Como a maior fonte de energia renovável, a energia hidrelétrica é responsável por 22 por cento da eletricidade do mundo e gera mais energia do que outras fontes renováveis, como sistemas de energia solar , vento, fontes geotérmicas.
Elas são as segundas maiores usinas de geração de energia depois das usinas movidas a combustível. A usina hidrelétrica é construída para produzir energia elétrica para cargas básicas ou de pico e, em alguns casos, carrega ambas as cargas.
Essas usinas de energia fornecem eletricidade confiável devido à ampla variedade de características, como a capacidade de rastreamento de carga, fornecimento de pico de carga, operação mais rápida desde o início, etc.
Funcionamento da Usina Hidrelétrica
A energia hidrelétrica é gerada a partir da água que flui dos rios ou de algumas construções feitas pelo homem nas quais a água está disponível ou armazenada. As usinas hidrelétricas compreendem o reservatório com uma barragem, comporta, turbina, gerador , e linhas de transmissão.
Uma barragem é construída perto de um lago ou um grande rio para armazenar água em um reservatório. A barragem retém a água e aumenta a pressão da água no nível do fundo. É construído em alturas mais altas para aumentar a taxa de fluxo.
funcionamento de usina hidrelétrica
A água dos reservatórios é transportada por comportas, que são enormes túneis para transportar água. Nessas fábricas, a queda d'água é usada para girar o eixo do motor.
Quando a água é alimentada do reservatório por meio de túneis nas pás da turbina, a turbina começa a girar na direção da força da água. Uma vez que esta turbina é acoplada ao eixo do alternador, energia elétrica é produzido pelo alternador.
Aqui, a energia cinética da água corrente é convertida em eletricidade, que é posteriormente transmitida às subestações por meio de linhas de transmissão, conforme mostrado na figura acima.
A quantidade de eletricidade depende de dois fatores que são
1. Cabeça de água
2. Taxa de fluxo de água de descarga da água
A queda d'água indica a distância entre a superfície da água e a superfície da turbina e depende da água disponível no reservatório e do tamanho do reservatório. Se a queda for maior, a água de uma altura maior cai com mais força, causando aumentos na rotação da turbina.
Isso resulta em mais resultados em mais Geração de energia. Da mesma forma, se a taxa de descarga da água for maior, alta potência é gerada, pois a quantidade de água caindo é maior e a taxa de água depende da capacidade do rio, como água enorme ou mais água fluindo em rios maiores.
Peças / componentes de usina hidrelétrica
A construção de uma usina hidrelétrica requer um alto custo inicial para construir uma barragem, reservatórios e casa de força. Mas, uma vez iniciado, precisa de menos custos de manutenção em comparação com as usinas movidas a combustível.
Algumas das principais partes ou componentes das usinas hidrelétricas são descritas a seguir.
Barragem :
Barragem
Essas são as estruturas construídas nos rios para interromper o fluxo de água e armazenar a água no reservatório. A barragem coleta e armazena a água nas estações chuvosas e permite a operação contínua da planta, mesmo durante o verão. Ele levanta a cabeça da água, então a altura da queda d'água aumenta.
Portões de entrada ou controle :
Eles são usados para liberar ou parar a água da barragem. A água do reservatório é liberada por essas comportas para a unidade da turbina. A água obtém energia potencial e cinética enquanto flui pelos portões de controle.
Penstock :
Penstocks
Ajuda a aumentar a velocidade da água a uma taxa mais alta para acionar as turbinas. Trata-se de tubos longos que transportam a água do reservatório para a casa da turbina.
Turbinas de água:
turbina de água
A energia potencial e cinética da água do reservatório alimentado pela turbina hidrelétrica é convertida em movimento rotacional. Quando a água atinge as lâminas da turbina, ela começa a girar na direção da força líquida da água.
Diferentes tipos de turbinas incluem turbinas de roda Kaplan, Francis e Pelton. A turbina Francis é a turbina mais comum usada em várias usinas hidrelétricas. O tipo de turbina depende da queda ou quantidade de água e da capacidade de geração de energia elétrica.
