Energia hidrelétrica: o que é, como funciona, vantagens e desvantagens

Geradas pela força das águas e pela luz do sol, a energia hidrelétrica e a energia solar são duas fontes limpas e renováveis para a geração de eletricidade.

Ainda que, no panorama mundial, as principais fontes de energia ainda sejam fósseis, o Brasil se destaca por apresentar uma matriz elétrica atendida majoritariamente composta por fontes renováveis.

A energia hidrelétrica ainda é a principal delas, com mais de 67% da produção atual do país, mas sofre com os períodos de seca cada vez mais constantes nas regiões dos reservatórios.

Uma das alternativas é a energia solar, que com o seu grande potencial no Brasil vem sendo cada vez mais utilizada nos projetos de usinas e nas próprias casas e empresas dos consumidores.

O que é energia hidrelétrica?

A energia hidrelétrica é uma fonte de energia renovável que utiliza o fluxo natural da água em movimento para gerar eletricidade. Esse processo acontece nas instalações de usinas hidrelétricas, que possuem capacidade de captar e transformar essa força em energia.

Como funciona a energia hidrelétrica?

A energia hidrelétrica funciona por meio da transformação de energia cinética em eletricidade. As barragens contêm grandes quantidades de água provenientes de rios. O fluxo da água é liberado de acordo com a necessidade de produção de energia. 

Ao passar pelos tubos das barragens, a força da água, que cai com a ajuda da gravidade, movimenta as turbinas. Essas turbinas estão acopladas a geradores responsáveis pela geração da energia elétrica. 

As usinas estão conectadas ao Sistema interligado nacional (SIN) e a energia gerada pode ser imediatamente transmitida para os centros urbanos.

As hidrelétricas, assim como qualquer outra tecnologia, apresentam uma dissipação energética no seu processo de geração.

Essas perdas estão ligadas, por exemplo, aos processos hidráulicos e mecânicos nos equipamentos, ao barulho da água na queda (energia sonora) e ao impacto com as paredes da tubulação (energia térmica), sem contar o nível de água disponível no reservatório. 

Uma hidrelétrica possui eficiência de cerca de 65,2%, o que faz da tecnologia uma das mais eficazes para a produção de energia em larga escala. 

Em comparação com outras tecnologias de geração de energia renovável, a produção de energia hidrelétrica ainda apresenta maior eficiência:

• energia térmica: de 20% a 45% de eficiência (a depender do tipo de usina);
• energia eólica: média de 35%.

Para que uma usina hidrelétrica seja construída, é preciso levar em consideração alguns pontos, como a vazão do rio, que impacta na força da água que movimenta as turbinas. Nesse caso, os desníveis naturais do local podem servir também para que se consiga energia.

Também é importante considerar o volume de água disponível em cada época, já que isso afetará a produção da hidrelétrica e, consequentemente, o valor da energia que será pago pelos consumidores.

Vantagens e desvantagens

A geração hidrelétrica apresenta vantagens significativas, sendo uma fonte de energia renovável e limpa. A produção de eletricidade por meio de hidrelétricas contribui para baixas emissões de gases de efeito estufa e oferece estabilidade no fornecimento de energia, com a capacidade de ajustar a produção conforme a demanda. Além disso, esses projetos podem fornecer armazenamento de água para diversos fins e possuem uma vida útil longa.

No entanto, as desvantagens incluem impactos ambientais consideráveis, como a alteração de ecossistemas aquáticos, o deslocamento de comunidades locais e potenciais riscos associados a rompimentos de barragens. O impacto social e a dependência das condições hidrológicas também são fatores críticos a serem considerados na avaliação da viabilidade da geração hidrelétrica.

Vantagens da enegia hidrelétrica

As principais vantagens para promover a energia hidrelétrica é a alta produção de energia dos seus projetos, por meio das barragens, e na geração elétrica sustentável por meio de uma fonte renovável, que é a água.

Uma única hidrelétrica é capaz de gerar muito mais energia que projetos por outras fontes de energia renovável, como usinas eólicas e solares.

A barragem de Itaipu, por exemplo, possui potência instalada de 14 Gigawatts (GW), enquanto as mais de 700 usinas eólicas instaladas no Brasil somam uma potência de 17 GW.

Toda a energia de uma hidrelétrica também é limpa, pois sua produção vem da força das águas represadas que, ao serem liberadas, movimentam as turbinas, sem a liberação de dióxido de carbono (CO²) na atmosfera ou de resíduos tóxicos na água. 

Além disso, usinas hidrelétricas são extremamente duráveis, o que acaba compensando o seu alto custo de instalação e permite que, no longo prazo, a energia produzida nesses projetos seja uma das mais baratas para os consumidores.

