SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA MEC-2386 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO...

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA

MEC-2386

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

PROFESSOR: SERGIO LEAL BRAGA

ALUNO: PEDRO CAMPOS CLAUDIO VIDAL TEIXEIRA

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

ENERGIA HÍDRICA

Energia obtida a partir da energia potencial de uma massa de água.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

SUMÁRIO

VANTAGENS

DESVANTAGENS

IMPACTOS AMBIENTAIS

UTILIZAÇÀO

PASSADO

ATUAL

PREVISÕES

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

1. Fonte renovável de energia.

2. Viabiliza a utilização de outras fontes renováveis.

3. Viabiliza a segurança energética e a estabilidade dos preços.

4. Contribui para o armazenamento de água potável.

5. Aumenta a estabilidade e a confiabilidade do sistema elétrico.

6. Ajuda a combater mudanças climáticas.

7. Melhora a qualidade do ar.

8. Oferece contribuição significativa para o desenvolvimento.

9. Energia limpa e barata.

10. Fundamental para o desenvolvimento sustentável.

VANTAGENS

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

1. Fonte renovável de energia.

- Possibilidade de uso sem esgotamento

- Final do processo: mágua entrada = mágua saída

- Originária de fontes naturais

- Regeneração através de processo natural: Ciclo da Água

VANTAGENS

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

1. Fonte renovável de energia.

VANTAGENS

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

2. Viabiliza a utilização de outras fontes renováveis.

VANTAGENS

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

3. Viabiliza a segurança energética e a estabilidade dos preços.

VANTAGENS

- não está sujeita a flutuações de mercado

- otimiza o uso das usinas térmicas

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

4. Contribui para o armazenamento de água potável.

  - coletam a água da chuva

- usado para consumo ou para irrigação

- protegem os aqüíferos contra o esgotamento

VANTAGENS

- reduzem a vulnerabilidade contra inundações e seca

Inundação Seca

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

5. Aumenta a estabilidade e a confiabilidade do sistema elétrico.

- geração rápidas e flexíveis

- atender às demandas de pico

- manter os níveis de tensão do sistema

- restabelecer prontamente o fornecimento após um blecaute.

VANTAGENS

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

6. Ajuda a combater mudanças climáticas.

  - produz quantidades muito pequenas de gases do efeito estufa.

- retardar o aquecimento global.

- evita a emissão de GHG correspondente à queima de 4,4

milhões de barris de petróleo diariamente, em âmbito mundial.

VANTAGENS

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

7. Melhora a qualidade do ar

  - não produzem poluentes do ar.

- reduz a chuva ácida e a fumaça.

- não geram subprodutos tóxicos.

VANTAGENS

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

8. Oferece contribuição significativa para o desenvolvimento.

  As instalações hidrelétricas promovem:

- construção de estradas.

- ampliação da indústria e do comércio.

VANTAGENS

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

9. Energia limpa e barata.

  - tempo médio de vida de 50 a 100 anos.

- podem ser atualizados.

- custos baixos de operação e manutenção.

VANTAGENS

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

10. Fundamental para o desenvolvimento sustentável.

  Isto é, “desenvolvimento que atende hoje às necessidades das pessoas, sem

comprometer a capacidade das futuras gerações de atender suas próprias necessidades”

(Comissão Mundial de Meio Ambiente e Desenvolvimento).

VANTAGENS

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

1. A formação de grandes reservatórios de água provoca profundas

alterações nos ecossistemas.

2. Ocasionam o alargamento de terras e o descolamento de populações

ribeirinhas.

3. Provoca a erosão de solos o que afeta a vegetação local.

4. Elevados custos de instalação.

DESVANTAGENS

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

1. A formação de grandes

reservatórios de água

provoca profundas

alterações nos

ecossistemas.

DESVANTAGENS

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

2. Ocasionam o alargamento de terras e o descolamento de populações

ribeirinhas.

DESVANTAGENS

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

3. Provoca a erosão de solos o que afeta a vegetação local.

DESVANTAGENS

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

4. Elevados custos de

instalação.

