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7 Usina Hidrelétrica Reversível Kannagawa: Difference between revisions

From Curso Engenharia de Energia / CECA / UFAL
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Os principais elementos de uma estação de bombeamento:
Os principais elementos de uma estação de bombeamento:
** Lower resorvoir or river (Reservatório ou rio inferior)
** Lower resorvoir or river (Reservatório ou rio inferior)
** Penstock (Tubulação forçada)
** Penstock (Tubulação forçada)

Latest revision as of 03:40, 6 April 2025

Usina Hidrelétrica Reversível Kannagawa [edit]

Usinas Hidrelétricas[edit]

A energia hidrelétrica é gerada a partir da força da água, transformando energia potencial em elétrica por meio de infraestruturas como barragens, represas e usinas. Cada termo tem um significado específico: a barragem é a estrutura de concreto, a represa armazena a água, e a usina contém os equipamentos de geração. O processo de geração envolve a movimentação da água entre dois pontos com diferentes altitudes (salto), passando por turbinas que convertem a energia cinética em mecânica e, depois, em elétrica via geradores. O rendimento desse processo é alto, entre 90% e 95%.

Há três tipos de usinas:

  • Fio d’água: funcionam conforme o fluxo natural do rio, sem armazenamento significativo.
  • Com reservatório: armazenam água e permitem controle sobre a geração conforme a demanda.
  • Reversíveis: podem bombear água de volta para um reservatório superior, armazenando energia elétrica como energia potencial.


Vantagens da energia hidrelétrica:

  • Reutilização da água.
  • Longa vida útil das instalações.
  • Sustentabilidade (baixa emissão de gases poluentes).
  • Flexibilidade para atender picos de demanda.
  • Controle de cheias.
  • Baixo custo operacional.
  • Suporte a outras fontes renováveis como solar e eólica.


Apesar do alto custo inicial, é uma fonte eficiente e estratégica de energia limpa.

Usinas Hidrelétricas Reversíveis[edit]

A energia hidrelétrica de armazenamento bombeado (PSH) utiliza dois reservatórios em diferentes altitudes para gerar e armazenar energia. A água desce do reservatório superior para o inferior, gerando eletricidade, e depois é bombeada de volta, consumindo energia. Geralmente essa água é bombeada durante os horários de menor demanda, uma vez lá essa água é usada para gerar eletricidade em horários de pico de consumo de eletricidade. Esse sistema funciona como uma bateria gigante, armazenando e liberando energia conforme a demanda. Existem dois tipos de PSH: circuito aberto, conectado a corpos d’água naturais, e circuito fechado, sem conexão com fontes externas.

Circuito Aberto
Circuito Fechado

Os principais elementos de uma estação de bombeamento:

    • Lower resorvoir or river (Reservatório ou rio inferior)
    • Penstock (Tubulação forçada)
    • Upper reservoir (Reservatório superior)
    • Dam (Barragem)
    • Intake and discharge tunnels (Túneis de admissão e descarga ou Túnel de condução)
    • Turbines (Turbinas)
    • Generator Unit (Unidade Geradora)
    • Surge chamber (Câmara de surto ou Tanque de compensação)
    • Transformers (Transformadores)
    • Power Grid (Rede elétrica)
    • Drains (Drenos)

Em épocas de menor demanda e maior produção de energia eólica ou solar renovável não administrável, o excedente de energia é usado para elevar água do reservatório inferior para o reservatório superior. Isso é obtido por meio de uma bomba hidráulica que, alimentada pela rede elétrica , transforma a energia elétrica em energia mecânica, impulsionando a água por uma tubulação forçada e um túnel de condução. Uma vez no topo, o reservatório superior atua como um tanque de armazenamento de água. Durante os horários de pico, quando a demanda não é atendida por geração renovável, a usina de armazenamento bombeado opera de forma semelhante a uma usina hidrelétrica convencional. O processo começa com a água armazenada no reservatório superior, fechado por uma barragem , que é direcionada através do túnel de condução para o reservatório inferior. Nesta seção, a água adquire energia cinética ao passar pela tubulação forçada, que é convertida em energia mecânica rotativa na turbina hidráulica. Essa energia é então convertida em energia elétrica no gerador. Em alguns casos, um tanque de compensação é usado para regular as pressões de água entre os condutos precedentes. A eletricidade produzida na usina elétrica é então encaminhada através dos transformadores e transportada por linhas de alta tensão para as residências e indústrias conectadas à rede elétrica para consumo. Enquanto isso, a água, uma vez gerada a eletricidade, flui para o reservatório inferior através do canal de drenagem, onde é armazenada novamente. O diferencial da energia hidrelétrica reversível em relação à energia convencional está no fato de que esse ciclo de subida e descida da água pode ser realizado quantas vezes forem necessárias sem consumo adicional de água.

Projeto de energia de armazenamento bombeado de Kannagawa[edit]

Quanto maior a queda d'água, mais compactas e mais ecologicamente corretas as instalações hidrelétricas se tornam. Ou seja, no caso de projetos hidrelétricos com queda d'água alta, a barragem, o sistema hidroviário e os equipamentos eletromecânicos podem ser menores do que aqueles com queda d'água menor, desde que gere a mesma energia elétrica e energia. Kannagawa Pumped Storage Power Project (PSPP), um dos projetos de energia hidrelétrica com queda efetiva extremamente alta no Japão, será introduzido como um projeto de energia hidrelétrica ecologicamente correto. O Kannagawa PSPP foi construído desde 1997 pela Tokyo Electric Power Company Inc. (TEPCO). O projeto tem a saída máxima de 2.820 MW (seis unidades de 470 MW), a descarga máxima da planta para geração de 510 m3/s e a queda efetiva de 653 m. A TEPCO colocou a Unidade No. 1 da planta em operação em 2005. A capacidade da Unidade, consiste em um motor-gerador com 525 MVA e uma turbina-bomba com 482 MW.

Localização[edit]

Ueno village, Tano District, Gunma Prefecture/Minamiaiki Village, Minamisaku District, Nagano Prefecture.

Nome do rio[edit]

Rio Minamiaiki, Sistema de Água do Rio Shinano (barragem superior) e Rio Kannagawa, Sistema de Água do Rio Tonegawa (barragem inferior).

Capacidade[edit]

  • A Unidade 1 tem 470.000 kW (início da operação comercial em 22 de dezembro de 2005).
  • A Unidade 2 também tem 470.000 kW (início da operação comercial em 2012).
  • As unidades 3-6 têm um total de 1.880.000 kW (operação comercial após 2032 [planejado].
  • Total: 2.820.000 kW.

Altura efetiva[edit]

653 metros

Descarga da planta:[edit]

510 metros cúbicos por segundo (Unidades 1-6)

Usina de energia[edit]

  • Tipo: usina de energia subterrânea
  • Equipamento principal:
    • Bomba-turbina Francis de eixo vertical (6 unidades, 482 MW)
    • Motor-gerador síncrono CA trifásico (6 unidades, 525 MVA）

Referências[edit]


  • [4] NISHIWAKI, Y. A Proposal to Realize Sustainable Development of Large Hydropower Project. Society for Social Management Systems Internet Journal, vol.5, 2009. Disponível em: <https://kutarr.kochi-tech.ac.jp/records/949>. Acesso em: 04 abr 2025.
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