Hidroeletricidade

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Hidroeletricidade , ou energia hidrelétrica , é a eletricidade produzida a partir de energia hidrelétrica . Em 2015, a energia hidrelétrica gerou 16,6% da eletricidade total do mundo e 70% de toda a eletricidade renovável , ^[3] e deve aumentar cerca de 3,1% a cada ano nos próximos 25 anos.

A energia hidrelétrica é produzida em 150 países, com a região Ásia-Pacífico gerando 33% da energia hidrelétrica global em 2013. A China é o maior produtor de hidreletricidade, com 920 TWh de produção em 2013, representando 16,9% do uso doméstico de eletricidade.

O custo da hidroeletricidade é relativamente baixo, tornando-se uma fonte competitiva de eletricidade renovável. A hidrelétrica não consome água, ao contrário das usinas de carvão ou gás. O custo típico da eletricidade de uma usina hidrelétrica com mais de 10 megawatts é de 3 a 5 centavos de dólar por quilowatt-hora . ^[4] Com uma barragem e reservatório, é também uma fonte flexível de eletricidade, uma vez que a quantidade produzida pela estação pode ser variada para cima ou para baixo muito rapidamente (apenas alguns segundos) para se adaptar às mudanças nas demandas de energia. Uma vez que um complexo hidrelétrico é construído, o projeto não produz resíduos diretos e geralmente tem um nível de emissão de gases de efeito estufa consideravelmente menor do que as usinas fotovoltaicas e certamenteusinas de energia movidas a combustível fóssil (ver também Emissões de gases de efeito estufa no ciclo de vida de fontes de energia ). ^[5] No entanto, quando construídas em áreas de floresta tropical de várzea , onde é necessária a inundação de uma parte da floresta, podem emitir quantidades substanciais de gases de efeito estufa.

A construção de um complexo hidrelétrico pode causar impacto ambiental significativo, principalmente na perda de terras cultiváveis ​​e deslocamento populacional. Eles também perturbam a ecologia natural do rio envolvido, afetando habitats e ecossistemas, e os padrões de assoreamento e erosão. Embora as barragens possam atenuar os riscos de inundação, elas também contêm o risco de ruptura da barragem , o que pode ser catastrófico.

História

A energia hidrelétrica tem sido usada desde os tempos antigos para moer farinha e realizar outras tarefas. No final do século XVIII, a energia hidráulica forneceu a fonte de energia necessária para o início da Revolução Industrial . Em meados da década de 1770, o engenheiro francês Bernard Forest de Bélidor publicou Architecture Hydraulique , que descrevia máquinas hidráulicas de eixo vertical e horizontal, e em 1771 , a combinação de poder da água , a estrutura da água e a produção contínua de Richard Arkwright desempenhou um papel significativo . no desenvolvimento do sistema fabril, com modernas práticas de emprego. ^[7] Na década de 1840 a rede de energia hidráulicafoi desenvolvido para gerar e transmitir energia hidrelétrica aos usuários finais. No final do século 19, o gerador elétrico foi desenvolvido e agora pode ser acoplado à hidráulica. ^[8] A crescente demanda decorrente da Revolução Industrial também impulsionaria o desenvolvimento. ^[9] Em 1878, o primeiro esquema de energia hidrelétrica do mundo foi desenvolvido em Cragside em Northumberland , Inglaterra, por William Armstrong . Foi usado para alimentar uma única lâmpada de arco em sua galeria de arte. ^[10] A antiga Usina Elétrica Schoelkopf No. 1 , EUA, perto das Cataratas do Niágara, começou a produzir eletricidade em 1881. A primeira usina hidrelétrica de Edison , a Vulcan Street Plant , começou a operar em 30 de setembro de 1882, em Appleton, Wisconsin , com uma potência de cerca de 12,5 quilowatts. ^[11] Em 1886 havia 45 usinas hidrelétricas nos Estados Unidos e Canadá; e em 1889 havia 200 apenas nos Estados Unidos. ^[8]

