2.1 Hidrelétricas
2.1.2 Rendimento energético
A utilização do potencial hidráulico para a geração de energia elétrica constituiu até agora a melhor alternativa possível de aproveitamento dos recursos energéticos da natureza em nosso país. O potencial energético representado pelos nossos rios é o maior de todos os países, graças à imensa rede fluvial existente. Essa rede fluvial, por sua vez, resulta do alto grau de umidade e de intensidade de radiações solares que constitui a fonte primária de energia: com a evaporação das águas do oceano e dos solos, acumulam-se massas imensas de água em pontos elevados do continente, como já vimos. Então têm início os movimentos de massa líquida, capazes de restituir a energia solar consumida na forma de energia hidráulica.
Sua utilização não produz fumaça, não gera produtos radiativos nem qualquer outra forma de resíduo. Os problemas ligados a sua produção são de outra ordem, como será visto em capítulos futuros.
Depende da força da água para produzir energia elétrica. E, para que tenha uma produção em grande escala, e preciso construir represas, formando lagos com grande quantidade de água. Essa água, quando em queda, movimenta pás de turbinas para gerar eletricidade.
Segundo Silva (2001):
A geração de energia elétrica em usinas hidrelétricas depende do volume de água armazenada em seus reservatórios e das afluências de água provenientes de chuva, ou seja, cada usina tem a restrição de produção ligada à capacidade de seu reservatório, no caso das usinas que têm reservatório, e ao volume de afluência dos rios. Porém, às restrições operativas individuais somam-se as previsões de afluência futura, que fazem parte dos critérios de decisão do ONS. (P: 338).
A principal escolha do Brasil nos últimos 60 anos para produzir energia foi a hidrelétrica. O País está entre os cinco maiores produtores de energia hidrelétrica do mundo:
em 2007, 158 usinas desse tipo de energia estavam em operação. Os motivos para essa opção foram vários. Um dos mais importantes é a proximidade de muitos rios caudalosos, com desníveis, dos grandes centros urbanos, facilitando a transmissão da energia. Além disso, o Brasil não possuía produção de petró1eo e carvão mineral que justificasse a construção de usinas termelétricas movidas a essas matérias-primas.
Essa forma de geração de energia é muito importante para o planeta, pois, o que produz o faz de forma limpa e renovável e não gera danos significativos ao meio ambiente em
seu processo de produção. Além disso, é uma energia com alta produtividade, apesar de exigir um investimento inicial alto para a construção da barragem da represa.
As represas alagam áreas que poderiam ser usadas para agricultura e pecuária, inundam vilas e propriedades, causando problemas sociais. Podem submergir florestas e áreas naturais de valor eco1ógico. A produção de energia está sujeita ao volume de água dos rios, e, quando ocorrem grandes secas, corre-se o risco de racionamentos, como já aconteceram alguns anos atrás no Brasil.
Outro motivo importante é que essa geração de eletricidade não cria dependência do fornecimento de matérias-primas, tornando-se uma alternativa muito interessante principalmente para países em desenvolvimento. Aqui, a maior parte dos grandes rios já possui usinas hidrelétricas, e a tendência para o futuro é que as novas usinas passem a ser de menor porte, atendendo a demandas energéticas locais - como, aliás, já vem acontecendo.
Algumas indústrias cuja produção exige muita energia elétrica constroem as próprias usinas.
2.2 Seleção do melhor local
Realiza-se urna pesquisa para a seleção do melhor local para a instalação de uma Minicentral Hidroelétrica. Deve ser feito um inventario (partição de queda) de toda a bacia hidrográfica.
Esse estudo de acordo com a orientação do setor elétrico deve ser realizado, obrigatoriamente, antes de qualquer Estudo de Viabilidade / Projeto Básico, segundo o Manual de Inventário da ANEEL / ELETROBRÁS.
Um local adequado para a instalação de uma Minicentral Hidroelétrica deve atender aos seguintes requisitos:
- de preferência, deve possuir no local de instalação urna queda natural aceitável;
- devem existir no local, ombreiras naturais e boas condições de fundação;
- deverão existir no local, de preferência, ou na região, jazidas naturais de materiais de construção de boa qualidade e em boa quantidade para facilitar o transporte até a obra;
- os aspectos ambientais do local devem ser analisados de maneira simplificada, de urna forma que permita mostrar os possíveis impactos da construção na região.
2.2.1 Coleta e Análise de Dados
Todas as informações existentes sobre a bacia na qual será instalado a Minicentral Hidroelétrica devem ser pesquisadas em instituições oficiais, como a ANEEL, a ELETROBRÁS, a Concessionária de Energia, o IBGE, o Serviço Geográfico do Exército, etc.