Outra vantagem da energia hidrelétrica é a possibilidade de armazenamento da energia, uma vez que as águas podem ser mantidas no reservatório e liberadas de acordo com a demanda.

Como reguladoras dos cursos d'água, as barragens também podem ajudar a evitar enchentes ou recuperar áreas pantanosas com concentração de água parada, liberando água dos reservatórios em caso de chuvas intensas na região.

Do ponto de vista econômico da área em que está instalada, os projetos também são positivos, já que influenciam diretamente o turismo regional. 

De forma resumida, os benefícios trazidos pelas hidrelétricas são: 

• Não emite gases poluentes na geração elétrica;
• Tem custos mais baixos para o consumidor final;
• É fonte de energia renovável e limpa;
• Ajuda a evitar enchentes dos rios;
• Promove o turismo da região em que está instalada. 

Desvantagens da enegia hidrelétrica

Por outro lado, uma das principais desvantagens da energia hidrelétrica está no grande impacto ambiental gerado na construção de barragens, que alaga toda uma área, levando à desapropriação de quaisquer populações lá instaladas e acabando com a flora e a fauna da região.

O represamento do rio leva a uma alteração do seu fluxo, o que pode alterar os níveis de oxigênio na água. A vegetação que fica submersa acaba liberando quantidades significativas de metano em sua decomposição, que é liberada na atmosfera e contribui para o efeito estufa.

Mudanças climáticas também decorrem do grande volume de água represado, que pode alterar o regime de chuvas na região, sem contar os períodos de seca cada vez mais frequentes no Brasil, os quais afetam a produção das hidrelétricas e encarecem o preço da energia para os consumidores.

Por fim, as barragens das hidrelétricas também podem prejudicar a vida aquática, pois leva à perda de espécies de peixes e de plantas aquáticas.

Confira o resumo das principais desvantagens abaixo:

• Desmatamento;
• Alterações no clima e nas chuvas;
• Impactos na comunidade local, com realocamentos;
• Geração de metano por meio da decomposição da vegetação submersa;
• Preço mais alto a ser pago em épocas de seca;
• Mudanças no fluxo de rios, atingindo a vida aquática;
• Efeitos negativos para a fauna e a flora da região.

Diferença entre barragens, usinas e represas

"Barragens", "usinas" e "represas" são termos relacionados à gestão da água e à geração de energia, mas têm significados distintos.

Barragem

Uma barragem é uma estrutura construída para reter água e formar um reservatório. Pode ser construída em rios para criar lagos artificiais, fornecendo controle de inundações, armazenamento de água ou controle do fluxo de água. Barragens podem ser utilizadas em diferentes contextos, não apenas para a geração de energia.

Usina (Hidrelétrica)

Uma usina, no contexto de geração de energia, refere-se a uma instalação que converte energia de uma forma para outra. Uma usina hidrelétrica é uma instalação que utiliza a energia da água para gerar eletricidade. Geralmente, envolve a construção de uma barragem para criar um reservatório, e a água liberada dessa barragem é usada para acionar turbinas conectadas a geradores elétricos.

Represa

O termo "represa" é frequentemente utilizado como sinônimo de barragem, mas pode ser mais especificamente referido como a área onde a água é represada, formando um reservatório. Em algumas regiões, "represa" também é usado para se referir à própria barragem.

Qual a situação atual da energia hidrelétrica no Brasil?

De acordo com os dados da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), 63% da produção de energia no Brasil é oriunda de suas hidrelétricas

Em 2022, o total de energia gerada no Brasil a partir de fonte hidrelétrica foi de 677.173 gigawatts-hora (GWh).

No ranking mundial, o Brasil atualmente é o segundo país com maior capacidade instalada de energia hidrelétrica, atrás apenas da China. 

Já em potencial hidráulico, o Brasil também está entre os cinco maiores do mundo, junto com China, Estados Unidos, Canadá e Rússia.

A primeira usina hidrelétrica brasileira foi construída em 1889, em Minas Gerais, e era destinada à iluminação de espaços públicos e à alimentação de trabalhos manuais da época. 

Atualmente, o Brasil possui 1.332 projetos de geração de energia hidrelétrica, divididos entre Usinas Hidrelétricas (UHEs), Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs) e Centrais Geradoras Hidrelétricas (CGHs).

A diferença está no tamanho e na potência dos projetos. Uma UHE é uma usina de grande porte, com capacidade de produção acima de 30 MW (megawatts) por hora e com área do reservatório acima de 13 km².

Já as PCHs são usinas com reservatório de até 3 km² e potência instalada entre 1 e 30 MW. Abaixo disso, o projeto é considerado uma CGH.

