PEA : Produção de Energia Elétrica – Edição 2012

Apresentação em tema: "PEA : Produção de Energia Elétrica – Edição 2012"— Transcrição da apresentação:

1 PEA - 2420 : Produção de Energia Elétrica – Edição 2012
Programa da Disciplina Prof’s Dr’s Dorel Soares Ramos e José Aquiles Baesso Grimoni Sala de Aulas : B2-10 Aulas : 3as feiras 14:00 às 15:50 h e 6as feiras 15:50 às 17:40h s: e

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Programa da Disciplina

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Programa da Disciplina Bibliografia Básica: Notas de aula REIS, L.B. Geração de Energia Elétrica. Tecnologia, Inserção Ambiental, Planejamento, Operação e Análise de Viabilidade. Ed. Manole, São Paulo, 2003, 324p. SOUZA, Z.; FUCHS, R. D.; SANTOS, A . H. M. Centrais Hidro e Termelétricas. SIMONE, G; A Centrais e Aproveitamento Hidrelétricos, Ed Érica, 246p. LORA,E.E.S; NASCIMENTO,M.AR. Geração Termelétrica: Planejamento, Projeto e Operação Volumes 1 e 2, Editora Intersciência, Rio de Janeiro, 2004 Apostilas do curso Eliane Fadigas. Energia Eólica, Ed Manole.     Critério de avaliação:    Homepage da disciplina:

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Geração Hidrelétrica Prof. Dr. Dorel Soares Ramos Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Parte 1 São Paulo, 31 de Julho de 2012.

5 Classificação das fontes de energia elétrica
Convencionais e não-convencionais (alternativas) Renováveis e não-renováveis

6 Potencial Hidrelétrico

7 Princípio de Funcionamento
Potência = m.g.HQ m = massa que cai / seg g = aceleração da gravidade HQ = queda bruta Se a água que cai, vem de um rio com velocidade v’ P= m.g.H + 1/2 m.v’2 Obs: 1/2 m.v’2 em geral pode ser desprezada pois v’ é muita pequena

8 Troca-se m/seg por Q (vazão)
Função de Produção Troca-se m/seg por Q (vazão) m3/s = m/Q Q = volume de água que escoa por segundo através do tubo (vazão) P = g.H.Q g = aceleração da gravidade ,81m/s2 = kg/m3 Potência = 9,81 HQ (kW) sendo H - metros e Q - m3/s

9 Hidrelétrica - Características
Rendimento ou eficiência: onde - Rendimento do sistema hidráulico - Rendimento da turbina - Rendimento do gerador com Valores típicos são: onde E - Energia produzida no ano FC - Fator de capacidade da usina

10 Prioridades de Enchimento e Deplecionamento
P = g.( H . T . G) Q . H U1 U2 Exemplo: P=9,81x(0,94 x 0,98)x40x450/1000= 162,7 MW U3 U4 Q = m3/s= vazão turbinada g= aceleração da gravidade H = altura de queda (m)

11 ASPECTOS BÁSICOS DE HIDROLOGIA

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17 Postos de medição existentes em diversos locais das bacias hidrográficas recebem o nome de posto fluviométrico

18 CONCEITO DE TRANSPOSIÇÃO

19 Fluviograma: representa o comportamento da vazão em uma seção reta (local) do rio ao longo do tempo

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24 Assegurada

25 REGULARIZAÇÃO DE VAZÕES CAPACIDADE DOS RESERVATÓRIOS
Considerando-se o comportamento variável das vazões no rio, pode-se concluir que, se nada for feito, apenas uma vazão muito pequena poderia ser usada na maior parte do tempo.

26 A vazão média obtida após a instalação de barragem no rio recebe o nome de vazão regularizada.
O processo de armazenamento de água e obtenção da vazão regularizada recebe o nome de regularização do rio.

27 Curvas Cota x Área / Volume

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31 Operação de Sistema Hidrelétrico
U T N I G E 15000 ENERGIA SECUNDÁRIA 10000 ENERGIA FIRME HIDROELÉTRICA 5000 s ê m W M A D N E Z R I G 15000 10000 5000 PERÍODO CRÍTICO j F M A M J J A S O N D j F M A M J J A S O N D j F M A M J J A S O D N J F M A J M J A S O N D 1º ano 2º 3º 4º Fonte: CANAMBRA 1964 SISTEMA HIDRÁULICO

32 Operação de Sistema Hidrotérmico
L A R U T N I G E 15000 ENERGIA SECUNDÁRIA CAPACIDADE TERMICA TERMICA 10000 ENERGIA FIRME HIDROTÉRMICA 5000 ENERGIA FIRME HIDRELÉTRICA s ê m W M A D N E Z R I G 15000 10000 5000 PERÍODO CRÍTICO j F M A M J J A S O N D j F M A M J J A S O N D j F M A M J J A S O D N J F M A J M J A S O N D 1º ano 2º 3º 4º SISTEMA HIDROTÉRMICO Fonte: CANAMBRA 1964

33 PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
A produção de energia elétrica, dependerá, dentre outros fatores, da vazão de água efetivamente usada para produzir a energia mecânica que acionará o gerador elétrico Esta vazão recebe o nome de vazão turbinável (ou turbinada), pois deverá acionar a turbina que transmitirá energia ao gerador O valor dessa vazão turbinável e suas características ao longo do tempo estarão relacionadas com o tipo de aproveitamento (fio d’água ou com reservatório), com sua regularização e com o tipo de uso que se fará da vazão regularizada

