Paola Beatriz May Rebollar
Energias Renováveis
Energia Hídrica
Organizadores
José Baltazar Salgueirinho Osório de Andrade Guerra Youssef Ahmad Youssef Consórcio de Universidades Européias e Latino-Americanas em Energias Renováveis – JELARE
Copyright © JELARE – 2011
Edição – Livro Digital Organizadores (Brasil) José Baltazar Salgueirinho Osório de Andrade Guerra Youssef Ahmad Youssef
Professora Conteudista Paola Beatriz May Rebollar
Design Instrucional Aline Cassol Daga Sabrina Bleicher
Projeto Gráfico e Capa Jordana Paula Schulka
Diagramação Jordana Paula Schulka
Revisão Aline Cassol Daga
Assessoria de Comunicação e Marketing - C&M Assessor Laudelino José Sardá
Diretora Maria do Rosário Stotz
Gestora Editorial Alessandra Turnes
Paola Beatriz May Rebollar
Energias Renováveis
Energia Hídrica Livro Digital
Designer Instrucional Aline Cassol Daga Sabrina Bleicher
Parcerias
Principal Parceiro – Germany Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg www.haw-hamburg.de/ftz-als.html
Latvia Rēzeknes Augstskola www.ru.lv
Bolívia Universidad Católica Boliviana www.ucb.edu.bo
Brasil Universidade do Sul de Santa Catarina www.unisul.br
Chile Universidad de Chile www.uchile.cl
Guatemala Universidad Galileo www.galileo.edu
Projeto financiado pela União Européia
Sumário 1. Introdução. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2. Aproveitamentos hídricos nas diferentes regiões do planeta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3. Impactos ambientais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4. Contabilidade ambiental. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 5. Aspectos técnicos de aproveitamentos hídricos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Energia das marés (Tidal power). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Energia das correntes marinhas (Marine current power) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Energia das ondas oceânicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Energia do fluxo dos rios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6. Princípios físicos da energia de barragens (Dam power). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 7. Equipamentos e design das instalações das barragens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Equipamentos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Design das instalações . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
8. Viabilidade dos aproveitamentos hídricos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Estudos de casos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
9. Políticas públicas e regulamentações. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 10. Considerações finais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Referências bibliográficas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Referências de ilustrações e tabelas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
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1. Introdução
A
água é elemento fundamental para o desenvolvimento econômico e social. Ela é importante para garantir a integridade dos ambientes naturais, além de ser fonte de energia. Energia da água
A energia derivada da força e/ou do movimento da água é chamada de Energia Hídrica ou Hidroenergia.
A energia hídrica pode ser usada de muitas maneiras, para irrigação, abastecimento doméstico, produção de ar comprimido, e em moinhos e máquinas têxteis, por exemplo. No entanto, a forma de aproveitamento economicamente mais importante dessa energia é a geração de eletricidade. Os registros mais antigos da utilização de energia hídrica referem-se à Mesopotâmia, Antigo Egito, Pérsia e China Antiga na forma de irrigação há 6.000 anos e como relógios de água há 2.000 anos. Nessa época, rodas d’água e moinhos foram construídos nessas regiões. A energia hídrica também era utilizada para cortar madeira e pedras utilizadas nas construções. A partir do século XVIII, ela passou a ser utilizada para mover máquinas têxteis, e nesse mesmo período foram desenvolvidos os princípios para geração de eletricidade a partir dessa fonte de energia. Atualmente, existem diversos tipos de aproveitamentos de energia hídrica em uso, sendo muitos empregados para geração de eletricidade. O tipo mais comum de instalação para geração de hidroeletricidade são as barragens que aproveitam a energia potencial existente nas águas de rios. Existem também instalações que capturam energia cinética ao longo dos rios sem a necessidade de construção de barragens, e sistemas de bombeamento e estocagem que operam geradores. Além desses aproveitamentos, há sistemas que aproveitam a força das marés na direção horizontal, os quais incluem algumas das maiores estruturas artificiais do mundo.
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Hidroeletricidade
A Energia Hídrica é uma das fontes de energia mais promissoras na substituição dos combustíveis fósseis. A hidreletricidade produz cerca de 90% da energia derivada de fontes renováveis, apresenta alta qualidade, é confiável e flexível. A produção de eletricidade a partir da Energia Hídrica apresenta potencial para suprir a demanda energética de muitas comunidades ao redor do globo e pode ter papel fundamental em sistemas energéticos integrados, aumentando a contribuição efetiva de outras fontes de energia renováveis mais inconstantes, como a energia solar e eólica.
A energia hídrica também é vista como importante estratégia para implantação de projetos de Mecanismos de Desenvolvimento Limpo (MDL), visando à redução de emissões de gases de efeito estufa (GEE), conforme acordado no Protocolo de Quioto. Espera-se que projetos de aproveitamento hídricos sejam capazes de reduzir 47 milhões de toneladas de CO2 por ano a partir de 2012, ano em que se encerra o primeiro período de comprometimento do citado Protocolo. Esse valor equivale a 14% das reduções esperadas por todos os projetos de MDL existentes. Por isso, a hidreletricidade é a estratégia líder para aproveitamento de fontes renováveis. A utilização de energia hídrica apresenta potencial de crescimento a curto, a médio e a longo prazo. Isso se deve a diferentes fatores, tais como: » » grande potencial subexplorado em muitas regiões do planeta, especialmente nos países em desenvolvimento; » » avançado estado de desenvolvimento das tecnologias utilizadas que leva a um alto grau de confiança dos investidores; » » significativa economia de escala da indústria da hidreletricidade; » » tendência a grande densidade de energia por planta. A hidreletricidade pode ser desenvolvida e operada visando à redução de impactos sociais, ecológicos e econômicos. Dessa forma, ela pode ser uma importante estratégia para reduzir a pobreza e melhorar os padrões de vida por meio da ampliação da oferta de eletricidade em diferentes regiões do mundo. Além disso, o uso racional dessa fonte renovável pode contribuir para a diminuição do ritmo de aquecimento global.
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Este livro visa destacar aspectos básicos relacionados aos aproveitamentos hídricos, principalmente no que se refere à produção de eletricidade a partir dessa fonte. Assim, primeiramente, em um estudo sobre o panorama internacional são descritos os múltiplos usos da energia hídrica nas diferentes regiões do planeta, seus impactos ambientais e a contabilidade ambiental. A seguir, em “Aspectos Técnicos de Aproveitamentos Hídricos”, são discutidos os princípios físicos das diferentes formas de produção de hidreletricidade a partir das energias cinética e potencial produzidas por meio das marés e dos oceanos. Ainda sobre esse tema, são discutidos os equipamentos e instalações mais utilizados para produção de energia elétrica a partir da Energia Hídrica. No estudo sobre “Viabilidade dos Aproveitamentos Hídricos” são debatidos os principais temas atualmente discutidos a respeito da geração de hidreletricidade, por meio de uma revisão das pesquisas científicas a respeito da conservação das barragens e outras estruturas e das principais estratégias para controle dos impactos. Por fim, é analisado o panorama de políticas públicas e recomendações internacionais relacionadas à produção de hidreletricidade.
2. Aproveitamentos hídricos nas diferentes regiões do planeta
E
xistem muitos usos possíveis para a energia hídrica. A energia cinética da água corrente ou a energia potencial de quedas de água podem ser usadas diretamente para operar máquinas. Esses foram os principais usos dessa energia até metade do século XIX. A água corrente é uma das mais antigas fontes de energia utilizadas para reduzir o trabalho de pessoas e animais. Há pelo menos 5.000 anos, já existiam, em diferentes lugares do planeta, equipamentos de aproveitamento de água. O primeiro deles foi a roda de elevação (Figura 1). Esse equipamento aparece nos registros arqueológicos de diferentes regiões no Oriente Médio e era composto de uma roda de madeira na qual eram afixados jarros de cerâmica que elevavam a água provavelmente para irrigação.
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Moinhos Outro equipamento ainda hoje muito conhecido e utiizado é o moinho. Os primeiros moinhos foram utilizados provavelmente para produzir farinha de trigo na região do Mediterrâneo. Seus registros mais antigos datam de praticamente 2.000 anos atrás e se estenderam até a Escandinávia. Nos séculos seguintes, eles ficaram cada vez mais sofistificados e se espalharam pelo Império Romano e além de suas fronteiras. Com o passar do tempo, os moinhos movidos a água passaram a ser utilizados também para mineração, siderurgia, produção de papel. A água era a principal fonte de energia mecânica. Estima-se que no século XVII, somente na Inglaterra, existiam 20.000 moinhos movidos a água em funcionamento.
Figura 1 – Roda d’ água movida a energia potencial dos recursos hídricos 1
A utilização de energia hídrica é amplamente difundida em todas as regiões do planeta que apresentam recursos hídricos disponíveis; a força desses recursos é aplicada para diferentes objetivos. Existem antigos moinhos funcionando em alguns lugares do mundo para fazer farinha ou açúcar. Em países em desenvolvimento, esses aproveitamentos diretos ainda desempenham importante papel. No Nepal, turbinas simples produzidas localmente são usadas para operar equipamentos; no Oriente Médio e na Ásia o uso de canais para elevar água para irrigação de culturas agrícolas ainda está presente em muitos lugares. O uso mais comum das águas está relacionado à irrigação de cultivos agrícolas. Esse uso é muito antigo e ainda é fundamental para o desenvolvimento de atividades agrícolas visando evitar as incertezas climáticas. Em algumas regiões, a irrigação ainda é utilizada, fazendo uso de tecnologias neolíticas que aproveitam a energia potencial para distribuição de água nas áreas cultivadas (Figura 2).
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Figura 2 – Canal de irrigação utilizando energia potencial 2
Outro uso amplamente difundido da energia hídrica é o abastecimento doméstico, constituindo-se em importante fator na qualidade de vida das populações. Sistemas de abastecimento de água que utilizam a energia potencial dos recursos hídricos existem há milênios e ainda são utilizados atualmente.
Figura 3 – Aquedutos em Lisboa 3
A energia hídrica pode ainda ser utilizada para produção de ar comprimido a partir de quedas de água. Utilizando uma trompa é possível comprimir o ar que pode ser utilizado para operar outros equipamentos distantes da água. Em condições ideais, a compressão é possível diretamente. Uma coluna de água cai em uma câmera subterrânea, levando uma mistura de ar e água gerada pela turbulência. Nessa câmera, o ar é separado da água, comprimido e capturado no alto da câmera enquanto a água é espelida para a superfície. Existem algumas usinas com esse tipo de equipamento, um exemplo é a Usina do Rio Montreal, no estado de Ontário, nos Estados Unidos, que opera desde 1910.
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Atualmente, esses usos diretos da energia hídrica representam apenas uma pequena parte de sua utilização. No mundo industrializado esses exemplos são cada vez mais raros. A contribuição desses aproveitamentos para o uso mundial da energia hídrica é muito pequeno quando comparado com a produção de hidreletricidade, no entanto, o uso da água para geração de eletricidade é bastante recente. No século XIX, o avanço das tecnologias que permitiam a utilização do carvão como fonte de energia fez com que os equipamentos movidos a água fossem considerados obsoletos. Apesar disso, um século depois a utilização de água para produção de eletricidade tornou-se uma indústria em expansão.
Figura 4 – Sistema de compressão de ar da Usina do Rio Montreal, Ontário, Canadá 4
A expansão dessa indústria foi resultado de diversas descobertas científicas que foram desenvolvidas e transformadas em tecnologias elétricas durante o século XIX. Em 1832, Faraday descobriu a indução eletromagnética. Nesse mesmo ano, um jovem engenheiro francês, Benoit Fourneyron, patenteou uma roda de água nova e mais eficiente, a primeira turbina de água. A palavra turbina vem do latim turbo, que significa “algo que gira”, e foi cunhada por um professor do inventor. Essa nova turbina incorporou diversos novos equipamentos. A inovação mais importante foi o fato desta turbina funcionar totalmente submersa; testes demonstraram que ela era capaz de converter 80% da energia da água em energia mecânica utilizável. Depois dessa experiência bem sucedida, novas pesquisas começaram a ser realizadas em diferentes partes do mundo. Nos Estados Unidos, o engenheiro James Francis desenvolveu uma turbina radial que recebeu seu nome (GULLIVER, 1991). A partir dessas primeiras experiências, a indústria elétrica cresceu e se desenvolveu durante o final do século XIX. Com a possibilidade de desenvolvimento de plantas individuais, muitas hidrelétricas aumentaram de alguns kW para mais de um MW em apenas uma década. E atualmente é possível gerar eletricidade a partir das águas dos oceanos e dos rios. Aproveitamento de energia do mar
Existem diferentes formas de converter a energia dos oceanos em hidreletricidade. As principais formas de aproveitamento são: energia das barragens de marés; energia do fluxo das marés; energia das correntes marinhas; energia das ondas; energia da conversão térmica do oceano; e a energia das diferenças de pressão osmótica. Entre esses tipos de aproveitamentos, a energia das marés, das correntes e das ondas apresentam maior potencial de desenvolvimento (PONTAA; JACOVKISA, 2008).
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Nos oceanos, a energia das marés pode ser capturada na posição horizontal, sendo possível utilizá-la através de geradores de fluxo semelhantes a turbinas eólicas. Além disso, ainda é possível produzir eletricidade utilizando barragens de marés. A energia hídrica marinha pode ser usada para geração de eletricidade pela utilização das ondas de superfície. Pontaa e Jacovkisa (2008) destacam a utilização da energia cinética das correntes marinhas e as diferenças de temperatura entre águas profundas e superficiais nos oceanos para gerarem hidreletricidade. Em aproveitamentos de águas dos rios, é possível utilizar a energia cinética ou potencial presente nos corpos hídricos. A produção de hidreletricidade a partir do aproveitamento de energia cinética é denominada run-of-river (ROR). Esse tipo de aproveitamento implica em pequena necessidade de estocagem de água em reservatórios para suprir as casas de força. As plantas sem reservatórios dependem dos níveis sazonais dos rios. Por outro lado, as usinas com reservatórios podem regular o fluxo de água. As formas mais difundidas de geração de hidreletricidade são as usinas com barragens, as quais utilizam a energia potencial existente nas águas de rios. Ao barrar um rio, forma-se um reservatório de água e essa é conduzida por um canal até equipamentos que geram eletricidade.
Figura 5 – Barragem hidrelétrica 5
Atualmente, a produção de hidreletricidade é a principal alternativa à utilização de combustíveis fósseis. Sua produção permitiu a ampliação da disponibilidade de eletricidade em muitas regiões. Pela utilização de uma fonte renovável, a água, a hidreletricidade se aproxima das discussões internacionais sobre sustentabilidade.
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Diversas convenções internacionais apontaram a hidreletricidade como uma importante estratégia para a continuidade da oferta de energia associada à redução de emissões de gases de efeito estufa (GEE). A implantação de aproveitamentos hídricos pode permitir que os países alcancem as metas de redução de emissões propostas no Protocolo de Quioto e na Convenção de Cancun. A partir da energia hídrica são produzidas, atualmente, 24% da eletricidade utilizada no planeta. No entanto, a produção de hidreletricidade apresenta distribuição heterogênea nos diferentes países;algumas regiões concentram praticamente toda a sua produção. Entre as regiões mais produtivas estão a América Latina e a África. As instalações hidrelétricas atuais variam em capacidade de geração de eletricidade entre algumas centenas de watts e mais de 10.000 MW. Essas instalações podem ser classificadas de diferentes formas, tais como pela altura, pela capacidade instalada, pelo tipo de turbina utilizada, pelo tipo e pela localização da barragem e do reservatório etc. Todas essas categorias são inter-relacionadas, sendo que a altura é um fator muito importante que determina os demais. A capacidade mundial de produção de hidreletricidade aumentou todos os anos durante um século inteiro. Apesar do crescimento da oferta, esse tipo de eletricidade não acompanhou a produção total de eletricidade no mundo. Entre os anos de 1991-2000, a oferta de hidreletricidade aumentou 24% enquanto a oferta total de eletricidade cresceu 30%. Consequentemente, a contribuição da hidreletricidade para a oferta total mundial caiu de 18,5% para 17,6% naquela década, e foi de apenas 16% em 2002. A produção de hidreletricidade nas diferentes regiões do planeta é bastante variada. A Noruega obtém quase toda a sua eletricidade da energia hídrica. O Brasil obtém 80% de sua demanda dessa fonte e o Canadá e a Suécia abastecem metade de sua demanda. A América Latina apresenta grande potencial de aproveitamento de energia hídrica para produção de eletricidade, por isso os investimentos em infraestrutura nessa região crescem anualmente. Estima-se que os investimentos podem superar os 450 bilhões de dólares em 2015. Atualmente, a capacidade instalada na América Latina é de 140.000 MW de hidreletricidade. Por isso, essa região é um dos mercados mais importantes do mundo. Visando fortalecer o desenvolvimento do imenso potencial hidrelétrico da América Latina, foi criada a Convenção de Hidreletricidade da América Latina (Hydro Power Summit Latin America). Essa organização constitui um fórum para que os interessados (poderes públicos, empresários, usuários, pesquisadores) possam discutir aspectos relacionados à produção de eletricidade a partir das fontes hídricas.