Por serem menores, as PCHs e as CGHs são mais baratas de construir e causam menos impactos ambientais, além de poderem ser construídas em rios com menor vazão.

Principais usinas hidrelétricas do Brasil

As três maiores usinas hidrelétricas instaladas no Brasil estão entre as dez maiores do planeta, sendo que os cinco maiores projetos brasileiros estão instalados no Sul e no Norte do País. Saiba mais sobre eles abaixo:

• A maior usina hidrelétrica do Brasil é a Usina Hidrelétrica de Itaipu Binacional (Rio Paraná/Paraná e parte do Paraguai) - sendo a segunda maior hidrelétrica do mundo em relação a potência instalada, com capacidade de 14.000 MW, foi considerada pela American Society of Civil Engineers (ASCE) como uma das Sete Maravilhas do Mundo Moderno;
• Usina Hidrelétrica de Belo Monte (Rio Xingu/ Pará) – com capacidade instalada de 11.233 MW, é a maior usina hidrelétrica 100% brasileira;
• Usina Hidrelétrica de Tucuruí (Rio Tocantins/Pará) – 8.370 MW;
• Usina Hidrelétrica de Jirau (Rio Madeira/Rondônia) – 3.750 MW;
• Usina Hidrelétrica Santo Antônio (Rio Madeira/Rondônia) – 3.568 MW.

Outras das maiores e mais importantes usinas de energia hidrelétrica do mundo são:

• Três Gargantas, na China (22.500 MW) – a maior do mundo;
• Guri, na Venezuela (10.200 MW);
• Grand Coulee, nos Estados Unidos (6.494 MW).

Por fim, aproximadamente 20% da energia elétrica mundial vem de hidrelétricas.

Projeto Balcar

O projeto de pesquisa e desenvolvimento Balanço de Carbono em Reservatórios (Projeto Balcar), coordenado pelo Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (Eletrobras Cepel) em conjunto com a Eletrobras Eletronorte, a Eletrobras Chesf e a Eletrobras Furnas, foi um estudo realizado entre 2011 e 2012 para mensurar as emissões de gases de efeito estufa em reservatórios de centrais hidrelétricas.

Foram analisadas oito usinas em operação e outras três em construção, incluindo o projeto de Belo Monte. Uma delas, o reservatório da UHE Balbina, apresentou emissões equivalentes maiores do que usinas termelétricas.

Inaugurada no final da década de 1980, essa planta foi projetada para atender a Zona Franca de Manaus, no Amazonas. O resultado negativo foi atribuído a características especificas, sobretudo no que se refere à relação área alagada e potência instalada desfavorável, aliada às altas emissões de metano por decomposição de resíduo florestal, que não aparecem em nenhum outro caso incluído no estudo.

O estudo concluiu que a hidroeletricidade é uma fonte de geração limpa, com baixo nível de emissões de gases de efeito estuda por KWh gerado.

Curiosidades da energia hidrelétrica

•  A primeira usina hidrelétrica do mundo foi construída em 1882 em Appleton, Wisconsin, EUA, por Hiram Sawyer e seu filho. A usina gerava eletricidade para iluminar duas fábricas e uma residência próxima.
• A China e o Brasil são os líderes mundiais na produção de energia hidrelétrica. Ambos os países possuem grandes rios e têm investido significativamente em barragens para atender à crescente demanda por eletricidade.
  
• Alguns projetos exploram a possibilidade de instalar turbinas hidrelétricas no leito de rios ou oceanos para gerar eletricidade a partir do fluxo constante de água.
  
• Além das grandes hidrelétricas, existem as Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH), que têm capacidade de geração menor e são mais direcionadas para comunidades locais.
  
• Algumas barragens têm um design em forma de arco, como a Barragem Hoover nos EUA. Essa forma é escolhida para resistir à pressão da água e do solo.
  

Como funciona a geração solar fotovoltaica?

A geração solar fotovoltaica é a conversão direta da luz do sol em eletricidade, por meio de um painel solar, conhecido, no termo técnico, como módulo fotovoltaico.

Devido a esse caráter modular, a tecnologia fotovoltaica pode ser utilizada em projetos de diferentes tamanhos, seja em grandes usinas solares (que utilizam milhares de módulos) ou em telhados de casas e empresas.

Os módulos são conectados em série e formam os painéis solares, que geram energia elétrica em corrente contínua ao receber a incidência de luz do sol.

Em seguida, essa energia passa pelo inversor fotovoltaico para ser adaptada em corrente elétrica alternada, que é o padrão utilizado pela rede elétrica nacional para atender as unidades consumidoras.

No Brasil, país com ótimos índices de radiação solar, a energia fotovoltaica vem ganhando espaço cada vez maior, especialmente nos projetos de geração distribuída instalados pelos consumidores, que assim conseguem reduzir a conta de luz e ficam imunes aos aumentos no preço da energia.