A ANEEL gerencia um importante Sistema de Informação Hidrográfica (SIH), com dados hidrometeorológicos das principais bacias hidrográficas brasileiras. O Sistema de Informação Potencial Hidroelétrico Brasileiro (SIPOT) da ELETROBRÁS possui dados físicos operativos das principais usinas hidroelétricas do Sistema Interligado.
Os Planos Diretores de Recursos Hídricos (PDRH) deverão ser consultados. Devem ser procurados, também, órgãos dos governos estaduais e municipais. Além destes, devem ser consultados os Autoprodutores, os Produtores Independentes de Energia e as Concessionárias de Energia Elétrica que tenham algum projeto ou desenvolvimento na região.
Para as bacias já inventariadas, é indispensável à consulta aos estudos existentes. Para as bacias não inventariadas, visando o estudo de inventários simplificados, deverão ser coletados dados, tais como:
- mapas diversos da região, inclusive os rodos-ferroviários, et.;
- imagens de satélite; - perfis do rio, caso tenha;
- sistema energético da região;
- dados geológicos e geotécnicos, regionais e locais;
- dados ambientais sobre a região.
Os dados coletados devem ser organizados com vistas a:
- com base no mapa da bacia hidrográfica, conhecer o perfil do rio a ser estudado e identificar a localização de possíveis quedas naturais e dos locais de barramento.
- análise da consistência dos dados hidrometeorológicos;
- conhecerem-se os aspectos geológicos e geotérmicos dos locais;
- analisar-se a qualidade da água, para a verificação sobre os investimentos, em máquinas;
- verificação de locais de lançamentos de esgotos domésticos e industriais;
2.3 Reconhecimento do Local
Após a identificação dos locais, deverá proceder-se ao reconhecimento, via terrestre, com vistas a:
- confirmar ou alterar a posição dos locais definidos em escritos;
- verificar todos os estudos elaborados anteriormente, inc1uindo os de impactos e interferências locais e regionais;
- identificar as condições geomorfológicas da bacia ao longo do curso principal e dos seus afluentes;
- analisar as condições topográficas, hidrológicas, incluindo inspeção dos postos pluviométricos e fluviométricos existentes, e as condições geológicas e geotérmicas.
É importante lembrar a importância do melhor aproveitamento possível do potencial energético do curso da água, em extrema sintonia com o planejamento do Setor Elétrico.
Para se fazer uma boa instalação de uma MCH é necessário realizar estudos de Topografia, Geológicos e Geotérmicos e Hidrográficos.
2.3.1. Na região Sudeste
Devido à suas características de relevo, predominam na região os rios de planalto, naturalmente encachoeirados. Entre as várias bacias hidrográficas, merecem destaque:
Bacia do Paraná — O rio principal é formado pela junção dos rios Paranaíba e Grande. Nessa bacia se localizam algumas das maiores hidrelétricas do país, tanto no rio Paraná (Urubupungá e Itaipu) como nos rios Paranaíba (Cachoeira Dourada e São Simão) e Grande (Furnas e Volta Grande).
Bacia do São Francisco — O principal rio nasce em Minas Gerais, na serra da Canastra, atravessa a Bahia e alcança Pernambuco, Alagoas e Sergipe, no Nordeste.
Recebendo alguns grandes afluentes e outros menores, que chegam inclusive a secar (rios temporários), o São Francisco tem alta importância regional, por oferecer transporte, alimentação, energia elétrica e irrigação. No seu alto curso, que vai da
nascente a Pirapora (Minas Gerais), o São Francisco é acidentado e não-navegável, oferecendo, por outro lado, alto potencial hidrelétrico. A Usina Hidrelétrica de Três Marias foi aí construída a fim de regularizar o curso do rio, fornecer energia elétrica e ampliar seu trecho navegável, através de comportas que fazem subir o nível das águas.
Já no médio curso, que estende de Pirapora e Juazeiro (estado da Bahia), o rio é inteiramente navegável. O baixo curso do São Francisco localiza-se inteiramente na região Nordeste.
Bacias do Leste — São um conjunto de bacias secundárias de diversos rios que descem das serras litorâneas para o Atlântico, merecendo destaque as bacias dos rios Pardo, Rio Doce e Jequitinhonha, em Minas Gerais, e Paraíba do Sul, em São Paulo e Rio de Janeiro.
Bacias do Sudeste-Sul — A região Sudeste é drenada também por estas bacias, destacando-se a do rio Ribeira do Iguape, no estado de São Paulo.