No início do século 20, muitas pequenas centrais hidrelétricas estavam sendo construídas por empresas comerciais nas montanhas próximas às áreas metropolitanas. Grenoble , na França, realizou a Exposição Internacional de Hidrelétricas e Turismo , com mais de um milhão de visitantes. Em 1920, quando 40% da energia produzida nos Estados Unidos era hidrelétrica, o Federal Power Act foi promulgado. A lei criou a Comissão Federal de Energia para regular as usinas hidrelétricas em terras e águas federais. À medida que as usinas se tornaram maiores, suas barragens associadas desenvolveram propósitos adicionais, incluindo controle de enchentes , irrigação e navegação .. O financiamento federal tornou-se necessário para o desenvolvimento em larga escala, e corporações de propriedade federal, como a Tennessee Valley Authority (1933) e a Bonneville Power Administration (1937), foram criadas. ^[9] Além disso, o Bureau of Reclamation , que havia iniciado uma série de projetos de irrigação no oeste dos EUA no início do século 20, estava agora construindo grandes projetos hidrelétricos, como a Represa Hoover de 1928 . ^[12] O Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos também esteve envolvido no desenvolvimento hidrelétrico, completando a barragem de Bonneville em 1937 e sendo reconhecido pela Lei de Controle de Inundações de 1936como a principal agência federal de controle de enchentes. ^[13]

As usinas hidrelétricas continuaram a se tornar maiores ao longo do século 20. A energia hidrelétrica era conhecida como carvão branco . ^[14] A usina inicial de 1.345 MW da Hoover Dam foi a maior usina hidrelétrica do mundo em 1936; foi eclipsada pela Barragem Grand Coulee de 6.809 MW em 1942. ^[15] A Barragem de Itaipu foi inaugurada em 1984 na América do Sul como a maior, produzindo 14 GW , mas foi superada em 2008 pela Barragem das Três Gargantas na China com 22,5 GW . A hidroeletricidade acabaria por abastecer alguns países, incluindo a Noruega , República Democrática do Congo , Paraguai e Brasil , com mais de 85% de sua eletricidade. Os Estados Unidos têm atualmente mais de 2.000 usinas hidrelétricas que fornecem 6,4% de sua produção elétrica total, que é 49% de sua eletricidade renovável. ^[9]

Potencial futuro

O potencial técnico para o desenvolvimento hidrelétrico em todo o mundo é muito maior do que a produção real: a porcentagem da capacidade hidrelétrica potencial que não foi desenvolvida é de 71% na Europa, 75% na América do Norte, 79% na América do Sul, 95% na África , 95% no Oriente Médio e 82% na Ásia-Pacífico. ^[16] Devido às realidades políticas de novos reservatórios nos países ocidentais, limitações econômicas no terceiro mundo e a falta de um sistema de transmissão em áreas subdesenvolvidas, talvez 25% do potencial tecnicamente explorável remanescente possa ser desenvolvido antes de 2050, com a maior parte de que estar na área da Ásia-Pacífico. Alguns países desenvolveram muito seu potencial hidrelétrico e têm muito pouco espaço para crescimento: a Suíça produz 88% de seu potencial e o México 80%. ^[16]

Gerando métodos

Convencional (barragens)

A maior parte da energia hidrelétrica vem da energia potencial da água represada que aciona uma turbina e um gerador de água . A potência extraída da água depende do volume e da diferença de altura entre a fonte e a vazão da água. Essa diferença de altura é chamada de cabeça . Um grande tubo (o " conduto forçado ") fornece água do reservatório para a turbina. ^[17]

Armazenamento bombeado

Este método produz eletricidade para suprir altas demandas de pico, movendo água entre reservatórios em diferentes altitudes. Em momentos de baixa demanda elétrica, o excesso de capacidade de geração é utilizado para bombear água para o reservatório superior. Quando a demanda se torna maior, a água é liberada de volta para o reservatório inferior por meio de uma turbina. Os esquemas de armazenamento bombeado atualmente fornecem os meios comercialmente mais importantes de armazenamento de energia da rede em grande escala e melhoram o fator de capacidade diária do sistema de geração. O armazenamento bombeado não é uma fonte de energia e aparece como um número negativo nas listagens. ^[18]

A fio d'água

Usinas hidrelétricas a fio d'água são aquelas com pouca ou nenhuma capacidade de reservatório, de modo que apenas a água proveniente de montante fica disponível para geração naquele momento, e qualquer excesso de oferta deve passar sem uso. O fornecimento constante de água de um lago ou reservatório existente a montante é uma vantagem significativa na escolha de locais para passagem a fio d'água. Nos Estados Unidos, a energia hidrelétrica do rio poderia fornecer 60.000 megawatts (80.000.000 hp) (cerca de 13,7% do uso total em 2011, se continuamente disponível). ^[19]

