Represa das Três Gargantas: como funciona a maior hidrelétrica do mundo
A represa das Três Gargantas, no rio Yangtzé, na China, abriga a usina com a maior potência instalada do mundo: 22.500 MW, em 32 turbinas de 700 MW e duas menores de 50 MW. Em 2020 ela gerou 111,8 bilhões de kWh, recorde mundial para uma única hidrelétrica. Mesmo assim, por megawatt instalado, gera bem menos que Itaipu, e a explicação está na outra função da barragem: segurar as cheias do Yangtzé.
Este artigo mostra as dimensões da obra, a conta da vazão que passa por uma turbina, a comparação de produtividade com Itaipu, como o reservatório amortece uma cheia e o custo humano do projeto.
A represa das Três Gargantas em números
| Item | Valor |
|---|---|
| Tipo | barragem de gravidade de concreto |
| Comprimento no eixo | 2.309 m |
| Cota da crista | 185 m acima do nível do mar |
| Concreto | cerca de 28 milhões de m³ |
| Nível normal do reservatório | 175 m |
| Volume total do reservatório | 39,3 bilhões de m³ |
| Volume reservado para cheias | 22,1 bilhões de m³ |
| Potência instalada | 22.500 MW (32 × 700 MW + 2 × 50 MW) |
| Navegação | eclusa dupla de cinco degraus e elevador de navios de 113 m |
Os dados de projeto são do artigo de apresentação do projeto na revista Engineering, da Academia Chinesa de Engenharia. A obra começou em dezembro de 1994 e a barragem chegou à cota de 185 m em maio de 2006, segundo a Engineering. As 32 unidades principais estavam todas em operação em julho de 2012.
Como a represa gera energia
Uma hidrelétrica transforma a queda da água em rotação. A água represada desce por condutos forçados até as turbinas Francis, que giram os geradores, e sai pelo canal de fuga a jusante. A potência sai da fórmula que vale para qualquer usina, explicada no artigo sobre o funcionamento de uma barragem hidrelétrica:
P = ρ × g × Q × H × η
com ρ a densidade da água (1.000 kg/m³), g a gravidade (9,81 m/s²), Q a vazão turbinada, H a queda líquida e η o rendimento.
A conta de uma turbina
A queda nominal das Três Gargantas é de cerca de 80,6 m, bem menor que a altura da barragem, porque o reservatório fica muito acima da base e o rio a jusante também tem nível alto. Tirando Q da fórmula para uma unidade de 700 MW, com rendimento de 94% (valor médio citado para as unidades):
Q = 700.000.000 ÷ (1.000 × 9,81 × 80,6 × 0,94) ≈ 942 m³/s
Cada turbina engole perto de 940 m³ de água por segundo, e as 32 juntas, cerca de 30.000 m³/s (contas nossas; a queda nominal e o rendimento são valores de projeto citados em compilações sobre a usina, e a queda real varia com o nível do reservatório). A mesma conta, feita ao contrário para medir a eficiência de uma máquina instalada, está no artigo sobre eficiência de turbina hidráulica.
Maior potência, menor produtividade: a comparação com Itaipu
Itaipu tem 14.000 MW, em 20 unidades de 700 MW, o mesmo tamanho de máquina das Três Gargantas. A diferença aparece quando se divide a energia gerada no ano pela energia que a usina geraria funcionando o ano inteiro na potência máxima. Esse é o fator de capacidade:
- Três Gargantas, 2020: 111,8 bilhões de kWh ÷ (22,5 GW × 8.784 h) ≈ 57%;
- Três Gargantas, 2021: 103,6 bilhões de kWh ÷ (22,5 GW × 8.760 h) ≈ 53%;
- Itaipu, 2016: 103,1 bilhões de kWh ÷ (14 GW × 8.784 h) ≈ 84%.
As gerações de 2020 e 2021 são do governo chinês, com dados da China Three Gorges Corporation; o recorde de Itaipu em 2016, de 103,098 bilhões de kWh, é citado pela Water Power Magazine. As contas são nossas (2016 e 2020 foram anos bissextos, com 8.784 horas). Os três são anos de geração alta; em anos secos, os fatores caem para as duas usinas.
Duas razões explicam a diferença. O Paraná, em Itaipu, tem vazão mais regular ao longo do ano, enquanto o Yangtzé concentra a água no verão. E as Três Gargantas baixam o reservatório antes da estação de cheias para abrir espaço de armazenamento, o que reduz a queda justamente quando há mais água, e parte da vazão de cheia acaba vertida sem passar pelas turbinas. No período seco, a vazão do Yangtzé não basta para manter as 32 unidades na potência máxima.