2.3.2. As Hidrelétricas da região Sudeste
A Usina de Água Vermelha ou Usina Hidrelétrica José Ermirio de Moraes, localizada entre os municípios de Iturama e Ouroeste. Teve sua construção iniciada em 1973, sendo concluída em 1979, com potência instalada de 1.396 MW.
A usina Água Vermelha, com 1.396,20 MW de potência instalada, está localizada no rio Grande, a 80 km da confluência com o rio Paranaíba, tem sua produção de energia destinada a região que mais consome energia elétrica em todo o país, a região Sudeste.
A transmissão até o anel energético da Grande São Paulo é feita através das subestações de Araraquara, Ribeirão Preto e Santa Bárbara d´Oeste.
O local onde foi construída a usina denominava-se Cachoeira dos Índios e era formada por várias quedas com nomes curiosos tais como: "Tombo das Andorinhas",
"Caldeirão do Inferno", "Tombo dos Dourados", "Tombo das Três Pedras", Tombo da Fumaça" e "Véu de Noivas".
À montante desta cachoeira há vários afluentes contribuíram para aumentar o volume de água do rio Grande, entre eles o córrego "Água Vermelha" e, em função do deságüe deste
afluente ser água barrenta (terra vermelha), proveniente de erosões, surgiu o nome "Água Vermelha".
As obras da usina foram iniciadas em 1973 e foram marcadas pelo emprego de avançadas técnicas de engenharia, como o concreto refrigerado. O primeiro grupo entrou em operação em agosto de 1978.
O rio São Francisco, rio de planalto, tem em seu curso a usina hidrelétrica de Três Marias, que, além de gerar energia para a região, através da construção de barragens, contribui para a regularização do trecho do rio onde está localizada.
Outro rio importante do Sudeste é o rio Paraná, onde se localizam as mais importantes usinas hidrelétricas do país, como as de Jupiá e de Ilha Solteira, que constituem o Complexo Hidrelétrico de Urubupungá (5 300 000 kW).
Um dos afluentes do Paraná, que atravessa quase todo o estado de São Paulo, é o rio Tietê. Esses dois rios formam a hidrovia Tietê-Paraná, a mais importante do Brasil, que já se encontra em funcionamento parcial.
Por essa hidrovia, milhares de toneladas de soja produzidas anualmente em Goiás estão sendo transportada de São Simão, cidade goiana, até Pederneiras, em São Paulo, numa extensão de 640 km pelos rios Parnaíba, Paraná e Tietê. Cada comboio com quatro chatas transporta carga equivalente a 135 caminhões, o que demonstra o baixo custo do transporte fluvial.
Próximo a Barra Bonita, em São Paulo, essa hidrovia, com 400 km de extensão, recebe a denominação de hidrovia do Álcool, por onde trafegam embarcações transportando cana-de-açúcar, álcool, gado e fertilizantes.
O rio Tietê, além de ser aproveitado como meio de transporte, é muito utilizado como fonte de energia, tendo em seu curso várias usinas hidrelétricas, como as de Barra Bonita, Bariri, Promissão e Nova Avanhandava.
Atravessando terras de Minas Gerais e do Espírito Santo, encontra-se o rio Doce parte de seu vale possui grande importância econômica, pois dele se extrai o minério de ferro, que é exportado para inúmeros países.
Outros rios da região que merecem destaque são: o Paraíba do Sul, em São Paulo e no Rio de Janeiro; o Ribeira do Iguape, no sul do estado de São Paulo; e o rio Grande, entre São Paulo e Minas Gerais. Este último, com grande potencial hidrelétrico, comporta as usinas de Furnas, Itutinga e Marimbondo, entre outros.
A principal fonte de energia do Sudeste é a hidroeletricidade obtida das inúmeras usinas dos rios da região.
Fotos de algumas Hidrelétricas da Região Sudeste:
UHE Água Vermelha - Figura: 10
Usina Hidrelétrica de Marimbondo – Icem/SP – Figura 11
Usina Hidrelétrica de Itatinga – Bertioga/SP – Figura 12
Usina Hidrelétrica de Furnas – Figura 13
UHE Ilha Solteira/SP - Figura: 14
UHE Porto Primavera - Figura 15
Figura 16 Usina Hidrelétrica Barra Bonita Tietê – SP –
UHE Jaguara – Figura: 17
UHE Tres Marias – Figura: 18
Usina Hidrelétrica de Bariri – Tietê/SP – Figura 19
Usina Hidrelétrica de Amador Aguiar I – Uberlândia/MG – Figura 20
2.3.3 Na região Norte
Segundo dados da EPE - Empresa de Pesquisas Energética - o atual parque hidrelétrico brasileiro instalado representa cerca de 30% do potencial hidrelétrico do país.
