Pequena hidro - Small hydro

Pequena central elétrica de Licq-Athérey (Pyrénées-Atlantiques, França).
Uma usina hidrelétrica de 1895 perto de Telluride, Colorado .

Uma pequena hidrelétrica é o desenvolvimento de energia hidrelétrica em uma escala adequada para a comunidade e indústria local, ou para contribuir para a geração distribuída em uma rede elétrica regional. As definições precisas variam, mas um projeto de "pequena hidrelétrica" ​​tem menos de 50 megawatts (MW) e pode ser subdividido em escala em "mini" (<1 MW), " micro " (<100 kW), " pico " (< 10 kW). Em contraste, muitos projetos hidrelétricos são de tamanho enorme, como a usina geradora na Barragem de Três Gargantas com 22.500 megawatts ou os vastos projetos múltiplos da Autoridade do Vale do Tennessee .

Projetos de pequenas hidrelétricas podem ser construídos em áreas isoladas que não seriam econômicas para servir a partir de uma rede elétrica nacional, ou em áreas onde não existe uma rede nacional.

Descrição

O uso do termo "pequenas hidrelétricas" varia consideravelmente ao redor do mundo, o limite máximo é geralmente algo entre 10 e 30 MW. Embora geralmente não seja definido um limite mínimo, a US National Hydropower Association especifica um limite mínimo de 5 MW. Na Califórnia , as usinas hidrelétricas com capacidade máxima inferior a 30 MW são classificadas como pequenas e são elegíveis para inclusão no padrão de portfólio renovável do estado , enquanto as usinas hidrelétricas com maior capacidade são classificadas como grandes e não são consideradas renováveis. A descrição de "pequenas hidrelétricas" pode ser estendida até 50 MW nos Estados Unidos, Canadá e China. Na Índia, projetos hidrelétricos com capacidade de estação de até 25 MW foram categorizados como projetos de Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs).

A pequena hidrelétrica pode ser subdividida em mini-hidrelétrica, geralmente definida como 100 a 1.000 quilowatts (kW), e micro-hidrelétrica, que é de 5 a 100 kW. Micro-hidro é geralmente a aplicação de energia hidrelétrica dimensionada para comunidades menores, famílias solteiras ou pequenas empresas. As menores instalações são pico hidro , abaixo de 5 kW.

Uma vez que os pequenos projetos hidrelétricos geralmente têm correspondentemente pequenas obras de construção civil e pouco ou nenhum reservatório, eles são vistos como tendo um impacto ambiental relativamente baixo em comparação com as grandes hidrelétricas.

Crescimento

De acordo com um relatório da REN21, durante 2008 as pequenas instalações hidrelétricas cresceram 28% em relação ao ano de 2005, elevando a capacidade mundial total das pequenas hidrelétricas para 85 gigawatts (GW). Mais de 70% desse total foi na China (com 65 GW), seguido pelo Japão (3,5 GW), Estados Unidos (3 GW) e Índia (2 GW). O crescimento global deve ser de 2,8% ao ano até meados da década de 2020, quando a capacidade será de cerca de 150 gigawatts.

A China planejou eletrificar mais 10.000 vilas entre 2005 e 2010 sob seu Programa de Eletrificação de Aldeias da China , incluindo mais investimentos em pequenas hidrelétricas e energia fotovoltaica . Em 2010, a China tinha 45.000 pequenas instalações hidrelétricas, especialmente em áreas rurais, produzindo 160 Twh por ano. Mais de 50% do potencial de pequenas hidrelétricas do mundo foi encontrado na Ásia; no entanto, o relatório observou: "É possível no futuro que mais pequenos potenciais hidrelétricos possam ser identificados nos continentes africano e americano".

Nas montanhas e florestas tropicais da Colúmbia Britânica , Canadá, existem muitos locais adequados para o desenvolvimento hidrelétrico. No entanto, as preocupações ambientais com os grandes reservatórios após a década de 1980 interromperam a construção de novas barragens. A solução para lidar com o aumento da demanda foi oferecer contratos a produtores independentes de energia , que construíram 100 projetos de passagem abaixo de 50 MW. A produção de energia sem reservatórios varia dramaticamente, mas as barragens convencionais mais antigas retêm ou liberam água para reduzir a produção ao longo do ano. Em 2014, esses produtores independentes geraram 18.000 GWh a partir de 4.500 MW de capacidade.

