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 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 VANTAGENS 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.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA VANTAGENS 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

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA VANTAGENS 1. Fonte renovável de energia.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA VANTAGENS 2. Viabiliza a utilização de outras fontes renováveis.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA VANTAGENS 3. Viabiliza a segurança energética e a estabilidade dos preços.   - otimiza o uso das usinas térmicas - não está sujeita a flutuações de mercado

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA VANTAGENS 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 - reduzem a vulnerabilidade contra inundações e seca Inundação Seca

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA VANTAGENS 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.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA VANTAGENS 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.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA VANTAGENS 7. Melhora a qualidade do ar   - não produzem poluentes do ar. - reduz a chuva ácida e a fumaça. - não geram subprodutos tóxicos.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA VANTAGENS 8. Oferece contribuição significativa para o desenvolvimento.   As instalações hidrelétricas promovem: - construção de estradas. - ampliação da indústria e do comércio.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA VANTAGENS 9. Energia limpa e barata.   - tempo médio de vida de 50 a 100 anos. - podem ser atualizados. - custos baixos de operação e manutenção.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA VANTAGENS 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).

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA DESVANTAGENS 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.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA DESVANTAGENS 1. A formação de grandes reservatórios de água provoca profundas alterações nos ecossistemas.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA DESVANTAGENS 2. Ocasionam o alargamento de terras e o descolamento de populações ribeirinhas.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA DESVANTAGENS 3. Provoca a erosão de solos o que afeta a vegetação local.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA DESVANTAGENS 4. Elevados custos de instalação. USINA CUSTO DE IMPLANTAÇÃO Bilhões de dólares/ MW Hidrelétrica De 2,8 a 3,2 Nuclear De 1,2 a 2

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA IMPACTOS SOCIAIS 1. População deslocada e o conceito de atingido 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 IMPACTOS SOCIAIS 1. População deslocada - 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 IMPACTOS SOCIAIS 2. Interrupção de investimentos 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 IMPACTOS SOCIAIS 3. Aumento de doenças os trabalhadores que circulam por toda parte carregam consigo doenças contagiosas como tuberculose, sífilis, Aids e outras.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA IMPACTOS SOCIAIS 3. Aumento de doenças os trabalhadores que circulam por toda parte carregam consigo doenças contagiosas como tuberculose, sífilis, Aids e outras.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA IMPACTOS SOCIAIS 4. Migração da população para centros urbanos O empobrecimento e a ruptura das comunidades, o trauma e os impactos na saúde têm um efeito muito mais severo nas mulheres. Em alguns casos, o empobrecimento gerado pelo deslocamento compulsório é responsável pelo aumento da migração masculina para as áreas urbanas, aumentando assim o número de casa s chefiadas por mulheres, que passam a arcar sozinhas com os custos de manutenção dos filhos. Quanto à saúde das mulheres, a chegada de imigrantes durante a construção da barragem e a conseqüente urbanização da região são fatores que podem elevar o nível de doenças sexualmente transmissíveis, especialmente a Aids. O aumento da violência doméstica, decorrente da elevação do alcoolismo, é outro efeito agravado pelo empobrecimento e pela desestruturação das comunidades. Deslocamento compulsório Aumento no número de casas chefiadas por mulheres Migração masculina para áreas urbanas

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA IMPACTOS SOCIAIS 4. Destruição do Patrimônio Cultural Pontos turísticos cemitérios Patrimônio Cultural Grandes barragens também costumam provocar a perda de recursos arqueológicos, como cavernas, fósseis de plantas e animais, cemitérios,etc. No Vale do Ribeira, em São Paulo, maravilhosas cavernas, campo de muitas pesquisas científicas e visitação turística, estão ameaçadas de inundação. Uma das maiores preocupações das comunidades atingidas diz respeito aos túmulos e cemitérios onde estão enterrados seus ancestrais. Patrimônio Cultural Igrejas fósseis

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA IMPACTOS AMBIENTAIS 1. Qualidade da água Mudanças ao interromper o fluxo normal do curso do rio - temperatura da água. - composição da água. Ao se interromper o fluxo normal do curso do rio, a contecem diversas mudanças na temperatura e na composição química da água e por i sso existem conseqüências diretas sobre a qualidade da águ

