Quais as diferenças entre as usinas hidrelétricas termelétricas e eólicas?

Aprenda sobre geração de energia elétrica

Agora que você já sabe de onde vem a energia elétrica produzida no Brasil, vamos conhecer um pouco mais sobre os tipos de geração de energia elétrica.

A geração de energia elétrica pode ser dividida em duas grandes áreas, entre renováveis e não renováveis.

Dentro das energias renováveis estão as hidrelétricas, solares, eólicas, biomassa e outras, como a geotérmica e a marítima.

Estas últimas duas não vão ser discutidas aqui, por terem poucos estudos dentro do Brasil.

As energias não renováveis contam com as usinas termoelétricas e as nucleares, que representam 14% da matriz energética do país.  

Se considerar as usinas de biomassa como usina termelétrica, este número sobe para 23%.

Vou começar pelas que poluem mais.

Fontes Termoelétricas

Neste campo eu vou considerar a biomassa por se tratar de um processo similar as outras fontes não renováveis.

É definido termoelétrica toda usina que queima algum combustível para gerar energia elétrica.

No caso da biomassa, o combustível utilizado são resíduos da cana de açúcar, cascas de arroz, madeira e outros.

Por utilizar resíduos renováveis, ela é considerada uma forma de geração de energia elétrica renovável.

Já para as não renováveis os combustíveis são os óleos, carvões, gás natural e outros derivados do petróleo.

Nos dois casos existe a queima do combustível que é utilizado para transformar a água em vapor.

Este vapor passa por uma turbina ligada a um gerador que gera a energia elétrica.

Estas usinas são usualmente utilizadas em casos de emergência, ou seja, em períodos que as usinas hidrelétricas estão gerando pouca energia elétrica.

Qual as vantagens da biomassa?

Ela emite menos poluentes, comparada com as termelétricas tradicionais, e normalmente é construído próximo do local onde vai ser utilizada a energia elétrica.

Também é realizado o aproveitamento do que seria descartado em outras indústrias, tornando assim seu combustível muito mais barato.

Fonte Nuclear

A fonte nuclear pode ser considerada parte das termoelétricas, porém o combustível utilizado é um material radioativo.

Dentro de um tanque isolado acontece um processo chamado de fissão, que é basicamente a divisão dos átomos radioativos.

Quando o átomo se divide, ela gera uma grande quantidade de energia e esta energia gera calor.

Para resfriar este reator, tanque isolado, se utiliza água. E esta é utilizada para transformar outra água em vapor.

Então como as termelétricas, este vapor passa por uma turbina onde ocorre a geração de energia elétrica.

Existem pessoas que consideram a energia nuclear como uma fonte limpa, por não emitir gases que provoquem o efeito estufa.

Contudo, temos diversas catástrofes que aconteceram devido a problemas com este tipo de usina.

Temos o desastre de Chernobyl, em 1986, que até hoje, não foi possível recuperar a cidade.

Este acidente aconteceu durante um teste de “apagão” na usina. No decorrer do teste, houve uma falha de segurança.

Por causa desta falha de segurança, ocorreu uma reação que não foi controlada que levou a água para o gerador, causando uma explosão.

E nos últimos anos, o acidente nuclear de Fukushima. Este acidente foi causado por desastres naturais.

Tudo começou com um terremoto. Logo após o terremoto, os reatores foram desativados e as fissões foram interrompidas.

Porém a mesma usina sofreu com um tsunami que desligou os geradores de emergência, e estes funcionavam para resfriar os reatores.

Com esta interrupção, os reatores não foram resfriados e eles derreteram causando as explosões.

Fonte hidrelétrica

No Brasil cerca de 68% da energia vem de fontes hidroelétricas, conforme visto anteriormente.

A fonte hidroelétrica é dividia entre três tipos, usinas hidrelétricas, pequenas centrais hidrelétricas e centrais geradoras hidrelétricas.

Estas são divididas de acordo com sua capacidade instalada, ou seja, sua potência de geração de energia elétrica.

São consideradas Centrais Geradoras Hidrelétricas (CGH) as usinas com potência instalada de até 1 MW.

Já as Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH) possuem uma potência instalada de 1,1 MW até 30 MW.

Logo as usinas hidrelétricas (UHE), são as consideradas com a potência instalada maior que os 30 MW.

A energia elétrica é produzida quando a água passa por uma turbina, que gera energia mecânica.

Lembrando que esta turbina é diferente da turbina para o vapor d e água utilizado nas termelétricas.

Esta turbina está ligada em um gerador que vai transformar esta energia mecânica em energia elétrica.

Os modelos mais comuns de turbinas são as turbinas Pelton, Kaplan, Francis e Bulbo, sendo a última mais usada em usinas a fio d’água.

Estas usinas possuem características semelhantes como a barragem, casa de força, canal de fuga e o vertedouro.

A barragem serve para criar o reservatório de água, alterando o curso natural do rio.

A casa de força é onde estão localizados as turbinas e os geradores.

O canal de fuga é a saída da água da casa de força para voltar ao leito do rio.

E o vertedouro serve para liberar o excesso de água do reservatório.

Energia Eólica

A energia elétrica é produzida a partir da transformação da energia dos ventos em energia elétrica através de aerogeradores.

Os aerogeradores são como cata-ventos, as pás destes equipamentos giram e este movimento faz com que se gere energia elétrica.

No Brasil esta energia representa 8% de toda nossa matriz energética, isso representa 12.309 MW em potência instalada.

E para variar, a China tem a maior capacidade instalada do mundo, com 164.061 MW.

Por curiosidade, a China tem mais potência instalada que as Américas, África, Oceania e Oriente médio juntos.

E você sabe como surge o vento?