Porém, o potencial remanescente se encontra essencialmente na Região Norte do Brasil, que por ser uma extensa área de planície, impede a construção de grandes reservatórios. Soma-se a esta restrição física, a imposição de uma rígida legislação ambiental a partir da Constituição de 1988. Como resultado, existe uma grande dificuldade para construção de novas hidroelétricas que, mesmo sendo licenciadas, terão características de usinas a fio d’água, pelas restrições físicas e ambientais mencionadas, como se pode constatar nos dois empreendimentos do Rio Madeira recentemente licitada. Belo Monte, Tapajós e outros seguirão a mesma tendência. Logo, um corolário imediato dessas limitações é a redução da capacidade de regularização da geração.
Devido ao menor impacto ambiental em termos de área alagada, a construção de Pequenas Centrais Hidroelétricas (PCH) se constitui em um importante instrumento na exploração dos recursos hídricos do país. A exploração do potencial hídrico através da construção de PCH é uma estratégia importante para auto-produtores de energia elétrica.
Entretanto, em termos do sistema elétrico como um todo, porém a necessidade de complementação descrita no parágrafo anterior permanece válida devido à reduzida escala de geração das PCH.
Esta crescente restrição de atender a carga no período seco impõe ao sistema elétrico brasileiro o desafio de complementar o parque hídrico com usinas que tenham a vocação para operarem na base do sistema durante o período seco. Atualmente esta complementação ocorre através de usinas térmicas movidas a combustíveis fósseis, na maioria dos casos com elevado custo variável unitário (CVU). Estas usinas foram contratadas para servirem como “backup”
do sistema, apresentando, segundo os modelos matemáticos, uma probabilidade média baixa de serem despachadas no ano. No entanto, a evolução da matriz elétrica brasileira para uma matriz hidrotérmica, conforme assinalado anteriormente exigirá um período de despacho dessas térmicas certamente maior do que a média estimada, sobretudo no período seco, o que acarretaria um impacto sobre o nível de preços da energia no Brasil não previsto.
Algumas Hidrelétricas da Região Norte:
Usina Hidrelétrica de Balbina – Presidente Figueiredo/AM – Figura 21
Usina Hidrelétrica Tucuruí – Figura: 22
UHE Itaparica – Figura: 23
UHE Paulo Afonso – Figura 24
Reservatório do Complexo de Paulo Afonso - Paulo Afonso I, II e III - Figura: 25
UHE Xingó – Figura: 26
2.3.4 Na região Sul
Segundo CASTRO et al. (2008), a região Centro-Sul do país, onde se localiza a maior parte da demanda brasileira por energia elétrica, concentra percentual superior a 80% da produção brasileira de cana de açúcar. Uma conseqüência imediata desta concentração é que as usinas produtoras de bioeletricidade se situam próximas ao centro de carga, logo são fontes de geração distribuída. A vantagem de se ter usinas próximas ao consumo é a menor necessidade de investimentos em linhas de transmissão e, por conseqüência, menores custos de transmissão, diminutos impactos ambientais nos locais onde estas linhas seriam construídas com maior eficiência do sistema elétrico devido à redução das perdas.
A região Sul é abrangida pelas bacias hidrográficas do Paraná, do Uruguai e do Atlântico Sul. Os rios da região são aproveitados para a navegação, irrigação de áreas de agricultura, abastecimento urbano e geração de energia. Dos rios da região destacam-se: o Jacuí e o Uruguai no RS; o Itajaí em SC; o Iguaçu e o Paraná no PR.
O rio Paraná é importante na região Sul, sendo aproveitado como via de transporte e para a produção de energia elétrica. Nele foi construída a usina hidrelétrica de Itaipu, a maior do mundo em operação.
O período da safra sucroenergética entre abril e novembro coincide com o período seco no subsistema Centro/Sul do setor elétrico brasileiro, o qual possui 70% da capacidade de armazenamento dos reservatórios do país. Portanto, a bioeletricidade é intrinsecamente uma energia complementar à geração hídrica e aí consiste seu maior benefício para o sistema elétrico que, no entanto não está sendo devidamente precificado nos leilões de energia nova genéricos, ou seja, leilão onde concorrem múltiplas fontes.
