Breve Cenário das Turbinas Hidrocinéticas no Contexto Brasileiro

Autora: Engª. MSc. Ana Rafaela Sobrinho de Miranda Segundo

Segundo Miranda (2018), “A problemática que envolve o desafio energético mundial está diretamente relacionada às questões políticas e, de forma subentendida, aos sinais de melhoria na qualidade de vida, onde aumenta-se a demanda e a exigência por energia elétrica e sistemas sustentáveis. Contudo, a influência de sinais políticos que supram com investimentos as indicações de potencial de evolução energética é o princípio de desenvolvimento da cadeia energética.
Com o crescimento mundial de geração por fontes hidráulicas e com sua alta participação na matriz elétrica brasileira, investimentos em pesquisas sobre o aproveitamento do potencial energético remanescente de usinas hidroelétricas têm aumentado. Esforços por parte das instituições governamentais e privadas que atuam no setor elétrico, no que diz respeito às inovações tecnológicas, têm contribuído com o cenário de eficiência de turbinas hidráulicas, hidrocinéticas e eólicas. Com isso, o avanço tecnológico tem tornado essa tecnologia competitiva, quando comparada às outras fontes de energia advindas da queima de combustíveis fósseis, por meio de avanços de métodos computacionais, estudos aerodinâmicos, estruturais e experimentais.
Por definição, turbinas eólicas e hidrocinéticas são responsáveis por transformarem energia cinética do fluido de trabalho (ar ou água) em energia mecânica que, por sua vez, é transformada em energia elétrica pelos geradores. Turbinas axiais de eixo horizontal recebem o escoamento do fluido em sentido paralelo ao eixo da máquina e são as mais predominantes nos mercados eólicos e hidrocinéticos. As abordagens de conversão de energia por tecnologia eólica e hidrocinética têm grande semelhança entre si e, a principal diferença entre elas, está sobre o tipo de fluido de trabalho que é utilizado.
As turbinas hidrocinéticas representam uma fonte alternativa de geração de eletricidade em comunidades ribeirinhas isoladas, se apresentando como uma opção de conversão energética. No Brasil, a evolução da tecnologia hidrocinética teve seu início na década de 80, com o estudo do Instituto Nacional de Pesquisa da Amazônia (INPA), onde Harwood (1985) construiu um protótipo hidrocinético de eixo horizontal, conhecido como cata-água. Com essa pesquisa, obteve-se 22% de eficiência da turbina, que continha 400 mm de diâmetro, porém enfrentou-se problemas de detritos e ancoragem, que dificultaram a evolução do trabalho. A partir da década de 90, a Universidade de Brasília
(UnB) foi uma das unversidades que liderou as pesquisas em hidrocinética.
O primeiro protótipo de turbina hidrocinética com instalação bem sucedida ficou conhecida como turbina de primeira geração, projetado e construído por um grupo de pesquisadores da UnB. A máquina gerou eletricidade por pouco mais de uma década, instalada na zona rural do município de Correntina, estado da Bahia, região ribeirinha de
fluxo constante e pouca alteração de nível da água ao longo do ano. Um estator exerceu o papel de direcionar o escoamento no rotor da máquina com capacidade de 1 kW, que atendeu um posto médico da região, com um diâmetro de 0,8 m e 6 pás.”. As pesquisas deram origem à outras duas gerações de turbinas, com importantes inovações estruturais, que adicionaram maiores eficiências às máquinas. O Laboratório de Energia e Ambiente
da Universidade de Brasília ainda promove pesquisas nesta área, com a preocupação de contribuir com o desempenho hidrodinâmico de turbinas de eixo horizontal, principalmente hidrocinéticas.

REFERÊNCIAS

1. MIRANDA, Ana Rafaela Sobrinho de. Sistema modular de acionamento, controle e monitoramento de ensaios de turbinas de eixo horizontal. 2018. Dissertação (Mestrado em Sistemas Mecatrônicos) – Universidade de Brasília, Brasília, 2018.
2. ELS, R. H. van et al. Hydrokinetic turbine for isolated villages. PCH Notícias & SHP News, v.19, p. 24–25, 2003.

INFORMAÇÕES DA COLUNISTA

Engenheira de Energia, Mestra em Sistemas Mecatrônicos e Doutoranda em Ciências Mecânicas pela Universidade de Brasília (UnB). Professora de Eletricidade e Mecânica dos Fluidos no curso de Engenharia Civil do Centro Universitário do Planalto Central Apparecido dos Santos – UNICEPLAC. Faz pesquisas na linha de Energia e Ambiente, voltadas principalmente para geração de energia por fontes renováveis, recuperação energética e remediação ambiental.