o poder mecânico da queda de água é uma ferramenta antiga. Foi usado pelos gregos para transformar rodas d’água para moer trigo em farinha, há mais de 2.000 anos . A disponibilidade de mão-de-obra barata de escravos e animais, no entanto, restringiu sua ampla aplicação até cerca do século XII. Durante a Idade Média, grandes rodas d’água de madeira foram desenvolvidas com uma potência máxima de cerca de 50 hp. A moderna energia hídrica em grande escala deve seu desenvolvimento ao engenheiro civil britânico John Smeaton, que primeiro construiu grandes rodas d’água a partir de ferro fundido.A energia da água desempenhou um papel importante na Revolução Industrial. Deu impulso ao crescimento das indústrias têxtil, de couro e de máquinas no início do século XIX. Embora a máquina a vapor já tivesse sido desenvolvida, o carvão era escasso e a madeira insatisfatória como combustível. A energia hídrica ajudou a desenvolver as primeiras cidades industriais na Europa e nos Estados Unidos até a abertura dos canais fornecia carvão barato em meados do século XIX.
barragens e canais foram necessários para a instalação de volantes sucessivos quando a queda foi maior que 5 m (16 pés). A construção de grandes barragens de armazenamento, no entanto, não era viável, e os baixos fluxos de água durante o verão e o outono, juntamente com a cobertura durante o inverno, levaram à substituição de quase todas as rodas d’água por vapor quando o carvão se tornou prontamente disponível.A primeira usina hidrelétrica foi construída em 1880 em Cragside, Northumberland, Inglaterra. O renascimento da energia da água veio com o desenvolvimento do gerador elétrico, melhoria adicional da turbina hidráulica e a crescente demanda por eletricidade na virada do século XX. Em 1920, as usinas hidrelétricas já representavam 40% da energia elétrica produzida nos Estados Unidos.
desde então, o princípio básico de funcionamento da maioria das grandes instalações manteve-se o mesmo. As plantas dependem de um grande reservatório de armazenamento de água a montante de uma barragem onde o fluxo de água pode ser controlado e um nível de água quase constante pode ser assegurado. A água flui através de condutas, chamadas penstocks, Usina de armazenamento bombeada de Água Do Mar de Okinawa, que são controladas por válvulas ou portões de turbina para ajustar a taxa de fluxo de acordo com a demanda de energia. A água então entra nas turbinas e as deixa através do chamado tailrace. Os geradores de energia são montados diretamente acima das turbinas em eixos verticais. O design das turbinas depende da cabeça de água disponível, com as chamadas turbinas Francis usadas para cabeças altas e turbinas a hélice usadas para cabeças baixas.
em contraste com as usinas do tipo armazenamento, que dependem da soma de grandes quantidades de água, existem alguns exemplos em que tanto a queda de água quanto a taxa de fluxo constante são altas o suficiente para permitir as chamadas instalações fluviais; um deles é o projeto conjunto de energia das Cataratas do Niágara EUA-Canadá.Nos anos 1700, os americanos reconheceram as vantagens da energia hidrelétrica mecânica e a usaram extensivamente para moagem e bombeamento. No início dos anos 1900, a energia hidrelétrica representava mais de 40% do fornecimento de eletricidade dos Estados Unidos. Na década de 1940, a energia hidrelétrica forneceu cerca de 75% de toda a eletricidade consumida no oeste e noroeste do Pacífico, e cerca de um terço da energia elétrica total dos Estados Unidos. Com o aumento do desenvolvimento de outras formas de geração de energia elétrica, a porcentagem de energia hidrelétrica diminuiu lentamente e hoje fornece cerca de um décimo da eletricidade dos Estados Unidos.As primeiras usinas hidrelétricas foram estações de corrente contínua construídas para alimentar arco e iluminação incandescente durante o período de cerca de 1880 a 1895. Os anos de 1895 a 1915 viram mudanças rápidas ocorrerem no projeto hidrelétrico e uma grande variedade de estilos de plantas construídos. O projeto da usina hidrelétrica tornou-se bastante padronizado após a Primeira Guerra Mundial, com a maior parte do desenvolvimento nas décadas de 1920 e 1930 relacionado a usinas térmicas e transmissão e distribuição.
a seguir lista alguns eventos importantes na história da hidrelétrica:
1826 engenheiro francês, Benoit Fourneyron, desenvolveu uma turbina de água de fluxo externo de alta eficiência (80%) na qual a água era direcionada tangencialmente através do corredor da turbina, fazendo com que ela girasse. Outro engenheiro francês, Jean V. Poncelet, projetou uma turbina de fluxo interno em 1826 que usava os mesmos princípios. Não foi construído até 1838, quando a S. B. Howd obteve uma patente dos EUA para um projeto semelhante.1848 James B. Francis melhorou esses projetos para criar uma turbina com 90% de eficiência.