O vento é um movimento constante que o ar faz devido a diferença de temperatura.

Simplificando, o sol aquece todas as superfícies, porém algumas aquecem mais rápidas que as outras.

Sendo assim, a superfície que aqueceu mais rápido obtém um ar mais quente.

Este ar aquecido é mais leve que o ar mais frio. Então o ar quente é substituído por um ar mais frio que vem de outra região.

E esta troca de ar quente/frio cria a ação que o ar faz que é chamada de vento.

No final podemos dizer que a energia eólica é resultado da energia solar.

Energia Solar

Como você sabe, a energia solar é a energia que conseguimos do sol e pode ser utilizada em diversas formas.

As três principais utilizações são iluminação, térmica e a conversão para energia elétrica.

Em nosso caso, vou tratar sobre a térmica e sobre a utilização para energia elétrica.

Energia solar térmica

A energia solar térmica vem sendo utilizada para diversos tipos de fins, como secagem de frutos e aquecimento de água.

Para o aquecimento de água o sistema consiste em coletores solar e um reservatório térmico.

Os coletores são basicamente tubos de cobre que, normalmente, estão protegidos por uma tinta especial e estão encapsuladas por vidro.

Ou seja, é uma caixa de vidro com tubos de cobre dentro dela e dentro destes tubos passa a água.

Então os raios solares atravessam esta proteção de vidro e aquecem os tubos de cobre, que consequentemente, aquece a água.

Esta água quente é guardada dentro de um reservatório térmico que tem por finalidade manter esta água aquecida.

Estes reservatórios funcionam como uma caixa d’água com um isolante térmico e são feitos de cobre, inox ou polipropileno.

Em muitos casos existe um sistema auxiliar de aquecimento, que é comum que seja a gás ou elétrico.

Este sistema tem uma vida útil média de 20 anos, quando realizado a manutenção regular do sistema.

É possível ter geração de energia elétrica com energia solar térmica?

Sim, é possível.

Hoje é conhecido como usinas heliotérmica, também conhecida como Concentrating Solar Power (CSP).

Consiste basicamente em concentrar toda a energia que vem do sol em apenas um ponto. Este ponto é chamado de receptor.

Neste receptor passa um fluido sintético que absorve toda energia e se mantem em altíssimas temperaturas, chegando até 400°C.

Depois este fluido passa por um equipamento conhecido como trocador de calor, que transforma a água em vapor.

E como nas termoelétricas, este vapor passa por uma turbina-geradora para obter energia elétrica.

Hoje, contamos com um total de 4.951 MW em potência instalada espalhadas pelo mundo.

No entanto, 82% deste total está instalado na Espanha e nos EUA, com 2.300 MW e 1.758 MW, respectivamente.

Então, para gerar energia elétrica com o uso do sol, tem sido majoritariamente utilizada a energia solar fotovoltaica.

Energia Solar Fotovoltaica

Já detalhei a história da energia solar fotovoltaicaum tempo atrás, então não vou repetir toda essa história.

E como sabemos, obtemos a energia elétrica através da conversão da irradiação solar.

Hoje o Brasil conta com pouco mais de 952 MW em potência instalada, e com previsão de chegar a 2.638 MW até 2022.  

E o sistema solar fotovoltaico consiste basicamente de duas partes, os painéis fotovoltaicos e os inversores.

Os painéis fotovoltaicos são os responsáveis em transformar a energia solar em energia elétrica.

Hoje os painéis possuem 25 anos de garantia de potência linear e 10 anos de garantia para defeitos.

Estes painéis geram energia em corrente contínua e nós consumidores utilizamos em corrente alternada.

E é aqui que entram os inversores, que transformam a energia de corrente contínua para corrente alternada.

Existem dois tipos de inversores, os tradicionais e os microinversores.

Além desta conversão, os inversores também controlam e monitoram a produção de energia elétrica.

Outro ponto é que o inversor sincroniza a energia elétrica gerada com a energia da rede elétrica.

Ou seja, é ele que deixa todo o sistema pronto para funcionar com o sistema de distribuição de energia elétrica.

Também já vimos como é possível economizar com a energia solar fotovoltaica e quanto você pode economizar.

E você vai perder esta oportunidade de economizar?

Algumas curiosidades.

Segundo o último estudo publicado pela BP Global, de 2006 a 2017 aumentamos o consumo de energia elétrica de aproximadamente 1,7% ao ano.

Isso quer dizer que subimos de 131.031 TWh para 157.134 TWh de energia elétrica consumida.

Neste mesmo relatório, é exposto os valores por tipo de combustível, ou seja, óleo, gás natural, solar, hídrica e outros.

Neste último gráfico podemos ver a comparação entre os anos de 2016 (azul) e 2017 (larajna).

Percebemos um pequeno aumento na utilização das energias renováveis, o que mostra que todos países estão caminhando para estas fontes.  

Apenas 2.919 TWh de energia consumida é a partir da geração de energia elétrica de fontes renováveis.

Ou seja, os outros 29.200 TWh utilizados são fontes termelétricas e nucleares.

Aqui vemos que ainda apenas 10% da energia consumida mundialmente vem de fontes renováveis.

Temos um longo caminho a percorrer para obter as mudanças que desejamos, mas conforme verificado antes.

As fontes termelétricas estão diminuindo e as renováveis em alto crescimento pelo mundo.

Temos que ser os agentes desta mudança e preparar um mundo melhor para as próximas gerações.

Mude agora para a geração de energia elétrica renovável. Mude para a energia solar fotovoltaica.  

Fonte:

ONS – Operador Nacional do Sistema Elétrico;

IRENA – International Renewable Energy Agency;

CCEE – Câmara de comercialização de energia elétrica;

BP Global.