HPP: princípio de funcionamento, esquema, equipamento, potência

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Quase todo mundo imagina o propósito das usinas hidrelétricas, mas poucos realmente entendem o princípio de funcionamento das usinas hidrelétricas. O principal mistério para as pessoas é como toda essa enorme barragem gera energia elétrica sem nenhum combustível. Vamos falar sobre isso.

O que é uma usina hidrelétrica?

A usina hidrelétrica é um complexo complexo composto por várias estruturas e equipamentos especiais. Usinas hidrelétricas estão sendo construídas em rios, onde há um fluxo constante de água para encher a barragem e o reservatório. Estruturas semelhantes (barragens) criadas durante a construção de uma usina hidrelétrica são necessárias para concentrar um fluxo constante de água, que é convertida em energia elétrica por meio de equipamentos especiais para usinas hidrelétricas.

Observe-se que a escolha do local para construção desempenha um papel importante em termos de eficiência da UHE. Duas condições são necessárias: garantia de abastecimento inesgotável de água e alto declive do rio.

Princípio de funcionamento da UHE

A operação de uma usina hidrelétrica é bastante simples. Estruturas hidráulicas erguidasfornecer uma pressão estável de água que entra nas pás da turbina. A pressão coloca a turbina em movimento, como resultado da rotação dos geradores. Estes últimos geram eletricidade, que é então entregue ao consumidor por meio de linhas de transmissão de alta tensão.

A principal dificuldade de tal estrutura é garantir uma pressão constante da água, o que é conseguido com a construção de uma barragem. Graças a isso, uma grande quantidade de água é concentrada em um só lugar. Em alguns casos, é usado um fluxo natural de água e, às vezes, uma barragem e um desvio (fluxo natural) são usados juntos.

No próprio edifício há equipamentos para uma usina hidrelétrica, cuja principal tarefa é converter a energia mecânica do movimento da água em energia elétrica. Esta tarefa é atribuída ao gerador. Equipamentos adicionais também são usados para controlar a operação da estação, dispositivos de distribuição e estações transformadoras.

A figura abaixo mostra um diagrama esquemático da HPP.

Como você pode ver, o fluxo de água gira a turbina do gerador, que gera energia, a fornece ao transformador para conversão, após o que é transportada através de linhas de energia para o fornecedor.

Potência

Existem diferentes usinas hidrelétricas que podem ser divididas de acordo com a potência gerada:

1. Muito potente - mais de 25 MW.
2. Médio – até 25 MW.
3. Pequeno - com geração de até 5 MW.

A potência de uma usina hidrelétrica depende principalmente do fluxo de água e da eficiência do próprio gerador, que nele é utilizado. Mas mesmo o maisuma instalação eficiente não será capaz de produzir grandes quantidades de eletricidade com uma pressão de água fraca. Também vale a pena considerar que a potência de uma usina hidrelétrica não é constante. Devido a causas naturais, o nível de água na barragem pode aumentar ou diminuir. Tudo isso tem impacto no volume de eletricidade produzida.

O papel da barragem

O mais complexo, maior e geralmente o principal elemento de qualquer usina hidrelétrica é uma barragem. É impossível entender o que é uma usina hidrelétrica sem entender a essência do funcionamento de uma barragem. São pontes enormes que seguram o fluxo de água. Dependendo do design, eles podem diferir: existem estruturas gravitacionais, arqueadas e outras, mas seu objetivo é sempre o mesmo - reter uma grande quantidade de água. É graças à barragem que é possível concentrar um fluxo de água estável e potente, direcionando-o para as pás de uma turbina que gira um gerador. Ela, por sua vez, produz energia elétrica.

Tecnologia

Como já sabemos, o princípio de funcionamento de uma usina hidrelétrica baseia-se no aproveitamento da energia mecânica da queda d'água, que posteriormente é convertida em energia elétrica com o auxílio de uma turbina e um gerador. As próprias turbinas podem ser instaladas na barragem ou perto dela. Em alguns casos, é utilizada uma tubulação por onde a água abaixo do nível da barragem passa sob alta pressão.

Existem vários indicadores de potência de qualquer usina hidrelétrica: vazão de água e carga hidrostática. O último indicador é determinado pela diferença de altura entre os pontos inicial e final.queda livre de água. Ao criar um projeto de estação, todo o projeto é baseado em um desses indicadores.

As tecnologias hoje conhecidas para a produção de eletricidade permitem obter alta eficiência na conversão de energia mecânica em energia elétrica. Às vezes, é várias vezes maior que o das usinas termelétricas. Essa alta eficiência é alcançada devido aos equipamentos utilizados na usina hidrelétrica. É confiável e relativamente fácil de usar. Além disso, devido à f alta de combustível e à liberação de uma grande quantidade de energia térmica, a vida útil desses equipamentos é bastante longa. As avarias são extremamente raras aqui. Acredita-se que a vida útil mínima dos grupos geradores e estruturas em geral seja de cerca de 50 anos. Embora, de fato, ainda hoje, as usinas hidrelétricas construídas nos anos trinta do século passado estejam funcionando com bastante sucesso.

Usinas hidrelétricas russas

Hoje, cerca de 100 usinas hidrelétricas operam na Rússia. Claro que sua capacidade é diferente, e a maioria são estações com capacidade instalada de até 10 MW. Existem também estações como Pirogovskaya ou Akulovskaya, que foram colocadas em operação em 1937, e sua capacidade é de apenas 0,28 MW.

As maiores são as UHEs Sayano-Shushenskaya e Krasnoyarsk com capacidade de 6.400 e 6.000 MW, respectivamente. Seguem as estações:

1. Bratskaya (4500 MW).
2. Ust-Ilimskaya HPP (3840).
3. Bochuganskaya (2997 MW).
4. Volzhskaya (2660 MW).
5. Zhigulevskaya (2450 MW).

Apesar do grande número dessas usinas, elas geram apenas 47.700 MW, o que equivale a 20% do volume total de toda a energia produzida na Rússia.

Fechando

Agora você entende o princípio de funcionamento das usinas hidrelétricas, que convertem a energia mecânica do fluxo de água em energia elétrica. Apesar da ideia bastante simples de obter energia, o complexo de equipamentos e as novas tecnologias tornam tais estruturas complexas. No entanto, em comparação com as usinas nucleares, elas são realmente primitivas.