Como você acha que a água contribui para gerar energia elétrica nas usinas hidrelétricas?

Como você acha que a água contribui para gerar energia elétrica nas usinas hidrelétricas?

Entrevista com o Sr. Raphael Cohen que é o principal consultor mecânico e elétrico, em coordenação com a Electricité de France (EDF), do Projeto Gilboa, que é a primeira Central Hidrelétrica Reversível (CHR) em Israel.

Raphael Cohen é o Presidente e fundador da R. Cohen & Assoc. Electrical & Automation Consulting Engineers Ltd. Que oferece serviços profissionais de alto nível na área de Engenharia Elétrica, Distribuição de Energia, Processo Industrial, Automação, Sistemas de Baixa Tensão, Iluminação, Sistemas de gestão predial e Sistemas de conservação de energia

A usina de energia de Gilboa, localizada a 60 km a leste de Haifa, aumenta a capacidade de geração de energia instalada de Israel em 2.5%. Contribui para a crescente confiabilidade no fornecimento de energia e irá prover uma importante ferramenta para controlar a demanda e distribuição de eletricidade.

Durante os horários fora de pico, a usina reversível utiliza a energia de outras usinas para transferir água para o reservatório de armazenamento alto. Já durante os horários de pico quando a demanda de eletricidade é bem maior, a água armazenada é reutilizada para gerar energia. Isto ajuda a reduzir o custo operacional geral de produção de energia e nivela a flutuação na saída de fontes de energia intermitente.

Raphael Cohen gentilmente concordou em falar com a SERGI TRANSFORMER PROTECTOR no seu escritório em Tel Aviv e respondeu aos nossos questionamentos com relação a este projeto.

Você poderia, por favor, descrever o Projeto Gilboa – Central Hidrelétrica Reversível (CHR), sua singularidade e a importância deste projeto para Israel?

Esta CHR é bastante importante para um país como Israel que é totalmente independente para o seu fornecimento de eletricidade e com um importante pico de eletricidade durante o dia. Eletricidade não pode ser armazenada, mas energia sim. A CHR armazena energia em forma de água que pode ser liberada quando necessária

A usina de Gilboa tem contribuído para o crescimento da confiabilidade do fornecimento de energia e tem fornecido uma importante ferramenta de controle de demanda e distribuição de eletricidade. A CHR possui dois reservatórios (alto e baixo) com 2.4 milhões de metros cúbicos de água em cada. A diferença de altura entre os dois reservatórios é de 574 metros, o qual permite uma rápida queda de água que gera energia graças as poderosas turbinas-bombas.

Quando o reservatório superior está sendo esvaziado, a usina pode fornecer uma força repentina de até 300 MW dentro de 2 minutes, o qual corresponde a 300 000 condicionadores de ar sendo ligados ao mesmo tempo. Quando o reservatório inferior está cheio, a usina bombeia a água para o reservatório superior onde se aguarda pelo próximo pico de eletricidade para ser liberada.

Uma particularidade da usina de Gilboa é a subestação subterrânea. Você poderia descrever o lugar?

O lugar possui um túnel dentro da Montanha com aproximadamente 2.2 km de comprimento com uma casa de força subterrânea composta de 2 cavernas. A primeira caverna abriga as 2 turbinas-bomba e um gerador-motor, as válvulas de admissão principais e equipamentos associados. A segunda caverna abriga os dois principais transformadores de potência (180 MVA) e o equipamento comum de partida (Conversos de Frequência Estática e equipamentos associados).

É uma área totalmente fechada abaixo da montanha, o qual é um problema que iremos discutir depois. A energia é gerada a 15.75 kV, então elevada a 161 kV que é a principal rede de tensão de Israel. Os cabos de 161 kV passam por 1500 metros na usina subterrânea até alcançar a subestação externa que conecta a usina a rede através de 2 linhas. Este projeto foi o primeiro em Israel e por esta razão foi muito importante que pudesse ter sucesso.

Como você conheceu sobre a SERGI TRANSFORMER PROTECTOR (TP)?

No início nós não conhecíamos sobre a SERGI. Quando começamos a projetar este empreendimento, nós preparamos a especificação. Não existe outro projeto em Israel com transformadores subterrâneos.

Nós estávamos com receio de que uma explosão pudesse ocorrer e toda a montanha pudesse colapsar e o projeto fosse por água abaixo. Então, colocamos uma sentença na especificação para que houvesse precaução e que o projeto pudesse ser feito no sentido de evitar qualquer explosão do transformador, mas sem saber qual solução utilizar.

Então o consultor da Electricité de France (EDF) recomendou a SERGI mas ao mesmo tempo nós não sabíamos o que era. Nó vimos alguma informação sobre o TRANSFORMER PROTECTOR (TP), e acabou sendo a solução perfeita para a usina reversiva de Gilboa.

Nós fomos os primeiros a utilizar esta tecnologia em Israel e durante o Congresso de EILAT em 2015, Eu pude apresentar o projeto para os participantes e explicar os benefícios do TP como uma solução preventiva na explosão e incêndio de transformadores.

Qual seriam as consequências de uma explosão de transformador para a usina?

