As usinas hidrelétricas, que convertem energia hidrelétrica em eletricidade, são uma das principais fontes de energia renovável. Há vários tipos de usinas hidrelétricas: a fio d'água, de reservatório, de armazenamento ou de armazenamento bombeado. O princípio operacional é semelhante para todas: a água flui por uma turbina para gerar eletricidade. No entanto, diferentemente das usinas a fio d'água ou de reservatório, as usinas hidrelétricas de bombeamento permitem o armazenamento e a programação da produção de energia hidrelétrica, desempenhando um papel fundamental na estabilização da rede elétrica. Centrais de energia de armazenamento ou de armazenamento bombeado As usinas hidrelétricas de armazenamento, também chamadas de usinas de armazenamento bombeado, são instalações que produzem eletricidade armazenando água em um reservatório superior, liberando-a em seguida e fazendo-a passar por turbinas, gerando assim eletricidade. Seu nome deriva do sistema de bombeamento que lhes permite armazenar a energia potencial gravitacional da água, bombeando-a da bacia inferior para a superior durante os períodos de baixa demanda de energia. Como funciona o bombeamento hidrelétrico Durante as horas de baixa demanda de energia, a água do reservatório inferior é bombeada para o reservatório superior, preparando o sistema para gerar energia durante o pico de demanda. Nessa fase, o alternador atua como um motor síncrono e a turbina como uma bomba, trazendo a água de volta para cima. Durante os períodos de alta demanda de eletricidade, a água da bacia superior é liberada de volta para a bacia inferior. Na transição, a água passa por uma turbina, convertendo energia mecânica em energia elétrica. Em geral, essas usinas usam turbinas e geradores reversíveis, que podem funcionar como bombas (para deslocar a água para a bacia superior) ou como geradores (para produzir eletricidade). Vantagens das centrais de bombeamento As centrais de bombeamento oferecem inúmeras vantagens, incluindo: Alta eficiência energética Capacidade de armazenamento Flexibilidade e estabilização da rede Redução das emissões de CO₂ Resiliência energética Alta eficiência energética A eficiência de uma usina de bombeamento, devido ao fato de a água ser reutilizada em um ciclo contínuo, é de cerca de 70% a 80%. Isso significa que para cada 10 kWh consumidos para bombeamento, aproximadamente 7-8 kWh são gerados durante a fase de produção. Além disso, essas usinas de energia podem entrar em operação em poucos minutos, fornecendo energia de reserva de forma extremamente eficiente, equilibrando as flutuações na produção de fontes intermitentes e melhorando a confiabilidade da rede. Capacidade de armazenamento Uma das principais vantagens no contexto da energia renovável é a capacidade de armazenamento da água. A inversão do fluxo e o armazenamento de água em um reservatório superior representam um verdadeiro sistema de armazenamento, pronto para ser usado quando necessário. Os sistemas de armazenamento por bombeamento são a forma mais difundida de armazenamento de energia na rede elétrica, sendo particularmente úteis para otimizar a produção de fontes renováveis não programáveis. Flexibilidade e estabilização da rede As usinas de armazenamento bombeado ajudam a estabilizar a rede elétrica, equilibrando a oferta e a demanda, armazenando água e liberando-a durante os picos de consumo. Devido à sua reatividade, elas melhoram significativamente a flexibilidade da rede. Redução das emissões de CO₂ Ao otimizar o uso de recursos energéticos, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis e maximizando a geração a partir de fontes renováveis, as usinas hidrelétricas de bombeamento contribuem para a redução das emissões de CO₂. Resiliência energética No caso de um blecaute, uma usina de bombeamento pode reativar a rede elétrica aproveitando a energia produzida pelo turbilhão de água “de emergência", que é mantida no reservatório superior para essa finalidade. Tipos de instalações As centrais hidrelétricas de armazenamento ou de armazenamento bombeado se enquadram em duas categorias: Bombeamento puro (ou em circuito fechado): esse tipo de usina não recebe influxos naturais significativos na bacia superior, contribuindo com menos de 5% do volume de água turbinada anualmente. Bombeamento misto (ou de circuito aberto): aqui, a bacia superior é parcialmente alimentada por influxos naturais, com uma contribuição de mais de 5% do volume de água turbinada anualmente. O bombeamento nessas usinas é chamado de "bombeamento voluntário". Aplicações e cenário na Itália Internacionalmente, a maior usina hidrelétrica com armazenamento por bombeamento é a de Fengning, na China, com capacidade de 3,6 GW e capacidade de armazenamento de 40 GWh, superando a usina de Bath County, na Virgínia, EUA, com 3 GW de energia e 24 GWh de capacidade. De acordo com os dados mais recentes da Terna (2023), há 22 usinas de bombeamento na Itália, 14 das quais estão no Norte, com uma capacidade máxima de absorção de cerca de 6,5 GW e 7,6 GW em produção, e uma capacidade total de armazenamento de 53 GWh. 84% da capacidade de armazenamento está concentrada nas maiores usinas, 3 das quais estão no Norte (Edolo, Entracque e San Fiorano) e 2 no Sul (Presenzano e Anapo). O papel das centrais de bombeamento no futuro da energia As usinas hidrelétricas de bombeamento desempenham um papel fundamental no futuro da energia, contribuindo para a estabilização da rede, o armazenamento de energia renovável e a redução da dependência de combustíveis fósseis. Juntamente com os sistemas BESS, o armazenamento de energia renovável em usinas de bombeamento será um aliado estratégico para um sistema de energia resiliente, seguro e sustentável.