Maré

Uma central de energia das marés faz uso da subida e descida diária da água do oceano devido às marés; tais fontes são altamente previsíveis e, se as condições permitirem a construção de reservatórios, também podem ser despacháveis para geração de energia em períodos de alta demanda. Tipos menos comuns de esquemas hidrelétricos usam a energia cinética da água ou fontes não represadas, como rodas d'água submersas . A energia das marés é viável em um número relativamente pequeno de locais ao redor do mundo. Na Grã-Bretanha, existem oito locais que podem ser desenvolvidos, com potencial para gerar 20% da eletricidade utilizada em 2012. ^[20]

Tamanhos, tipos e capacidades de instalações hidrelétricas

Grandes instalações

As usinas hidrelétricas de grande escala são mais comumente vistas como as maiores instalações produtoras de energia do mundo, com algumas usinas hidrelétricas capazes de gerar mais que o dobro das capacidades instaladas das maiores usinas nucleares atuais .

Embora não exista uma definição oficial para a faixa de capacidade de grandes usinas hidrelétricas, instalações de mais de algumas centenas de megawatts são geralmente consideradas grandes instalações hidrelétricas.

Atualmente, apenas quatro instalações acima de 10 GW ( 10.000 MW ) estão em operação em todo o mundo, veja a tabela abaixo. ^[4]

Classificação	Estação	País	Localização	Capacidade ( MW )
1.	Barragem das Três Gargantas	China	30°49′15″N 111°00′08″E / 30,82083°N 111,00222°E / 30,82083; 111.00222 ( Barragem das Três Gargantas )	22.500
2.	Barragem de Itaipu	Brasil Paraguai	25°24′31″S 54°35′21″W / 25,40861°S 54,58917°O / -25,40861; -54.58917 ( Represa de Itaipu )	14.000
3.	Barragem de Xiluodu	China	28°15'35"N 103°38'58"E / 28,25972°N 103,64944°E / 28,25972; 103.64944 ( Barragem Xiluodu )	13.860
4.	Barragem de Guri	Venezuela	07°45′59″N 62°59′57″O / 7,76639°N 62,99917°O / 7,76639; -62.99917 ( Represa de Guri )	10.200

Pequena

Pequenas hidrelétricas são o desenvolvimento de energia hidrelétrica em escala servindo uma pequena comunidade ou planta industrial. A definição de um projeto de pequena hidrelétrica varia, mas uma capacidade de geração de até 10 megawatts (MW) é geralmente aceita como o limite superior do que pode ser chamado de pequena hidrelétrica. Isso pode ser estendido para 25 MW e 30 MW no Canadá e nos Estados Unidos. A produção de energia hidrelétrica em pequena escala cresceu 29% de 2005 a 2008, elevando a capacidade total mundial de pequenas hidrelétricas para 85 GW . Mais de 70% disso foi na China ( 65 GW ), seguido pelo Japão ( 3,5 GW ), Estados Unidos (3 GW ) e Índia ( 2 GW ). ^{[22] [23]}

Pequenas centrais hidrelétricas podem ser conectadas a redes de distribuição elétrica convencionais como fonte de energia renovável de baixo custo. Alternativamente, pequenos projetos hidrelétricos podem ser construídos em áreas isoladas que seriam economicamente inviáveis ​​para servir de uma rede, ou em áreas onde não há rede nacional de distribuição elétrica. Como os projetos de pequenas hidrelétricas geralmente têm reservatórios mínimos e obras de construção civil, eles são vistos como tendo um impacto ambiental relativamente baixo em comparação com grandes hidrelétricas. Esta diminuição do impacto ambiental depende fortemente do equilíbrio entre o caudal e a produção de energia.

Micro

Micro hidrelétrica é um termo usado para instalações hidrelétricas que normalmente produzem até 100 kW de energia. Essas instalações podem fornecer energia a uma casa isolada ou pequena comunidade, ou às vezes são conectadas a redes de energia elétrica. Existem muitas dessas instalações em todo o mundo, principalmente em países em desenvolvimento, pois podem fornecer uma fonte econômica de energia sem a compra de combustível. ^[24] Os microsistemas hidrelétricos complementam os sistemas de energia solar fotovoltaica porque, em muitas áreas, o fluxo de água e, portanto, a energia hidrelétrica disponível, é maior no inverno, quando a energia solar é mínima.