DESVANTAGENS

USINA CUSTO DE IMPLANTAÇÃOBilhões de dólares/ MW

Hidrelétrica De 2,8 a 3,2

Nuclear De 1,2 a 2

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

1. População deslocada e o conceito de atingido

IMPACTOS SOCIAIS

I Encontro Nacional de Trabalhadores Atingidos por Barragens (abril de 1989)

“ Todo mundo que tenha sua vida afetada

de alguma forma pela construção da

barragem é um atingido.”

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

1. População deslocada

IMPACTOS SOCIAIS

- pelas grandes barragens.

- a montante e a jusante da barragem.

- trabalhadores da área inundada.

- por causa de outras partes do projeto (linhas de transmissão).

- acesso obstruído em função da destruição e alagamento de estradas.

- dependiam da população deslocada.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

2. Interrupção de investimentos

IMPACTOS SOCIAIS

- investimentos públicos e privados.

- empréstimos bancários.

- agricultura (pode gerar um período, muitas vezes longo, de escassez

de comida, agravando a fome a má nutrição)

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

3. Aumento de doenças

IMPACTOS SOCIAIS

- os trabalhadores que circulam por toda parte carregam consigo

doenças contagiosas como tuberculose, sífilis, Aids e outras.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

3. Aumento de doenças

IMPACTOS SOCIAIS

- os trabalhadores que circulam por toda parte carregam consigo

doenças contagiosas como tuberculose, sífilis, Aids e outras.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

4. Migração da população para centros urbanos

IMPACTOS SOCIAIS

Deslocamento compulsório

Migração masculina para áreas urbanas

Aumento no número de casas chefiadas

por mulheres

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

4. Destruição do Patrimônio Cultural

IMPACTOS SOCIAIS

Patrimônio Cultural

Igrejas fósseis

Pontos turísticos cemitérios

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1. Qualidade da água

IMPACTOS AMBIENTAIS

Mudanças ao interromper o fluxo normal do curso do rio

- temperatura da água.

- composição da água.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

1. Erosão e depósito de sedimentos

IMPACTOS AMBIENTAIS

- os rios não transportam sedimentos.

- os sedimentos se depositam no fundo e não seguem rio abaixo.

- o rio aumenta o processo de erosão das margens.

- aprofundamento do leito e alargamento do rio

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

3. Perda da Biodiversidade

IMPACTOS AMBIENTAIS

- interferência na migração de peixes para procriação.

Hidrelétrica de Santo Antônio (Rio Madeira) -

construção de usina interrompe fenômeno da

piracema e já ameaça o extermínio de peixe

27/04/12

Canal da PiracemaUsina de Itaipu

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

3. Perda da Biodiversidade

IMPACTOS AMBIENTAIS

Federação das Indústrias do Rio Grande do Sul (FIERSG)

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

3. Perda da Biodiversidade

IMPACTOS AMBIENTAIS

Inundação de áreas com vegetação e florestas nativas tem consequências

- terras férteis.

- fauna (perda do habitat).

- flora.

- mudança de rota das aves migratórias

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

4. Tremores de Terra

IMPACTOS AMBIENTAIS

As barragens podem

provocar ou intensificar tremores de

terras e movimentação do solo nas

vizinhanças dos reservatórios.

- durante o enchimento dos

lagos.

- depois dos lagos cheios e

estabilizados.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

2501.050217210451.2001.8006403.9001.5001.8001.200

11.00012.6001.620

1.260

5.000

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100

200

300

400

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700

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kW/h

ect

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Potência instalada

Potência produzida por hectare de área inundada de usinas hidrelétricas brasileiras

INDICADOR DE IMPACTO AMBIENTAL

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA

- HISTÓRICA

- PRESENTE

- PREVISÕES

UTILIZAÇÃO

Energia Hídrica - História

Primero uso - Rodas d’água:

-2000 A. C. – Gregos:

- Moer o trigo

-200 B.C. – Dinastia Han (China)

- Elevação de água para canais de irrigação

- Fundir Ferro

-240 B.C – Romanos

- Serrar mármore e pedra

-100 B.C – Europa

- Abatimento Hidráulico (mineração)

