O que são Hidroelétricas Reversíveis?

As usinas hidroelétricas reversíveis (UHR) são aquelas que possuem um mecanismo de bombeamento de água de um reservatório inferior para um superior conforme a vazão hidráulica. Como as usinas hídricas normais, elas também se baseiam no armazenamento de energia gravitacional da água através de uma diferença de elevação. A diferença é que possuem um sistema de acumulação em um nível inferior que pode ser mecanicamente bombeado para nível superior, através de um conduto por uma bomba-turbina reversível utilizando energia extra de outra fonte geradora. A Figura 1 apresenta uma hidroelétrica reversível e seus componentes básicos.

Figura 1 – Componentes de uma Usina Hidroelétrica Reversível (UHR)

Fonte: Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental (UFSM)

Como sabemos, a geração hidráulica funciona transformando a energia potencial de uma massa de água, armazenada a uma determinada altura, que é aproveitada por um desnível, em energia mecânica com uma turbina hidráulica, acionando um gerador de energia elétrica. É necessário que haja um fluxo de água para que a energia seja gerada de forma contínua, por isso existe a necessidade de construir um reservatório de água com uma barragem, em geral construída de cimento armado. Em outras palavras, os reservatórios servem para criar uma queda d’água com peso suficiente para gerar a energia.

Portanto, o maior obstáculo para a geração hidráulica é a necessidade da existência de um suprimento de água (rios) para manter o nível dos reservatórios em condições de operar a usina. Cada gerador tem uma quantidade mínima de vazão de água que faça com que a turbina acoplada gire. Quando este não existe, a tecnologia em uma solução: bombear água do reservatório inferior para o reservatório superior. Isto pode ocorrer em um rio de vazão mais fraca ou mesmo em um circuito fechado independente de rios, para uma usina de menor porte. Nos dois casos, o modo de formar os reservatórios está em função das condições topográficas, isto é, aproveitando a geografia e a altitude relativa das áreas necessárias para construir os dois reservatórios.

Deve-se encontrar um local com caraterísticas geográficas que permitam a criação de dois reservatórios separados verticalmente por várias dezenas ou centenas de metros, mas relativamente próximos horizontalmente. Às vezes, por exemplo, são utilizadas depressões naturais do terreno. Por isso, geólogos são muito importantes para calcular as possibilidades de potência e os custos de novas UHRs. Inclusive, a engenharia necessária utilizada na construção do conduto de bombeamento deve ser dimensionada cuidadosamente para não se ter mais perdas de energia que o necessário.

A solução mais simples de se implementar um projeto de UHR é a instalação de uma unidade geradora (turbina + gerador) separada de outra para bombeamento (motor + bomba), selecionando para ambas sua configuração mais adequada. Porém, a necessidade de equipamentos diferentes torna este arranjo mais caro e são poucas ocasiões em que é o adotado. Para quedas menores que 600 metros, em geral são utilizadas turbinas reversíveis, que operam tanto como turbinas quanto como bombas. A instalação de apenas uma máquina hidráulica significa uma vantagem econômica.

Em função da forma em que os reservatórios são construídos, muitos dos potenciais impactos ambientais gerados por uma UHER são similares aos da uma usina hidrelétrica convencional. Estas são a alteração da vazão, alargamento do leito do rio, elevação do nível de lençol freático, alteração de parâmetros climáticos, impactos na flora e fauna, impactos sociais e econômicos, etc. Como a maior parte desses impactos é na escala local, é possível realizar ações mitigadoras ou compensatórias para reduzir os impactos negativos destes empreendimentos, os quais geralmente são superados pelos impactos positivos gerados.

Embora a primeira turbina reversível do mundo foi instalada na Usina Elevatória de Pedreira, inaugurada em 1939 no Estado de São Paulo, este não é um típico empreendimento brasileiro. A maior parte destes sistemas localiza-se nos países altamente industrializados, com destaque para: Estados Unidos, Japão, Alemanha, Espanha, China, Itália, Noruega e França.

Nos anos 1970 e 1980, foram realizados estudos de inventário de UHR no Brasil, identificando grande potencial principalmente na Região Sudeste. Em 2019, a Empresa de Pesquisa Energética, braço de pesquisa do Ministério de Minas e Energia, publicou uma nota técnica sugerindo metodologias para escolhas de locais para projetos de UHRs como alternativas de fontes renováveis para a próxima década.

Em abril deste ano, a EPE desenvolveu ferramentas capazes de identificar e mapear os locais topograficamente favoráveis à implantação de projetos de UHR. A partir desses resultados, o interessado poderá efetuar a análise das opções mapeadas, avaliar outros aspectos específicos da área (socioambientais, acessos e outros), confirmar a potencialidade do local para se implantar a UHR, para então definir o arranjo geral e efetuar o pré-dimensionamento das obras e equipamentos.

(Fonte: CBIE)