Devido aos riscos de explosão de transformadores, a usina poderia ser completamente destruída pela explosão, e o incêndio poderia se espalhar pelo túnel e a montanha colapsar. A água poderia inundar totalmente a usina subterrânea provocar a explosão do gerador.

Um completo desastre!

Você poderia explicar as razões por que o TP foi instalado nos transformadores da usina de Gilboa?

A razão é bastante simples. Foi para eliminar completamente o risco de explosão provocando consequências catastróficas como o colapso da montanha. Além da proteção no caso de uma falha interna, o TP também protege o transformador de qualquer fogo externo.

Quais foram os passos cruciais deste projeto?

Nós primeiros validamos as especificações técnicas com a EDF, a qual foi a consultora deste projeto. Com 100 anos de experiência em hidrelétricas, 400 hidrelétricas, 700 barragens e 7 grandes CHR na França, a EDF, foi a Consultora perfeita para este projeto sendo uma das poucas empresas do mundo a projetar, construir, operar e manter hidrelétricas e especialmente CHR por anos.

Nós tivemos muitas reuniões entre as parceiras onshore (SERGI) e offshore (ELCO) para clarificar e validar o projeto final, e especificar escopo de trabalho para a instalação. Nós também fomos a Paris para uma visita técnica a matriz da SERGI antes do envio do material para Israel.

Durante todo o processo da especificação técnica ao comissionamento, a SERGI estava supervisionando tudo. Um engenheiro da SERGI foi ao local das obras durante a instalação e voltou para o comissionamento do TP.

Quais foram os desafios técnicos deste projeto e como eles foram resolvidos?

Como dito anteriormente, a CHR de Gilboa é o primeiro de Israel, o qual for um desafio desde o início. Por esta razão, foi importante ter tido um acompanhamento por uma excelente consultoria como a da EDF.

Não somente o projeto da CHR e o TP foram novidades para a nossa equipe, foi também novo para Israel, pois foi a primeira instalação deste tipo no país. Por esta razão, o suporte completo da equipe da SERGI foi muito apreciado e importante para tornar tudo um sucesso.

Alguns pequenos desafios foram os seguintes: Nós tivemos que esclarecer se nós iríamos utilizar o sinal da SERGI para desarmar o transformador. Nós finalmente optamos por esta solução que é a maneira mais rápida de desligar o transformador.

Muitos parceiros como a EDF, ELECTRA, VON ROLL, etc. estavam envolvidos no projeto, o qual precisava de boa comunicação e coordenação. Como a hidrelétrica está localizada dentro da caverna, nós tivemos que encontrar uma solução ótima para a evacuação dos gases através do túnel.

O que você acha do TP após ter sido instalado no local?

Nós estamos bastante confiantes com relação ao TP e a segurança que ele traz para a nossa instalação.

Para quem você recomendaria o TP?

Eu recomendaria o TP na minha área, bastante, não apenas para transformadores abrigados, mas para transformadores externos. Poucas subestações estão em fase de projeto em Israel e todas elas estão com a intenção de serem protegidas com o TP como principal precaução.

Ao meu ver, o custo do TP é altamente justificável. As consequências da perda de um transformador seriam catastróficas:

  • A interrupção temporária de uma usina entre 8 meses e 1 ano é extremamente custoso.
  • O reparo do transformador pode levar até 18 meses.
  • A produção paralisada na usina neste meio tempo leva a perda de mercado.
  • A impossibilidade de reconquistar o mercado da competição e finalmente levar ao fechamento da empresa.

Você está planejando novos projetos com o TP?

Sim, nós temos algumas subestações em fase de projeto o qual serão protegidos com o TP. Os primeiros transformadores serão:

  • 1 x 45 MVA
  • 2 x 180 MVA

A usina de Gilboa é a primeira CHR em Israel e por esta razão é uma precursora e modelo para o futuro como outros projetos similares em andamento.

Como você acha que a água contribuiu para gerar energia elétrica nas usinas hidrelétricas?

O princípio básico é usar a força de uma queda d'água para gerar energia elétrica. Essas usinas possuem enormes turbinas, parecidas com cata-ventos gigantes, que rodam impulsionadas pela pressão da água de um rio represado. Ao girar, as turbinas acionam geradores que produzirão energia.

Como a água do rio contribui para a geração de energia?

A utilização dos rios na geração de energia ocorre com a construção de usinas hidrelétricas em determinados trechos de seu curso. Nem todos os rios são propícios a abrigar tais usinas, isso porque é necessária a existência de desníveis, fator que favorece a implantação de quedas artificiais.

Como a água pode ser usada para gerar energia?

Por exemplo, a energia da água do rio, do vento ou das marés. Essa energia pode ser transformada em energia elétrica, quando se direciona algum desses fluidos para girar um equipamento elétrico. Na Usina Hidrelétrica (hidro=água), a água do rio faz a turbina girar, transformando a energia cinética em eletricidade.

Qual é o papel da água em uma usina elétrica?

A água represada gera uma energia hidráulica, passando através das comportas da usina, esta energia hidráulica é convertida em energia mecânica ao passar pela turbina (depois vamos ver cada componente especificamente), a turbina passa esta energia ao gerador que armazena a eletricidade.