Pico

Hidrelétrica do Pico é um termo usado para geração de energia hidrelétrica de menos de 5 kW . É útil em comunidades pequenas e remotas que requerem apenas uma pequena quantidade de eletricidade. Por exemplo, o projeto ITDG Pico Hydro de 1,1 kW no Quênia abastece 57 residências com cargas elétricas muito pequenas (por exemplo, algumas luzes e um trocador de telefone ou uma pequena TV/rádio). ^[25] Turbinas ainda menores de 200-300 W podem abastecer algumas casas em um país em desenvolvimento com uma queda de apenas 1 m (3 pés). Uma configuração Pico-hydro é tipicamente a fio d'água , o que significa que as barragens não são usadas, mas sim os tubos desviam parte do fluxo, soltam-no em um gradiente e através da turbina antes de devolvê-lo ao fluxo.

Debaixo da terra

Uma estação de energia subterrânea é geralmente usada em grandes instalações e faz uso de uma grande diferença de altura natural entre dois cursos d'água, como uma cachoeira ou lago de montanha. Um túnel é construído para levar a água do reservatório alto até a sala de geração construída em uma caverna próxima ao ponto mais baixo do túnel de água e um canal de fuga horizontal levando a água para a via de saída inferior.

Calculando a potência disponível

Uma fórmula simples para aproximar a produção de energia elétrica em uma estação hidrelétrica é:

${\displaystyle P=-\eta \ ({\dot {m}}g\ \Delta h)=-\eta \ ((\rho {\dot {V}})\ g\ \Delta h)}$

Onde

• ${\estilo de exibição P}$é potência (em watts )
• ${\estilo de exibição \eta }$( eta ) é o coeficiente de eficiência (um coeficiente escalar sem unidade, variando de 0 para completamente ineficiente a 1 para completamente eficiente).
• ${\ estilo de exibição \ rho }$( rho ) é a densidade da água (~1000  kg / m ³ )
• ${\ estilo de exibição {\ ponto {V}}}$é a vazão volumétrica (em m ³ /s)
• ${\ estilo de exibição {\ ponto {m}}}$é a vazão mássica (em kg/s)
• ${\displaystyle \Delta h}$( Delta h) é a mudança na altura (em metros )
• ${\estilo de exibição g}$é a aceleração da gravidade (9,8 m/s ² )

A eficiência costuma ser maior (ou seja, mais próxima de 1) com turbinas maiores e mais modernas. A produção anual de energia elétrica depende do abastecimento de água disponível. Em algumas instalações, a vazão de água pode variar por um fator de 10:1 ao longo de um ano.

Propriedades

Vantagens

Flexibilidade

A energia hidrelétrica é uma fonte flexível de eletricidade, pois as estações podem ser aumentadas e reduzidas muito rapidamente para se adaptar às mudanças nas demandas de energia. ^[4] As hidroturbinas têm um tempo de arranque da ordem de alguns minutos. ^[26] Leva cerca de 60 a 90 segundos para levar uma unidade da partida a frio à carga total; isso é muito mais curto do que para turbinas a gás ou usinas a vapor. ^[27] A geração de energia também pode ser diminuída rapidamente quando há uma geração de energia excedente. ^[28] Portanto, a capacidade limitada das unidades hidrelétricas geralmente não é usada para produzir energia de base, exceto para desocupar a piscina de inundação ou atender às necessidades a jusante. ^[29] Em vez disso, pode servir como backup para geradores não hidrelétricos. ^[28]

Baixo custo/potência de alto valor

A principal vantagem das hidrelétricas convencionais com reservatórios é a capacidade de armazenar água a baixo custo para despachar posteriormente como eletricidade limpa de alto valor. O custo médio da eletricidade de uma usina hidrelétrica com mais de 10 megawatts é de 3 a 5 centavos de dólar por quilowatt-hora. ^[4] Quando utilizada como potência de ponta para atender a demanda, a hidroeletricidade tem um valor maior que a potência de base e um valor muito maior em relação às fontes de energia intermitentes .