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Assim, são discutidos os principais tipos de plantas hidrelétricas, tais como a geração de hidreletricidade com barragens ou sem barragens, e a hidreletricidade a partir da energia das marés. Além disso, são discutidas as tendências dos mercados de financiamento e capital para hidreletricidade, as formas de obtenção de financiamentos e quais as expectativas dos órgãos financiadores. Na América do Sul, o Brasil gera 90% de sua eletricidade a partir da energia hídrica, e a Colômbia, 80,4%. Outros exemplos nessa região podem ser apontados, tais como o Panamá, o Chile e a Venezuela. Em 2009, foi criada a Conferência sobre Infraestrutura do Conesul (Southern Cone Infrastructure Summit) que visa estimular o desenvolvimento e a proliferação de novos projetos em energia, transporte, água e bem-estar social. Essa conferência une os setores público e privado em vinte países como Argentina, Bolívia, Brasil, Chile, Paraguai, Peru e Uruguai. Seus trabalhos examinam questões financeiras, operacionais e regulatórias que afetam aspectos críticos do setor de hidreletricidade. Além disso, são discutidos também temas como a estabilidade social, política e financeira necessárias para o estabelecimento de infraestrutura desse setor. Outro tema de interesse é a integração regional no continente, que conta com exemplos bem sucedidos como a usina de Itaipu Binacional. A América do Norte apresenta grande potencial energético de todas as fontes, renováveis ou não. Os Estados Unidos estão entre os dez maiores produtores mundiais de petróleo, óleo, gás natural e eletricidade nuclear e hidrelétrica. O Canadá também produz grandes quantidades de óleo, gás natural e eletricidade nuclear e hidrelétrica. Nesses países, apenas 5% da eletricidade são provenientes de aproveitamentos hídricos (HUGHES, 2011). O continente africano também apresenta projetos hidrelétricos em diferentes países. É possível destacar a implantação de uma planta hídrica na Zâmbia e investimentos na conclusão de usinas, como Gibe II, na Etiópia. A fundação da Corporação de Eletrificação da Etiópia (EEPCo) promoveu a criação de recomendações para alcançar a sustentabilidade na produção de hidreletricidade na África. Essas recomendações destacam quatro áreas principais: a promoção do desenvolvimento regional, o acesso a investimentos e financiamentos viáveis, os avanços no papel da hidreletricidade na país e na região, e a transmissão da eletricidade produzida pelas plantas hídricas. O objetivo da EEPCo é o estabelecimento de um centro de excelência em hidreletricidade sustentável na Etiópia (GULLIVER, 1991). Na África, as principais discussões entre os grupos interessados se referem à necessidade de promover os investimentos do setor privado na instalação de aproveitamentos de energia hídrica para geração de eletricidade. Os diferentes
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papéis dos setores público e privado ainda são analisados para melhor definição de atribuições no desenvolvimento de projetos hidrelétricos. Atualmente, destacam-se algumas diretrizes, tais como o desenvolvimento de plantas que permitem múltiplos aproveitamentos, transporte, abastecimento de água, integração entre diferentes fontes renováveis – hídrica, eólica, solar – para a geração de eletricidade; e a utilização das plantas hidrelétricas para mitigação das emissões de GEE em projetos de desenvolvimento limpo. A expansão dos aproveitamentos hidrelétricos na África apresenta muitos desafios. A falta de estabilidade social, política e econômica de muitos países dificultam a atração de investimentos externos. As relações geopolíticas de países que compartilham recursos hídricos precisam ser estreitadas para que seja possível o aproveitamento de seu potencial. É necessário garantir que a instalação e a operação dos projetos hidrelétricos sejam implantadas, visando à redução de impactos ambientais e sociais (GULLIVER, 1991). A Ásia também apresenta desenvolvimento no setor hidrelétrico. Diversos países como China, Vietnã, Nepal, Sri Lanka implantaram plantas hídricas nas últimas décadas. A China é o segundo maior mercado consumidor de eletricidade (atrás apenas dos Estados Unidos). A demanda anual chinesa é responsável pelo consumo de 31% do carvão mundial; 7,6% do consumo de óleo; 10,7% da hidreletricidade e 1,2% do gás consumido mundialmente. O consumo chinês dessas quatro fontes cresceu fortemente nas últimas decadas. Nesse país, a política energética estimula o desenvolvimento da hidreletricidade devido ao seu custo inferior a longo prazo e menores custos ambientais quando comparados aos combustíveis fósseis. Desde 1950, aproximadamente 62.000 hidrelétricas foram construídas; a maior parte delas de pequeno porte (menos de 12.000 kW). Quase todos os maiores rios da China apresentam plantas hidrelétricas (CROMPTON; WU, 2005; ZHONG; POWER, 1996). Nas últimas décadas, o crescimento econômico da China estimulou o desenvolvimento de projetos hidrelétricos. Diversos projetos de médias e grandes usinas hidrelétricas foram finalizados e outros estão sendo estabelecidos. Na província Fujian, mais de 40 projetos de grandes e médias barragens estão sendo construídos em 60.992 km2, ao longo de 584km da bacia do rio Min. Na província Sichuan existe um projeto de desenvolvimento do setor hidrelétrico há mais de 30 anos, localizado na bacia hidrográfica do rio Changjiang basin. No rio Yang-tsé está localizada a usina das Três Gargantas, a qual é uma das maiores do mundo. A obra foi iniciada em 1993 e concluída em 2006, e apresenta diferentes objetivos, tais como a geração de energia, a prevenção de enchentes e o transporte fluvial. Em 2009, 26 turbinas estavam instaladas e sua capacidade era de 18.200MW (CROMPTON; WU, 2005; ZHONG; POWER, 1996).
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Na Europa, existem indicações de que a produção de hidreletricidade vem diminuindo desde a década de 1970, especialmente em Portugal, na Espanha e em outros países europeus do sul. Essas reduções têm relação com alterações cíclicas e com o aproveitamento da água para outros usos, ou mesmo com mudanças climáticas. A contribuição da energia hídrica para produção total de eletricidade na Europa varia entre os diferentes países, e as diferenças refletem restrições geográficas, adequação climática, políticas governamentais e capacidade econômica (LEHNER; CZISCH; VASSOLO, 2005). Existem dois fatores que influenciam o futuro da hidreletricidade no continente Europeu: o primeiro diz respeito à disponibilidade de rios para exploração hidrelétrica; e o segundo ao estabelecimento de plantas individuais nos países. No leste europeu e na antiga União Soviética, problemas econômicos persistentes interferem na construção de novas usinas, no entanto, espera-se que essas situações possam ser resolvidas a médio e a longo prazo. A melhor possibilidade de desenvolvimento do setor nesse continente é quanto à expansão ou reabilitação das estruturas já existentes. Na Europa central, a hidreletricidade representa importante fonte de energia para países como Albânia, Croácia e Romênia. O maior potencial de ampliação de oferta de hidreletricidade nesses países está relacionada com a implantação de usinas na Albânia, Bulgária, Romênia e nas repúblicas que formavam a antiga Iugoslávia. Apesar de apresentarem potencial para expansão da produção de hidreletricidade, esses países ainda enfrentam dificuldade para obter financiamentos para os projetos. Os países do norte da Europa apresentam também potencial hídrico tanto em aspectos geográficos como climáticos. No entanto, em países como a Suécia, projetos para construção de grandes hidrelétricas enfrentam forte oposição. Como consequência, as grandes usinas são apenas reabilitadas e somente pequenos projetos são desenvolvidos. Da mesma forma, a Noruega está implantando pequenos projetos que promovem poucos aumentos na oferta de hidreletricidade. Na Europa ocidental, a maior parte dos recursos hídricos disponíveis já são aproveitados para produção de hidreletricidade. Apenas na Espanha e na Itália existe a possibilidade de aumentar a oferta desse tipo de eletricidade pela implantação de novas usinas (LEHNER; CZISCH; VASSOLO, 2005). Além das grandes usinas, é possível produzir hidreletricidade através de sistemas com médias e pequenas plantas. Na Escócia, foi estabelecido um esquema hidrelétrico durante os anos 1970 que funciona até hoje basicamente com as mesmas estruturas, ou seja, baseado em plantas de média escala. Nesses casos, geradores variando entre kW e MW foram instalados em córregos e rios, às vezes usando barragens. Essas plantas atualmente são classificadas na categoria de pequenas centrais hidrelétricas – PCH; ou small-scale hydro – SSH (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003).
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Em consequência de diferentes fatores, as pequenas usinas foram desestimuladas em favor das grandes barragens. No entanto, recentemente novas questões estão destacando a relevância de se investir em pequenas plantas. Nos países industrializados, questões ambientais estão limitando o desenvolvimento de projetos de grande escala e favorecendo os pequenos projetos. Em alguns países em desenvolvimento, o estabelecimento de sistemas de eletrificação locais parece ser mais vantajoso do que os amplos sistemas nacionais. Esse interesse crescente favoreceu o desenvolvimento de tecnologias adequadas e da padronização de componentes e procedimentos de construção, com avançados sistemas de controle eletrônicos que podem reduzir custos e garantir a eficiência das pequenas plantas hidrelétricas. Esse tipo de planta está sendo construído ou já está em operação na Escócia, Áustria, França, Itália, Noruega, Espanha, Brasil e China (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003). Em muitos casos, pequenos centros hidrelétricos apresentam custos inferiores, mas sua localização pode provocar conflitos com outras possibilidades de usos da água. Por outro lado, o potencial de implantação desse tipo de planta em muitos lugares do mundo permanece subutilizado, especialmente em regiões montanhosas. Segundo Boyle, Everett e Ramage (2003), em alguns lugares, como o Nepal, a dificuldade de transportar equipamentos estimulou o desenvolvimento de plantas extremamente pequenas, cujos implementos podem ser transportados por pessoas ou animias. Nessas áreas, projetos simples e relativamente baratos podem permitir a operação de microcentrais hidrelétricas, as quais apresentam potencial para serem utilizadas em diversas partes do planeta e garantirem a autosuficiência energética de propriedades, pequenas vilas ou mesmo cidades rurais. Produtores de Hidreletricidade
Seja qual for o tipo de aproveitamento hídrico, podemos afirmar que atualmente o Canadá é o maior produtor absoluto de hidreletricidade, seguido pelo Brasil, Estados Unidos, China, Rússia, Noruega, Japão, Índia, Suécia, França, Venezuela, Itália, Áustria, Suíça e Espanha (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; IHA, 2004; ONU, 2008).
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3. Impactos ambientais
A
implantação de empreendimentos hidrelétricos promove impactos ambientais positivos e negativos. Dessa forma, existem impactos que prejudicam o ambiente (ecológico, econômico e social) local, como o alagamento de áreas de vegetação nativa. Mas também existem impactos de atividades econômicas que favorecem o ambiente local, como, por exemplo, a geração de empregos em áreas onde existe a migração de jovens em busca de trabalho (MÜLLER-PLATENBERG; AB’SABER, 1998; SANCHEZ, 2006). Benefícios da energia hídrica
Os aproveitamentos hidrelétricos apresentam diferentes benefícios ambientais quando comparados a outros tipos de plantas de geração de eletricidade. As hidrelétricas não liberam CO2 ou óxidos de enxofre e nitrogênio que podem causar chuva ácida, não produzem particulados ou componentes químicos como dioxinas que afetam diretamente a saúde ambiental e também não liberam radioatividade. As plantas que apresentam falhas não causam explosões ou incêndios. As barragens podem auxiliar no controle de enchentes e possibilitar a irrigação de terras agrícolas por meio da utilização das águas dos reservatórios. Em alguns casos, a implantação do reservatório de uma usina pode favorecer a paisagem local.
Por outro lado, a implantação de empreendimentos hidrelétricos pode causar impactos ambientais adversos. Ao longo do século XX, a análise de grandes usinas permitiu verificar diversos problemas, como, por exemplo, a remoção de milhões de pessoas de suas terras e os colapsos em barragens que mataram muitas pessoas. Os impactos negativos podem ser relacionados a efeitos hidrológicos, que afetam os ecossistemas influenciados e as comunidades do entorno desses. Quando um empreendimento hidrelétrico é construído, existe uma alteração nos recursos hídricos locais pelo desvio ou canalização de parte do volume de água. Essas ações podem causar poucas alterações no fluxo total do rio, mas também podem causar profundos efeitos nos ecossistemas. O aumento da área de evaporação, em função da existência do reservatório, pode alterar os microclimas locais (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; MULLER-PLATENBERG; AB’SABER, 1998; SANCHEZ, 2006).
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A construção das barragens, especialmente das grandes, pode afetar o ambiente de muitas formas, podendo causar muitas perturbações. Apesar de o período de construção se estender por apenas alguns anos, os efeitos ecossistêmicos podem ser muito mais longos ou mesmo irreversíveis. Os reservatórios que se originam a partir das barragens também causam alterações ambientais que podem ser consideradas neutras, catastróficas ou benéficas, dependendo do contexto biológico e geográfico. O principal risco relacionado às barragens é o rompimento, sendo que as falhas podem ocorrer por diferentes motivos, tais como erros estruturais na construção ou terremotos. Durante o século XX, 200 barragens se romperam em diversos lugares do mundo. Outro problema ambiental que pode ser causado pela existência de barragens está relacionado com alterações no transporte de sedimentos naturalmente realizado pelo recurso hídrico regulado. No Egito, a construção da barragem do Alto Aswan reduziu o transporte de solos e nutrientes, afetando negativamente as atividades agrícolas a jusante (em uma corrente, é lado contrário ao da nascente, ou seja, para onde correm as águas, ponto mais próximo à foz). Além disso, os sedimentos foram acumulados no reservatório, reduzindo o volume de água (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003). O processo de alagamento do reservatório também pode causar impactos negativos. Quando ocorre com a presença de vegetação, a decomposição da matéria orgânica ocorre de forma anaeróbica, produzindo metano (CH4). Metano é um gás de efeito estufa mais potente do que o gás carbônico. Dessa forma, se o lago de uma usina produzir metano, os benefícios ambientais são fortemente reduzidos. No Brasil, a usina de Balbina é um exemplo disso. Sua área de inundação aproximase a 1 hectare por KW de capacidade de geração, causando impactos imensos ao ambiente que não são compensados pela energia gerada. Nesse caso, a emissão de GEE dessa usina pode ser superior às usinas termelétricas ( JANNUZZI; SWISHER, 1997). A construção de usinas hidrelétricas implica ainda na remoção de comunidades inteiras. As negociações sobre os valores referentes às indenizações envolvem diversas questões éticas. O valor da terra pode ser avaliado conforme diferentes parâmetros; em geral, os empreendedores utilizam a valoração de mercado para calcular as indenizações, no entanto, as populações atingidas atribuem outros valores culturais, familiares e psicológicos às áreas que serão inundadas. As controvérsias sobre esse tema geram muitos problemas em diferentes países. A construção das usinas de Aswan e Kariba, no Egito, envolveram a realocação de
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mais de 60.000 pessoas cada uma. A implantação da barragem das Três Gargantas, na China, implicou no desaparecimento de 100 cidades e no deslocamento de 1 milhão de pessoas (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003). As pequenas plantas hidrelétricas podem causar impactos menos graves do que as grandes barragens: menos pessoas precisam ser deslocadas de suas terras e existe menor risco de mortes por rompimentos na barragem. Mas não existe consenso sobre esse tema. Em diferentes países, legislações incentivam a construção de plantas com capacidade inferior a 10MW, mas não existe justificativa técnica e científica para isso. No estado de Santa Catarina, no Brasil, diversas pequenas centrais estão sendo construídas. Os estudos ambientais relacionados a essas usinas são simplificados porque os órgãos ambientais defendem a visão de que essas plantas causam menos impactos. No entanto, diversas pequenas centrais estão sendo construídas em uma única bacia hidrográfica, o que pode aumentar potencialmente os impactos cumulativos dos empreendimentos. Em alguns casos, a área do reservatório por unidade de energia gerada necessita ser maior, o que pode aumentar a evaporação ou mesmo a emissão de metano. Todos esses elementos variam fortemente conforme o caso. Impactos ambientais
Os impactos ambientais decorrentes da implantação de barragens podem ocorrer em diferentes etapas, especialmente na instalação e operação da usina. Os impactos da instalação compreendem aqueles que ocorrem durante o período de preparação do terreno e construção das estruturas, os quais costumam ser bastante graves porque implicam em fortes modificações ambientais. No entanto, esses impactos são geralmente temporários e se estabilizam com o final da instalação da barragem. Já os impactos da fase de operação, em geral, são menos graves e continuam a ocorrer durante toda a vida útil do empreendimento.
O procedimento utilizado na Avaliação de Impactos Ambientais (AIA) para controle desses impactos é o estabelecimento de medidas, projetos ou programas de controle da qualidade ambiental referentes a cada impacto ambiental considerado significativo. Essas medidas, projetos ou programas ambientais visam à prevenção (evitar que o impacto aconteça), à mitigação (reduzir a importância) ou compensação (indenizar um impacto que não pode ser evitado). Assim, para cada ação necessária no estabelecimento da barragem, derivam impactos ambientais e medidas de controle da qualidade do ambiente (SANCHEZ, 2006).
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A construção de uma usina hidrelétrica com barragem implica em três conjuntos de ações: 1 . a ocupação da área do empreendimento (desmatamento, terraplanagem, aterro e desmonte), áreas de apoio (canteiros de obras, vilas de moradores, armazéns, estacionamentos, postos de combustíveis), acessos (estradas de acessos e portos) e construção e manutenção da barragem; 2 . formação do reservatório, inundações e funcionamento da hidrelétrica; 3 . desapropriação de terras e alterações das atividades econômicas e sociais. A ocupação da área do empreendimento provoca impactos positivos e negativos variados. As atividades de desmatamento, terraplanagem, aterro e desmonte de rochas podem provocar alteração da estrutura físico-química e biológica do ambiente e assoreamento do reservatório. A instalação de canteiros de obras, vilas de moradores, armazéns, estacionamentos e postos de abastecimento pode provocar o recebimento da drenagem pluvial, de esgotos sanitários e efluentes industriais e agrícolas da região que podem gerar a deterioração da qualidade da água (comprometendo o abastecimento de água, os equipamentos da usina etc.); a criação de condições propícias ao desenvolvimento dos vetores e dos agentes etiológicos de doenças de veiculação hídrica; a contribuição de sedimentos, agrotóxicos e fertilizantes; a proliferação desordenada de algas, macrófitas aquáticas e outros organismos a jusante e a montante do empreendimento, impedindo a descarga da represa e prejudicando os sistemas de irrigação e navegação e a pesca; e a poluição dos corpos d’água por efluentes gerados durante a construção e disposição incorreta de resíduos sólidos (BRASIL, 2000; IHA, 2010a; IHA, 2004). As ações de construção e manutenção da barragem podem provocar alterações nas vazões máxima e mínima a jusante, inundação de áreas e alteração do regime hídrico, atenuando os picos de cheias/vazantes e aumento do tempo de residência de água no reservatório. Além disso, podem causar a alteração da descarga a jusante, em função do período de enchimento e/ou de desvio permanente do rio; a interferência nos usos múltiplos do recurso hídrico: navegação, irrigação, abastecimento, controle de cheias, lazer, turismo etc.; e o assoreamento do reservatório e erosão das margens a jusante e a montante (BRASIL, 2000; IHA, 2010a; IHA, 2004).
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Para controlar esses impactos, podem ser estabelecidas medidas, projetos ou programas para: » » monitoramento da qualidade da água; » » compatibilização do material/equipamento da usina com a qualidade da água prevista para o reservatório; » » repasse e divulgação dos estudos referentes à qualidade da água; » » monitoramento do uso do solo; » » monitoramento hidrossedimentométrico; » » monitoramento do uso do solo e da cobertura vegetal (principalmente para prevenção contra a conversão de áreas de floresta em áreas agricultáveis ou para moradias); » » contenção de encostas: plantação de mata ciliar, preservação das matas existentes, contenção de taludes etc.; » » modelagem matemática de apoio à tomada de decisão por gestores públicos; » » controle dos efluentes orgânicos lançados no reservatório provenientes da bacia contribuinte; » » retirada da vegetação presente na área do reservatório antes da sua inundação com aproveitamento da biomassa (geração de energia, fertilização de solos etc.) e regular a descarga e o nível de água, de forma a prevenir o crescimento de algas, macrófitas aquáticas e outros organismos; » » gestão junto aos estados, municípios e aos órgãos de controle ambiental quanto à qualidade dos efluentes industriais e domésticos e de defensivos agrícolas e fertilizantes lançados na bacia de contribuição do reservatório; » » controle da proliferação de algas, macrófitas aquáticas e outros organismos (em caso de retirada periódica, prever o aproveitamento da biomassa); » » monitoramento e controle de criadouros de vetores de doenças e de agentes etiológicos; » » estabelecimento de alternativas de abastecimento de água para as populações afetadas; » » escolha cuidadosa da localização dos canteiros de obras e destinação adequada dos rejeitos gerados na etapa de construção; e » » limpeza da área do reservatório.