Geradores:
Também são chamados de alternadores, onde o eixo do rotor é acoplado ao eixo da turbina. Portanto, enquanto a turbina gira, ela faz com que gire o gerador haste. Essa rotação gera a energia elétrica que é posteriormente transmitida às subestações por meio de linhas de transmissão.
Tipos de usinas hidrelétricas
As usinas hidrelétricas são classificadas em três tipos básicos de acordo com a forma como operam. Esses métodos de geração são usinas de fio d'água, de armazenamento e de armazenamento reversível e são explicadas resumidamente a seguir.
Hidrelétricas a fio de água
É também denominado tipo de planta de desvio. Nele, uma parte da água é desviada para canais a partir do rio. Esses tipos de plantas podem não exigir uma barragem para o armazenamento de água. O design e a aparência dessas usinas são diferentes das usinas hidrelétricas convencionais. Eles são usados para fornecer energia para a carga de base.
Usina hidrelétrica de fio d'água
Essas plantas usam um pequeno lago de água chamado Forebay para atender às cargas imediatas por menos períodos. Forebay regula o fluxo de água para a unidade da turbina, de modo que a potência líquida gerada também é variada. Ele reduz a necessidade de construir grandes reservatórios para carga elevada ou aumento repentino de água, de modo que o custo inicial é reduzido em comparação com plantas de armazenamento.
Hidrelétricas de armazenamento
Este é o tipo mais comum de usina hidrelétrica que requer uma barragem para armazenar a água no reservatório. A barragem facilita o aumento da queda, bem como a velocidade da água.
As comportas conduzem água da barragem para a unidade de turbina, portanto a energia gerada depende do fornecimento de água do reservatório. Estes são usados como base, bem como plantas de pico de carga. A potência líquida gerada é mais do que o funcionamento das usinas fluviais.
Plantas de armazenamento bombeadas
Neste, o arranjo de bomba-turbina reversível e comporta troca a água entre os reservatórios de cabeça (reservatório superior) e cauda. No caso de baixa eletricidade, a demanda de água é bombeada para o tanque de cauda para o tanque principal por máquinas hidráulicas. Isso é feito utilizando a energia que é gerada por usinas movidas a combustível.
Planta de armazenamento bombeado
Durante as horas de pico ou cargas, a água é liberada de volta do lago principal para o reservatório de cauda através de condutos forçados. A eficiência energética dessas usinas varia de 70 a 80%. Devido ao pico de carga fornecendo energia a baixo custo, a receita é aumentada.
Vantagens das usinas hidrelétricas
• Baixo custo operacional : Depois que a barragem é construída, a eletricidade é produzida a uma taxa constante porque nenhum combustível é necessário.
• Sem poluição: uma usina hidrelétrica não produz resíduos nocivos ou gases de efeito estufa, portanto, a poluição da atmosfera é menor em comparação com as usinas térmicas e nucleares.
• Poder econômico : a energia é gerada com energia renovável, portanto, nenhum custo de combustível é necessário durante a geração. Isso torna o custo da eletricidade mais baixo em comparação com o aumento dos preços dos combustíveis fósseis.
• Armazenamento de água: A construção desta usina também facilita a água para fins de irrigação e reduz as inundações e secas, armazenando a água. Isso é muito útil porque supera o desperdício desnecessário de água.
Espero que você tenha uma compreensão clara dos conhecimentos básicos sobre energia hidrelétrica e seu funcionamento. Além disso, qualquer dúvida sobre projetos elétricos e eletrônicos, por favor, escreva suas sugestões e comentários sobre este artigo na seção de comentários abaixo. E se você estiver interessado, responda a esta pergunta - Com base na capacidade, como as hidrelétricas são classificadas?
Créditos fotográficos:
Barragem no rio por wikimedia
Penstocks por wikimedia
Construção de turbina de água por Snowhydro
Centrais de passagem por wikimedia
Usina de armazenamento bombeado por CUBA