As usinas hidrelétricas têm longa vida econômica, com algumas usinas ainda em serviço após 50 a 100 anos. ^[30] O custo operacional de mão de obra também é geralmente baixo, pois as plantas são automatizadas e têm poucos funcionários no local durante a operação normal.

Onde uma barragem atende a múltiplos propósitos, uma estação hidrelétrica pode ser adicionada com custo de construção relativamente baixo, fornecendo um fluxo de receita útil para compensar os custos de operação da barragem. Foi calculado que a venda de eletricidade da Barragem das Três Gargantas cobrirá os custos de construção após 5 a 8 anos de geração plena. ^[31] No entanto, alguns dados mostram que, na maioria dos países, as grandes barragens hidrelétricas serão muito caras e levarão muito tempo para serem construídas para fornecer um retorno positivo ajustado ao risco, a menos que medidas apropriadas de gestão de risco sejam implementadas. ^[32]

Adequação para aplicações industriais

Enquanto muitos projetos hidrelétricos fornecem redes elétricas públicas, alguns são criados para atender empresas industriais específicas. Projetos hidrelétricos dedicados são frequentemente construídos para fornecer as quantidades substanciais de eletricidade necessárias para usinas eletrolíticas de alumínio , por exemplo. A represa Grand Coulee mudou para apoiar o alumínio da Alcoa em Bellingham, Washington , Estados Unidos para aviões americanos da Segunda Guerra Mundial antes de poder fornecer irrigação e energia aos cidadãos (além da energia do alumínio) após a guerra. No Suriname , o reservatório de Brokopondo foi construído para fornecer energia elétrica para a Alcoaindústria de alumínio. A Usina Elétrica de Manapouri da Nova Zelândia foi construída para fornecer eletricidade à fundição de alumínio em Tiwai Point .

Emissões de CO _{2 reduzidas}

Como as hidrelétricas não usam combustível, a geração de energia não produz dióxido de carbono . Enquanto o dióxido de carbono é inicialmente produzido durante a construção do projeto, e algum metano é liberado anualmente pelos reservatórios, a hidrelétrica tem uma das menores emissões de gases de efeito estufa do ciclo de vida para geração de eletricidade. ^[33] Em comparação com os combustíveis fósseis que geram uma quantidade equivalente de eletricidade, a hidrelétrica deslocou três bilhões de toneladas de emissões de CO ₂ em 2011. ^[34] De acordo com um estudo comparativo do Instituto Paul Scherrer e da Universidade de Stuttgart , ^[35] a hidreletricidade em A Europa produz a menor quantidade degases de efeito estufa e externalidade de qualquer fonte de energia. ^[36] Em segundo lugar ficou a energia eólica , em terceiro a energia nuclear e em quarto a energia solar fotovoltaica . ^[36] O baixo impacto de gases de efeito estufa da hidroeletricidade é encontrado especialmente em climas temperados . Maiores impactos de emissão de gases de efeito estufa são encontrados nas regiões tropicais porque os reservatórios das usinas nas regiões tropicais produzem uma quantidade maior de metano do que os das áreas temperadas. ^[37]

Como outras fontes de combustíveis não fósseis, a energia hidrelétrica também não emite dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio ou outras partículas.

Outros usos do reservatório

Reservatórios criados por projetos hidrelétricos muitas vezes fornecem instalações para esportes aquáticos e se tornam atrações turísticas. Em alguns países, a aquicultura em reservatórios é comum. Barragens multiuso instaladas para irrigação apoiam a agricultura com um abastecimento de água relativamente constante. Grandes barragens hidrelétricas podem controlar inundações, que de outra forma afetariam as pessoas que vivem a jusante do projeto. ^[38]

Desvantagens

Danos ao ecossistema e perda de terra

Grandes reservatórios associados a usinas hidrelétricas tradicionais resultam na submersão de extensas áreas a montante das barragens, às vezes destruindo florestas biologicamente ricas e produtivas de várzeas e vales ribeirinhos, pântanos e pastagens. O represamento interrompe o fluxo dos rios e pode prejudicar os ecossistemas locais, e a construção de grandes barragens e reservatórios geralmente envolve o deslocamento de pessoas e animais selvagens. ^[4] A perda de terra é muitas vezes exacerbada pela fragmentação do habitat das áreas circundantes causada pelo reservatório. ^[39]

Projetos hidrelétricos podem ser disruptivos para os ecossistemas aquáticos circundantes, tanto a montante quanto a jusante do local da usina. A geração de energia hidrelétrica altera o ambiente fluvial a jusante. A água que sai de uma turbina geralmente contém muito pouco sedimento em suspensão, o que pode levar à erosão dos leitos dos rios e à perda das margens dos rios. ^[40] Uma vez que as comportas das turbinas são frequentemente abertas de forma intermitente, são observadas flutuações rápidas ou mesmo diárias no fluxo do rio.