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As ações relacionadas à formação do reservatório ocorrem durante a fase de operação da hidrelétrica e podem provocar impactos diversos, tais como: inundação da vegetação (primária ou em regeneração) com perda de patrimônio vegetal; redução do número de indivíduos com perda de material genético e comprometimento da flora ameaçada de extinção; redução do potencial madeireiro; perda de habitats naturais; interferência em unidades de conservação; aumento da pressão sobre os remanescentes de vegetação próximos; interferência na vegetação além do perímetro do reservatório, em decorrência da elevação do lençol freático ou de outros fenômenos; desmatamento da vegetação na área da barragem e canteiro de obras; interferência na composição qualitativa e quantitativa da fauna aquática, terrestre e alada, com perda de material genético e comprometimento da fauna ameaçada de extinção; interferência na reprodução das espécies (interrupção da migração, supressão de sítios reprodutivos etc.); migração provocada pela inundação, com adensamento populacional em áreas sem capacidade de suporte; aumento da pressão sobre a fauna remanescente (pressões decorrente da presença mais acentuada de grupamentos humanos, contato mais intenso entre representantes da fauna de diferentes níveis tróficos e bloqueio à migração); desenvolvimento de flora aquática superficial, depreciando a camada fótica, reduzindo a produção primária e impactando a ictiofauna; alteração qualitativa e quantitativa da fauna local em função das alterações climáticas; inundação/ interferência em cidades, vilas, distritos etc. (moradias, benfeitorias, equipamentos sociais e estabelecimentos comerciais, industriais etc.); mudança compulsória da população; interferência na organização físico-territorial; interferência na organização sociocultural e política; interferência nas atividades econômicas; intensificação do fluxo populacional (imigração e emigração); alteração demográfica dos núcleos populacionais próximos à obra; surgimento de aglomerados populacionais; sobrecarga dos equipamentos e serviços sociais (saúde, saneamento, educação, segurança etc.); erosão das margens por movimentação da água no reservatório; perda da capacidade de armazenamento do reservatório, por erosão das margens e sedimentação proveniente do rio a montante; e controle do uso do solo nas margens do reservatório e na bacia hidrográfica de contribuição (BRASIL, 2000; IHA, 2010a; IHA, 2004). Para controlar esses impactos sugere-se: » » implantação de banco de germoplasma; » » recomposição de áreas ciliares; » » consolidação de unidade de conservação; » » manutenção de corredores biológicos (de mata nativa), reduzindo os impactos da fragmentação da vegetação (efeito de borda); » » instalação de viveiro de mudas;
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» » monitoramento da elevação do lençol; » » estímulo aos proprietários para manutenção dos remanescentes de vegetação; » » resgate e relocação de fauna; » » criação e reintrodução de fauna; » » monitoramento e manejo da fauna; » » implantação de centro de proteção à fauna; » » fiscalização contra a caça predatória; » » implantação de estação para cultivo e repovoamento; » » implantação de medidas de proteção aos sítios reprodutivos (bacias tributárias etc.); » » construção de “escadas para peixe” ou outros mecanismos que possibilitem a migração da ictiofauna; » » manutenção de uma vazão mínima para reduzir o impacto sobre a ictiofauna; » » controle do crescimento da vegetação aquática (regular a descarga e o nível de água); » » redução de avifauna devido à poluição sonora e atmosférica; » » comunicação e negociação com a população afetada; » » relocação de cidades, vilas, distritos, moradias etc; » » remanejamento da população (reassentamento, relocação e indenização); » » reativação da economia afetada; » » análise e acompanhamento do fluxo migratório; » » articulação municipal visando ao crescimento ordenado; » » redimensionamento dos equipamentos dos serviços sociais; » » estabelecimento de critérios para utilização da mão de obra local/regional a ser contratada; » » monitoramento das atividades socioeconômicas e culturais; » » estímulo às atividades culturais afetadas; » » monitoramento da erosão, do transporte e da deposição dos sedimentos; » » estabilização das margens (plantação de mata ciliar, preservação das matas existentes, contenção de taludes etc).
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Por fim, as atividades relacionadas com a desapropriação de terras e alterações das atividades econômicas e sociais podem causar: » » interferência na atividade mineral; » » perda do potencial mineral; » » interferência no uso do solo; » » exploração acelerada das jazidas existentes e dos recursos minerais potenciais na área do reservatório; » » interrupção/desativação dos sistemas de comunicação, estradas, ferrovias, aeroportos, portos, sistemas de transmissão/distribuição, minerodutos, oleodutos etc; » » interferências nas populações no meio rural; » » inundação/interferência em terras, benfeitorias, equipamentos e núcleos rurais; » » mudança compulsória da população; » » interferência na organização sociocultural e política; » » problemas de saneamento e saúde nos canteiros de obras; » » aumento da pressão e degradação ambiental das áreas de terra concedidas para reassentamento; » » alteração das atividades econômicas (agropecuária, extrativismo vegetal e mineral e atividades pesqueiras); » » perda de terras agrícolas; » » perda de recursos minerais e florestais; » » perda do potencial de exploração agrícola; » » alteração na estrutura fundiária; » » perda de arrecadação tributária; » » interferência /desativação das indústrias e/ou redução na produção devido a alteração da oferta de matéria-prima;
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» » interferência/desativação de atividades comerciais e de serviços; » » alteração na demanda e oferta dos serviços e atividades comerciais; » » alteração na estrutura de preço; » » busca de alternativas de fornecimento de insumos; » » redimensionamentos das atividades comerciais e de serviços; » » reorganização da estrutura de emprego; » » impactos em populações indígenas e/ou outros grupos étnicos; » » alteração na organização socioeconômica e cultural desses grupos; » » mudança compulsória dos grupos populacionais (aldeias/povoados); » » inundação de sítios arqueológicos; » » desaparecimento de sítios paisagísticos; » » desaparecimento de edificações de valor cultural; » » desaparecimento de sítios espeleológicos; » » interferência no potencial turístico; e » » alteração na dinâmica histórica regional. O controle desses impactos pode ser realizado por meio de medidas, projetos ou programas ambientais como: » » identificação de jazidas alternativas; » » desenvolvimento de técnicas para exploração futura de lavras subaquáticas; » » intensificação de exploração agrícola e de extrativismo vegetal na área do reservatório antes da inundação; » » zoneamento, monitoramento e controle do uso do solo; » » redimensionamento da infraestrutura;
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» » relocação da infraestrutura atingida (recomposição dos sistemas viário, de comunicação e de transmissão/distribuição); » » comunicação e negociação com a população afetada; » » remanejamento da população atingida (reassentamento, relocação e indenização); » » relocação de núcleos rurais e da infraestrutura econômica e social isolada; » » reorganização das propriedades remanescentes; » » reativação da economia afetada; » » incentivo às atividades econômicas e implantação de equipamentos sociais dos projetos de reassentamento (educação, saúde, saneamento, assistência técnica etc); » » análise e acompanhamento do fluxo populacional; » » reorganização das propriedades remanescentes; » » acompanhamento e controle dos contatos interétnicos; » » compensação territorial e medidas que mantenham a coesão do grupo étnico afetado; » » pesquisa e salvamento arqueológico, histórico, artístico, paisagístico (cênico e científico), paleontológico e espeleológico, por meio de projetos de resgate documentados e registrados cientificamente; » » salvamento do patrimônio cultural; » » reconstituição da memória pré-histórica, histórica e cultural; » » repasse e divulgação (publicações/museus/laboratórios) dos estudos resultantes de cada item do patrimônio cultural; e » » incremento das potencialidades culturais com fins educacionais (formativo/informativo) e turísticos.
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Por décadas, a construção de grandes barragens na América Latina foi a principal estratégia para geração de hidreletricidade. Atualmente, existe uma grande discussão sobre a relação entre tamanho das barragens e dos reservatórios e impactos ambientais (ecológicos e sociais). Dentro dessa discussão, surgiu a defesa da construção de pequenas usinas com reservatórios menores, que causam impactos mais localizados e possivelmente mais fáceis de controlar no que se refere a tecnologias e investimentos financeiros. Mais recentemente, a implantação de pequenas centrais hidrelétricas também está sendo questionada. Isso se deve ao fato de que muitas centrais hidrelétricas de pequeno porte podem ser implantadas em uma única bacia hidrográfica. Os estudos ambientais buscam identificar impactos de empreendimentos isolados e não contemplam os impactos cumulativos promovidos pela construção de diversos empreendimentos em um mesmo compartimento geomorfológico. Essa discussão é importante e demanda estudos científicos antes que se possa chegar a uma conclusão definitiva (BRASIL, 2000; IHA, 2010a; IHA, 2004). Impactos positivos e negativos
Por fim, constata-se que as plantas de geração de hidreletricidade promovem impactos ambientais positivos na medida em que podem reduzir a emissão de gases de efeito estufa, reduzir a pressão sobre os combustíveis fosseis, levar a eletricidade a locais variados e gerar empregos. No entanto, a instalação da usina e o estabelecimento de barragens podem provocar impactos ambientais negativos, os quais podem ser controlados por medidas, projetos e programas ambientais. Encarar os desafios da implantação dessas medidas de controle é um forte desafio rumo à sustentabilidade.
Os impactos ambientais de empreendimentos hidrelétricos devem ser analisados ao longo de todo o ciclo de vida. Apesar dessas análises, muitos impactos podem ser irreversíveis. Em alguns casos, o prejuízo ecológico por unidade de energia produzida pode ser maior com a utilização da energia hídrica do que com outras fontes de energia. As questões ambientais relacionadas à hidreletricidade são tão controversas quanto àquelas relacionadas a qualquer fonte de energia (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; MÜLLER-PLATENBERG; AB’SABER, 1998; SANCHEZ, 2006).
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4. Contabilidade ambiental
A
discussão sobre a qualidade ambiental é cada vez mais relevante internacionalmente. De acordo com a legislação local é possível analisar o valor das externalidades ambientais geradas pela instalação e operação de um empreendimento gerador de energias. Essa análise é denominada avaliação de passivos ambientais. Passivos ambientais
Passivos ambientais referem-se a valores relacionados a impactos ambientais regulados por legislações específicas ou por acordos internacionais. Da mesma forma que os impactos, os passivos ambientais podem ter significados negativos ou positivos. Pode-se dizer que os passivos representam os valores negativos que a empresa apresenta por não cumprir obrigatoriedades legais relacionadas ao ambiente ou valores positivos pela implantação de medidas que evitam, reduzem ou compensam danos ambientais previstos pela legislação (PARTIDÁRIO; CLARK, 2000).
Os passivos podem representar a obrigação de promover investimentos para extinção ou amenização de danos ambientais provocados em qualquer prazo. Empresas que promoveram degradação ambiental podem ser obrigadas a pagar elevadas quantias como multas, indenizações de terceiros ou para a recuperação de áreas degradadas. Um passivo ambiental pode também se referir a medidas empregadas na prevenção de danos ambientais. A implantação de medidas de controle e monitoramento ambiental pode ser valorada mediante a economia que promovem (BOJAN, 1999; BRASIL, 2000; PARTIDÁRIO; CLARK, 2000). Avaliar o passivo ambiental de um empreendimento hidrelétrico implica verificar a execução das medidas, projetos e programas ambientais definidos durante o processo de avaliação de impactos ambientais para controlar a qualidade ambiental local. Assim, avaliar o passivo ambiental de um empreendimento hidrelétrico significa identificar e caracterizar os efeitos ambientais, de ordem física, biológica e antrópica, proporcionados pela construção, operação, manutenção, ampliação ou desativação. A obrigatoriedade legal de executar os programas ambientais para controle de impactos promove investimentos financeiros.
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Os efeitos ambientais negativos podem ser reduzidos ou eliminados por investimentos em gestão ambiental na empresa, como aquisição de tecnologias limpas, regularização legal do empreendimento, emprego de profissionais especializados em gestão ambiental, ou ainda pela aplicação do lucro em programas sociais. Caso essas ações não sejam realizadas, o empreendimento acumula passivos ambientais. Os passivos ambientais são contabilizados no valor final de um empreendimento hidrelétrico, e sua avaliação é uma exigência nas transações comerciais em muitas regiões. A maior ou menor exigência de avaliação de passivos ambientais está relacionada com a preocupação ambiental dos investidores e do mercado consumidor de hidreletricidade. O papel da contabilidade ambiental é detectadar as obrigações ambientais para evitar prejuízos aos investidores. O montante das obrigações de recuperação ambiental de uma planta hidrelétrica pode ter efeito significativo sobre negociações e na busca por investimentos. Sua avaliação permite analisar o risco envolvido nas transações econômicas. (PAIVA, 2003; ITOZ et al, 2009; TINOCO; KRAEMER, 2004). Na avaliação dos passivos ambientais, a dificuldade consiste justamente em como valorar economicamente os danos ou benefícios ambientais promovidos pelos empreendimentos hidrelétricos. Em geral, o valor econômico de um recurso ambiental não é avaliado pelo mercado segundo o sistema de preços, contudo é possível utilizar o mesmo sistema que permite definir preços de bens e serviços presentes no mercado, ou seja, derivar seu valor econômico dos atributos analisados de forma absoluta e/ou relativa ao seu uso (BRASIL, 2000). Essa avaliação permite observar os riscos do negócio gerados por ações inovadoras, pela análise das reivindicações das comunidades atingidas e pela verificação do cumprimento das obrigações ambientais legais. De forma geral, existem três tipos de obrigações decorrentes do passivo ambiental: legais ou implícitas, construtivas e justas. » » As obrigações legais ou implícitas estão relacionadas com a reparação de danos ambientais pregressos, como, por exemplo, o desmatamento não autorizado de áreas de mata nativa relacionadas à instalação de empreendimentos hidrelétricos já operantes. Nesse caso, a planta apresenta um valor equivalente à recuperação da área desmatada como um ítem de seu passivo ambiental (PAIVA, 2003; PARTIDÁRIO; CLARK, 2000; TINOCO; KRAEMER, 2004).
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» » As obrigações construtivas referem-se a situações em que o empreendimento executa ações de controle da qualidade ambiental além do exigido pela legislação. Quando uma planta hidrelétrica mantém e promove a regeneração de áreas de vegetação nativa com tamanhos superiores aos exigidos pela legislação existe um valor positivo em sua avaliação de passivos ambientais pelo cumprimento de obrigações construtivas. » » As obrigações justas são aquelas em que a planta hidrelétrica apresenta ações de controle da qualidade ambiental não exigidas pela legislação. Em algumas situações, questões éticas e morais promovidas pelos interesses dos grupos interessados na produção e consumo da hidreletricidade obrigam a implantação de medidas de prevenção ou recuperação de danos ambientais. Os passivos ambientais também podem ser classificados de diferentes formas. Uma classificação diferencia os passivos entre normais e anormais. Os passivos ambientais normais podem ser controlados, previstos e monitorados porque são decorrentes da instalação ou operação do empreendimento hidrelétrico. Já os passivos ambientais anormais não podem ser controlados ou previstos porque se referem a sinistros ou acidentes (PAIVA, 2003). Outra classificação leva em consideração diferentes critérios de investigação dos passivos ambientais, e pode ser útil para a identificação de passivos e a sua valoração econômica, pois permite agrupar valores e apresentar resultados por classes de passivo. Segundo essa classificação, são definidas três classes de passivos ambientais (BRASIL, 2000, p. 21): » » Passivo de Adequação: valor monetário composto dos custos de implantação de procedimentos e tecnologias que possibilitem o atendimento às não conformidades em relação aos requisitos legais, acordos com terceiros e às políticas e diretrizes ambientais da empresa em questão. Como regra básica, o passivo de adequação se refere a atividades nos limites de propriedade da organização.
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» » Passivo de Remediação: valor monetário composto dos custos necessários à recuperação de áreas degradadas devido às atividades do empreendimento de interesse ou decorrentes das atividades de terceiros (cuja remediação tenha sido assumida pelo empreendedor/operador independentemente da responsabilidade civil). Como regra geral, o passivo de remediação se refere a atividades realizadas no meio ambiente. » » Passivo Administrativo: valor monetário composto dos custos referentes às multas, dívidas, ações jurídicas, taxas e impostos referentes à inobservância de requisitos legais e de sentenças nos autos de ações judiciais das partes afetadas. Os estudos ambientais, normalmente exigidos na instalação e operação de empreendimentos hidrelétricos, podem ser ferramentas úteis na contabilidade dos passivos ambientais. Para que sejam úteis, os estudos ambientais devem ser adequados e realizados de forma eficiente. Bons estudos permitem identificar os diferentes tipos de passivos, bem como sua localização temporal, reduzindo incertezas e subjetividades e permitindo um planejamento financeiro adequado e viável por meio da demonstração contábil (PAIVA, 2003; ITOZ; NETO; KOWALSKI, 2009; TINOCO; KRAEMER, 2004). Avaliação de passivos
A avaliação de passivos e a contabilidade ambiental permitem identificar os efeitos da hidreletricidade nas tendências de investimento e operações. Na implantação de empreendimentos hidrelétricos, a avaliação de passivos ambientais pode considerar o valor das externalidades ambientais geradas por sua instalação e operação e servir como ferramenta para o planejamento de médio e longo prazo. A partir dessa avaliação é possível identificar itens que podem inviabilizar projetos. A divulgação dessas avaliações pode demonstrar aos grupos interessados o grau de responsabilidade ambiental dos empreendedores com a sociedade durante a instalação e operação do empreendimento (BRASIL, 2000).
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5. Aspectos técnicos de aproveitamentos hídricos
A
energia hídrica está presente nas águas dos rios e oceanos, e existem múltiplas formas de aproveitá-la. A partir daqui, serão discutidos os princípios físicos, equipamentos e instalações relacionados à geração de hidreletricidade a partir de diferentes fontes hídricas, tais como as marés, as correntes marinhas, as ondas oceânicas, os fluxos das águas correntes dos rios ou as quedas de água nas barragens. Todos esses aproveitamentos hídricos transformam a energia presente na água em eletricidade. Alguns tipos de plantas hidrelétricas transformam a energia potencial, outras convertem a energia cinética e ainda existe a possibilidade de aproveitar ambos os tipos de energia em eletricidade na mesma usina.
Energia potencial
A energia potencial é aquela presente em um corpo e que está pronta para ser convertida em energia cinética. Uma mola comprimida, um elástico esticado possuem energia potencial; em uma cachoeira, a água apresenta energia potencial. Ao realizar o movimento a energia potencial é convertida em energia cinética, a qual está associada ao movimento.
Assim, os aproveitamentos hidrelétricos que utilizam como fonte de energia o fluxo de água de rios ou das marés convertem a energia cinética em eletricidade. Já uma barragem converte a energia potencial em energia cinética que é transformada em eletricidade.