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA IMPACTOS AMBIENTAIS 1. Erosão e depósito de sedimentos 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 Nos seus cursos normais os rios transportam sedimentos, provenientes do solo e das rochas existentes nos seu leito e em suas margens. Quando se constrói uma barragem esse processo é interrompido. Como a água corre muito lentamente no reservatório, e além disso há um obstáculo para o seu escoamento (barragem), os sedimentos se depositam no fundo e não seguem rio abaixo. Como forma de recuperar o abastecimento de sedimentos, abaixo da barragem, o rio vai aumentar o processo de erosão das margens. Esse processo de erosão pode aprofundar o leito e a largar o rio, colocando em risco obras de infra-estrutura, assim como prejudicar o abastecimento de água

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA IMPACTOS AMBIENTAIS 3. Perda da Biodiversidade interferência na migração de peixes para procriação. Nos seus cursos normais os rios transportam sedimentos, provenientes do solo e das rochas existentes nos seu leito e em suas margens. Quando se constrói uma barragem esse processo é interrompido. Como a água corre muito lentamente no reservatório, e além disso há um obstáculo para o seu escoamento (barragem), os sedimentos se depositam no fundo e não seguem rio abaixo. Como forma de recuperar o abastecimento de sedimentos, abaixo da barragem, o rio vai aumentar o processo de erosão das margens. Esse processo de erosão pode aprofundar o leito e a largar o rio, colocando em risco obras de infra-estrutura, assim como prejudicar o abastecimento de água 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 Piracema Usina de Itaipu

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA IMPACTOS AMBIENTAIS 3. Perda da Biodiversidade Federação das Indústrias do Rio Grande do Sul (FIERSG) Nos seus cursos normais os rios transportam sedimentos, provenientes do solo e das rochas existentes nos seu leito e em suas margens. Quando se constrói uma barragem esse processo é interrompido. Como a água corre muito lentamente no reservatório, e além disso há um obstáculo para o seu escoamento (barragem), os sedimentos se depositam no fundo e não seguem rio abaixo. Como forma de recuperar o abastecimento de sedimentos, abaixo da barragem, o rio vai aumentar o processo de erosão das margens. Esse processo de erosão pode aprofundar o leito e a largar o rio, colocando em risco obras de infra-estrutura, assim como prejudicar o abastecimento de água

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA IMPACTOS AMBIENTAIS 3. Perda da Biodiversidade Inundação de áreas com vegetação e florestas nativas tem consequências - terras férteis. - fauna (perda do habitat). - flora. - mudança de rota das aves migratórias t. Além da perda do habitat, existem também impactos por exemplo para as aves migratória s, que precisam procurar outros lugares para fazer suas paradas e acabam mudando co mpletamente suas rota

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA IMPACTOS AMBIENTAIS 4. Tremores de Terra 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. Tremores de Terra As barragens podem provocar ou intensificar tremores de terras e movimentação do solo nas vizinhanças dos reservatórios. No início da década de 1930 se acreditava que as atividades sísmicas poderiam ocorrer somente durante o enchimento dos lagos, mas hoje se sabe que esses tremores podem ocorrer com o lago já cheio e estabilizado. Ainda estão sendo feitos debates científicos a este respeito, mas é certo que a pressão e o peso da água estocada no reservatório, em alguns casos, são suficientes para explicar um tremor.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA INDICADOR DE IMPACTO AMBIENTAL Potência produzida por hectare de área inundada de usinas hidrelétricas brasileiras Tremores de Terra As barragens podem provocar ou intensificar tremores de terras e movimentação do solo nas vizinhanças dos reservatórios. No início da década de 1930 se acreditava que as atividades sísmicas poderiam ocorrer somente durante o enchimento dos lagos, mas hoje se sabe que esses tremores podem ocorrer com o lago já cheio e estabilizado. Ainda estão sendo feitos debates científicos a este respeito, mas é certo que a pressão e o peso da água estocada no reservatório, em alguns casos, são suficientes para explicar um tremor.

SISTEMAS DE ENERGIA - ENERGIA HÍDRICA UTILIZAÇÃO HISTÓRICA PRESENTE PREVISÕES Tremores de Terra As barragens podem provocar ou intensificar tremores de terras e movimentação do solo nas vizinhanças dos reservatórios. No início da década de 1930 se acreditava que as atividades sísmicas poderiam ocorrer somente durante o enchimento dos lagos, mas hoje se sabe que esses tremores podem ocorrer com o lago já cheio e estabilizado. Ainda estão sendo feitos debates científicos a este respeito, mas é certo que a pressão e o peso da água estocada no reservatório, em alguns casos, são suficientes para explicar um tremor.

