Operação, vantagens e desvantagens dos tipos de usinas de produção de energia elétrica.

-Física

Usina Hidroelétrica

É o tipo de usina que utiliza a força da água para gerar energia. Tem  a função de transformar energia mecânica (hidráulica) em energia elétrica.

Funcionamento:

Primeiramente a usina converte a energia potencial da água represada em energia cinética (da água). Em seguida essa energia é convertida em energia cinética na turbina, que movimentam o gerador. E finalmente a energia cinética da turbina é transformada em energia elétrica no gerador, que será enviada pelos condutores ao seu destino.

Vantagens:

A usina hidrelétrica utiliza energia natural, renovável e não poluente, que é a água. Ela armazena facilmente sistemas de abastecimento de água para recreação ou de irrigação. Possui o uso de tecnologia própria e é responsável pelo grande potencial hidrelétrico no Brasil.

Desvantagens:

A usina hidrelétrica pode causar alterações ambientais (climáticas) produzidas pelo armazenamento de grandes massas de água, o deslocamento e até a extinção de populações animais e vegetais, em função do desapropriamento e da inundação de grandes áreas de terra. Também pode haver a possibilidade de destruição de sítios arqueológicos.

Custo de instalação, capacidade de produção e características de operação:

Uma hidrelétrica é composta por diversas obras, por isso, o custo de instalação pode variar de acordo com a capacidade de gerar energia, com a localização, entre outras características. O preço de uma construção pode ficar em torno de 7 a 12 bilhões de reais. A capacidade de produção também pode variar. No Brasil, por exemplo, pouco menos de 60% da capacidade hidrelétrica instalada, está na Bacia do Rio Paraná, com 39.262,81MW. Já a Bacia do Rio Amazonas tem capacidade de 1,0% (667,30 MW) (fonte: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/Atlas/energia_hidraulica/4_5.htm). As pequenas centrais hidrelétricas (PCH’s) produzem de 1MW a 30MW e possui um reservatório com área inferior a 3 km² e as grandes centrais hidrelétricas (GCH’s) produzem acima de 30MW.

                      

Usina Termoelétrica

Tem a função de transformar energia térmica (gerada pela queima de combustível) em energia elétrica.

Funcionamento:

Em primeiro lugar, a água é aquecida em uma caldeira, que virará vapor. A força do vapor irá movimentar as pás de uma turbina, que consequentemente movimentará um gerador. A caldeira é aquecida com a queima de combustíveis fósseis, que depois liberados na atmosfera. Então a energia térmica gerada pela queima de combustíveis será convertida em energia cinética do vapor d’água em movimento. A usina termoelétrica converte a energia cinética do vapor d’água em energia cinética na turbina. Após o vapor ter movimentado as turbinas ele é enviado a um condensador para ser resfriado e transformado em água líquida para ser reenviado ao caldeirão novamente, assim, um novo ciclo começa. Por fim, a energia cinética da turbina é transformada em energia elétrica no gerador.

Vantagens:

A usina termoelétrica possui um baixo custo de instalação comparado aos custos de usinas hidrelétricas e nucleares e tem a possibilidade de implantações mais próximas do mercado consumidor.

Desvantagens:

Esse tipo de usina utiliza, na maioria das vezes, combustíveis fósseis não renováveis e possui uma elevada taxa de poluição ambiental, gerando alterações irreversíveis ao meio ambiente.

 Custo de instalação, capacidade de produção e características de operação:

O custo de implantação é em torno de U$ 7,000.00 em suas versões residenciais, de abastecimento autônomo, mais simples.  A maior termoelétrica do Brasil é a localizada no município de Duque de Caxias, no Estado do rio de Janeiro, TermoRio, que possui uma potência de 1.040MW. 

                         

Usina Termonuclear

Transforma energia nuclear, gerada pela queima de combustível nuclear, em energia elétrica.