1870 o primeiro projeto hidrelétrico do mundo em Cragside, Rothbury, Inglaterra forneceu luz elétrica.1880 o primeiro uso industrial de energia hidrelétrica para gerar eletricidade ocorreu em Grand Rapids Michigan quando 16 lâmpadas de arco de escova foram alimentadas usando uma turbina de água na Wolverine Chair Factory em Grand Rapids, Michigan1881 em Niagara Falls, Nova York um dínamo de escova foi conectado a uma turbina em moinho de farinha de Quigley para acender lâmpadas de rua da cidade.1882 em Appleton, Wisconsin a primeira usina hidrelétrica a usar o sistema Edison foi a Vulcan Street Plant.
1887 a estação San Bernadino, Califórnia, High Grove foi a primeira usina hidrelétrica no Oeste dos EUA em 1889 em Oregon City, Oregon, a estação Willamette Falls foi a primeira usina hidrelétrica AC. Ele transmitiu energia monofásica 13 milhas para Portland a 4.000 volts, desceu para 50 volts para distribuição.
1891 em Frankfort em Main, Alemanha, o primeiro sistema hidrelétrico trifásico foi usado para uma linha de demonstração de 175 km e 25.000 volts da usina em Lauffen.
1895 a primeira usina hidrelétrica de propriedade pública no Hemisfério Sul foi concluída em Duck Reach, Tasmânia e forneceu energia para a cidade de Launceston para iluminação pública.
1898 Decew Falls 1, St. Catherines, Ontário, Canadá foi concluído. Propriedade da Ontario Power Generation, quatro unidades ainda estão operacionais. Em 25 de agosto de 1898, esta estação transmitiu energia a 22.500 Volts, 66 2/3 Hz, duas fases, uma distância de 56 km até Hamilton, Ontário. Usar a tensão mais alta permitiu uma transmissão eficiente a essa distância. (Reconhecido como um marco do IEEE em Engenharia Elétrica & Computação pelo Comitê Executivo do IEEE em 2002)
1901 em Trenton Falls, Nova York, viu a primeira instalação de turbinas de reação de cabeça alta projetadas e construídas nos EUA em 1905 em Sault Ste. Marie, Michigan, a primeira usina de cabeça baixa com turbinas e geradores verticais conectados diretamente foi construída
1906 em Ilchester, Maryland, uma usina hidrelétrica totalmente submersa foi construída dentro da Represa Ambursen.1911 R. D. Johnson inventou o tanque diferencial do impulso e a válvula hidrostática do penstock de Johnson.
1912 em Holtwood, Pensilvânia, houve a primeira instalação comercial de um rolamento axial vertical Kingsbury em usina hidrelétrica.
1914 S. J. Zowski desenvolveu o corredor específico alto da turbina da reação da velocidade (Francis) para baixas aplicações principais.
1916, houve a primeira instalação comercial de turbina de hélice de Lâmina Fixa projetada por Forrest Nagler.
1917 o tubo de calado hydracone foi patenteado pela W. M. White.
1919 Viktor Kaplan demonstrou um corredor de turbina de hélice de lâmina ajustável em Podebrady, Tchecoslováquia.
1922 foi a primeira vez que uma usina hidrelétrica foi construída especificamente para o pico de energia.
1929 a Usina Rocky River em New Milford, Connecticut, foi a primeira grande usina hidrelétrica de armazenamento bombeado.
Para mais informações : Um recurso recomendado detalhando a história da hidroeletricidade é o volume do conjunto de Hidrelétricas do Desenvolvimento nos Estados Unidos 1880-1940, preparado para a Força-Tarefa Cultural, Gestão de Recursos, Edison Electric Institute, Duncan Feno, de Nova York, Museu do Estado, 1991. Este livro detalha o desenvolvimento hidrelétrico americano desde o primeiro uso de energia hidrelétrica por volta de 1880 até 1940, quando havia mais de 1500 usinas hidrelétricas em linha produzindo cerca de um terço da energia elétrica dos Estados Unidos. Isso se compara a hoje, quando menos de um décimo da energia é hidrelétrica.
história das Usinas Hidrelétricas e de energia na região de Niagara
o Snowy Mountains scheme, New South Wales, Austrália, é um dos esquemas integrados de água e energia hidrelétrica mais complexos do mundo, que levou 25 anos para ser construído. Informações sobre o desenvolvimento estão disponíveis no site da Snowy Hydro.
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