Energia das marés (Tidal power) A eletricidade pode ser gerada pelo aproveitamento das marés em canais que conectam baías ao oceano aberto. Até a década de 1990, as principais pesquisas relacionadas aos aproveitamentos de marés tinham como foco os aproveitamentos que utilizam barragens. Esse tipo de aproveitamento apresenta algumas vantagens, como maior densidade de energia e, com isso, maior eficiência. No entanto, apenas
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uma grande barragem de marés foi construída na França, com capacidade instalada de 240 MW. Isso se deve a obstáculos como a necessidade de altos investimentos, bem como aos grandes impactos ambientais associados. Diante disso, novas pesquisas passaram a ser desenvolvidas utilizando o fluxo da maré sem barragens. Esse tipo de aproveitamento é caracterizado por uma pequena rampa em uma superfície de elevação, em oposição às barragens; seu aproveitamento sofreu avanços relacionados com o surgimento de turbinas eólicas viáveis. A partir dessas turbinas foram desenvolvidas as turbinas para fluxo de maré (Figura 6). Exemplos desse tipo de aproveitamento foram instalados no rio East, em Nova Iorque; em Juan de Fuca Strait, na costa sul da Ilha de Vancouver, Canadá; no Oceano Ártico na Noruega; e em Orkney, na Escócia (BLANCHFIELD et al, 2008; BLUNDEN; BAHAJ, 2006).
Figura 6 – Turbina de marés 6
As principais vantagens deste tipo de aproveitamento hidrelétrico são: » » previsibilidade dos fluxos de maré; » » grande densidade de fluxo de água; » » mínimos impactos visuais. As principais desvantagens, segundo Blanchfield et al (2008) e Blunden e Bahaj (2006) são: » » riscos e custos altos relacionados a construções marinhas; » » presença de correntes fortes; » » custos de implantação dos sistemas de transmissão.
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Fluxos de marés
Diversas avaliações visando a identificar áreas potenciais para instalação de sistema de geração de eletricidade baseado no aproveitamento dos fluxos de marés foram realizadas no Reino Unido. Esses estudos identificaram 33 áreas adequadas. Entre elas, a região de Portland Bill, Dorset, na costa sul do Reino Unido, é conhecida por apresentar fluxos de maré com velocidade de aproximadamente 3.6 m/s, grandes penhascos em cada lado, fortes turbulências e ondas de superfície. Os estudos das marés dessa região buscaram identificar os sistemas de transporte de sedimentos através de modelagem matemática (BLUNDEN; BAHAJ, 2006).
Energia das correntes marinhas (Marine current power) Os oceanos representam uma enorme fonte de energia que pode ser utilizada para produção de eletricidade. Essa energia é, muitas vezes, difusa, mas é possível encontrá-la de forma concentrada e aproveitável. Uma estratégia para aproveitar a energia dos oceanos é a produção de hidreletricidade através do aproveitamento dos fluxos de água das correntes marinhas. No passado, havia grandes dificuldades técnicas para explorar a energia dos oceanos, principalmente, devido a dificuldades na construção dos equipamentos e sua manutenção no ambiente marinho. A exploração de petróleo em águas profundas promoveu avanços científicos e tecnológicos que permitiram maior exploração da energia das correntes marinhas. As correntes marinhas são provocadas pelas alterações de marés promovidas pelas interações gravitacionais ente a terra, a lua e o sol. Essas interações, associadas a diferenças de temperatura e salinidade, bem como o efeito Coriolis geram o fluxo oceânico. A energia cinética das correntes marinhas pode ser transformada por meio da utilização de turbinas semelhantes às eólicas (Figura 7). Uma grande vantagem da exploração da energia das correntes marinhas é a possibilidade de geração de hidreletricidade com pouca intervenção ambiental. A hidreletricidade gerada pelo aproveitamento das correntes marinhas pode ser confundida com a hidreletricidade de marés porque seus equipamentos e tecnologias são semelhantes. A viabilidade das instalações aumenta quanto mais de um arranjo é instalado na mesma área de forma interconectada. Esse tipo de arranjo pode permitir a produção massiva de hidreletricidade (PONTAA; JACOVKISA, 2008).
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Figura 7 – Turbina para aproveitamento de correntes marinhas (current-marine power) 7
No entanto, para uma produção massiva é necessário desenvolver soluções tecnológicas. O principal desafio é a construção de turbinas que possam operar submersas por longo tempo, com baixa manutenção. No ambiente marinho, a corrosão dos metais e o crescimento de algas e outros organismos prejudicam o desempenho de turbinas. Reduzir a necessidade de reparos também é importante porque a manutenção de sistemas que aproveitam as correntes marinhas é complexo e implica na utilização de diversos equipamentos, como, por exemplo, navios de apoio. Aproveitamento de energia
As primeiras experiências de aproveitamento da energia de correntes ocorreram na década de 1970. Os países que lideram as pesquisas e instalações são o Reino Unido, o Canadá e o Japão. No Reino Unido, a hidreletricidade de correntes marinhas atende a 19% da demanda. Em 2003, foi instalada a primeira turbina de aproveitamento de correntes marinhas em escala comercial a uma distância de aproximadamente 1km da costa de Devon. O diâmetro do rotor é de 11m e capacidade instalada de 300 kW (PONTAA; JACOVKISA, 2008).
Energia das ondas oceânicas Desde a década de 1970, têm-se diversos equipamentos de produção de eletricidade a partir das ondas dos oceanos. No entanto, apenas pequenos equipamentos, tais como bóias de navegação, são comercializados, devido aos altos custos de produção. Um exemplo de equipamento para geração de hidreletricidade aproveitando a energia das ondas é a estação de elevação de ondas (Figura 8). Essa estação contém uma rampa uniforme e paredes convergentes que permitem aumentar a altura que as ondas são capazes de atingir. Após percorrerem a rampa, as ondas são descarregadas
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em piscinas de retenção. A diferença de altura entre a piscina e o nível do mar é usada para geração de eletricidade utilizando energia potencial. A inclinação da rampa, o ângulo das paredes convergentes e a profundidade da piscina de retenção são fundamentais para a eficiência do sistema (TSUCHIYA et al, 1972; IWAGAKI et al, 1981).
Figura 8 – Estação de elevação de ondas 8
Outro equipamento que permite a geração de eletricidade pelo aproveitamento da energia das ondas é o extrator de energia pendular utilizado desde a década de 1980. Um sistema desse tipo foi instalado no Japão em quebra-mares. O equipamento consiste em um pêndulo plano em uma caixa de concreto com a parede aberta voltada para as ondas e um sistema de transmissão da energia das ondas. As paredes e o fundo da caixa associados ao pêndulo formam uma câmera de água onde um sistema de contenção de ondas é gerado pela oscilação. Esse sistema apresenta alta eficiência mecânica, o que permite a produção de eletricidade a baixos custos (KONDO, 1997; YANO; KONDO; WATABE, 1985).
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Além das vantagens evidentes da geração de eletricidade a partir de uma fonte renovável, a exploração da energia das ondas pode também facilitar o controle de erosão nas praias, compondo sistemas híbridos de extração de energia e proteção de costas.
Erosão
A erosão de praias é um grave problema em muitos países. Esse fenômeno ocorre por diversos motivos: redução do suprimento de sedimentos pela barragem de rios; modificação do transporte de sedimentos pela construção de diques e quebra-mares; e aumento do nível dos mares. As principais estratégias para conter os processos erosivos nas praias são o suprimento de areia nas áreas erodidas e retirada de quebra-mares.
A utilização de um sistema pendular de extração de energia das ondas é capaz de conter os processos erosivos de praias porque esse sistema pode ser composto de um pêndulo, uma estrutura de suporte para este e apenas uma parede sólida para refletir as ondas (Figura 9). Modificações na estrutura dos sistemas pendulares originais, tais como a permeabilidade das paredes laterais, permitem maiores movimentações de sedimentos ao longo da costa. A utilização desse sistema, como exposto anterioremente, alia dupla vantagem: prover energia limpa e renovável associada à proteção de praias (KONDO, 1997; YANO; KONDO; WATABE, 1985).
Bomba hidráulica
Ondas incidentes Pêndulo Ensecadeira Figura 9 – Sistema Pendular de Geração de Hidreletricidade 9
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Energia do fluxo dos rios A hidreletricidade produzida pelo aproveitamento da energia cinética do fluxo dos rios é denominada Run-of-the-river (ROR). Essa estratégia de geração de hidreletricidade é ideal para rios e córregos com fluxos razoáveis mesmo na estação seca ou para aqueles regulados por algum empreendimento com barragens. Para esse aproveitamento pode ser construída uma pequena barragem (menor do que aquelas usadas em usinas hidrelétricas convencionais) que garanta o fluxo de água para mover as turbinas e que permita a formação de açudes, os quais podem garantir o fluxo necessário mesmo em momentos de pico de demanda (GULLIVER, 1991). Esse tipo de aproveitamento conduz boa parte do fluxo do rio através de um tubo ou túnel que leva às turbinas de geração de eletricidade e depois conduzem de volta ao leito do rio (Figura 10).
Figura 10 – Grande planta de captação de energia cinética com reservatório (ROR) 10
Vantagens das pequenas barragens
A energia obtida do fluxo dos rios por meio de barragens pequenas apresenta vantagens ambientais quando comparados às usinas com barragens e reservatórios extensos, pois não ocorre o represamento de grandes quantidades de água. Consequentemente, pouca área é alagada, alterando partes menores dos ecossistemas e implicando a retirada de comunidades inteiras. Esse fato também reduz o risco de emissões de metano nesse tipo de projeto (GULLIVER, 1991).
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As principais vantagens dos aproveitamentos hidrelétricos de fluxo de rios são: » » quando desenvolvidas com cuidadoso planejamento podem gerar energia sustentável com baixos impactos ambientais para os ecossistemas e comunidades do entorno; » » baixo risco de produção de GEE; » » pequenas áreas inundadas e pequeno risco de rompimento de barragens. As principais desvantagens desse tipo de aproveitamento estão relacionadas com a inconstância da fonte de energia devido à baixa capacidade de estocagem de água. Assim, a geração de eletricidade não acompanha a demanda; pelo contrário, a produção de hidreletricidade acompanha a oferta de água do rio, produzindo menos nas estações quentes e secas. Nas últimas décadas, projetos desse tipo foram implantados em diferentes regiões. O Canadá possui uma planta com capacidade instalada de 1027 MW, em British Columbia. A definição de áreas viáveis para implantação desses projetos deve levar em consideração o fluxo e a altura da queda de água, pois a queda deve ser abrupta (GULLIVER, 1991).
6. Princípios físicos da energia de barragens (Dam power)
A
seguir serão descritos os princípios físicos da geração de energia elétrica a partir do aproveitamento do fluxo das águas fluviais. Esse tipo de aproveitamento consiste em utilizar a energia potencial da água, convertendo-a em energia cinética e, em seguida, em energia elétrica. Inicialmente, é preciso a construção de uma barragem para a captação de água. Em seguida, a água é direcionada por dutos até uma turbina a jusante. A turbina movimenta o gerador e a água é restituída ao leito natural do rio (Figura 11).
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Figura 11 – Esquema simplificado do funcionamento de uma usina hidrelétrica com barragem 11
As usinas hidrelétricas são instaladas onde naturalmente ocorra um desnível do terreno, de modo a obter grande diferença entre montante (ponto mais alto) e jusante (ponto mais baixo) da barragem em uma menor distância possível. Potencial de energia
Quanto maior for a altura da barragem, maior o potencial de geração de energia, e quanto menor for a distância, mais eficiente e barata é a energia gerada. Então, potencial de aproveitamento de uma queda d’água é definido pela sua altura e volume de água em relação ao custo de construção da usina.
Essas usinas são bastante eficientes, podendo gerar mais de 95% da energia disponível a montante. Em qualquer tipo de usina sempre há perdas de energia dentro do sistema, pois a água dissipa parte de sua energia pelo atrito e turbulência nos condutos até atingir a turbina.
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O valor da quantidade de energia que uma usina pode gerar é calculado pela fórmula:
P = hrgk, Onde P é a energia em KW; h é a altura em metros; r é a vazão de água em metros cúbicos por segundo; g é a aceleração da gravidade (9,8 m/s2); e k é o coeficiente de eficiência que varia entre 0 e1.
A energia hídrica pode ser medida de acordo com a quantidade de energia disponível, ou seja, a energia por unidade de tempo. Em grandes reservatórios, a energia disponível é uma função da altura das cabeceiras e do raio do fluxo de água. A cabeceira é a altura da água relativa a sua altura depois da descarga. Cada unidade de água pode realizar uma quantidade de trabalho igual a seu peso em relação à altura. A quantidade de energia é liberada quando um objeto de massa m cai da altura h em um campo gravitacional de força g. A energia disponível em barragens hidrelétricas é a energia que pode ser liberada por uma queda de água em um duto controlado. A eficiência é, geralmente, mais alta quanto maior e mais modernas forem as turbinas. Uma barragem hidrelétrica costuma funcionar continuamente para assim fornecer electricidade sem interrupções. A água, quando está localizada a certa altura, representa energia estocada – a energia potencial. Aproximadamente 9,81 joules são necessários para elevar 1 kg em 1m. Essa equação nos permite calcular a quantidade de energia estocada representada por um corpo de água a determinada altura. Para tanto, é necessário conhecer a massa e a altura. Dessa forma:
Energia Potencial = MgH, Onde M corresponde à massa em kg, g é a aceleração da gravidade, e H é a altura em metros.
Dados confiáveis, contendo as variações sazonais, são fundamentais para a avaliação da capacidade potencial do local. Represar o fluxo por um determinado tempo é um método rotineiro. As principais técnicas dependem das relações entre fluxo de água, profundidade e velocidade nos pontos escolhidos. Ao estimar os recursos hídricos de uma determinada área é necessário conhecer também o total de energia anual.
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Exemplo: Considerando que em um ano existem 8.760 horas, então uma usina com capacidade instalada de 1 MW funcionando constantemente deve ser capaz de produzir 8.760 MWh, ou 8, 76 milhões kWh/ano. O fator de capacidade de qualquer planta hidrelétrica é igual a sua produção anual atual dividia pela máxima produção possível, ambos na mesma unidade (kWh, MWh etc.). O resultado dessa divisão deve expressar uma porcentagem. Assim, a usina de Carsfad com capacidade instalada de 12.000 kW, gera 30 milhões kWh de eletricidade por ano. Logo, seu fator de capacidade é de: 30 × 106 / (12.000 × 8.760) = 0,285 ou 28,5%. Na prática, o fator de capacidade anual de uma usina hidrelétrica é determinado pela combinação da demanda dividida pela sua capacidade de geração a qualquer momento (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003).
7. Equipamentos e design das instalações das barragens
A
definição de máquinas pode ser entendida como sendo o conjunto de equipamentos que transforma dada energia em trabalho mecânico. Toda máquina é constituída de dois equipamentos básicos: o motor e o gerador.
Equipamentos Em uma motobomba hidráulica, o motor elétrico gera trabalho mecânico ao mover uma turbina, a qual aumenta a pressão e eleva a água para cotas maiores. As usinas hidrelétricas utilizam esse mesmo princípio, porém no sentido inverso. Nesse caso, a turbina hidráulica é o motor que transforma a energia potencial em energia mecânica. Acoplado à turbina, é instalado o gerador que recebe o trabalho mecânico e o transforma em energia elétrica (Figura 12).
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Figura 12 – Equipamentos utilizados em uma usina hidrelétrica 12
Turbinas hidráulicas
Segundo a norma TB-74 da ABNT, as turbinas hidráulicas são caracterizadas como máquinas com a finalidade de transformar a maior parte da energia de escoamento contínuo da água em trabalho mecânico. Consiste basicamente em um sistema fixo hidráulico (injetor) para orientação da água em escoamento e outro sistema rotativo hidromecânico (rotor) para a transformação em trabalho mecânico (PIMENTA, 1981).
As turbinas hidráulicas podem ser classificadas em dois grandes grupos: de ação e de reação. As turbinas de ação são aquelas em que o trabalho mecânico é obtido diretamente pela transformação da energia cinética da água em escoamento através do rotor. As turbinas de reação são aquelas em que o trabalho mecânico é obtido pela transformação das energias cinética e de pressão da água em escoamento através do rotor.
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Existem muitas variações desse tipo de turbina; elas podem ser formadas por pás ou por hélices e ambas podem ter eixo vertical, horizontal ou inclinado e serem alimentadas por um ou mais injetores de injeção total. Para a escolha correta do tipo de turbina a ser instalada devemos analisar os fatores ligados ao local de instalação, como altura de queda e vazão, além dos custos de captação da água e operação do sistema (GULLIVER, 1991). As turbinas hidráulicas mais utilizadas na geração de energia elétrica receberam o nome de seus inventores: turbina Francis (1847), turbina Pelton (1878) e turbina Kaplan (1922). Além dos modelos iniciais, existem variações dessas turbinas (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; PIMENTA, 1981).
Turbina Francis As turbinas tipos Francis, por exemplo, apresentam eficiência energética intermediária, funcionam com vazões médias e quedas podendo variar de 30 a 500m. Seu rotor é constituído de um núcleo cilíndrico onde são soldadas diversas lâminas inclinadas e fixadas em outro cilindro externo, assemelhando-se a uma turbina de avião (Figura 13). A ação da turbina se dá pela injeção de água.
Figura 13 – Turbina Francis 13
As turbinas tipos Francis são de longe as mais utilizadas entre as usinas de porte médio e até mesmo as de grande porte. Elas são turbinas de reação que apresentam eficiência energética intermediária e que podem ter designs bem diferentes, variando seu tamanho de 30 cm de diâmetro até 6 metros. Esse tipo de turbina funciona completamente submersa e, por isso, pode trabalhar da mesma forma com o rotor na posição horizontal ou vertical. Em volumes de água médios e altos, o fluxo que passa pela turbina é canalizado através de um tubo curvo cujo diâmetro diminui em direção ao final, o que provoca aumento da velocidade. A forma das lâminas e a velocidade da água são aspectos críticos na produção de fluxos que permitem alta eficiência na produção de eletricidade. As turbinas Francis funcionam de forma mais eficiente quando a velocidade da lâmina é um pouco menor do que a velocidade da água incidente. Ao atingir a lâmina, a água é defletida pelas laterais, perdendo movimento. Com essa mudança de direção, a água gera uma força na direção oposta e essa reação
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transfere energia para o rotor e assim mantém a rotação. Por essa razão, essas turbinas são chamadas de reação. Para reduzir as perdas de energia, é necessário manter a velocidade e a direção corretas do fluxo de água. Nessas condições ótimas, as turbinas Francis podem alcançar uma eficiência de 95%. No caso de redução de demanda, a geração de energia pode ser reduzida pela diminuição do fluxo de água, o que pode ser feito, no caso das turbinas Francis, mudando o ângulo de incidência do líquido nas lâminas (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; HILL, 1984). No entanto, as turbinas Francis apresentam algumas limitações. A cabeceira é um importante fator na seleção da turbina mais adequada. Se a cabeceira é baixa, um grande volume de água é necessário para gerar energia, mas uma cabeceira baixa também significa menor velocidade da água. Esses dois fatores juntos implicam em uma área muito maior, sendo que o aumento da área pode ser acompanhado da adaptação das lâminas para águas mais lentas, mas com defleção de maior volume. Assim, torna-se possível utilizar fluxos de água com menores quedas e velocidade, já que os grandes fluxos também causam problemas. A melhor eficiência dessa turbina ocorre quando as lâminas se movem praticamente na mesma velocidade que a água. Em áreas com grandes fluxos e com grandes velocidades a turbina Francis não é a mais indicada. Seus melhores desempenhos ocorrem quando há fluxos médios e pequenos de água.
