O riacho que gera energia 24 horas por dia
Uma micro central hidrelétrica de 1 kW produz o mesmo que uns 6 kWp de painéis, porque não para à noite. Queda, vazão, a turbina certa e o que a lei pede no Rio.
Existe uma fonte de energia renovável que funciona de noite, com chuva, com nuvem e sem vento. Ela não depende de bateria grande, porque não para. Muita casa de sítio na serra tem uma correndo no fundo do terreno e nunca pensou nela como usina: o riacho.
Uma micro central hidrelétrica é uma pequena turbina movida por um pouco de água que desce um desnível. Ela pode ser do tamanho de uma caixa de ferramentas e, mesmo com 1 kW, faz uma diferença enorme, porque gera as 24 horas do dia.
Por que 1 kW de água vale tanto
Um quilowatt de painel solar só produz perto do máximo por algumas horas no meio do dia. Um quilowatt de turbina hidráulica produz o dia inteiro. Na conta do mês, 1 kW de água gerando sem parar dá 720 kWh. Para tirar isso do sol, no Rio, seriam precisos uns 6 kWp de painéis.
O sol trabalha algumas horas por dia. Um riacho trabalha vinte e quatro.
A conta: queda e vazão
A potência de uma micro-hidro depende de duas coisas que você consegue medir no próprio terreno:
O desnível, em metros, entre o ponto onde a água é captada e o ponto onde a turbina fica.
Quantos litros de água passam por segundo. Dá para medir com balde e cronômetro num ponto estreito.
A parte da energia da água que vira eletricidade. Em sistemas pequenos, fica entre 50% e 70%.
A fórmula multiplica esses números pela gravidade: potência = densidade da água × gravidade × vazão × queda × rendimento. Queda alta com pouca água costuma sair mais barato do que muita água com pouca queda.
Quanto o seu riacho pode gerar
Use a vazão dos meses secos, e não a média do ano: é ela que garante a geração o ano todo.
Rendimento global da água até a tomada, como medido em pico-hidro (menos de 5 kW). A equivalência com o solar usa 112,5 kWh por kWp por mês, média do Rio.
| Queda | Rendimento 60% | Rendimento 70% |
|---|---|---|
| 5 m | 34 L/s | 29 L/s |
| 10 m | 17 L/s | 14,6 L/s |
| 20 m | 8,5 L/s | 7,3 L/s |
| 30 m | 5,7 L/s | 4,9 L/s |
| 50 m | 3,4 L/s | 2,9 L/s |
| 100 m | 1,7 L/s | 1,5 L/s |
Qual turbina para cada queda
| Turbina | Queda típica | Como funciona |
|---|---|---|
| Roda d'água | Menos de 6 m | A água enche as caçambas e gira a roda. Simples, para muita água e pouca queda. |
| Fluxo cruzado (Banki) | 5 a 50 m | A água atravessa o rotor duas vezes. Barata, robusta e fácil de consertar. |
| Turgo | 20 a 100 m | Um jato inclinado bate nas pás. Aguenta mais vazão que a Pelton. |
| Pelton | A partir de 20 a 30 m, nas pequenas | Um jato de alta velocidade bate em conchas duplas. A rainha da queda alta com pouca água. |
A água também tem estação
O riacho que corre forte em janeiro pode virar um fio em agosto. No Sudeste, a estiagem vai mais ou menos de maio a setembro. Por isso o projeto se faz pela vazão da seca, e sempre deixando no trecho desviado uma vazão mínima para a vida do rio. Projetar pela média do ano é o erro mais comum, e o que mais frustra.
A manutenção é simples, mas é constante. A tomada d'água tem uma grade que segura folhas e galhos e precisa de limpeza. Areia e sedimento desgastam os bicos e as conchas da turbina com o tempo.
Onde entra a bateria
Na solar e na eólica, a bateria guarda energia para quando a fonte para. Na micro-hidro, que não para, ela tem outro papel: cobrir os picos. Uma turbina de 1 kW entrega 1 kW o tempo todo, mas o chuveiro, o forno ou a bomba d'água puxam vários quilowatts por alguns minutos. A bateria acumula a energia das horas calmas, como a madrugada, e entrega tudo de uma vez quando a casa precisa.
- Queda
- O desnível entre a captação da água e a turbina, em metros.
- Vazão de estiagem
- Quanta água passa no período mais seco do ano. É ela que define o tamanho da turbina.
- Conduto forçado
- O cano que leva a água da captação até a turbina, ganhando pressão na descida.
- Vazão ecológica
- A água que precisa continuar no leito do riacho, no trecho desviado, para manter a vida do rio.