Nesses projetos, os sistemas fotovoltaicos são conectados e operam junto à rede elétrica, fazendo a troca da energia excedente gerada pelo painel solar durante o dia pela energia consumida da distribuidora nos períodos noturnos ou em dias nublados e chuvosos, quando o painel gera menos.

Vantagens e desvantagens

As principais vantagens da energia solar fotovoltaica estão no seu alto potencial de aplicação e na sua sustentabilidade.

Com a ampla disponibilidade de sol em quase todo o planeta, a instalação dos painéis fotovoltaicos se torna viável em praticamente qualquer lugar e a energia que eles produzem é totalmente limpa, sem emissão de gases poluentes ou outros resíduos tóxicos.

O Brasil, que está localizado próximo à Linha do Equador, conta com um suprimento abundante de radiação solar, o que torna o investimento na tecnologia não só viável, mas também altamente rentável. 

Outras vantagens da energia fotovoltaica estão na facilidade de instalação e na baixa manutenção dos sistemas fotovoltaicos, além da longa vida útil dos seus equipamentos, como o painel solar, que dura pelo menos 25 anos.

Por outro lado, uma das desvantagens da energia fotovoltaica ainda está no seu alto investimento inicial, uma vez que os equipamentos são importados e estão sujeitos ao preço do dólar e a cargas tributárias.

Nesse ponto, entretanto, uma solução já está disponível por meio de um financiamento de energia solar, que cobrem todo o custo do projeto e podem gerar parcelas no mesmo valor da economia na conta de luz.

Outra desvantagem dos painéis solares está na sua produção intermitente, ou seja, que não está disponível a todo o momento. Como dependem da luz do sol, os painéis não produzem energia durante a noite, além de apresentarem menor produção em dias nublados e chuvosos.

A solução para isso está no uso de baterias para armazenamento de energia solar, tecnologia que, apesar de ainda cara, está se popularizando no mundo e promete trazer mais independência para as instalações fotovoltaicas.

Agora que você já sabe as vantagens e as desvantagens daenergia hidrelétrica, conheça abaixo qual é o panorama dessa fonte no Brasil.

Energia hidrelétrica ou solar: qual a melhor?

Vimos, então, que tanto a energia hidrelétrica quanto a energia solar são fontes renováveis com potencial para atender a nossa demanda elétrica.

No entanto, os painéis fotovoltaicos apresentam bem menos impactos ambientais na construção de seus projetos, além de utilizarem uma fonte de energia bem mais segura e amplamente disponível em todo o território nacional.

São justamente esses pontos que tornam a energia solar a melhor alternativa para a matriz elétrica do Brasil, que vem sofrendo com os períodos de seca cada vez mais severos nas regiões hidrográficas que afetam a produção das hidrelétricas.

Essa grande viabilidade da energia solar no Brasil pode ser vista no número crescente de projetos da tecnologia, que vem liderando os leilões de energia realizados pelo governo.

Entretanto, é na geração distribuída que a energia solar mostrou ser uma opção melhor do que a energia hidrelétrica para a produção elétrica no Brasil.

Dentre todas as fontes renováveis permitidas para a autoprodução de energia, a solar fotovoltaica é, de longe, a mais escolhida pelos brasileiros, seja para alimentar suas casas ou empresas.

Segundo os dados da Aneel, já são quase 649 mil estabelecimentos no país com geradores próprios, sendo que mais de 99% deles contam com sistemas de energia solar fotovoltaica.

O motivo dessa preferência está novamente no alto potencial de geração solar no Brasil, além das diversas vantagens dos painéis fotovoltaicos, como a sua longa vida útil.

Entre as vantagens obtidas, estão a economia de até 95% na conta de luz e a imunidade contra o aumento do preço da energia elétrica.

Motivos para promover a hidreletricidade

• A hidreletricidade facilita o uso de outras fontes renováveis.
• A hidreletricidade promove o desenvolvimento econômico e social.
• A hidreletricidade é uma fonte renovável de energia.
• A hidreletricidade ajuda a armazenar água potável.
• A hidreletricidade oferece energia limpa e barata a longo prazo.
• A hidreletricidade melhora a qualidade do ar que respiramos.
• A hidreletricidade reforça a estabilidade e a confiabilidade do sistema elétrico.
• A hidreletricidade contribui para o combate às mudanças climáticas.
• A hidreletricidade melhora a segurança energética e estabiliza os preços.
• A hidreletricidade é essencial para o desenvolvimento sustentável.

Quer saber quanto você pode economizar com energia solar e quais os outros benefícios dela? Leia nosso conteúdo e descubra quais são as vantagens da energia solar.

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