Turbina Pelton Outro tipo de turbina largamente utilizado é a do tipo Pelton. Esse modelo é inspirado nas antigas rodas d`água ou rodas do tipo Pelton, que podem ter seu eixo horizontal ou vertical e serem alimentadas por mais de um injetor de jato livre (Figura 14). Essas são turbinas de ação.
Figura 14 – Turbina Pelton 14
As turbinas Pelton apresentam baixos valores de eficiência quando comparadas com turbinas de reação, porém podem funcionar com vazões relativamente baixas e com quedas bastante altas, podendo variar de 200m até 2.000m. Seu rotor é constituído de um núcleo plano, ao qual são soldadas várias pás em forma de concha dupla. As conchas possuem aberturas na extremidade para facilitar a saída da água antes de completar um giro completo. A presença de água residual na concha gera um acúmulo de energia cinética e diminui a eficiência na geração de energia. As conchas são atingidas por jatos de água bastante potentes direcionados pelos injetores dispostos no perímetro da turbina (HILL, 1984; PIMENTA, 1981).
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Os injetores são fixos e seu acionamento é feito através de agulhas móveis em seu interior, as agulhas regulam a vazão de acordo com a quantidade de água disponível de modo a transformar a maior parte da energia potencial em energia cinética. Em uma usina desse tipo, em que a altura de queda é constante, a agulha é regulada para que o jato de água também tenha velocidade constante mesmo com vazões diferentes. Portanto, a potência gerada dependerá unicamente da velocidade de arrasto periférico da turbina determinada pelo volume de água que atinge a concha. A eficiência da turbina Pelton é maior quando a velocidade das conchas é a metade do jato de água. Considerando que a velocidade das conchas depende do raio de rotação e do diâmetro da turbina e que a velocidade da água depende da queda, existe uma relação ótima entre esses três fatores. A roda Pelton é uma turbina de impulso, em constraste com as turbinas de reação, como aquelas do modelo Francis. Uma diferença importante entre elas se refere ao fato de que as turbinas Francis funcionam totalmente submersas, enquanto as Pelton operam no ar sob efeito da pressão atmosférica.
Turbina Turgo Uma variante da turbina Pelton é a denominada Turgo. Esse tipo de turbina foi desenvolvido em 1920. As conchas simples foram substituídas por duplas, com a água entrando por um lado e saindo pelo outro. A água entra como um jato, atingindo as conchas que por sua vez impulsionam a turbina (Figura 15). No entanto, sua habilidade de lidar com volumes de água maiores do que a roda Pelton com o mesmo diâmetro é uma vantagem para a geração de eletricidade em quedas de água com tamanho médio (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; PIMENTA, 1981).
Figura 15 – Turbina Turgo 15
Turbina de fluxo cruzado ou turbina Mitchell-Banki Outro tipo de turbina de ação, como a Pelton e a Turgo, é a turbina de fluxo cruzado ou turbina Mitchell-Banki, Ossberger. Nesse tipo de turbina a água flui através de planos achatados ao invés de jatos cilíndricos. Esse tipo de turbina é usado no lugar de turbinas Francis em pequenas centrais hidrelétricas com capacidade instalada de até 100 kW aproximadamente (Figura 16).
Figura 16 – Turbo-gerador Simplificado 16
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Algumas ideias tecnológicas engenhosas foram desenvolvidas de forma simples e podem ser construídas e mantidas sem sofisticados equipamentos de engenharia e, por isso, são adequadas para comunidades distantes.
Turbina Kaplan Outro tipo de turbina é denominado Kaplan ou Propulsores. Nesse tipo de turbina, a área por onde a água entra é a maior possível, sendo uma turbina adequada para fluxos de água muito grandes, podendo ser utilizada mesmo se a queda de água apresenta apenas poucos metros. Essas turbinas possuem a vantagem de serem tecnicamente mais simples (Figura 17). Por isso, Figura 17 – Turbina Kaplan 17 é possível aumentar a eficiência pela variação do ângulo das lâminas quando a demanda de energia se modifica (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; PIMENTA, 1981). Turbinas adequadas
De forma geral, podemos dizer que as turbinas Pelton são mais adequadas para altas quedas de água, os Propulsores para pequenas quedas e as Francis para situações intermediárias.
Design das instalações Para descrever o desenho de instalações de aproveitamento hidroenergético é necessário conhecer seus componentes e conceitos principais, tais como: a regularização da vazão, as barragens, a captação e condução de água, a casa de máquinas, a restituição de água e comportas (Figura 18).
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Figura 18 – Principais componentes de uma usina hidrelétrica 18
A vazão dos recursos hídricos é bastante variável. Rios, mares, lagos e lagoas apresentam vazões variáveis e até mesmo aleatórias. Existem aproveitamentos hidroenergéticos que não demandam a regularização da vazão. Esses aproveitamentos são projetados para utilizar as vazões naturais dos recursos hídricos selecionados. São denominadas de usinas a fio de água (SOUZA; FUCHS; SANTOS, 1983). No entanto, vazões variáveis não são ideais para a maior parte dos modelos utilizados de aproveitamentos hidroenergéticos. O dimensionamento das instalações e equipamentos se refere a algum valor específico de vazão. Assim, equipamentos planejados para vazões mínimas deixarão de aproveitar grandes quantidades de energia, já equipamentos para vazões máximas ficarão sem operar durante muitos períodos. Diante disso, o primeiro desafio para instalação desse tipo de equipamento é a uniformização da vazão do recurso hídrico aproveitado ao longo do tempo. Foram desenvolvidos métodos para regularização ou regulação de vazões. É possível regularizar a vazão de um aproveitamento hidroenergético de forma integral ou parcial. O principal método para regularização de vazão é a construção de reservatórios para acumular a água das chuvas e abastecer o aproveitamento com essa água durante o período de seca. A regularização integral da vazão pode ser aplicada para diferentes períodos de tempo. Assim, alguns reservatórios são capazes de regular a vazão de recursos hídricos por um ano (anual) ou por vários anos (plurianual). Essa variação se refere ao tamanho do reservatório ou a sua capacidade de armazenar água.
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A regularização da vazão pelo maior intervalo de tempo possível permite o dimensionamento mais eficiente dos equipamentos e instalações necessários para o aproveitamento hidroenergético. No entanto, a regularização plurianual implica na construção de reservatórios muito grandes que causam impactos ambientais graves. Tais impactos podem ser de ordem econômica, social ou ecológica (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; HILL, 1984; PIMENTA, 1981). Na utilização de reservatórios menores também é possível obter regularização de vazões, porém com métodos diferentes. Com reservatórios pequenos não é possível manter uma única vazão regularizada, mas diversas vazões que se sucedem ao longo do tempo conforme um calendário previamente estabelecido. Segundo Souza, Fuchs e Santos (1983, p. 113), “Um aproveitamento integral exige o dimensionamento das máquinas para a maior delas e um fracionamento maior das unidades, pois durante certas épocas as vazões disponíveis e, portanto, deriváveis, serão bem menores.” Nesse contexto, é necessário desenvolver um estudo econômico detalhado para estabelecer qual deve ser a potência instalada, visando a qual arranjo poderá produzir o menor valor de kW. Outro tipo de regularização de vazão é denominada parcial. Esse tipo de regularização admite a perda de vazão periodicamente, que deve estar acima do máximo derivável. Esse método também admite déficits de vazão em épocas de seca. Sistemas que operam utilizando a regularização parcial da vazão estão sempre relacionados a reservatórios pequenos. Na pior situação, é possível ainda implantar sistemas de aproveitamentos hidroenergéticos em que a regularização da vazão permite apenas uma regulação semanal. Esses aproveitamentos, em geral, contam com reservatórios muito pequenos devido às condições geomoforlógicas, sociais e econômicas locais. Esse tipo de regularização pode acontecer porque em finais de semana o consumo de eletricidade geralmente é menor, o que permite o planejamento semanal. O primeiro passo para garantir a regulação da vazão é definir que tipo de barragem deve ser construída. As barragens são estruturas transversais construídas no leito do rio com o intuito de bloquear a passagem da água. O tipo ou tamanho de uma barragem irá depender do objetivo a qual ela se destina. As grandes barragens são construídas para proporcionar a formação de amplo reservatório de regulação de vazão, onde a variação do índice pluviométrico é muito grande ao longo do ano. As barragens muito altas servem para elevar o nível da água a jusante e proporcionar desnível adequado para o aproveitamento hidroenergético com vazões menores. Barragens menores podem ser construídas apenas para captação e desvio da água para uso em local mais distante.
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Segundo Souza, Fuchs e Santos (1983), as barragens podem ser classificadas basicamente de três formas: barragem de gravidade, barragem de arco e barragem de arco-gravidade. As barragens de gravidade são aquelas em que o equilíbrio estático da construção se dá pelo próprio peso da estrutura (Figura 19); a resultante de todas as forças exercidas é transmitida ao solo do leito do rio onde se apoia. As barragens de gravidade podem ser maciças, constituídas de terra e revestidas de pedras soltas (enrocamento) ou placas de alvenaria, ou podem ser aliviadas, construídas de concreto armado.
Figura 19 – Barragem de gravidade 19
As barragens em arco tiram proveito da propriedade de sua estrutura resistir com facilidade às cargas uniformemente distribuídas sobre seu dorso. As forças do empuxo hidrostático são transmitidas igualmente para o leito do rio e para as ombreiras da barragem (Figura 20). Sua construção deve ser necessariamente de concreto armado e requer características do terreno muito específicas para sua instalação ser viável. É necessário que o curso do rio tenha margens altas e constituídas de rocha resistente e sã, assim como o leito do rio precisa ser de rocha igualmente resistente e sã. A relação entre a largura do rio no local de construção e a altura da barragem não pode ser maior que três (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; HILL, 1984; PIMENTA, 1981).
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Figura 20 – Barragem em arco 20
As barragens de arco-gravidade têm sua planimetria em forma de arco, porém sua massa funciona como uma barragem de gravidade; suas secções transversais são bem mais espessas do que as barragens em arco, mas necessitam de um acabamento muito melhor de que um simples enrocamento. Além disso, esse tipo de barragem é menos exigente quanto à constituição do terreno do leito e das margens, pois o seu peso e forma garantem maior estabilidade de forças para suportar a pressão da água a montante. Para evitar o transbordamento do reservatório, toda barragem deve ter um sistema descarregador das vazões excedentes. Durante as épocas de cheia dos rios é comum um reservatório ter sua capacidade de armazenamento esgotada e as comportas dos descarregadores terem de ser abertas para liberar a água, sem a passagem pela turbina (Figura 21). Os sistemas descarregadores podem ser instalados na superfície da barragem ou próximas ao leito do rio. Esses sistemas de controle do nível do reservatório são essenciais para a segurança da barragem, pois transbordamentos em locais inadequados podem danificar a estrutura e comprometer a estabilidade da barragem.
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Figura 21 – Comportas dos descarregadores abertas 21
Os descarregadores de superfície ou comumente chamados de vertedouros localizam-se na parte superior da barragem, podendo ou não ser equipados com comportas. Quando o nível de água no reservatório alcança determinada cota, a água é escoada por rampas que acompanham o declive da barragem a jusante. Em sua parte inferior, ao pé da barragem, a rampa se eleva suavemente para dissipar a energia da água antes de ser restituída ao leito do rio. Esse dispositivo, conhecido como “perfil de Creager”, é muito utilizado pela sua simplicidade de construção e eficiência em evitar a erosão do leito do rio no ponto de desgarga (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; HILL, 1984; PIMENTA, 1981). Os descarregadores de fundo situam-se na parte inferior da barragem e são necessariamente equipados com comportas. A água é conduzida por dutos sob altíssima pressão até a área externa do reservatório, no ponto de descarga também precisam ter sua energia dissipada para evitar a erosão. A estrutura mais utilizada para isso é uma espécie de tampão que libera a água pelas laterais, formando um grande leque de água. Mesmo em barragens com vertedouros, pode haver sistemas de descarregamento pelo fundo, para eventualmente retirar o material assoreado no pé da barragem. De acordo com o tipo de barragem utilizada, o sistema de tomada de água e condução até a turbina também apresenta princípios distintos. Em barragens para formação de reservatório, os condutos de adução de água trabalham sob alta pressão
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e são incorporados na estrutura da barragem. Em barragens para simples captação de água, os condutos de adução de água podem ser de superfície livre, escavados em rocha sã ou em solo com revestimento. Porém, em ambos os casos são necessários dois dispositivos indispensáveis. Na entrada do conduto de adução devem ser instaladas grades de proteção progressivas, com a finalidade de interceptar materiais sólidos transportados pelo rio (pedras, troncos e galhos) que podem danificar ou travar as turbinas. Essas grades podem ser construídas de concreto armado ou aço. Normalmente, elas são formadas por painéis de barras com seções retangulares e seu espaçamento depende da dimensão do material que se deseja reter em cada estágio. Após as grades de proteção, os condutos de adução são equipados com comportas. Elas têm o objetivo de controlar a admissão de água na turbina, em geral com sistema de fechamento rápido em caso de emergência. Em grandes barragens são construídas duas comportas subsequentes, em que o primeiro estágio é fechado para realizar vistorias e manutenção de emergência na comporta. O dimensionamento dos condutos de adução deve estar de acordo com a vazão para a qual a turbina foi construída. A seção transversal do conduto determina o volume de água que será transportado, e a velocidade da água é determinada pela razão entre a declividade e a perda de carga dentro do conduto. A perda de carga é calculada de acordo com o percurso pelo qual a água passa até atingir a turbina e principalmente em função de curvas, de conexões e do material de revestimento do conduto. Quanto maior for a rugosidade do material, maior será a perda de carga. Em condutos retos podemos calcular a perda de carga pela fórmula de HazenWillians. Hp = 10,643 * Q1,85 * I-1,85 * D-4,87 * L Onde: Hp = a perda de carga Q = a vazão I = índice de Hazen-Willians (tabela) D = diâmetro interno do conduto L = comprimento do conduto
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Na tabela a seguir é possível acompanhar os principais índices de Hanzen-Willians: Tabela 1 – Índices de Hanzen-Willians 22
Índice de Hazen-Willians Túneis em rocha sem revestimento
44
Aço corrugado ou ondulado
60
Ferro fundido com 30-40 anos de uso
80
Ferro fundido com 20-30 anos de uso
90
Aço rebitado com 15-20 anos de uso
95
Ferro fundido com 15-20 anos de uso
100
Aço rebitado novo, ferro fundido com 10 anos de uso
110
Aço soldado
115
Ferro fundido com 5 anos de uso
120
Aço galvanizado
125
Ferro fundido novo, concreto, bronze, cobre, chumbo, ambos com acabamento médio
130
Vidro, plástico, argamassa, cobre, bronze, chumbo, ambos com ótimo acabamento
142
Os condutos fechados também podem ser integrados nas barragens de captação de água para aumentar a velocidade da água e gerar mais energia. Nesses dutos fechados, o escoamento exerce pressão crescente de montante para jusante, sendo máxima ao chegar à turbina. Seu diâmetro e sua espessura podem ser uniformes ou variáveis ao longo do percurso, porém é comum que o diâmetro decresça a jusante para elevar a pressão, mas a espessura e resistência do material devem aumentar correspondentemente. Quando os condutos fechados forem alimentados por canais ou galerias de superfície livre, deve ser construído um pequeno reservatório de água antes da entrada dos condutos, chamado de câmara de carga (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; HILL, 1984; PIMENTA, 1981).
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O reservatório deve possuir volume de água suficiente para, numa abertura brusca de admissão da turbina, atender à demanda imediata de água mais rapidamente do que seria possível através do canal, cujo tempo de resposta será proporcional ao seu comprimento (SOUZA; FUCHS; SANTOS, 1983). As câmaras de carga também funcionam como espelho d’água para dissipar as ondas de choque do golpe de aríete ao receber excesso de água do canal adutor ou de água rejeitada pelas turbinas em caso de fechamento. Muitas vezes as câmaras são ainda equipadas com vertedouros para escoar o volume de água além de sua capacidade de retenção. Nas barragens com tomada de água sob pressão, logo após a comporta deve ser construída uma galeria vertical com altura superior à cota máxima do reservatório e aberta em cima. Essa estrutura é denominada de “chaminé de equilíbrio” e tem o propósito de possibilitar a sucção do ar quando o fluxo de água é interrompido subitamente, de modo a evitar a formação de cavitações no interior da tubulação. O fenômeno de cavitação é a formação de bolsões de vácuo gerados pela rápida diminuição da pressão, o que pode ocasionar a implosão da estrutura ou deslocamento de parte dela. Após a passagem pela turbina, a água é direcionada aos tubos de sucção ou canais de fuga e restituída ao leito do rio. Projeto hidrelétrico
A descrição feita acima compreende as principais estruturas físicas que podem compor uma central hidrelétrica. A necessidade de construção de tais elementos pode variar em função das características do local de instalação, dos equipamentos que serão utilizados e do tipo de aproveitamento escolhido. Assim, a elaboração de um projeto hidrelétrico implica na necessidade de estudos técnico-econômicos detalhados, visando à simplificação das estruturas para identificar a alternativa mais viável.
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8. Viabilidade dos aproveitamentos hídricos
A
viabilidade é a característica do que pode ser feito, praticado, executado; daquilo que é possível, razoável, que pode ser realizado com sucesso. A existência de aproveitamentos hídricos para geração de eletricidade em funcionamento há mais de 40 anos demonstram sua viabilidade. O estudo das plantas hídricas de geração de eletricidade permite aprender lições importantes. Esses estudos permitem análises de longo prazo provenientes de sistemas de monitoramento das diferentes partes componentes da estrutura e equipamentos, bem como dos efeitos de sua presença no ambiente de entorno. De forma geral, o estudo das usinas hidrelétricas existentes aponta alguns temas de estudo principais. Um dos temas levantados nos estudos sobre as plantas hidrelétricas diz respeito a falhas em estruturas hidrelétricas. Falhas em barragens apresentam grande perigo para as pessoas, propriedades e formas de vida a jusante. Diante disso, a necessidade de elaboração de planos de emergência relacionados a esses tipos de falhas é cada vez maior; planos que levem em consideração estimativas de enchentes e descargas de água obtidas através de modelagem matemática (COLEMAN; JACK; MELVILLE, 1997; SINGH, 1996; WURBS, 1987). Além das informações fundamentais para atendimento da população civil em situações de emergência, também são necessários dados físicos quantitativos e qualitativos sobre o desenvolvimento de processos de fraturas nas barragens. Esses dados são, geralmente, obtidos em laboratório. A união desses dois conjuntos de informações (volume de água e processos físicos de quebra) permite antecipar os eventos. Desde a década de 1980, diversas ferramentas foram estabelecidas para analisar e prever falhas em estruturas. A principal defesa contra rupturas em barragens é o monitoramento. Essa ação deve ser capaz de gerar dados que permitam evitar problemas associados à corrosão, deterioração e assentamentos incomuns. Além disso, é possível enfatizar o design mais adequado para cada situação. O monitoramento deve prever ainda a inspeção rotineira da barragem e dos equipamentos que compõem a planta hídrica, a fim de reconhecer rapidamente alterações que podem levar a falhas (STATELER, 1997). Em países com recursos hídricos limitados, duas estratégias estão sendo aplicadas para possibilitar a exploração hidrelétrica. A primeira é a instalação de plantas hídricas em barragens construídas para outros objetivos; a segunda se refere à
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recuperação ou reforma de usinas já existentes. Essas duas estratégias permitem aumentar a produção de hidreletricidade com baixos custos e com poucos impactos ambientais. No caso de barragens já existentes, os custos podem ser a metade daqueles relacionados com a instalação de uma nova estrutura. Já nas usinas reformadas, os custos podem ser de um terço da instalação de uma nova planta (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; HILLS, 1984).