O controle de cheias: a conta dos nove dias
O Yangtzé tem histórico de enchentes devastadoras, e a barragem foi projetada para reduzir o risco no trecho de Jingjiang, logo abaixo. Segundo o artigo da Engineering, o padrão de proteção desse trecho passou de uma cheia a cada dez anos para uma a cada cem anos. O instrumento é o volume de 22,1 bilhões de m³ deixado vazio antes do período chuvoso.
Um exemplo real dá a medida. Em julho de 2012, a vazão de chegada ao reservatório atingiu 71.200 m³/s, enquanto a barragem soltava 43.000 m³/s, segundo a China Three Gorges Corporation, citada pela Reuters. A diferença ficou guardada no reservatório:
- retenção: 71.200 − 43.000 = 28.200 m³/s;
- por dia: 28.200 × 86.400 s ≈ 2,44 bilhões de m³;
- volume de cheia ÷ retenção diária: 22,1 ÷ 2,44 ≈ 9 dias.
Com esse ritmo, o volume reservado para cheias se esgotaria em cerca de nove dias (conta nossa, supondo o pico constante). Na prática o pico dura pouco, e a operação vai soltando água conforme a previsão. A conta mostra o limite: a barragem achata o pico de uma cheia, mas uma estação inteira de chuva acima do normal enche o reservatório e obriga a soltar a água para baixo.
Eclusas e elevador de navios
A barragem fecha um rio navegável, e a navegação passa por dois caminhos. A eclusa dupla de cinco degraus vence o desnível em etapas, com capacidade de projeto de 50 milhões de toneladas de carga por ano. O elevador de navios levanta uma caixa d’água com o navio dentro por 113 m, num conjunto de cerca de 15.500 t, segundo a Engineering; a operação experimental começou em setembro de 2016, para navios de até cerca de 3.000 t. É o mesmo problema de desnível resolvido com eclusas no novo Canal do Panamá, numa escala de altura bem maior.
O custo humano e ambiental
O reservatório inundou cidades e vilas ao longo de centenas de quilômetros do vale. Cerca de 1,3 milhão de pessoas foram reassentadas durante os 17 anos de obra, segundo a Reuters, que relatou em 2012 que dezenas de milhares teriam de se mudar de novo por risco de deslizamento nas encostas do reservatório. O represamento também retém sedimentos que antes desciam o rio, com efeitos a jusante que ainda são estudados e sobre os quais as projeções divergem.
Do lado do clima, o chefe da usina estimou que a geração de 2021 evitou 86,9 milhões de toneladas de CO₂ e o equivalente a 31,8 milhões de toneladas de carvão padrão, segundo a nota publicada pelo governo chinês. É uma estimativa da própria operadora, calculada com a energia que o carvão teria de gerar no lugar.
Perguntas frequentes
Qual a maior hidrelétrica do mundo?
Em potência instalada, as Três Gargantas, com 22.500 MW. Em geração num único ano, também: 111,8 bilhões de kWh em 2020, acima dos 103,1 bilhões de Itaipu em 2016.
Itaipu gera mais que as Três Gargantas?
Em alguns anos, sim. Em 2023 Itaipu gerou 83,8 bilhões de kWh, segundo o Poder360, e as compilações sobre a usina chinesa dão cerca de 80 bilhões para ela no mesmo ano, de seca no Yangtzé. O recorde anual, porém, é chinês desde 2020, e por megawatt instalado Itaipu gera bem mais.
Qual a altura da represa das Três Gargantas?
A crista fica a 185 m acima do nível do mar, e a altura da barragem acima da rocha de fundação é citada como 181 m em compilações sobre a obra. O comprimento no eixo é de 2.309 m.
Quantas pessoas foram removidas para a obra?
Cerca de 1,3 milhão, segundo a Reuters. As estimativas variam entre fontes.
A barragem acabou com as enchentes do Yangtzé?
Ela reduz os picos no trecho logo abaixo, mas não controla os afluentes que entram no rio depois da barragem, e, no ritmo do pico de 2012, o volume de cheia se esgotaria em cerca de nove dias.
A represa das Três Gargantas junta duas funções que puxam para lados opostos: para gerar, o reservatório quer estar cheio; para segurar cheias, quer estar vazio antes da chuva. O fator de capacidade abaixo do de Itaipu é o preço visível desse acordo, e é a primeira conta a fazer ao comparar qualquer usina pelo tamanho.