Perda de água por evaporação

Um estudo de 2011 do National Renewable Energy Laboratory concluiu que as usinas hidrelétricas nos Estados Unidos consumiam entre 5,39 e 68,14 metros cúbicos por megawatt-hora (1.425 a 18.000 galões americanos por megawatt-hora) de eletricidade gerada, por meio de perdas por evaporação no reservatório. A perda média foi de 17,00 m ³ /MWh (4.491 US gal/MWh), que é maior do que a perda para tecnologias de geração que usam torres de resfriamento, incluindo a concentração de energia solar em 3,27 m ³ /MWh (865 US gal/MWh) para CSP calha e 2,98 m ³ /MWh (786 US gal/MWh) para torre CSP, carvão a 2,60 m ³ /MWh (687 US gal/MWh), nuclear a 2,54 m ³ /MWh (672 US gal/MWh), e natural gás a 0,75 m ³/MWh (198 US gal/MWh). Onde há múltiplos usos de reservatórios, como abastecimento de água, recreação e controle de enchentes, toda a evaporação do reservatório é atribuída à produção de energia. ^[41]

Assoreamento e falta de fluxo

Quando a água flui, ela tem a capacidade de transportar partículas mais pesadas do que ela a jusante. Isso tem um efeito negativo sobre as barragens e, posteriormente, suas usinas de energia, particularmente aquelas em rios ou em áreas de captação com alto assoreamento. O assoreamento pode encher um reservatório e reduzir sua capacidade de controlar inundações, além de causar pressão horizontal adicional na porção a montante da barragem. Eventualmente, alguns reservatórios podem ficar cheios de sedimentos e inúteis ou transbordar durante uma inundação e falhar. ^{[42] [43]}

Mudanças na quantidade de fluxo do rio irão se correlacionar com a quantidade de energia produzida por uma barragem. Vazões fluviais mais baixas reduzirão a quantidade de armazenamento vivo em um reservatório, reduzindo, portanto, a quantidade de água que pode ser usada para hidroeletricidade. O resultado da diminuição do fluxo do rio pode ser a falta de energia em áreas que dependem fortemente de energia hidrelétrica. O risco de escassez de fluxo pode aumentar como resultado das mudanças climáticas . ^[44] Um estudo do rio Colorado, nos Estados Unidos, sugere que mudanças climáticas modestas, como um aumento da temperatura em 2 graus Celsius, resultando em um declínio de 10% na precipitação, podem reduzir o escoamento do rio em até 40%. ^[44] Brasilem particular, é vulnerável devido à sua forte dependência da hidroeletricidade, pois o aumento das temperaturas, a diminuição do fluxo de água e as alterações no regime de chuvas podem reduzir a produção total de energia em 7% ao ano até o final do século. ^[44]

Emissões de metano (de reservatórios)

Impactos positivos menores são encontrados nas regiões tropicais. Em áreas de floresta tropical de várzea , onde é necessária a inundação de uma parte da floresta, notou-se que os reservatórios das usinas produzem quantidades substanciais de metano . ^[45] Isso se deve ao material vegetal em áreas inundadas se decompor em um ambiente anaeróbico e formar metano, um gás de efeito estufa . De acordo com o relatório da Comissão Mundial sobre Barragens , ^[46]onde o reservatório é grande em comparação com a capacidade de geração (menos de 100 watts por metro quadrado de área de superfície) e nenhuma derrubada das florestas na área foi realizada antes do represamento do reservatório, as emissões de gases de efeito estufa do reservatório podem ser superiores a os de uma usina convencional de geração térmica a óleo. ^[47]

Nos reservatórios boreais do Canadá e do norte da Europa, no entanto, as emissões de gases de efeito estufa são tipicamente apenas 2% a 8% de qualquer tipo de geração térmica convencional de combustível fóssil. Uma nova classe de operação de extração de madeira subaquática que visa florestas inundadas pode mitigar o efeito da deterioração da floresta. ^[48]

Realocação

Outra desvantagem das hidrelétricas é a necessidade de realocar as pessoas que vivem onde os reservatórios são planejados. Em 2000, a Comissão Mundial de Barragens estimou que as barragens haviam deslocado fisicamente 40-80 milhões de pessoas em todo o mundo. ^[49]

Riscos de falha

Como as grandes usinas hidrelétricas convencionais retêm grandes volumes de água, uma falha devido à má construção, desastres naturais ou sabotagem pode ser catastrófica para os assentamentos e infraestruturas a jusante.

