A primeira usina hidrelétrica do mundo foi construída na França em 1878 e utilizava geradores hidrelétricos para gerar eletricidade. Até hoje, a fabricação de geradores hidrelétricos é considerada o "tesouro" da indústria francesa. Mas já em 1878, o gerador hidrelétrico possuía um projeto preliminar. Em 1856, surgiu o gerador de corrente contínua (CC) comercial da marca Lianlian Alliance. Em 1865, o francês Casseven e o italiano Marko idealizaram a combinação de um gerador de CC com uma turbina hidráulica para gerar eletricidade. Em 1874, o russo Piroski também propôs um projeto para converter a energia da água em energia elétrica. Em 1878, as primeiras usinas hidrelétricas do mundo foram construídas em Gragside Manor, na Inglaterra, e em Sirmite, perto de Paris, na França, e surgiram os primeiros geradores hidrelétricos de CC. Em 1891, nasceu o primeiro gerador hidrelétrico moderno (o Hidrogerador Laufen), fabricado pela empresa Ruitu Olican. De 1891 até os dias atuais, houve um enorme progresso na tecnologia de geradores hidrelétricos ao longo de mais de 100 anos.
Etapa inicial (1891-1920)
Durante o período inicial do surgimento dos geradores hidrelétricos, as pessoas conectavam um gerador de corrente contínua ou um alternador comum a uma turbina hidráulica para formar um conjunto gerador hidrelétrico. Naquela época, não existiam geradores hidrelétricos projetados especificamente para essa finalidade. Com a construção da usina hidrelétrica de Lauffen, em 1891, surgiu um gerador hidrelétrico projetado especificamente para esse fim. Como as primeiras usinas hidrelétricas eram pequenas e isoladas, com um alcance de fornecimento de energia limitado, os parâmetros dos geradores eram muito variáveis, com diferentes tensões e frequências. Estruturalmente, os hidrogeradores eram em sua maioria horizontais. Além disso, a maioria dos hidrogeradores da fase inicial eram geradores de corrente contínua (CC), e posteriormente surgiram os hidrogeradores de corrente alternada (CA) monofásicos, trifásicos e bifásicos.
As empresas fabricantes de hidrogeradores mais conhecidas na fase inicial incluem BBC, Oelikon, Siemens, Westinghouse (WH), Edison e General Motors (GE), etc., e entre as máquinas representativas de geração de energia por turbina hidráulica, destacam-se o gerador de turbina CA trifásico de 300 hp da Usina Hidrelétrica de Laufen (1891), o gerador CA trifásico de 750 kW da Usina Hidrelétrica de Folsom nos Estados Unidos (fabricado pela GE Corporation, 1893), o gerador hidrelétrico CA bifásico de 5000 hp da Usina Hidrelétrica de Adams no lado americano das Cataratas do Niágara (1894), os geradores hidrelétricos horizontais 12MV?A e 16MV?A (1904-1912) da Usina Hidrelétrica de Ontário no lado canadense das Cataratas do Niágara e um gerador hidrelétrico de 40MV?A fabricado pela GE em 1920. A Usina Hidrelétrica de Hellsjon, na Suécia, foi construída em 1893. A usina era equipada com quatro grupos geradores hidrelétricos horizontais trifásicos de corrente alternada de 344 kV. Os geradores foram fabricados pela General Electric Company da Suécia (ASEA).
Em 1891, a Exposição Universal foi realizada em Frankfurt, Alemanha. Para demonstrar a transmissão e a aplicação da corrente alternada durante o evento, os organizadores da conferência instalaram um conjunto de geradores hidroelétricos na fábrica de cimento Portland em Laufen, Alemanha, a 175 km de distância, para iluminação da exposição e acionamento de um motor de indução trifásico de 100 hp. O hidrogerador da Usina Hidrelétrica de Laufen foi projetado por Brown, engenheiro-chefe da empresa Ruitu Oerlikon, e fabricado pela própria Oerlikon. O gerador é trifásico horizontal, com 300 hp, 150 rpm, 32 polos, 40 Hz e tensão de fase de 55 a 65 V. O diâmetro externo do gerador é de 1752 mm e o comprimento do núcleo de ferro é de 380 mm. O estator do gerador possui 96 ranhuras fechadas (chamadas de furos na época), cada polo e cada fase é uma haste de cobre, a ranhura da haste é isolada com uma placa de amianto de 2 mm e a extremidade é uma haste de cobre nua; o rotor é um anel embutido com polos em forma de garra no enrolamento de campo. O gerador é acionado por uma turbina hidráulica vertical através de um par de engrenagens cônicas e excitado por outro pequeno gerador hidráulico de corrente contínua. A eficiência do gerador atinge 96,5%.
A operação e transmissão bem-sucedidas da energia gerada pelos hidrogeradores da Usina Hidrelétrica de Laufen para Frankfurt representam o primeiro teste industrial de transmissão de corrente trifásica na história da humanidade. Trata-se de um marco na aplicação prática da corrente alternada, especialmente da corrente alternada trifásica. O gerador é também o primeiro hidrogerador trifásico do mundo.
O texto acima descreve o projeto e o desenvolvimento de geradores hidrelétricos nos primeiros trinta anos. De fato, analisando o processo de desenvolvimento da tecnologia de geradores hidrelétricos, observa-se que, em geral, cada ciclo de desenvolvimento ocorre em uma fase distinta a cada 30 anos. Ou seja, o período de 1891 a 1920 foi a fase inicial; o período de 1921 a 1950 foi a fase de crescimento tecnológico; o período de 1951 a 1984 foi a fase de rápido desenvolvimento; e o período de 1985 a 2010 foi a fase de desenvolvimento estável.
Data da publicação: 09/09/2021