Energia Hídrica - História

Idade Média

- Séc I a Séc XVIII

- Moinhos amplamente utilizados

- Inglaterra 1086 A.D: 5600 moinhos

- Diversas aplicações

Revolução Industrial

- Até então maior fonte de energia

- Utilização em teares mecânicos

- Preterido pelas máquinas a vapor

Energia Hídrica - História

Século XIX em diante

- 1831 – Michael Faraday

- Desenvolvimento do primeiro gerador elétrico

- 1882 – Primeira Usina Hidrelétrica do Mundo – -Appleton, Winsconsin

- Potencial Nominal de 12.5 kW

- 7 anos após – 200 usinas apenas nos EUA

- 1ª metade do Séc XX:

- Principal fonte de energia elétrica mundial

Energia Hídrica - História

Consumo na segunda metade do século XX

Energia Hídrica - História

2ª Metade do Século XX

Energia Hídrica - História

Energia Hídrica - História

Energia Hídrica - História

- 16% do consumo de eletricidade (2010)- 3.4% do consumo de energia (2010)- 990 GW instalados (2013)

Energia Hídrica

- Usina Hidrelétrica com Reservatório

- Capacidades podem variar de alguns kW a GW

- Armazenamento (Geração de base e de pico)

- Segurança Energética

- Maiores produtores:

- China (864 TWh), Brasil (441 TWh), Canada

(376 TWh), EUA (277 TWh) (2012)

SISTEMAS DE ENERGIA

MAIORES HIDRELÉTRICAS EM CAPACIDADE DE GERAÇÃO

Energia Hídrica

- Fio dágua

- Impacto ambiental reduzido

- Não há armazenamento na prática

- Aplicações Especificas

- Maior imprevisibilidade de geração

Lower Granite Dam, Snake River, Washington

Energia Hídrica

- Pumped Storage

- Geração “negativa”

- Excesso de geração Energia armazenada

- Pico de demanda Utilização da energia

- Combinado com outros tipos de geração

- Eficiência ~ 75%

- 104 GW instalados (2009)

SISTEMAS DE ENERGIA

USINAS HIDRELÉTRICAS NO BRASIL

SISTEMAS DE ENERGIA

POTENCIAL HIDROELÉTRICO MUNDIAL

Alguns países se destacam

na produção de energia hidrelétrica.

Juntos, Brasil, Canadá, China,

Estados Unidos e Rússia respondem

por mais de 50% do total.

SISTEMAS DE ENERGIA

POTENCIAL HIDROELÉTRICO MUNDIAL

Países Industrializados: Potencial

Saturado

Emergentes: Maiores Potenciais

Oposição de grupos ambientalistas

para grandes empreedimentos

Dificuldade de se obter crédito

Não classificado como MDL

SISTEMAS DE ENERGIA

OFERTA INTERNA DE ENERGIA ELÉTRICA POR FONTE – 2011 / 2012

SISTEMAS DE ENERGIA

PRODUÇÃO DE ENERGIA HIDRÁULICA NO BRASIL

FONTE: BALANÇO ENERGÉTICO NACIONAL 2013 | ano base 2012

SISTEMAS DE ENERGIA

PRODUÇÃO DE ENERGIA HIDRÁULICA NO BRASIL

FONTE: BALANÇO ENERGÉTICO NACIONAL 2013 | ano base 2012

Energia Hídrica - Alternativas

Energia de Ondas

- Experimental – Diversos tipos

- Potencial mundial de 2 TW.

- 2.25 MW instalados em Portugal.

Energia Hídrica - Alternativas

Energia de Marés

- Previsibilidade

- Baixo Impacto ambiental – Energia interação Terra-

Lua

- Instalação em locais muito específicos (20 ao redor

do mundo)

- 240 MW instalados em 1966 na França (26% f.c.)

- Maior = 251 MW, Coréia do Sul.

- Outros tipos: DTP & Turbinas sumbrinas

SISTEMAS DE ENERGIA

PRODUÇÃO DE ENERGIA HIDRÁULICA NO MUNDO

PARTICIPAÇÃO DE RENOVÁVEIS

MUNDO

Na geração de

eletricidade, as energias renováveis

e o gás natural são as fontes de

crescimento mais rápido. Entretanto

o carvão ainda se mantem com a

maior fatia em 2040.

SISTEMAS DE ENERGIA

FIM