Durante o tufão Nina, em 1975 , a barragem de Banqiao, no sul da China, falhou quando mais de um ano de chuva caiu em 24 horas (ver falha da barragem de Banqiao em 1975 ). A inundação resultante resultou na morte de 26.000 pessoas e outras 145.000 por epidemias. Milhões ficaram desabrigados.

A criação de uma barragem em um local geologicamente inadequado pode causar desastres como o desastre de 1963 na barragem de Vajont, na Itália, onde quase 2.000 pessoas morreram. ^[50]

O rompimento da Barragem de Malpasset em Fréjus , na Riviera Francesa (Côte d'Azur), sul da França, desabou em 2 de dezembro de 1959, matando 423 pessoas na inundação resultante. ^[51]

Barragens menores e micro - instalações hidrelétricas criam menos riscos, mas podem formar perigos contínuos mesmo após serem desativadas. Por exemplo, o pequeno aterro de terra Kelly Barnes Dam falhou em 1977, vinte anos depois de sua usina ter sido desativada, causando 39 mortes. ^[52]

Comparação e interações com outros métodos de geração de energia

A hidroeletricidade elimina as emissões de gases de combustão da combustão de combustíveis fósseis , incluindo poluentes como dióxido de enxofre , óxido nítrico , monóxido de carbono , poeira e mercúrio no carvão . A hidroeletricidade também evita os perigos da mineração de carvão e os efeitos indiretos sobre a saúde das emissões de carvão.

Poder nuclear

Em comparação com a energia nuclear , a construção de hidroeletricidade requer a alteração de grandes áreas do meio ambiente, enquanto uma usina nuclear tem uma pegada pequena, e falhas de usinas hidrelétricas causaram dezenas de milhares de mortes a mais do que qualquer falha de estação nuclear. ^{[39] [50] [52]} A criação de Garrison Dam , por exemplo, exigiu terras nativas americanas para criar o Lago Sakakawea, que tem uma costa de 2.120 quilômetros (1.320 milhas), e fez com que os habitantes vendessem 94% de suas terras aráveis. terra por US $ 7,5 milhões em 1949. ^[53]

No entanto, a energia nuclear é relativamente inflexível; embora a energia nuclear possa reduzir sua produção razoavelmente rapidamente. Como o custo da energia nuclear é dominado por seus altos custos de infraestrutura, o custo por unidade de energia aumenta significativamente com a baixa produção. Por causa disso, a energia nuclear é usada principalmente para carga de base . Por outro lado, a hidroeletricidade pode fornecer energia de pico a um custo muito menor. A hidroeletricidade é, portanto, frequentemente usada para complementar fontes nucleares ou outras para acompanhamento de carga . Exemplos de países onde eles estão emparelhados em uma proporção próxima de 50/50 incluem a rede elétrica na Suíça , o setor de eletricidade na Suécia e, em menor grau, a Ucrânia e oSetor de eletricidade na Finlândia .

Força do vento

A energia eólica passa por uma variação previsível por estação, mas é intermitentediariamente. A geração eólica máxima tem pouca relação com o pico de consumo diário de eletricidade, o vento pode atingir o pico à noite quando a energia não é necessária ou ficar parado durante o dia quando a demanda elétrica é maior. Ocasionalmente, os padrões climáticos podem resultar em ventos fracos por dias ou semanas, um reservatório hidrelétrico capaz de armazenar semanas de produção é útil para equilibrar a geração na rede. A energia eólica de pico pode ser compensada pela energia hidrelétrica mínima e o vento mínimo pode ser compensado pela energia hidrelétrica máxima. Desta forma, o caráter facilmente regulado da hidroeletricidade é usado para compensar a natureza intermitente da energia eólica. Por outro lado, em alguns casos, a energia eólica pode ser usada para poupar água para uso posterior em estações secas.