Como examinado na primeira parte deste estudo, a redução da capacidade de regularização da geração hídrica exigirá a inserção de fontes de energia com vocação para operar na base, especialmente no período seco. Neste sentido, a bioeletricidade - por ter geração inflexível e custo marginal desprezível – se constitui em uma fonte de energia de grande relevância na complementação do parque hídrico. Como resultado desta importância, de acordo com o ONS, cada 1.000 MWmed de bioeletricidade inseridos na Rede Básica durante o período seco significa a poupança de 4% dos reservatórios do subsistema Centro- Sul. Portanto, o estímulo à maior participação da bioeletricidade na matriz é uma ação de política energética importante e correta para o sistema elétrico e para a modicidade tarifária. O Operador Nacional do Sistema poderá despachar esta energia de custo baixo e absolutamente
previsível no período seco de maneira inflexível, podendo assim deslocar a “pilha de usinas” e fazer com que as usinas com elevado CVU sejam despachadas o mínimo possível e possam exercer a sua real e necessária vocação: atuar como backup do sistema.
A distribuição de energia elétrica na região Sul é controlada pela Eletrosul, com sede em Florianópolis (SC), que estende a atuação ao Estado de Mato Grosso do Sul e também a outras áreas do Brasil, devido a interligações com a rede de energia da região Sudeste.
Em relação às usinas hidrelétricas que ainda existem em atividade desde o século XX, entraram em funcionamento entre as décadas de 1990 e 2000, tais como Usina Hidrelétrica de Ilha Grande, no rio Paraná, Usina Hidrelétrica de Machadinho, no rio Pelotas, e Usina Hidrelétrica de Itá, no rio Uruguai.
Usina de Itaipu – Figura: 27
Barragem de Barra Bonita – Figura: 28
Hidrelétrica Passo Real – Figura: 29
Usina de Santa Cruz - Figura: 30
2.4. Licença Ambiental
Segundo levantamento feito pelo Centro Nacional de Referência em Pequenas Centrais Hidrelétricas - CERPCH, o principal fator para o descumprimento das metas estipuladas pelo cronograma do empreendedor são os entraves ambientais.
O Licenciamento Ambiental está previsto na Lei nº 6.938 de 31.08.81, e é regulamentado quanto a procedimentos e critérios para sua efetiva utilização como instrumento de gestão ambiental pela Resolução Conama nº 237 de 19.12.97 e nº 302 de 20.11.02. Cabe ressaltar que todo o processo de licenciamento ambiental junto ao IBAMA é feito em sintonia com os Órgãos Estaduais de Meio Ambiente.
No que tange ao meio ambiente, Zulcy (1992), pondera que o impacto da central hidrelétrica no ecossistema deve ser avaliado no local, antes de qualquer tomada de decisão sobre a viabilidade do empreendimento, de seu arranjo final e sua operacionalidade.
Assim, estes impactos tendem a serem minimizados à medida que exista uma fase preliminar de planejamento da atividade, correspondente à fase de estudos para definição da localização do empreendimento, programas ambientais e planos de monitoramento.
Permeando todo o cenário acima, grande parte das PCH’s das regiões Sudeste e Nordeste está com seu cronograma atrasado. Mesmo para aquelas centrais que já dispõem de LI e que conseqüentemente têm o compromisso de manter o projeto final compatível com o deferimento desta, os atrasos são absoluta maioria.
Segundo os empreendedores, o principal motivo do atraso do cronograma está relacionado com a obtenção do licenciamento ambiental das PCH's, ocasionado, dentre outros fatores, pela demora de obtenção da LI. Ressalta-se ainda que a maioria das obras ainda não foram iniciadas, comprometendo todo o cronograma normal de execução do empreendimento. Como resultado, os empreendimentos podem ter sua Licença de Operação - LO atrasada, resultando na suspensão do direito de iniciar/continuar as obras, e podendo acarretar, inclusive, perda da concessão de exploração.
Além disso, o início do pagamento dos empréstimos obtidos é fixado tomando como base o cronograma de implantação da central. Se esses atrasos se tornam muito grandes, pode ocorrer do proprietário ou do investidor ser obrigado a iniciar o pagamento do financiamento antes mesmo que a PCH entre em operação comercial.
Para as PCH's que ainda não obtiveram LI, a situação é ainda mais grave, pois não é autorizada a execução de quaisquer obras ou atividades destinadas à implantação do empreendimento no local do aproveitamento, e desta forma nenhuma PCH pode ter sua obra iniciada.
Torna-se, portanto, imprescindível, compatibilizar o projeto com as exigências dos órgãos ambientais. Nakazawa (2005) acredita que a principal razão desse entrave é a ausência de um modelo de metodologia adequado ao porte, às características e às particularidades das PCH's.