Funcionamento:

O combustível utilizado na usina termoelétrica para gerar eletricidade é o nuclear. A água é aquecida pela energia nuclear, transformando-se em vapor e convertendo a energia nuclear em energia térmica. O vapor a alta pressão movimenta uma turbina que consequentemente, gira um gerador. A energia térmica é convertida em energia cinética do vapor d’água em movimento, essa energia é transformada em energia cinética na turbina e depois em energia elétrica no gerador.

Vantagens:

No Brasil, utiliza potencial nuclear brasileiro, pois há uma considerável reserva de urânio em solo nacional. Assim como as usinas termoelétricas, tem uma possibilidade de instalação mais próxima do mercado consumidor.

Desvantagens:

O custo de instalação de uma usina termonuclear é bastante grande. Há a possibilidade de acidentes nucleares, os resíduos produzidos são muito tóxicos e atualmente, não podem ser reaproveitados.

Custo de instalação, capacidade de produção e características de operação:

Os custos de implantação de uma usina termonuclear podem variar de US$0,03 por kilowatt/hora até US$0,14. Essas usinas possuem capacidade de produção igual ou  superior a 1.000MW.

                            

Usina Eólica

Transforma a energia gerada pela força dos ventos (energia eólica) em energia elétrica.

Funcionamento:

A força dos ventos movimenta uma hélice gigante conectada à um gerador que produz eletricidade. A usina eólica converte a energia eólica em energia cinética na turbina e essa energia é transformada em energia elétrica no gerador.

Vantagens:

A usina eólica utiliza energia natural, não poluente e renovável. A instalação é móvel e quando retirada pode-se fazer toda a área utilizada. Possui um baixo tempo de implantação (menos de seis meses) e diminui e emissão de gases de efeito estufa.

Desvantagens:

O custo de instalação de uma usina eólica é alto, tem a necessidade de uma situação geográfica favorável, com ventos intensos e constantes, que reduzem a quantidade de locais de implantação e gera um impacto visual devido aos aerogeradores.

Custo de instalação, capacidade de produção e características de operação:

O custo de produção de uma usina eólica é em torno de R$147 por MWh. A definição do preço está totalmente ligada às características do projeto, como: infraestrutura viária, infraestrutura de rede elétrica, tipo de solo, classe de vento, características do terreno e incluindo, obviamente, o aerogerador (fundação, torre, pás, nacele e transformador). O potencial é com base na velocidade do vento, se o vento atrasa, todo o sistema fica mais lento e as turbinas eólicas não estarão funcionando com boa capacidade. No Brasil, o potencial eólico é cerca de 250 000MW. Para implantação de uma usina eólica é necessário, primeiramente, definir a(s) área(s) e analisar o potencial eólico nestes locais. É importante também analisar as características topográficas e de vegetação da região.

                                

Usina Solar

Transforma a energia solar em energia elétrica.

Funcionamento:

Na usina solar, a energia proveniente do sol, pode ser utilizada para aquecer a água, transformando-a em vapor que movimentará as turbinas, ou pode ser convertida diretamente em energia elétrica através de painéis recobertos com células fotoelétricas. Depois, a energia elétrica passa por transformadores que a preparam para ser transmitida.

Vantagens:

Usina solar produz energia que não polui durante o seu uso, a sua instalação não necessita de grandes investimentos em linhas de transmissão, os painéis estão tornando-se mais potentes e o custo está decaindo e as centrais necessitam de pouca manutenção.

Desvantagens:

Os painéis solares possuem rendimento de apenas 25%, locais que possuem latitudes médias e altas sofrem quedas na produção de energia durante o inverno e as formas para armazenar a energia são pouco eficientes comparadas à combustíveis fósseis e com a usina hidrelétrica.

Custo de instalação, capacidade de produção e características de operação:

A produção é feita normalmente em regiões com baixa taxa de nebulosidade, onde os dias sejam ensolarados na maior parte do ano. Também é implantada em regiões com baixa umidade relativa do ar e clima mais seco. O custo de instalação de um sistema que produz 5 quilowatts-hora pico (kWp) é de 602 reais por megawatt-hora (MWh). Uma usina solar com potência ativa de 1MW tem capacidade de produzir 150MWh mês, como a usina de Tauá.