fauna.

Outro ponto negativo são as emissões de gases, que mesmos menores do que outras usinas, também ocorrem e intensificam o aquecimento global. Assim, também pode contribuir para alterar o clima e a frequência das chuvas.

A construção também muda o fluxo de rios, o que altera de modo considerável o ecossistema aquático. Além disso, também gera falta de estabilidade ao redor dos leitos, que serão atingidos com a água.

Quais são as inovações em energia hidrelétrica?

A energia hidrelétrica recebe cada vez mais investimento em tecnologias para inovar o setor, com a meta de ampliar a flexibilidade das usinas que já existem. Dessa forma, um dos avanços para o futuro da área é a adição de controle no fluxo nas turbinas.

Isso ajuda quando as mesmas operam com um rendimento menor, ao diminuir a velocidade de rotação variável e os novos sistemas de turbinas. Além disso, as novas operações permitem que se conserte também qualquer problema em função de bombagem.

Velocidade variável

As usinas com velocidade variável é um modo de economizar na geração e propiciar ganhos de alto nível. Então, o que se estima é que a energia produzida pode aumentar em 42 TWh anuais ao implementar uma digitalização a nível mundial, o que deve maximizar a energia.

Proteção dos animais

Com a intenção de reduzir o risco de morte dos peixes que vão para dentro das turbinas, se desenvolvem novas opções ecológicas para a energia hidrelétrica. Portanto, algumas das opções que o mercado tem nesse momento são das marcas:

• Alden;
• Dive;
• la Minimum Gap Runner.

Essas tecnologias de baixa queda, como rodas d’água e turbinas VLH, mostram taxas de mortalidade baixas em configurações ideais. Assim, o que se espera é que no futuro, elas possam impactar menos no meio ambiente.

Renovação de usinas

Há programas por toda a Europa com a intenção de renovar as indústrias que já existem. Dessa forma, hoje a força da água contribui para gerar 42% do total de energia que se produz na Itália, por exemplo, o que representa 46 TWh/ano.

O investimento europeu significa um aumento de produção de energia hidrelétrica em cerca de 3,4 TWh até 2030. Então, deve liberar uma potência por meio de investimentos de cerca 5,5 mil milhões de euros.

Drone para monitorar e fazer a manutenção das usinas

A inserção de drones para monitorar e realizar a manutenção das instalações é um modo de ampliar a eficiência energética. Assim, é um modo efetivo de melhorar a segurança e o desempenho técnico e econômico da sua frota.

Os drones e os robôs ajudam na inspeção em locais remotos ou confinados, a fim de otimizar as intervenções de manutenção. Portanto, esse projeto que começou na Itália se destina às usinas em todo o mundo.

No Chile, por exemplo, ele funciona também para inspecionar condutas de difícil acesso para humanos. Além disso, pode medir a profundidade do fundo da bacia e verificar se está soterrada.

Potenciais de marés e ondas

Na geração de energia hidrelétrica se estima que o potencial das marés e das ondas seja em torno de 800 e 750 TWh/anuais a nível mundial. Dessa forma, na Comissão Europeia se estima que o potencial de armazenar a energia seja de 29 TWh.

Uma das formas de aproveitar melhor esse setor é conectar as barreiras entre si com uma distância máxima de 20 km. Então, novas chances surgem também com o retrofitting (readaptação) de usinas existentes, ao incrementar a energia que pode produzir.

Instalação de turbinas hidráulicas

Existe ainda a instalação de turbinas hidráulicas em aqueduto, para fornecer energias locais, ou para recuperar as que já existem. Assim, ao reposicionar as instalações com baixos saltos, barragens e moinhos, se produz um potencial máximo de 6.8 TWh/anual de eletricidade.

Simulação de operação

Um projeto crucial na área se chama Desenvolvimento Experimental de Gêmeo Digital para Usinas Hidrelétricas, que consiste em simular a operação de energia hidrelétrica em tempo real. Com isso, é possível representar de modo virtual os ativos físicos de uma usina.

Para funcionar, o projeto usa modelos por meio de um software dos componentes da planta e dados reais para fazer a projeção temporal. Portanto, dá para simular em tempo real os diversos cenários, desde os mais simples aos mais complexos e de forma dinâmica e interativa.

Com esse programa dá para exercitar manobras de modo virtual e checar quais são os resultados antes de executar em sua planta física real. Então, as chances de diminuir os erros e melhorar os projetos se tornam maiores.

Sensores de baixo custo

Outro campo são os sensores meteorológicos sem fio de baixo custo que atuam em áreas remotas de difícil acesso. Assim, a meta é ampliar a segurança das usinas e melhorar e otimizar os processos de O&M, além de reduzir os custos.

A coleta de dados nas usinas vão para a plataforma em nuvem, onde se analisa por meio de algoritmos que são exclusivos para o setor hidrelétrico. Dessa forma, a meta é obter uma imagem precisa do estado da usina e fazer uma manutenção cada vez mais eficaz.

Quais são os desafios da geração de energia hidrelétrica?

Os desafios futuros para gerar energia hidrelétrica, em escala global, inclui reduzir os custos de intervenção e manutenção, algo requer um grande investimento. Além disso, é crucial ter uma maior segurança para ampliar a eficiência de produção.

Para os anos seguintes do setor é crucial integrar várias tecnologias que se relacionam, como, por exemplo, à Internet das Coisas (IoT) e os sensores sem fio. Dessa forma, o que se espera é achar um modo de colocar em prática as informações como:

• fornecer e analisar muitos dados – Big Data;
• reduzir os custos de instalação;
• testar novos protocolos de conectividade;
• permitir a coleta de dados mesmo em locais remotos.

Para isso, é essencial ter instrumentos para obter diagnósticos inteligentes e fazer a sua manutenção preditiva. Assim, há algumas tecnologias testadas como os sensores acústicos e MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), que monitoram o estado das máquinas nas usinas.