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Serão apresentados aqui os resultados de diferentes Projetos de Extensão e disciplinas do Curso de Engenharia de Energia da Universidade Federal de Alagoas (UFAL).

Projeto de Hidrelétricas Reversíveis, Disciplina Máquinas de Fluxo 2024.2

As Usinas Hidrelétricas são empreendimentos de engenharia projetados para a geração de energia elétrica, cujo funcionamento fundamenta-se na conversão da energia mecânica, proveniente do movimento das pás dos rotores acoplados aos geradores, em energia elétrica. Esse processo é viabilizado pelo aproveitamento do fluxo de água, que, ao movimentar as turbinas, transforma a energia potencial e cinética da água em energia mecânica, a qual é subsequentemente convertida em energia elétrica pelos geradores. Dessa forma, as hidrelétricas desempenham um papel estratégico no sistema energético, contribuindo para o suprimento de eletricidade de maneira sustentável e renovável, alinhando-se às demandas globais por fontes de energia limpa e de baixo impacto ambiental.

No entanto, a geração de energia hidrelétrica enfrenta desafios significativos em períodos de escassez hídrica, como a falta de chuvas, que reduzem o volume dos reservatórios e, consequentemente, a capacidade de produção de energia. Para atender a picos de demanda energética, especialmente em momentos críticos de baixa disponibilidade hídrica, tornou-se essencial a implementação de soluções complementares que garantam a estabilidade e a confiabilidade do sistema elétrico. Nesse contexto, as Usinas Hidrelétricas Reversíveis emergem como uma tecnologia de grande relevância.

As Usinas Hidrelétricas Reversíveis, também conhecidas como sistemas de bombeamento, possuem a capacidade de operar em dois ciclos distintos: no modo gerador, produzem energia elétrica a partir da queda d'água, como uma usina convencional; e no modo bombeamento, utilizam energia elétrica excedente da rede para bombear água de um reservatório inferior para um superior, armazenando-a como energia potencial. Esse mecanismo permite que a água seja reutilizada para geração de energia em momentos de alta demanda, funcionando como uma "bateria hidráulica" que auxilia na regulação do sistema elétrico e no equilíbrio entre oferta e consumo.

Além de sua função estratégica no armazenamento de energia, as Usinas Hidrelétricas Reversíveis contribuem para a integração de fontes intermitentes de energia renovável, como a eólica e a solar, ao sistema elétrico. Ao armazenar energia em períodos de baixa demanda e liberá-la em momentos de pico, essas usinas ajudam a mitigar a variabilidade inerente a essas fontes, promovendo maior eficiência e segurança energética. Dessa forma, elas representam uma solução tecnológica avançada e essencial para a transição energética global, alinhando-se aos objetivos de sustentabilidade e redução de emissões de gases de efeito estufa.

No panorama brasileiro, existem atualmente quatro usinas reversíveis instaladas: Pedreira, Traição e Edgard de Souza, localizadas no estado de São Paulo, e Vigário, no estado do Rio de Janeiro. Contudo, essas instalações não operam em sua total capacidade como usinas reversíveis, uma vez que sua função principal foi reorientada para o controle de cheias em rios. Essa mudança de prioridade fez com que o uso dessas estruturas para geração de energia elétrica caísse em desuso.

A usina de Vigário (88MW) integra o complexo Lajes, no estado do Rio de Janeiro, embora possua unidades reversíveis, sua função principal é bombear a água do rio Paraíba do Sul para o reservatório de Vigário, permitindo a geração na usina de Nilo Peçanha.

Inaugurada em 1952, a Usina Elevatória Vigário integra o Complexo de Lages da Light Energia, um sistema de instalações nas bacias dos rios Piraí, Paraíba do Sul e Guandu. Sua operação eleva as águas do reservatório de Santana para o de Vigário em 36 metros, utilizando quatro turbinas reversíveis de 22 MW cada, com capacidade de bombeamento de 188,8 m³/s.

Juntamente com a Usina de Santa Cecília, ela viabiliza a transposição de parte das águas do Rio Paraíba do Sul para a Bacia do Guandu, garantindo o abastecimento da Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Historicamente, as unidades de Vigário (instaladas em 1953) foram as terceiras turbinas reversíveis do mundo, precedidas apenas pelas de Traição e Pedreira (SP). O Complexo de Lajes, iniciado em 1903, é parte essencial do sistema de geração da Light.