Quais são os componentes básicos e as funções de uma usina hidrelétrica?

1. Componentes Básicos e Funções de uma Usina Hidrelétrica

Barragem (Barreira Fluvial)

Função: A barragem é um componente crucial de uma usina hidrelétrica. Sua função principal é bloquear o rio e formar um reservatório. Ao elevar o nível da água, armazena uma grande quantidade de água, aumentando assim a energia potencial da água. A barragem pode controlar a quantidade de água a montante e regular o nível e o escoamento do reservatório de acordo com as necessidades de geração de energia, bem como as necessidades abrangentes de uso de água e controle de inundações a jusante.

Sistema de Captação e Derivação

Função: A captação está localizada perto da base da barragem no reservatório. Seu papel é introduzir a água do reservatório no sistema de geração de energia. A captação geralmente possui comportas e grelhas. As comportas podem controlar o fluxo de entrada de água, e as grelhas podem impedir que objetos flutuantes na água (como galhos, lixo, etc.) entrem no sistema de derivação para evitar danos a equipamentos como turbinas. O sistema de derivação inclui túneis pressurizados, condutos forçados, etc. Ele transporta a água da captação à turbina e, durante esse processo, utiliza a queda para fazer com que a água tenha pressão e velocidade suficientes. Por exemplo, em algumas pequenas usinas hidrelétricas em vales de montanha, a água é conduzida do reservatório à usina de geração localizada a jusante através de longos túneis pressurizados.

Turbina

Função: A turbina é o equipamento central que converte a energia do fluxo de água em energia mecânica. Quando a água, com certa pressão e velocidade, atinge o rotor da turbina, o rotor começa a girar. Dependendo do tipo de turbina (como turbina Francis, turbina Kaplan, turbina tubular, etc.), a estrutura do rotor e a forma como a água age sobre ele são diferentes, mas o princípio básico é usar a energia cinética e potencial da água para impulsionar o rotor a girar. Por exemplo, a turbina Francis é adequada para usinas hidrelétricas de média a alta queda. Seu rotor pode converter eficientemente a energia da água em energia mecânica sob a ação do fluxo de água, impulsionando o gerador a gerar eletricidade.

Gerador

Função: O gerador está diretamente conectado à turbina, e sua função é converter a energia mecânica produzida pela turbina em energia elétrica. O princípio de funcionamento do gerador baseia-se na lei da indução eletromagnética. Quando a turbina impulsiona o rotor do gerador a girar no campo magnético, uma força eletromotriz será induzida nas bobinas do estator, gerando corrente alternada. Por exemplo, em grandes usinas hidrelétricas, a capacidade unitária do gerador pode chegar a vários centenas de milhares de quilowatts, convertendo eficientemente a energia mecânica da turbina em energia elétrica de alta tensão e grande capacidade para transmissão de longa distância.

Calha de Descarga e Emissário

Função: A calha de descarga é o canal por onde a água descarregada da turbina flui. Ela guia a água para o canal do rio a jusante. O emissário é o ponto de conexão entre a calha de descarga e o canal do rio a jusante. Através do emissário, a água é drenada de volta ao rio. Durante esse processo, é necessário garantir que a drenagem não cause efeitos adversos, como erosão no canal do rio a jusante, e também considerar os requisitos ambientais para manter o fluxo ecológico do rio. Por exemplo, algumas usinas hidrelétricas instalam dispositivos de dissipação de energia, como bacias de descompressão, no emissário para reduzir a velocidade da água e evitar danos ao leito e às margens do rio a jusante.

Usina Hidrelétrica de Itaipu (Brasil e Paraguai)

A Usina Hidrelétrica de Itaipu está localizada no Rio Paraná e é uma grande usina hidrelétrica construída conjuntamente pelo Brasil e Paraguai. A barragem é uma barragem de gravidade oca de concreto com altura de 196 metros e capacidade total de armazenamento de 290 bilhões de metros cúbicos. A Usina Hidrelétrica de Itaipu possui 18 unidades geradoras hidráulicas com capacidade unitária de 700.000 quilowatts, e sua capacidade instalada total é de 1.260.000 quilowatts. Ela fornece uma grande quantidade de eletricidade para o Brasil e Paraguai, desempenhando um papel importante no fornecimento de energia na América do Sul e também promovendo o desenvolvimento econômico local e a construção de infraestrutura.

Usina Hidrelétrica de Assuã (Egito)

A Usina Hidrelétrica de Assuã é construída no Rio Nilo e é uma importante infraestrutura energética do Egito. A barragem é uma barragem de rochas com núcleo de argila com altura de 111 metros e capacidade de armazenamento do reservatório de 1.689 bilhões de metros cúbicos. A Usina Hidrelétrica de Assuã tem uma capacidade instalada de 2.100.000 quilowatts. Sua construção tem significado profundo para o fornecimento de energia, irrigação agrícola e controle de inundações no Egito. Controlando a quantidade de água no Rio Nilo, a Usina Hidrelétrica de Assuã garante a água de irrigação agrícola para o Egito e também fornece eletricidade estável para a indústria e a vida dos residentes do Egito.