Aumento de potencial hídrico
No Reino Unido, a usina do Vale Élan é uma pequena central hidrelétrica onde foram utilizadas as duas estratégias citadas, visando a aumentar sua capacidade instalada. Para estimular esse tipo de atitude, alguns países estabeleceram programas de estímulos financeiros para tais projetos. Esse é o caso do Reino Unido, do Canadá e dos Estados Unidos.
Outro tema de destaque nos estudos sobre as usinas hidrelétricas existente é a erosão das fundações de barragens. Nos períodos de cheias, muitas vezes a quantidade de água pode superar a capacidade do reservatório, sendo assim, a água excessiva precisa ser descarregada para evitar que o reservatório transborde e a barragem seja danificada. As descargas de água são realizadas por equipamentos denominados descarregadores, que podem estar localizados na parte superior ou inferior da barragem. De qualquer forma, a descarga de água pode deslocar materiais causando erosão das fundações, desestabilizando a barragem. Para evitar esse tipo de problema é necessário selecionar e estabelecer as estruturas de descarga de água mais adequadas, as quais são fundamentais para controlar a dissipação de energia. Esse é um dos principais problemas relacionados a quedas de água que podem causar instabilidade em grandes barragens. A força de impacto da descarga de água tem relação com a velocidade. Assim, conhecer a velocidade da água e a resistência dos materiais que compõem as fundações pode permitir o planejamento de estruturas que reduzam a velocidade da descarga de água até níveis que não afetem a barragem (ANNANDALE, 1995; LIU, 1996). Diversas pesquisas também são realizadas para estabelecer as melhores práticas de liberação de água em reservatórios. As principais preocupações relacionadas a essas descargas dizem respeito à qualidade e ao fluxo de água. As águas de reservatórios podem apresentar baixos níveis de oxigênio dissolvido (OD), o que pode ser prejudicial para a qualidade de água a jusante. Em diversas regiões, é interessante manter um fluxo mínimo de água que deixa o reservatório regular para garantir a renovação das águas dos rios abaixo das barragens (BELAUD et al, 1989; CHAVEROCHE, SABATON, 1989).
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Outro problema que afeta grande parte dos reservatórios de usinas de geração de hidreletricidade é a sedimentação. No entanto, a sedimentação é mais grave em rios de águas turvas do que em rios cristalinos. As grandes barragens podem acumular sedimentos por décadas antes que esses causem problemas, mas pequenos reservatórios podem atingir sua capacidade de armazenamento em alguns anos ou mesmo em uma única tempestade (FAN; MORRIS, 1992; HOLEMAN, 1968; ZHIDE; XIAOQING, 1997). Algumas das primeiras usinas construídas no planeta na década de 1940 não levaram em consideração questões relacionadas à sedimentação dos reservatórios. Em todas as usinas nas quais a sedimentação constitui um problema grave há a necessidade de estratégias para minimizar esse fenômeno. As principais estratégias são: » » considerar esse fator na seleção da área de localização da barragem; » » adotar normas de funcionamento que incluam a remoção de lama com frequência variada, conforme a capacidade do reservatório; » » estabelecer estruturas que permitam a passagem dos sedimentos pela barragem; » » regular o uso do solo a montante, visando ao controle de erosão. Diversos estudos demonstraram que a construção de barragens pode afetar negativamente o ciclo de vida de determinadas espécies de peixe pela obstrução de sua passagem. A partir da década de 1980, boa parte das barragens buscou estabelecer estratégias para contornar esse problema e viabilizar a diversidade de peixes nas áreas afetadas. Para tanto, foi explorado o potencial das turbinas e dos descarregadores como passagens de peixes viáveis (BODALY et al, 2007; HEISEY; MATHUR; RINEER, 1992; SCRUTON et al, 2007). As preocupações relacionadas com a passagem de peixes pelas barragens de usinas hidrelétricas têm relação com as discussões de sustentabilidade. As intervenções sobre esse tema sinalizam estratégias de gestão de recursos hídricos que visam integrar múltiplos objetivos como a geração de eletricidade, navegação, abastecimento de água, melhoria da qualidade de vida das comunidades e conservação do ambiente natural. Todos esses temas estão relacionados com a viabilidade técnica e ambiental dos empreendimentos hidrelétricos. No entanto, existem ainda aspectos éticos e econômicos que exercem influência sobre o desenvolvimento desse setor. Mesmo quando uma fonte de energia é adequada e aceitável do ponto de vista financeiro e ecológico, ainda podem existir outros fatores que afetem sua viabilidade. Assim,
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de acordo com Boyle, Everett e Ramage (2003) e Hill (1984), duas questões importantes precisam ser discutidas no que se refere à produção de hidreletricidade: » » Quanto do potencial hidrelétrico mundial deve ser desenvolvido, levandose em consideração questões econômicas, éticas e ecológicas? » » Qual o capital disponível para esse desenvolvimento? Outra questão que afeta aspectos econômicos relacionados aos aproveitamentos hidrelétricos está relacionada com a integração dos diferentes componentes do sistema elétrico. Do ponto de vista do operador do sistema elétrico nacional, as usinas hidrelétricas de qualquer tamanho devem ser elementos do sistema. Essas usinas devem apresentar as seguintes características para melhorar a eficiência do sistema: a . disponibilidade constante; b. energia estocada para compensar as variações sazonais; c . ausência de correlação na disponibilidade entre as diferentes plantas; d . capacidade de resposta rápida a mudanças na demanda; e. disponibilidade de recursos adequada para a demanda anual; f . pequena possibilidade de redução de disponibilidades súbitas ou imprevisíveis; g. localização que dispense longas linhas de transmissão. As plantas hidrelétricas podem atender a boa parte desses requisitos. O atendimento às exigências dos itens a, b e c depende do tipo de planta escolhido. Quanto maior o reservatório, maior a chance de manter a mesma disponibilidade de água durante as diferentes estações. As usinas que aproveitam a energia cinética do fluxo do rio (ROR) podem sofrer redução de produção nos períodos secos. Quanto aos itens d e e, quase todas as plantas possuem capacidade rápida de resposta e são adequadas à demanda anual. Já o item f é atendido principalmente pelas grandes usinas que apresentam pouca possibilidade de redução da disponibilidade de água. O critério final, entretanto, é o mais crítico. As plantas hídricas são determinadas pela geografia. Muitos tipos de plantas, como as usinas com barragens ou os aproveitamentos de ondas e correntes marinhas, não estão localizados próximos a grandes centros consumidores, em geral. Já as pequenas centrais ou as usinas que aproveitam o fluxo de água dos rios podem ser capazes de atender a esse requisito com mais facilidade. Esse
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tipo de planta pode reduzir a necessidade de transmissões de longa distância e com isso reduzir custos e perdas, mesmo que o valor de energia gerado por unidade seja maior (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; HILLS, 1984). Durante o século XX, o aumento da demanda de eletricidade fornecida de forma regular tornou as usinas hidrelétricas com grandes barragens e reservatórios a alternativa mais adequada. Esse tipo de usina realmente apresenta vantagens econômicas, mas também apresenta desvantagens ambientais (sociais e ecológicas). Mesmo com todas as discussões internacionais sobre sustentabilidade, não importa quão ecológica uma tecnologia seja, poucos serão os investidores se sua utilização implicar em perda de dinheiro. Os investidores precisam conhecer os custos de produção levando em consideração todos os aspectos envolvidos, entre os quais estão os dados da planta, tais como custo de capital inicial, de operação, de manutenção, o tempo de vida previsto, bem como a contabilidade ambiental. A análise do setor elétrico no último século demonstra que questões econômicas e ambientais, muitas vezes, são contraditórias. A hidreletricidade é uma tecnologia bem estabelecida. Sistemas de controle de água, geradores, turbinas e controladores são itens padronizados que podem ser utilizados em pequenas e grandes usinas. O tempo de vida dos equipamentos é conhecido (entre 25–50 anos), bem como o das instalações (entre 50–100 anos). Estudos confirmaram que as usinas com grandes barragens tendem a ter menores custos unitários. Apesar disso, é difícil generalizar o custo da hidreletricidade porque existem extremas diferenças relacionadas à localização da planta. O fator determinante para a definição dos custos por unidades geradas se refere aos custos de capital iniciais, ou seja, aos custos das obras de engenharia necessárias para cada local. As mega usinas podem oferecer dados típicos sobre os custos de capital iniciais. Os custos totais de desenvolvimento se referem aos custos de capital associados aos custos de operação. Pesquisas reuniram informações sobre 2.000 plantas com capacidades instaladas variando entre 1–1300 MW. Metade das usinas analisadas não apresentam barragens. Os custos obtidos variaram entre US$2.000–4.000/ kW. Esses estudos demonstraram a dominância dos custos iniciais. Na maior parte das plantas investigadas, as obras de engenharia representaram 65–75% do total, visando ao atendimento dos requisitos legais para licenciamento. Os equipamentos representaram apenas 10% desses custos, sendo que os custos de operação variaram de 1% a 2% do capital inicial. Utilizando diferentes métodos de cálculo e englobando dados históricos de custo e o valor de cada unidade de eletricidade produzida atualmente, será possível verificar que o preço de venda é maior do que o de custos. Isso torna a hidreletricidade um investimento lucrativo. No entanto, o entusiasmo com esse setor não é unânime (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; HILLS, 1984).
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Estudos de casos Muitos aspectos relevantes sobre as interações entre os aproveitamentos hidrelétricos, desenvolvimento econômico e equilíbrio ambiental podem ser observados na análise de exemplos já instalados. Inicialmente, são apresentados casos de grandes e pequenas usinas hidrelétricas com barragens. Para cada caso apresentado foram analisados os temas tratados acima. Assim, são discutidos aspectos ambientais (peixes, metano, retirada de pessoas); e aspectos relacionados com os custos (de implantação, de operação e valor por unidade produzida).
Tucuruí No Brasil, uma das maiores usinas hidrelétricas existentes é a Tucuruí, localizada no estado do Pará, região situada no bioma da floresta Amazônica. A construção dessa usina esteve inserida em políticas públicas que buscavam aumentar a produção de eletricidade no país, bem como ocupar a Amazônia. Devido à distância dos centros consumidores, o projeto de Tucuruí foi associado a outros importantes projetos econômicos, à instalação do polo industrial-exportador Grande Carajás que extraía e exportava minérios (ferro, manganês e bauxita) e produzia alumínio; e à construção da rodovia Transamazônica (MONOSOWSKI, 1998). O projeto foi aprovado em 1975 e a construção teve início em 1976. Tucuruí consiste em uma barragem de concreto com altura de 93m, vertedouros, duas casas de força e um sistema de eclusas, além de um reservatório de 2.430m2. Nessa usina, são utilizadas turbinas Francis e a capacidade planejada para a planta é de 8GW. Somente em 1977 começaram a ser realizados os estudos ambientais por exigência dos órgãos financiadores internacionais, os quais foram realizados de forma precária em um ambiente praticamente desconhecido. Dessa forma, não foi possível controlar todos os impactos relacionados a esse empreendimento. Diversas perturbações na fauna e na flora local levaram a perdas de biodiversidade que ainda não podem ser calculadas. Além disso, os impactos sobre as comunidades humanas incluíram grupos indígenas que não tinham sido contactados. O contato com esses grupos promoveu muitas mortes e obrigou os empreendedores a manterem programas de apoio. Com o passar do tempo, as áreas de entorno da usina, do reservatório e das estradas foram ocupadas e desmatadas para conversão em pastagens. O reservatório, que não pode ser completamente desmatado, emite quantidades de metano anuais que buscam ser controladas por programas de monitoramento (MONOSOWSKI, 1998; SANCHEZ, 2006).
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Apesar do grande potencial de desenvolvimento econômico que o projeto Tucuruí trouxe para a região, muitas oportunidades não foram exploradas. Além do polo Grande Carajás, as únicas atividades econômicas são a pesca comercial no reservatório, a exploração de madeira para lenha retirada de troncos e galhos emergentes e, principalmente, a retirada de madeira ilegal das florestas do entorno. Até hoje as eclusas não estão construídas e, portanto, não existe grande navegação na área. O início das obras implicou em investimentos e infraestruturas de apoio já que a obra foi realizada em plena floresta, longe de centros urbanos. Foi construído um aeroporto, abertos mais de 2.000km de estradas, construído uma vila residencial para 40.000 trabalhadores, implantados sistemas de telecomunicações e indústrias de canteiro de obra, como serrarias, serralherias etc. As previsões iniciais de custos apresentavam valores baixos, aproximadamente US$473, mas essas estimativas desconsideraram os custos relativos a programas ambientais (ecológicos e sociais) (MONOSOWSKI, 1998; SANCHEZ, 2006).
As Três Gargantas O projeto da usina hidrelétrica das Três Gargantas (Three Gorges) na China é antigo. Esse projeto está relacionado ao rio Yang-tsé, um dos maiores do país. Originalmente proposto em 1919, o projeto das Três Gargantas passou por longo trajeto histórico e político até ser aprovado em 1992. A barragem tem 181 metros de altura e foi construída durante 5 anos, até ser completada em 2003. O reservatório apresenta locais com 100 m de profundidade, e a capacidade planejada da usina é de 18,2GW. Uma vez que essa usina foi inaugurada há pouco tempo, ainda não existem dados sobre aspectos físicos, técnicos ou de engenharia, tais como erosão, falhas, sedimentação (WANG; NIU, 2009; WU et al, 2003). O processo de aprovação desse projeto foi bastante complexo. A votação apresentou uma oposição de 1/3 dos delegados. A oposição a esse projeto ocorreu em diversos níveis - local, nacional e internacional - devido ao alto potencial de impactos ambientais graves apresentados pelo projeto. A principal crítica feita diz respeito ao impacto sobre as comunidades humanas. Esse projeto implicou no deslocamento de mais de 1 milhão de pessoas que perderam suas terras e as referências culturais relacionadas a essas. Além disso, também foram destacados outros impactos graves, como a modificação na dinâmica de transportes de sedimento que podem afetar a produção agrícola, a redução das áreas disponíveis e a perda de fertilidade natural. A mudança na dinâmica dos sedimentos também pode afetar a costa chinesa. Também foi amplamente questionado o desaparecimento de uma importante paisagem
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chinesa, com a submersão de sítios milenares e o desaparecimento da indústria do turismo. Por fim, os opositores do projeto destacaram a possibilidade de utilizar outros tipos de plantas hidrelétricas ao invés de megas barragens, consideradas por eles obsoletas. Os defensores do projeto destacavam as vantagens. Entre elas estão a ampliação da oferta de eletricidade, a melhoria dos sistemas de navegação e integração nacional, o controle de enchentes. Para os defensores do projeto, o aumento das vendas de energia vai permitir a compensação dos custos pela construção da barragem. Eles também destacaram os benefícios que a barragem vai oferecer a 15 milhões de pessoas a jusante que poderão utilizar energia elétrica e poderão contar com sistemas de controle de enchentes. Diante dos protestos, muitos bens históricos foram salvos e relocados em outras regiões. Quanto ao argumento por outras alternativas tecnológicas, os defensores do projeto das Três Gargantas destacaram o potencial da grande barragem de suprir altas demandas de energia de forma barata (WANG; NIU, 2009; WU et al, 2003). No que se refere aos custos envolvidos no projeto, diversas questões foram polêmicas. Devido à forte oposição ao projeto, instituições financiadoras internacionais buscaram não relacionar suas imagens às Três Gargantas. No entanto, o governo chinês obteve os financiamentos necessários no mercado mundial. A construção da barragem excedeu as estimativas de custo oficiais. A recuperação desses investimentos vai levar longo tempo e apresenta alto risco porque pode ser prejudicada se novos aproveitamentos hídricos mais baratos forem estabelecidos.
O Sistema Galloway A primeira ideia para o aproveitamento dos rios e lagos do sul da Escócia surgiu em 1890, mas o sistema só se tornou viável com o estabelecimento do sistema elétrico público em 1920. Somente em 1935 foi aprovado o sistema hidrelétrico Galloway, no rio Dee, cujo objetivo era atender ao centro industrial de Glasgow e, por isso, era necessário implantar plantas capazes de atender aos picos de demanda (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; HILL, 1984). Esse sistema foi desenhado para gerar eletricidade extra em momentos de alta demanda. Ele compreende seis usinas que são controladas por um sistema integrado, o qual é tecnicamente interessante porque existem muitas diferenças entre as barragens, o que levou ao uso de diferentes conjuntos de turbinas e geradores.
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O sistema contém três elementos: o lago Doon, o lago Clatteringshaw e quatro conjuntos de barragens, túneis e casas de força (Kendon, Carsfad, Earlstoun, Tongland). Os lagos permitem a estocagem de água para evitar as variações sazonais. O curso natural de um dos lagos foi alterado para que deságuasse no rio Dee. No entanto, foi construída uma válvula que permite que as águas sigam para seu curso natural em períodos de pequena demanda de energia. O outro lado é completamente artificial. Os conjuntos de barragens, túneis e casas de força apresentam capacidade de resposta rápida para atender a demandas variáveis ao longo do dia. Essas estruturas são diferentes entre si e, por isso, utilizam turbinas e geradores distintos. Os principais tipos de equipamentos utilizados são as turbinas Kaplan e Francis. A principal questão ambiental destacada na instalação desse sistema está relacionado com a pesca do salmão. Muitas de suas barragens estão localizadas nos rios percorridos por salmões. As barragens impedem a passagem dos animais adultos para desova e também impedem o retorno dos juvenis; por causa disso foram estabelecidas escadas de peixes em todas as barragens (BOYLE; EVERETT; RAMAGE, 2003; HILL, 1984). O sistema Galloway foi construído para gerar energia apenas em períodos de alta demanda. Assim, essas usinas funcionam apenas algumas horas por dia, o que poderia sugerir que o retorno econômico é pequeno, menor do que as usinas térmicas com capacidade similar. No entanto, algumas circunstâncias tornaram o sistema atraente financeiramente. A companhia que opera o sistema recebeu subsídios governamentais que reduziram os custos de produção em 20%. Essa companhia conseguiu convencer o poder público local a cobrar impostos menores do que aqueles cobrados sobre o carvão. Desde o começo, a demanda e o desempenho econômico superaram as expectativas. Depois de 70 anos de funcionamento, o sistema continua produzindo a mesma quantidade de eletricidade e apresenta baixos custos de operação. Isso significa que os investimentos já foram compensados há muito tempo.