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 In England, the Domesday survey of 1086 gives a precise count of England's water-powered flour mills: There were 5,624, or about one for every 300 inhabitants, and this was probably typical throughout western and southern Europe. From this time onward, water wheels began to be used for purposes other than grist milling. In England, the number of mills in operation followed population growth, and peaked around 17,000 by 1300.[4] The main difficulty of water wheels was their inseparability from water. This meant that mills often needed to be located far from population centers and away from natural resources. Water mills were still in commercial use well into the twentieth century, however. 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 Probably the most important year in hydropower history was in 1831 when the first electric generator was invented by Michael Faraday. This layed the foundation for us to learn how to generate electricity with hydropower almost half a centurey later, in 1878. The first hydroelectric power plant, located in Appleton, Wisconsin, began to generate electricity already in 1882. The power output was at about 12.5 kW. 7 years later, in 1889, the total number of hydroelectric power plant solely in the US had reached 200. In the 19th century these power plants got an increased amount of commercial attention and was built rapidly in suitable areas all over the world. 1936 marks an important year – the largest hydroelectric power plant, the Hoover Dam, was opened and generated 1345 MW (installed capacity later increased 2080MW) from the flowing water in the Colorado River.  Below is a picture of the Hoover Dam Hydroelectric Power Plant. During the first half of the 1900’s hydropower became the world’s most important source of electricity.

Energia Hídrica - História Consumo na segunda metade do século XX During the first half of the 1900’s hydropower became the world’s most important source of electricity.

Energia Hídrica - História 2ª Metade do Século XX

Energia Hídrica - História

Energia Hídrica - História

Energia Hídrica - História Hydropower accounted for 16.1 percent of electricity consumption and 3.4 percent of energy consumption worldwide in 2010.4 Only 12.5 percent of electricity came from hydroelectric power plants located in countries that belong to the Organisation for Economic Co-operation and Development.5 All other countries were more dependent on hydropower in 2010, as it accounted for 19.8 percent of their electricity consumption.6 Global installed capacity of hydropower also experienced increases over the past several years. Installed capacities increased by 30 gigawatts (GW), or about 3.0 percent a year, in 2008, 2009, and 2010.7 At the end of 2010, the total global installed capacity of hydropower was 1,010 GW.8 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) n estimated 30 GW of new hydropower capacity came on line in 2012, increasing global installed capacity by about 3% to an estimated 990 GW. 1 i The top countries for hydro capacity are China, Brazil, the United States, Canada, and Russia, which together account for 52% of total installed capacity. 2 (See Figure 9.) Ranked by generation, the order is the same except that Canada’s generation exceeds that of the United States, where hydropower is more load-following. 3 Globally, hydro- power generated an estimated 3,700 TWh of electricity during 2012, including approximately 864 TWh in China, followed by Brazil (441 TWh), Canada (376 TWh), the United States (277 TWh),

MAIORES HIDRELÉTRICAS EM CAPACIDADE DE GERAÇÃO 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)

USINAS HIDRELÉTRICAS NO BRASIL SISTEMAS DE ENERGIA USINAS HIDRELÉTRICAS NO BRASIL

POTENCIAL HIDROELÉTRICO MUNDIAL 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.

POTENCIAL HIDROELÉTRICO MUNDIAL 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

OFERTA INTERNA DE ENERGIA ELÉTRICA POR FONTE – 2011 / 2012 SISTEMAS DE ENERGIA OFERTA INTERNA DE ENERGIA ELÉTRICA POR FONTE – 2011 / 2012

PRODUÇÃO DE ENERGIA HIDRÁULICA NO BRASIL SISTEMAS DE ENERGIA PRODUÇÃO DE ENERGIA HIDRÁULICA NO BRASIL FONTE: BALANÇO ENERGÉTICO NACIONAL 2013 | ano base 2012

PRODUÇÃO DE ENERGIA HIDRÁULICA NO BRASIL 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

PRODUÇÃO DE ENERGIA HIDRÁULICA NO MUNDO 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