Em áreas que não têm energia hidrelétrica, o armazenamento bombeado desempenha um papel semelhante, mas a um custo muito maior e eficiência 20% menor. Um exemplo disso é o comércio da Noruega com a Suécia , Dinamarca , Holanda e possivelmente a Alemanha ou o Reino Unido no futuro. ^[54] A Noruega é 98% hidrelétrica, enquanto seus vizinhos de planície estão instalando energia eólica.

Capacidade hidrelétrica mundial

A classificação da capacidade hidrelétrica é feita pela produção anual real de energia ou pela potência nominal da capacidade instalada. Em 2015, a energia hidrelétrica gerou 16,6% da eletricidade total do mundo e 70% de toda a eletricidade renovável. ^[3] A energia hidrelétrica é produzida em 150 países, com a região Ásia-Pacífico gerando 32% da energia hidrelétrica global em 2010. A China é o maior produtor de hidreletricidade, com 721 terawatts-hora de produção em 2010, representando cerca de 17% do uso doméstico de eletricidade . Brasil , Canadá , Nova Zelândia , Noruega , Paraguai , Áustria , Suíça , Venezuela, e vários outros países têm a maior parte da produção interna de energia elétrica a partir de energia hidrelétrica. O Paraguai produz 100% de sua eletricidade a partir de hidrelétricas e exporta 90% de sua produção para o Brasil e para a Argentina. A Noruega produz 96% de sua eletricidade a partir de fontes hidrelétricas. ^[55]

Uma usina hidrelétrica raramente opera em sua potência máxima durante um ano inteiro; a relação entre a potência média anual e a capacidade instalada é o fator de capacidade . A capacidade instalada é a soma de todas as potências de placa de identificação do gerador. ^[56]

Dez dos maiores produtores hidrelétricos em 2020. ^[57]

País	Produção hidrelétrica anual ( TWh )	Capacidade instalada ( GW )	Fator de capacidade	% da produção mundial	% na geração de eletricidade doméstica
China	1232	352	0,37	28,5%	17,2%
Brasil	389	105	0,56	9,0%	64,7%
Canadá	386	81	0,59	8,9%	59,0%
Estados Unidos	317	103	0,42	7,3%	7,1%
Rússia	193	51	0,42	4,5%	17,3%
Índia	151	49	0,43	3,5%	9,6%
Noruega	140	33	0,49	3,2%	95,0%
Japão	88	50	0,37	2,0%	8,4%
Vietnã	84	18	0,67	1,9%	34,9%
França	71	26	0,46	1,6%	12,1%

Capacidade instalada de energia hidrelétrica (MW) ^[58]

#	País ou território	2020
1	China	370 160
2	Brasil	109 318
3	Estados Unidos	103 058
4	Canadá	81 058
5	Rússia	51 811
6	Índia	50 680
7	Japão	50 016
8	Noruega	33 003
9	Turquia	30 984
10	França	25 897
11	Itália	22 448
12	Espanha	20 114
13	Vietnã	18 165
14	Venezuela	16 521
15	Suécia	16 479
16	Suíça	15 571
17	Áustria	15 147
18	Irã	13 233
19	México	12 671
20	Colômbia	12 611
21	Argentina	11 348
22	Alemanha	10 720
23	Paquistão	10.002
24	Paraguai	8 810
25	Austrália	8 528
26	Laos	7 376
27	Portugal	7 262
28	Chile	6 934
29	Romênia	6 684
30	Coreia do Sul	6 506
31	Ucrânia	6 329
32	Malásia	6 275
33	Indonésia	6 210
34	Peru	5 735
35	Nova Zelândia	5 389
36	Tajiquistão	5 273
37	Equador	5 098

Veja também

Referências

links externos

• Associação Internacional de Energia Hidrelétrica
• Hidroeletricidade em Curlie
• National Hydropower Association , EUA
• Coalizão de Reforma Hidrelétrica
• Demonstração interativa sobre os efeitos das barragens nos rios
• Associação Europeia de Pequenas Hidrelétricas
• IEC TC 4: Turbinas Hidráulicas (International Electrotechnical Commission - Technical Committee 4) Portal IEC TC 4 com acesso ao escopo, documentos e site do TC 4