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Itaipu
Em 1973, técnicos percorreram o rio de barco em busca do ponto mais indicado para a construção da Itaipu Binacional. O local foi escolhido após a realização de estudos com o apoio de uma balsa. No coração da América do Sul, brasileiros e paraguaios indicavam um trecho do rio conhecido como Itaipu, que, em tupi, quer dizer “a pedra que canta”. Naquele local, encontrava-se uma ilha, quase sempre submersa, chamada Itaipu, logo após uma curva acentuada de rio, onde a correnteza parecia medir forças com os barrancos, e a poucos quilômetros da confluência com o rio Iguaçu. Estudos indicavam para aquele ponto um rendimento energético excepcional, em virtude de um longo cânion escavado pelo rio. A construção da Itaipu Binacional – considerado um trabalho de Hércules pela revista “Popular Mechanics”, dos Estados Unidos – começou em 1974, com a chegada das primeiras máquinas ao futuro canteiro de obras. No segundo semestre de 1974, foi estruturado o acampamento pioneiro, com as primeiras edificações para escritórios, almoxarifado, refeitório, alojamento, posto de combustíveis, que existe até hoje, e as estradas de terra de acesso ao canteiro de obras. A região começou a transformar-se num “formigueiro” humano. Entre 1975 e 1978, mais de 9 mil moradias foram construídas nas duas margens para abrigar os homens que atuavam na obra. Até um hospital foi construído para atender os trabalhadores. À época, Foz do Iguaçu era uma cidade com apenas duas ruas asfaltadas e cerca de 20 mil habitantes. Em dez anos, a população passou para 101.447 habitantes. Nos canteiros de obra, a primeira tarefa foi alterar o curso do rio Paraná, removendo 55 milhões de metros cúbicos de terra e rocha para escavar um desvio de 2 km. O engenheiro Gomurka Sarkaria é o responsável pelo modelo da barragem, do tipo gravidade aliviada, formando aberturas que lembram a estrutura de uma catedral. A Itaipu Binacional passou a ser uma realidade irreversível. A escavação do desvio do rio Paraná terminou dentro do prazo. Em 20 de outubro de 1978, 58 toneladas de dinamite explodiram as duas ensecadeiras que protegiam a construção do novo curso. O desvio tem 2 km de extensão, 150 metros de largura e 90 de profundidade. No mesmo dia, foi assinado um contrato de US$ 800 milhões que garantiu a compra de turbinas e dos turbogeradores. O novo canal permitiu que o trecho do leito original do rio fosse secado, para ali ser construída a barragem principal, em concreto. A Itaipu Binacional foi a única grande obra nacional a atravessar a fase mais aguda da crise econômica brasileira do final dos anos 1970, mantendo o status de prioridade absoluta. No domínio da construção civil, escavações e obras civis, a Itaipu atingiu um índice de nacionalização, considerado o parceiro brasileiro, de praticamente 100%. Na área de fabricação e montagem dos equipamentos, o índice de nacionalização nunca foi inferior a 85%.
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Assim, começou uma nova e fervilhante etapa da construção de Itaipu Binacional: a concretagem da barragem. Em um único dia, 14 de novembro de 1978, foram lançados na obra 7.207 metros cúbicos de concreto, um recorde sul-americano, o equivalente a um prédio de dez andares a cada hora ou 24 edifícios no mesmo dia. A façanha só foi alcançada devido ao uso de sete cabos aéreos para o lançamento de concreto. O total de concreto despejado na barragem, 12,3 milhões de metros cúbicos, seria suficiente para concretar quatro rodovias do porte da Transamazônica. A economia do Paraguai voava em céu de brigadeiro: o PIB, que havia aumentado 5% em 1975, cresceu 10,8% em 1978. A obra ganhou contornos de uma operação bélica. Em 1980, o transporte de materiais para a Itaipu Binacional mobilizou 20.113 caminhões e 6.648 vagões ferroviários. Já a demanda por mão de obra provocou filas imensas nos centros de triagem dos consórcios. Entre 1978 e 1981, até 5 mil pessoas eram contratadas por mês. Ao longo da obra, em função do extenso período de construção e da rotatividade da mão de obra, somente o consórcio Unicon cadastrou cerca de 100 mil trabalhadores. No pico da construção da barragem, Itaipu mobilizou diretamente cerca de 40 mil trabalhadores no canteiro de obras e nos escritórios de apoio no Brasil e no Paraguai. Com a concretagem quase pronta, a fase seguinte foi a montagem das unidades geradoras. O transporte de peças inteiras dos fabricantes até a usina tornou-se um desafio. A primeira roda da turbina, com 300 toneladas, saiu de São Paulo em 4 de dezembro de 1981 e chegou ao canteiro de obras somente em 3 de março de 1982. Como a rede viária e algumas pontes existentes em diversas alternativas de trajeto não tinham condições de suportar o peso, a carreta que levava a peça teve de percorrer o caminho mais longo, com 1.350 km. O transporte das rodas de turbina ganharia agilidade posteriormente. O recorde foi de 26 dias de viagem entre a fábrica e a usina. As obras da barragem chegaram ao fim em outubro de 1982, mas os trabalhos na Itaipu não pararam. O fechamento das comportas do canal de desvio para a formação do reservatório da usina deu início à operação Mymba Kuera (que em tupiguarani quer dizer “pega-bicho”). A operação salvou a vida de 36.450 animais que viviam na área a ser inundada pelo lago. Devido às chuvas fortes e enchentes da época, as correntezas do rio Paraná levaram 14 dias para encher o reservatório. A lâmina de água somou 135 mil hectares, ou quatro vezes o tamanho da Baía da Guanabara. A 5 de novembro de 1982, com o reservatório já formado, os presidentes do Brasil, João Figueiredo, e do Paraguai, Alfredo Stroessner, acionaram o mecanismo que levantava automaticamente as 14 comportas do vertedouro, liberando a água represada do rio Paraná e, assim, inaugurou-se oficialmente a maior hidrelétrica do mundo, após mais de 50 mil horas de trabalho. Texto extraído de Itaipu Binacional. Disponível em: <http://www.itaipu.gov.br/nossa-historia>. Acesso em: 14 de jun. de 2011.
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9. Políticas públicas e regulamentações
O
s empreendimentos hidrelétricos, especialmente as plantas com barragens, promovem fortes alterações no ambiente natural das áreas onde são implantados. Diante da necessidade de controlar as interferências ambientais, os governos de diferentes países estabeleceram legislações visando a regulamentação, a instalação e a operação de empreendimentos hidrelétricos. O primeiro país a estabelecer uma política visando ao controle de qualidade ambiental foram os Estados Unidos. Em 1969, foi estabelecida a política ambiental nacional nesse país (NEPA – National Environmental Policy Act). Em 1973, foi a vez do Canadá e da Nova Zelândia estabelecerem suas políticas ambientais; no ano seguinte, Austrália e Colômbia estabeleceram suas leis. Em 1975, as diretrizes da NEPA foram adotadas pela Organização das Nações Unidas (ONU), pelo Banco Interamericano de Desenvolvimento (BID) e pelo Banco Mundial. Diversos países adotaram diretrizes semelhantes nas décadas seguintes: 1976 – França; 1978 – Filipinas; 1979 – China; 1981 – Brasil; 1982 – México; 1985 - União Européia e União Soviética; 1986 - Espanha e Indonésia; 1987 - Malásia e Holanda; 1991 África do Sul; 1992 – Tunísia, República Tcheca e Bolívia; 1993 – Hungria; 1994 - Chile e Uruguai; 1995 – Bangladesh; 1997 - Hong Kong; 1999 - Equador e Japão (SÁNCHEZ, 2006). Estudos ambientais
A maior parte das leis estabeleceu a necessidade de realizar estudos ambientais antes da instalação de empreendimentos hidrelétricos. Esses estudos devem ser multidisciplinares, sistêmicos e participativos. Existem diversos tipos de estudos ambientais como Planos e Relatórios de Controle Ambiental (PCA/ RCA) e Plano de Recuperação de Áreas Degradadas (PRAD). Mas, o principal tipo de estudos é o Estudo e Relatório de Impacto Ambiental (EIA/ RIMA).
O Estudo e Relatório de Impacto Ambiental (EIA/ RIMA) e seu respectivo relatório são desenvolvidos em diversas etapas. A primeira etapa corresponde à definição dos problemas a serem investigados. Para tanto, o pré-projeto da planta hidrelétrica é estudado visando à avaliação de alternativas tecnológicas e de localização mais adequadas para determinada situação.
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Nessa etapa também é delimitada a área de influência direta e indireta a partir de critérios ecológicos e socioeconômicos. Por fim, são definidas as metodologias a serem empregadas para o desenvolvimento dos estudos. Na segunda etapa, é realizado o diagnóstico ambiental que busca analisar as condições atuais do ambiente físico, biótico e antrópico a partir das metodologias pré-estabelecidas na fase inicial. Na terceira etapa, os dados obtidos no diagnóstico ambiental são utilizados para realizar um prognóstico sobre as interferências ambientais decorrentes da implantação da planta hidrelétrica nas condições propostas. Nessa fase, são identificados e analisados os impactos ambientais decorrentes das ações necessárias para efetivação do projeto. Ainda nessa fase, são propostas alternativas para prevenção, controle, mitigação e reparação dos impactos ambientais decorrentes do empreendimento hidrelétrico avaliado (SÁNCHEZ, 2006). Depois dessas fases, é redigido e analisado o Relatório de Impacto Ambiental e têm início as audiências públicas. Após concluir todas as etapas, o empreendimento recebe licenças ambientais. Durante toda a vida útil dos empreendimentos hidrelétricos deve ocorrer o monitoramento e auditorias ambientais visando à garantia dos objetivos de sustentabilidade que devem nortear a geração de eletricidade a partir da energia hídrica. Todo esse processo é denominado Avaliação de Impactos Ambientais (AIA). No Brasil, as primeiras AIAs foram relacionadas com os empreedimentos hidrelétricos de Itaipu e Tucuruí, no final da década de 1970, por exigências dos órgãos fiscalizadores. Nesse país, a utilização dos recursos hídricos começou a ser normatizado a partir de 1934, com a criação do Código de Águas. Em 1981, foi estabelecida a Política Nacional do Meio Ambiente, que obrigou a realização de AIA para empreendimentos hidrelétricos a serem instalados. Na década de 1990, foi criada a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEE). O objetivo central do estabelecimento de legislações relacionadas ao uso dos recursos hídricos diz respeito, principalmente, ao controle da qualidade ambiental. As plantas hidrelétricas que utilizam barragens para represamento de água e geração de eletricidade são amplamente utilizadas em diversos países e seus impactos já são conhecidos há pelo menos 40 anos. Por isso, a avaliação de impactos ambientais desse tipo de empreendimento apresenta diversos estudos e a previsão da magnitude e da significância dos impactos positivos e negativos é consideravelmente segura.
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Sustentabilidade energética
As discussões internacionais visando à sustentabilidade energética enfatizam a redução do uso de combustíveis fósseis como estratégia para reduzir o ritmo das mudanças climáticas. Os aproveitamentos hidrelétricos aparecem nesse contexto como estratégia imediata para substituição de combustíveis fósseis na geração de eletricidade. A hidreletricidade pode ter importante papel diante das crescentes demandas de energia e água e de tecnologias limpas, renováveis e sustentáveis.
Organizações internacionais não governamentais como a Agência Internacional de Energia, a Associação Internacional Hidroenergia (IHA) e a Associação Internacional para Pesquisa Hidráulica promovem encontros e fóruns em diversos países com o objetivo de discutir e de estimular políticas públicas para fomentar e regular o setor hidrelétrico. Essas iniciativas foram incentivadas a partir da década de 1990 com o apoio da UNESCO para disseminar boas práticas e conhecimentos sobre hidreletricidade, objetivando promover melhoramento contínuo e construir consenso entre os grupos interessados (IHA, 2010a, 2010b; IHA, 2004; ONU, 2008). Essas discussões relacionadas à produção de hidreletricidade destacam alguns princípios em comum que devem nortear a elaboração de políticas públicas e regulamentações internacionais. Dois princípios básicos são aceitos internacionalmente: ecoeficiência e adoção da precaução na gestão ambiental (IHA, 2004). O conceito de ecoeficiência implica em criar mais valor com menos impacto ambiental. A ecoeficiência é baseada em três objetivos: 1 . reduzir o consumo de recursos naturais; 2 . diminuir o impacto sobre o ambiente natural; 3 . aumentar o valor do serviço, neste caso a hidreletricidade. Já o princípio de precaução implica na avaliação de opções de geração de energia mediante a análise do ciclo de vida de tecnologias alternativas. Para aplicar esse conceito é necessário analisar alguns pontos: » » importância da avaliação para evitar danos sérios ou irreversíveis ao meio ambiente;
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» » consideração da relevância de eletricidade e de fontes confiáveis de água para reduzir a pobreza e melhorar a qualidade de vida; » » avaliação dos riscos associados a diferentes opções de geração de eletricidade. As organizações internacionais destacam a aplicação de uma abordagem de precaução na elaboração de políticas nacionais e/ou regionais. Os responsáveis pela tomada de decisão devem considerar questões internacionais, tais como as mudanças climáticas, as chuvas ácidas e a redução de biodiversidade ao estabelecer políticas nacionais e/ou regionais para energia (IHA, 2004). Essas recomendações gerais embasam outra iniciativa visando à sustentabilidade da hidreletricidade: o Projeto de Pesquisa UNESCO/IHA/GHG. Esse projeto busca definir a possível contribuição e o papel na adaptação do setor elétrico às mudanças climáticas e na mitigação dos impactos ambientais. Associado a esse projeto está o Fórum de Avaliação da Sustentabilidade da Hidreletricidade – HSAF, o qual constitui uma instância de colaboração entre diferentes setores que visam ao desenvolvimento de uma ferramenta confiável para medir e garantir a performance do setor da hidreletricidade. As organizações envolvidas nessas iniciativas realizaram esforços para sistematizar os resultados de pesquisas e discussões em documentos acessíveis a todos os grupos interessados no desenvolvimento do setor hidrelétrico. Um desses documentos é o Protocolo de Avaliação de Sustentabilidade da Hidroeletricidade que reflete a visão compartilhada sobre os avanços em sustentabilidade nesse setor. O processo de adoção do protocolo teve início em 2006 e foi revisado em 2010 (IHA, 2010a). Esse protocolo é um conjunto de orientações para avaliação de projetos de hidreletricidade desde o planejamento, instalação, até a operação das plantas. O seu objetivo é sistematizar itens de sustentabilidade reconhecidamente relevantes no que se refere à exploração da energia hídrica, e apresenta quatro ferramentas isoladas que devem ser aplicadas a estágios específicos do ciclo de vida de um empreendimento hidrelétrico, as quais são denominadas: Estágio Inicial, Preparação, Implementação e Operação. Elas são ferramentas isoladas porque o uso de uma delas não implica na utilização prévia das outras. Seu objetivo é auxiliar a tomada de decisão em qualquer estágio do projeto e sua eficiência aumenta quando todas as ferramentas são utilizadas para garantir melhoramento contínuo. Apesar do potencial da hidreletricidade para atingir os objetivos propostos pelos acordos internacionais, as plantas mais difundidas, que apresentam barragens,
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enfrentam algumas barreiras devido à possibilidade de causar impactos ambientais graves. A existência de desestímulos à construção de reservatórios para geração de hidreletricidade pode levar à perda de oportunidades para reduzir as emissões de gases do efeito estufa (BRASIL, 2007; IHA, 2010a, 2010b; IHA, 2004; ONU, 2008). Diversos países apresentam leis que afetam os aproveitamentos hidrelétricos. A maior parte dessas leis destaca a necessidade de estudos ambientais prévios à implantação das usinas e monitoramentos constantes das condições ambientais das áreas afetadas pelo empreendimento. Para aplicar essa legislação são utilizados processos de licenciamento ambiental. No licenciamento, a cada etapa do ciclo de vida de uma planta hidrelétrica (planejamento, instalação, operação, desativação) são exigidos relatórios e realizadas visitas de fiscalização para a obtenção da licença adequada, que garanta a regularidade legal do empreendimento. Uma estratégia para estimular o desenvolvimento do setor e adequar as hidrelétricas às exigências de acordos internacionais e legislações locais é sua utilização como mecanismo de desenvolvimento limpo (MDL). As organizações internacionais que discutem políticas públicas e regulamentações voltadas para produção de hidreletricidade também trabalham para esclarecer e divulgar as possibilidades de se utilizar os aproveitamentos hídricos como MDL. Esses mecanismos são a principal estratégia de crédito e investimentos ambientais atualmente existentes. Por meio dessa estratégia é possível mobilizar também o setor privado de capital, no entanto, devido ao tratado de Copenhage, assinado em 2009, o futuro dos projetos de MDL é incerto. Por isso, a discussão sobre aspectos normativos do setor hidrelétrico é relevante para os governos de diferentes países (IHA, 2010b; ONU, 1997). Para estimular a produção de hidreletricidade como MDL, a IHA produziu um documento que explica como funcionam esses projetos e detalha o papel atual dos projetos de hidreletricidade. As mensagens desse documento são: » » os projetos de MDL são os principais mecanismos internacionais existentes atualmente que podem mobilizar capitais do setor privado; » » a produção de hidreletricidade pode permitir que os países desenvolvidos reduzam ou mitiguem a produção de GEE; » » hidreletricidade é a principal alternativa no que se refere à energia renovável, por isso é necessário o desenvolvimento de ferramentas para avaliação e monitoramento da performance das plantas hídricas visando à promoção de confiança entre as partes interessadas.