Geração

Histórica Ottenbach Small Hydro com equipamento original de 1920 em Ottenbach, Suíça , ainda funcionando para visitas guiadas
A estação de energia de Hongping, em Hongping Town, Shennongjia , tem um projeto típico para pequenas centrais hidrelétricas na parte ocidental da província de Hubei, na China . A água vem da montanha atrás da estação, através do cano preto visto na foto

A energia hidrelétrica é a geração de energia elétrica a partir do movimento da água. A usina hidrelétrica requer um fluxo confiável de água e uma altura razoável para a água a queda, o chamado cabeça . Em uma instalação típica, a água é alimentada de um reservatório por meio de um tubo para uma turbina . A água que flui pela turbina faz com que um gerador elétrico gire, convertendo o movimento em energia elétrica.

As pequenas hidrelétricas podem ser desenvolvidas através da construção de novas instalações ou através do re-desenvolvimento de barragens existentes, cujo objetivo principal é o controle de enchentes ou irrigação. Antigos locais hidrelétricos podem ser redesenvolvidos, às vezes salvando investimentos substanciais na instalação, como tubulação de condutas e turbinas, ou apenas reutilizando os direitos de água associados a um local abandonado. Qualquer uma dessas vantagens de economia de custos pode fazer o retorno sobre o investimento para uma pequena hidrelétrica valer a pena o uso dos locais existentes.

Projeto de design

Muitas empresas oferecem pacotes de gerador de turbina padronizados na faixa de tamanho aproximado de 200 kW a 10 MW. Esses pacotes "water to wire" simplificam o planejamento e o desenvolvimento do site, uma vez que um fornecedor cuida da maior parte do fornecimento do equipamento. Como os custos não recorrentes de engenharia são minimizados e o custo de desenvolvimento é distribuído por várias unidades, o custo de tais sistemas de pacotes é reduzido. Embora geradores síncronos capazes de operação de planta isolada sejam freqüentemente usados, pequenas centrais hidrelétricas conectadas a um sistema de rede elétrica podem usar geradores de indução econômicos para reduzir ainda mais o custo de instalação e simplificar o controle e a operação.

Pequenos projetos de " fio d'água " não possuem uma barragem convencional com reservatório, apenas um açude para formar um lago para o desvio da água de entrada para a turbina. A água não utilizada simplesmente flui sobre o açude e o lago pode ser capaz de armazenar apenas um dia, não o suficiente para verões secos ou invernos gelados, quando a geração pode parar. Um cenário preferido é ter a entrada em um lago existente.

Sistemas modulares “micro-hidrocinéticos” foram desenvolvidos para canais de irrigação . " Distritos de irrigação nos Estados Unidos instalaram usinas de energia em pontos de desvio e quedas dentro do canal, que são tradicionalmente usadas para medição de vazão, para estabilizar cabeceiras a montante e para dissipar energia onde há mudanças de elevação significativas em todo o sistema de canal."

Países como Índia e China têm políticas a favor de pequenas hidrelétricas, e o processo regulatório permite a construção de represas e reservatórios. Na América do Norte e na Europa, o processo regulatório é muito longo e caro para considerar ter uma barragem e um reservatório para um pequeno projeto.

Os projetos de pequenas centrais hidrelétricas costumam ter procedimentos ambientais e de licenciamento mais rápidos, e como os equipamentos costumam ser de produção seriada, padronizados e simplificados, e a construção civil também é reduzida, os projetos podem ser desenvolvidos muito rapidamente. O tamanho fisicamente menor do equipamento facilita o transporte para áreas remotas sem um bom acesso rodoviário ou ferroviário.

Uma medida de redução do impacto ambiental com lagos e reservatórios depende do equilíbrio entre o fluxo da corrente e a produção de energia. Reduzir os desvios de água ajuda o ecossistema do rio, mas reduz o retorno sobre o investimento (ROI) do sistema hídrico . O projeto do sistema hidrelétrico deve encontrar um equilíbrio para manter a saúde do rio e a economia.

Lista de amostra de pequenas instalações em todo o mundo

África

Ásia

Europa

América do Norte

Veja também

Referências