34 Sistema Elétrico Brasileiro - Estrutura Regional
4 grandes Subsistemas Interligados MW de capacidade instalada, com cerca de usinas com mais de 30 MW (além de quase toda parcela paraguaia de Itaipú) ~ 82 % hidrelétrico 43 grandes reservatórios em 12 Bacias Hidrográficas Produção superior a GWh ano (55.0 GWm) Demanda Máxima de quase MW km de linhas de transmissão (230 kV e acima) Faturamento anual estimado em mais de 30 bilhões de Reais 55 % do mercado da América do Sul

35 Subsistemas Sul / Sudeste - Energia Armazenada

36 Quadrilátero dos Grandes Reservatórios

37 Características dos Subsistemas
Capac. Armaz. MWmês 4,5% MWmês 21,2% MWmês 68,0% MWmês 6,3% Sistema Interligado Norte Exportador 9 meses do ano Sistema Interligado Nordeste Crescentemente mercado de demanda, com reversão do quadro em função da intensificação do aproveitamento da energia eólica. Sistema Interligado Sudeste/Centro-Oeste Grande mercado de demanda no país. Importador de outras regiões e países vizinhos, na maior parte do ano. Grande capacidade de armazenamento em múltiplos reservatórios. Sistema de dimensão continental com predominância hidrelétrica. Quatro submercados, sendo que o Norte cada vez mais será exportador, seguido pelo Sul. Sistema Interligado SUL Hoje : Sistema hidrotérmico com grande variabilidade de armazenamento: intercâmbios com SE/CO variando de sentido. Futuro : Expansão da geração e intercâmbios internacionais o tornam exportador em potencial.

38 Hidrelétrica - Principais componentes
Barragens Vertedouros Comportas Stop logs Condutos Chaminés de equilíbrio ou câmera de descarga Casas de força Comporta Soleira Livre Tulipa Descarregador de Fundo Bacia de Dissipação

39 Diagrama Geral de uma Hidrelétrica
Entrada de Água -Válvula- Reg. Veloc. Turbina Gerador Regulação de Tensão Erro de Freqüência (ou Potência) Energia Elétrica Pmec Rotor do Gerador (Distribuidor)

40 Principais Componentes
Comportas e grades

41 Usina Hidrelétrica Barragem Linhas de transmissão Conduto Forçado
Geradores Turbinas Seção Transversal de uma Usina Hidrelétrica Típica

42 BARRAGEM DE TRÊS GARGANTAS - CHINA
Finalidade: Represar a água para captação e desvio Elevar o nível da água para aproveitamento elétrico e navegação Represar a água para regularização de vazões e amortecimentos de cheias

43 VERTEDOUROS OU EXTRAVASORES
Ilha Solteira São necessários para descarregar as cheias e evitar que a barragem seja danificada Itaipú

44 COMPORTAS E TOMADA DÁ AGUA
Comportas: permitem isolar a água do sistema final de produção de energia elétrica, tornando possível por exemplo, trabalhos de manutenção. Tomada d´água: permitir a retirada de água do reservatório e proteger a entrada do conduto de danos e obstruções.

45 Podem ser livres ou forçados
CONDUTOS Podem ser livres ou forçados

46 CHAMINÉ DE EQUILÍBRIO PO CÂMARA DE DESCARGA
Função principal : aliviar o excesso de pressões causado pelo golpe de aríete

47 Configuração de uma Casa de Força
Ponte Rolante Arranjo de eixo vertical Canal de Fuga

48 TURBINA DE ITAIPÚ

49 TIPOS DE CENTRAIS HIDRELÉTRICAS
Classificação: Quanto ao uso das vazões naturais À potência À forma de captação de água Função no sistema

50 Tipos de Centrais Hidrelétricas
Quanto ao uso das vazões naturais Centrais a fio d’água Centrais de acumulação Centrais reversíveis

51 Central a Fio d’água Tem uma capacidade de armazenamento muito pequena e, em geral, dispõe somente da vazão natural do curso d´água

52 Central de Acumulação

53 Central Reversível

54 Tipos de Centrais Hidrelétricas
Quanto à potência micro P < 100 kW mini 100 < P < kW pequenas < P < kW médias < P < kW grandes P > kW

55 Tipos de Centrais Hidrelétricas
Quanto à altura de queda d’água: baixíssima H < 10 metros baixa 10 < H < 50 metros média 50 < H < 250 metros alta H < 250 metros

56 Tipos de Centrais Hidrelétricas
Quanto à forma de captação da água leito de rio ou de barramento desvio ou em derivação

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58 Potência mecânico –hidráulica disponível
Pontos a serem analisados quando da instalação de uma Central Hidrelétrica Potência mecânico –hidráulica disponível Potência utilizável Possibilidade de transporte dos componentes ao parque gerador Custo das obras civis Custos dos equipamentos de ação direta e dos equipamentos auxiliares Custo de manutenção Rendimento dos equipamentos de ação direta (turbina e gerador) Custo das áreas inundáveis Valores da áreas no entorno do reservatório Aspectos ligados à geologia e à localização do reservatório e da barragem