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Existem desestímulos aos projetos de barragens de acordo com as normas atuais para projetos de MDL, o que reduz as possibilidades de implantação, por isso é necessário repensar as regulamentações para esses tipos de projetos. As recomendações políticas também destacam o melhoramento contínuo dos níveis de sustentabilidade dos projetos de hidreletricidade. Muitos dos projetos de MDL voluntariamente impuseram a si próprios aspectos de avaliação de sustentabilidade internacionalmente aceitos, como o Protocolo de Avaliação de Sustentabilidade já citado. Ainda no que se refere à sustentabilidade da geração de hidreletricidade, uma iniciativa que pode gerar contribuições importantes para o setor é a abordagem de Manejo Integrado de Recursos Hídricos desenvolvida pela Organização das Nações Unidas (ONU). Essa abordagem de integração dos usos dos recursos hídricos entre diferentes demandas é cada vez mais aceita internacionalmente (ONU, 2008). Os recursos hídricos sofrem pressões diferentes de cada setor da sociedade. A água pode ser utilizada para irrigação na agricultura, para abastecimento doméstico e industrial, para garantir a conservação dos ecossistemas naturais e ainda para a geração de eletricidade. Integrar diferentes usos da água em uma mesma planta aumenta os benefícios provenientes de sua implantação, consequentemente, reduz a importância de alguns impactos ambientais. A integração de múltiplos usos da água parece ser o caminho para a gestão sustentável, justa e eficiente dos recursos hídricos finitos disponíveis no planeta. Em 2002, a Convenção das Nações Unidas sobre o Desenvolvimento Sustentável definiu que um dos objetivos do milênio para todos os países deveria ser desenvolver manejo integrado e a eficiência no uso dos recursos hídricos com apoio de todos os níveis aos países em desenvolvimento. Esse objetivo foi descrito no Plano de Implementação de Joanesburgo ( JPoI). A sustentabilidade no setor hidrelétrico deve estar baseada na integração de necessidades que competem entre si. Assim, é de suma importância que o contexto das políticas nacionais e/ ou regionais leve em conta questões intersetoriais, por exemplo, através da gestão integrada de recursos hídricos (IHA, 2004). Em 2008, um relatório contendo informações derivadas de questionários aplicados por diferentes agências em diferentes países do mundo visou uniformizar dados sobre a integração. A uniformização de informações relativas à gestão das águas nos diferentes países do mundo é uma tarefa difícil porque existem diferentes terminologias. No entanto, essa uniformização é necessária para que se possa ter uma ampla visão dos usos dos recursos hídricos. Foram analisados 104 países, dos quais 77 consistiam em países em desenvolvimento e 27 eram desenvolvidos (membros da União Européia e da Organização Mundial do Comércio). Os 27
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países em desenvolvimento apresentaram iniciativas para integração de usos da água. Como recomendações para esses países estão a necessidade de divulgação das iniciativas e o favorecimento de discussões sobre gênero (ONU, 2008). Já nos países em desenvolvimento, existem ainda muitas ações para que sejam alcançados resultados significativos a nível nacional da integração dos diferentes usos dos recursos hídricos. Apenas 21% dos países em desenvolvimento têm planos em execução ou finalizados para integração. Os países do continente americano foram os que implementaram maior quantidade de projetos. Em seguida, estão os países africanos que se destacaram por implantar processos participativos com distintos colaboradores e também pela implantação de subsídios e microcrédito; por último estão os países asiáticos que avançaram mais em reformas institucionais, mas que apresentam deficiências no que se refere à coordenação institucional. Para alcançar os objetivos propostos pela ONU de integração e eficiência energética, além de pesquisas e discussões multilaterais, deve-se destacar a necessidade de se estabelecer políticas públicas. Bons governos nacionais e boa integração internacional são pré-requisitos indispensáveis para o desenvolvimento sustentável. No espaço nacional, o estabelecimento de políticas ambientais, sociais e econômicas que levem em consideração as instituições democráticas, as necessidades do povo, as leis do país, a oposição à corrupção, igualdade de gênero e o favorecimentos aos investimentos são a base para o desenvolvimento sustentável (IHA, 2004). A definição das concessões sociais, ambientais e econômicas necessárias para o estabelecimento de planos nacionais e regionais de desenvolvimento é de responsabilidade dos governos. As organizações internacionais encorajam os países a implementarem políticas energéticas nacionais e/ou regionais. Nessa implementação, devem ser estabelecidas estratégias de desenvolvimento energético que permitam a participação de todos ao invés de estratégias guiadas por decisões arbitrárias. Políticas energéticas nacionais e/ou regionais devem incluir um processo de Estudo Estratégico que pode ser desenvolvido em processos de Avaliação Ambiental Estratégica – AAE (Strategic Environmental Assessment – SEA). A AAE é utilizada para avaliar políticas, planos e programas governamentais, como o estabelecimento de políticas públicas relacionadas ao setor energético. AAE é: Um processo sistemático para avaliar as consequências ambientais de políticas, planos e programas de forma a assegurar que elas sejam integralmente incluídas e apropriadamente consideradas num estágio inicial e apropriado do processo de tomada de decisão, juntamente com as considerações de ordem econômica e social (EGLER, 2001, p. 177).
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Espera-se que esse tipo de avaliação seja capaz de incluir a análise de impactos cumulativos, as normas de uso da terra, as necessidades ambientais, as estratégias para redução da pobreza e para o crescimento econômico, além de incorporar no planejamento energético os elementos da sustentabilidade (econômico, social e ecologia). Um processo de AAE pode ser uma estratégia para compatibilizar o desenvolvimento sustentável, as tendências mundiais, a gestão e a conservação dos recursos naturais. Para tanto, o processo deve ser conduzido de forma interdisciplinar e participativo, e com prazos curtos e definidos para sua conclusão. Através da AAE é possível reduzir as incertezas para os empreendedores, por meio do estabelecimento de prioridades para política energética (EGLER, 2001; IHA, 2004; PARTIDÁRIO E CLARK, 2000). A AAE também pode guiar as políticas energéticas no sentido de estimular os investimentos em hidreletricidade em áreas ou regiões prioritárias pela definição de trechos de rios aptos para aproveitamentos e trechos onde a exploração de recursos hídricos deve ser impedida. Por fim, a gestão conjunta e harmoniosa de bacias hidrográficas fronteiriças por meio da tomada de decisão colaborativa e de políticas de gestão de recursos hídricos comuns. Exemplos dessa situação podem ser encontrados na Comissão do Rio Mekong e na direção da usina de Itaipu Binacional. A ampliação da oferta de hidreletricidade depende das políticas energéticas adotadas de cada país. De acordo com essas políticas, é possível estimular a produção de eletricidade a partir da energia hídrica, estimular os investimentos e criar programas de financiamento com fundos internacionais e possibilitar a conservação de ecossistemas equilibrados. As regulamentações ambientais podem oferecer riscos aos investimentos em hidreletricidade. Se os investimentos no controle da qualidade ambiental para atender às exigências legais superaram os lucros com a produção de hidreletricidade, os aproveitamentos hídricos ficam inviáveis economicamente. A localização dos empreendimentos hidrelétricos em ambientes menos sensíveis e raros pode evitar que os investimentos em controle de qualidade ambiental superem os lucros. Quando à hidreletricidade escolhida como opção para matriz energética de um país ainda é necessário estabelecer qual(is) forma(s) de geração serão estimuladas. Para definir esse tema, é preciso comparar alternativas de projetos hidrelétricos, e para que seja possível essa comparação devem ser estabelecidos critérios que permitam eliminar projetos insustentáveis no início da fase de planejamento.
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Dentre os critérios possíveis, pode-se destacar (IHA, 2004): » » Priorizar a melhoria de instalações existentes - a reforma e a modificação de estruturas e das formas de operação de usinas podem aumentar a geração de energia. » » Priorizar as alternativas de usos múltiplos – é possível integrar diversos usos em projetos hidrelétricos: irrigação, fornecimento de água, pesca, controle de enchentes, transporte aquaviário, turismo e recreação. Os benefícios dos múltiplos usos devem ser contabilizados na comparação entre projetos. » » Priorizar as alternativas em bacias hidrográficas já utilizadas - em muitas situações o potencial de rios é subexplorado. Apesar da possibilidade de impactos cumulativos, pode ser preferível desenvolver novos projetos hidrelétricos em áreas já reguladas. » » Priorizar projetos que reduzam a área inundada por unidade de energia produzida (km2/GWh) – em geral, quanto maior a área inundada, aumenta a importância dos impactos ambientais. Deve-se levar em consideração que é mais eficaz evitar impactos do que mitigá-los. » » Priorizar as alternativas que não ameaçem grupos sociais vulneráveis – sempre que grupos sociais vulneráveis são afetados, programas de apoio são exigidos. Tais programas são, geralmente, abrangentes e temporalmente longos, o que implica em altos custos e incertezas quanto a sua eficiência. » » Priorizar projetos que não causem riscos à saúde pública empreendimentos hidrelétricos podem oferecer benefícios significativos de saúde pública quando estabelecidos em áreas economicamente pouco desenvolvidas. Mas, tais empreendimentos também podem representar riscos de doenças transmissíveis pela água e aumento temporário de níveis de elementos tóxicos em peixes. » » Priorizar as alternativas que reduzam o deslocamento de populações – quanto maior o tamanho dos reservatórios, maior a quantidade de pessoas a serem deslocadas, geralmente. Existem muitas dificuldades econômicas e sociais em processos de deslocamento que devem ser evitadas. » » Priorizar projetos que preservem locais de patrimônio natural e cultural relevantes.
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» » Priorizar as alternativas que protejam habitats de alta qualidade - impactos sobre espécies raras, vulneráveis ou ameaçadas devem ser evitados devido à grande dificuldade de se estabelecer relações causais nos diferentes componentes dos ecossistemas, bem como seus efeitos sobre as sociedades. » » Priorizar projetos que favoreçam as populações a jusante e a montante regimes de vazões ecológicas devem ser desenvolvidos conforme objetivos apontados pela comunidade e apoiados pelas pesquisas científicas. » » Priorizar as alternativas que evitem erosão e sedimentação – a localização das plantas hidrelétricas, estratégias de gestão de bacia hidrográfica e de gestão ambiental devem ser avaliadas para reduzir a erosão e o transporte de sedimentos. O Brasil atende a 80% de sua demanda energética a partir da geração de hidreletricidade. Em 1997, a lei 9.478/97 estabeleceu o Conselho Nacional de Política Energética (CNPE), que tem como atribuições a revisão periódica da matriz energética nacional. Em consonância com as discussões e recomendações internacionais, esse conselho revisou a política energética do país em 2007 (BRASIL, 2007). A matriz energética brasileira é de responsabilidade do Ministério de Minas e Energia. O objetivo da revisão é simular diferentes cenários de mercado e avaliar seus efeitos, tais como gargalos de infraestrutura, vulnerabilidades sistêmicas, riscos ambientais, oportunidades, necessidade de políticas públicas. Para tanto, foram estabelecidos oito Comitês Técnicos (CTs) e a Empresa de Pesquisa Energética (EPE) com a atribuição de desenvolver estudos e análises sobre o setor energético. Essas análises buscam definir indicadores derivados dos resultados projetados para possibilitar uma comparação intertemporal entre países e para avaliar as diferentes fontes energéticas disponíveis para o país. A projeção de cenários futuros deve ser uma atividade regular dos órgãos de planejamento energético. A partir dos cenários construídos na Matriz Energética Nacional foram propostas políticas públicas governamentais para o setor energético e recomendações que estão baseadas na evolução da economia, do consumo de energia, da avaliação dos usos da energia para identificar as alternativas mais vantajosas que devem ser estimuladas. Nessas propostas, um importante aspecto considerado foi a segurança de suprimento para evitar gargalos e propor medidas para o uso amplo de instalações energéticas dentro de seu ciclo de vida útil. Essa segurança está ligada à capacidade de fornecer eletricidade e garantir seu transporte (BRASIL, 2007).
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No Brasil, a matriz energética sempre se distinguiu internacionalmente pela alta participação de fontes renováveis de energia, especialmente no que diz respeito aos aproveitamentos hidrelétricos. Essa matriz se proprõe a ser isenta de poluição ambiental e coerente com as tendências mundiais de preocupação com o aquecimento global. Por isso, também foi estimulado o desenvolvimento de tecnologias locais para os aproveitamentos ecologicamente adequados, bem como a infraestrutura industrial necessária para atender a esse setor. No caso brasileiro, a exploração da energia hidrelétrica ainda é a mais favorável para a produção de energia devido ao potencial existente, a atratividade econômica. No entanto, demanda que seus impactos ambientais locais sejam bem quantificados para que seus custos (passivos ambientais) sejam incorporados aos custos da energia. Com a demanda ainda crescente por energia elétrica, é necessário estabelecer as recomendações básicas para nortear a expansão da oferta. As principais recomendações para as políticas energéticas brasileiras são: buscar a integração entre a energia hídrica e as outras fontes, como a eólica, a solar, a de biomassa; buscar plantas com alto fator de capacidade e possibilidade de transporte (considerando a diversidade hidrológica brasileira) para garantir o abastecimento; e desenvolver a tecnologia de projeto, construção e fabricação de componentes do sistema de produção e distribuição de eletricidade nacionalmente. Segundo o documento do Ministério de Minas e Energia brasileiro, denominado Matriz Energética Nacional 2030 (BRASIL, 2007, p. 209), as principais recomendações para o setor elétrico brasileiro são: » » garantir a segurança de abastecimento, com modicidade tarifária, promovendo a livre concorrência, atraindo investimentos e garantindo a qualidade do abastecimento; » » buscar manter a grande participação de energia renovável na Matriz, mantendo a posição de destaque que o Brasil sempre ocupou no cenário internacional; » » fomentar a eficiência energética na produção de energia no país; » » incrementar, em bases econômicas, sociais e ambientais, a participação dos biocombustíveis na matriz energética nacional; » » promover o desenvolvimento, ampliar o mercado de trabalho e valorizar os recursos energéticos, além de preservar o interesse nacional; » » procurar utilizar sempre tecnologia nacional no desenvolvimento das fontes competitivas;
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» » traçar trajetória de desenvolvimento das fontes que leve em conta sua disponibilidade e sua potencialidade até 2030, de modo a melhor aproveitá-las; » » procurar sempre otimizar o transporte de energia entre a área em que ela é produzida até a chegada ao consumidor final, inclusive reduzindo ao mínimo as perdas envolvidas no processo. No que se refere à energia hidrelétrica, as recomendações destacam a importância e a prioridade imediata das grandes plantas na Amazônia. Também destacam que as usinas de médio porte necessitam de uma carteira de projetos (projetos com estudos de viabilidade concluídos e licenças prévias expedidas) que será obtida a longo prazo. No que se refere a pequenas centrais, ainda é necessário ampliar o conhecimento do potencial para estabelecer seus limites e a viabilidade ambiental e de custos. Por fim, o transporte de energia precisa da interligação completa do Sistema Interligado Nacional. As recomendações desse documento destacam ainda a importância da integração de várias áreas do governo para que o planejamento considere outros usos da água. Usinas geradoras de energia elétrica empregando fontes renováveis de energia, como, por exemplo, energia hidráulica em PCHs - pequenas centrais hidrelétricas, energia eólica, energia solar e biomassa, e plantas de cogeração têm recebido incentivos financeiros em diversos países pela razão de que elas representam fontes locais de energia, que diminuem a dependência de fontes estrangeiras e propiciam benefícios ambientais (BRASIL, 2007, p. 210).
A capacidade total de produção de eletricidade corresponde a mais de 16.000 TWh. Desse montante, a hidreletricidade é responsável por 2.700 TWh, aproximadamente 16% da produção mundial. Em média, 14 GW de produção de hidreletricidade são construídas todos os anos. Na década de 1990, a produção hidrelétrica cresceu apenas 2,7% e começou a decrescer desde então. O potencial técnico estimado para produção hidrelétrica é de aproximadamente 14.000TWh por ano. Esse decréscimo está relacionado com os altos custos iniciais da implantação das usinas hidrelétricas. Também está relacionado com a localização dos maiores potenciais hídricos do planeta, nas regiões com os ecossistemas mais conservados. Dessa forma, o desafio das políticas públicas nacionais e internacionais é encontrar caminhos para equalizar a demanda energética crescente e a conservação ambiental, para que seja possível continuar expandindo os aproveitamentos hidrelétricos em todas as regiões do mundo (IHA, 2004).
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10. Considerações finais
O
s investimentos em hidreletricidade são capazes de movimentar diferentes aspectos da economia e do bem-estar das comunidades em diferentes países. Investimentos nesse setor podem promover sustentabilidade, acesso à energia e água, redução no ritmo das mudanças climáticas e estimulação de mercados e investimentos. As estratégias de aproveitamento da energia hídrica para produção de eletricidade podem, no entanto, produzir impactos ambientais negativos. Uma vez que tais impactos podem comprometer a qualidade ambiental local, regional e internacional, é necessário garantir o controle e o monitoramento desses para que a hidreletricidade alcance os objetivos de sustentabilidade propostos. Desenvolvimento hidrelétrico
O desenvolvimento hidrelétrico, quando cuidadosamente planejado, pode ser capaz de prover eletricidade com confiabilidade e estabilidade, contribuindo para a redução da emissão de gases de efeito estufa e reduzindo a pressão sobre outras fontes energéticas.
Além da preocupação com a manutenção e o melhoramento da qualidade ambiental relacionada aos aproveitamentos hidrelétricos, duas outras questões vêm recebendo cada vez mais destaque: a integração dessa fonte energética a outras fontes renováveis e a disseminação de múltiplos usos dos reservatórios hídricos. A integração energética das fontes hídricas, eólicas e/ou solares permite contornar diversos aspectos de viabilidade. Um desses aspectos é a inconstância e as incertezas que permeiam a geração de eletricidade a partir do sol ou dos ventos, outro aspecto é a possibilidade de autonomia de plantas hidrelétricas com tamanhos diferenciados, sendo que a produção de eletricidade em momentos de seca pode ser compensada pela produção a partir de outras fontes. É difícil para os gestores públicos e privados tomar decisões sobre a alocação da água entre os diferentes objetivos apresentados pela sociedade. As demandas por abastecimento, eletricidade, lazer e conservação ambiental são crescentes. Além disso, questões como demografia e mudancas climáticas aumentam a pressão sobre os recursos hídricos. Abordagens tradicionais em que os diferentes objetivos são fragmentados e atendidos por diversos setores da economia não conseguem mais dar conta da complexidade da situação. Dessa forma, novas abordagens holísticas
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e sistêmicas são fundamentais para atender às demandas crescentes pela água. Os usos múltiplos dos reservatórios de hidrelétricas podem atender a objetivos como disponibilidade, confiabilidade e qualidade de fontes de água potável, o que pode contribuir para alcançar um objetivo fundamental da sustentabilidade – a redução da pobreza (ONU, 2008). Segundo a IHA (2004), o desenvolvimento do setor hidrelétrico depende do desenvolvimento de alguns fatores. Entre eles, os principais são: sustentabilidade, políticas de uso da água, políticas energéticas, mudanças climáticas e desenvolvimento de mercados e investimentos. A harmonização desses pode levar à difusão da energia hídrica como fonte energética para o futuro.
Sustentabilidade
Política da água
Mudanças Climáticas
Política Energética
Mercados & Investimentos
Figura 22 – Aspectos-chave para o desenvolvimento da hidreletricidade 23
Décadas de produção de hidreletricidade a partir de reservatórios demonstram o potencial das fontes hídricas. Quando se pensa que ela é apenas uma das estratégias possíveis para o aproveitamento desse potencial, pode-se imaginar que o aproveitamento da energia dos oceanos, seja de marés ou de ondas, associada às estratégias já existentes para aproveitamento em rios, pode levar à substituição de boa parte da energia gerada pela utilização de combustíveis fósseis. Se for considerada ainda a contribuição das outras fontes renováveis como solar e eólica existe boa chance de conseguir expandir a oferta de eletricidade associada à conservação dos ambientes naturais e ao melhoramento da qualidade de vida das comunidades em todo o planeta.
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No entanto, a previsão do desenvolvimento futuro do setor de hidreletricidade é difícil. A definição do futuro do setor depende de diversos fatores como decisões e políticas públicas e econômicas. Diversos argumentos podem ser utilizados para estimular o crescimento da produção de hidreletricidade, principalmente baseadas nas suas características de longo ciclo de vida, baixo custo, eficiência e fontes renováveis. Por outro lado, diversos argumentos podem ser utilizados para destacar os impactos negativos das plantas hidrelétricas para o ambiente natural e para as comunidades atingidas. De qualquer forma, as plantas existentes continuam produzindo eletricidade e diversas outras usinas estão sendo ou serão estabelecidas em diferentes regiões do planeta. Mais do que uma fonte renovável, a forma como esses aproveitamentos serão conduzidos no que se refere a aspectos econômicos, sociais e ecológicos é que definirá sua contribuição para a sustentabilidade.
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