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22/03/2019 - Usinas Hidroelétricas Reversíveis (UHRs): Conceito e aplicações na matriz elétrica brasileira

O princípio de funcionamento de uma usina hidroelétrica reversível (UHR) é, ao mesmo tempo, simples e engenhoso. As UHRs contam basicamente com dois reservatórios, um superior e um inferior, além de um sistema de dutos, turbinas e bombas que transportam a água de um reservatório para o outro. Em momentos de baixa demanda de energia a usina passa para o modo de bombeamento, utilizando os motores para transportar a água do reservatório inferior para o superior, se comportando como uma carga para o sistema elétrico, como mostrado na imagem a seguir.

Já em momentos de escassez ou de alta demanda por energia elétrica, a água do reservatório superior é descarregada, por meio de duto forçado, até o reservatório inferior, provocando a rotação das turbinas e geração de energia elétrica para a o sistema, como apresentado na imagem a seguir.

Como existem perdas no processo de bombeamento, a energia gasta para o bombeamento da água é maior do que a energia gerada pelas turbinas no momento da descarga, então surge a questão: “Por que gastar energia para bombear água até o reservatório superior se, posteriormente, esta água será turbinada de volta, gerando menos energia que aquela gasta no bombeamento?”

Acontece que o setor elétrico precisa de mais do que apenas suprir a quantidade de energia, precisa de recursos para que esta energia seja suprida com confiabilidade, continuidade e qualidade. Neste ponto está o maior beneficio da utilização de UHRs, pois estas podem atuar como armazenadores de energia, consumindo em horários de menor demanda e gerando em horários críticos para o sistema elétrico. 

Com o intuito de atender estes horários críticos, atualmente são utilizadas usinas termoelétricas, que, ao contrário das UHRs, reagem a variações na rede de uma maneira mais lenta, além de utilizarem recursos fósseis. A estimativa é que uma UHR moderna possa entrar em operação em apenas 30 segundos, sem depender de fontes externas de energia.

Relação entre UHRs e fontes renováveis

O brasil passou por um período de forte expansão de energia hidroelétrica, onde certos requisitos elétricos e demanda em ponta seriam suportados por usinas termoelétricas, por exemplo.

Na época não era justificável a utilização de UHRs, contudo, com o aumento de carga instalada; a dificuldade de implementar novas usinas hidroelétricas; e a franca expansão de fontes renováveis intermitentes (como a solar e eólica), a garantia física e a velocidade de operação de uma UHR faz dela uma opção interessante.

No caso de usinas eólicas e fotovoltaicas, citadas acima, como não é possível controlar a fonte da geração de energia, também não é possível garantir que esta energia estará disponível 100% do tempo, trazendo riscos ao sistema elétrico. Neste ponto a UHR atua como suporte, garantindo que mesmo em picos de demanda, toda a carga seja atendida.

UHRs no Brasil e no mundo

Do ponto de vista tecnológico, usinas hidroelétricas reversíveis já estão bem desenvolvidas e consolidadas pelo mundo, os grandes percursores desta tecnologia são China, Japão, Estados Unidos e Europa, como um todo, como mostram os dados da EPE (Empresa de Pesquisa Energética) abaixo.

Analisando as tendências da evolução da matriz energética brasileira, há indícios técnicos que, no futuro, será necessário esse tipo de fonte de geração, e que trará muitos benefícios ao Sistema Interligado Nacional (SIN). Ainda não há legislação vigente e estudos ambientais aprofundados quanto a aplicação de UHRs no Brasil, mas, inicialmente, são comparáveis a PCHs (pequenas centrais hidroelétricas).

Contudo, o potencial de hidroelétricas reversíveis no Brasil excede em muito a necessidade atual e futura dessas usinas no SIN, o que possibilita inventariar esse potencial considerando alternativas mais econômicas para implantação.

Referência: http://www.eletronorte.gov.br/opencms/export/sites/eletronorte/seminarioTecnico/arquivos/Artigo_UHR_zuculin_mirian_paulo_SEMINARIO_ELETRONORTE_nov_2014.pdf