thumb|248x248px|direita|Esquema de uma usina hidrelétrica
é um complexo industrial que tem por finalidade produzir energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico das águas de rios ou represas.
As usinas hidroelétricas funcionam através da pressão da água que gira a turbina, transformando a energia potencial em energia cinética. Depois de passar pela turbina o gerador transforma a energia cinética em energia elétrica. Através de fios e cabos a energia é distribuída, e antes de chegar nas casas e comércios é transformada em baixa tensão.
Características A energia hidroelétrica é ainda um tipo de energia mais barata do que outras, como por exemplo a energia nuclear. A viabilidade técnica de cada caso deve ser analisada individualmente por especialistas em engenharia ambiental e especialista em engenharia hidráulica, que geralmente para seus estudos e projetos utilizam modelos matemáticos, modelos físicos e modelos geográficos.
O cálculo da potência instalada de uma usina é efetuado através de estudos de hidroenergéticos que são realizados por engenheiros civis, mecânicos e eletricistas. A energia hidráulica é convertida em energia mecânica por meio de uma turbina hidráulica, que por sua vez é convertida em energia elétrica por meio de um gerador, sendo a energia elétrica transmitida para uma ou mais linhas de transmissão que é interligada à rede de distribuição.
Um sistema elétrico de energia é constituído por uma rede interligada por linhas de transmissão (transporte). Nessa rede estão ligadas as cargas (pontos de consumo de energia) e os geradores (pontos de produção de energia). Uma central hidrelétrica é uma instalação ligada à rede de transporte que injeta uma porção da energia pelas cargas.
A Usina Hidrelétrica de Tucuruí, por exemplo, constitui-se em uma das maiores obras da engenharia mundial, no entanto, a UHE Belo Monte, no rio Xingu no estado do Pará, é a maior usina 100% brasileira em potência instalada, já que a Usina de Itaipu é binacional — tendo esta sido considerada uma das "Sete Maravilhas do Mundo Moderno" pela American Society of Civil Engineers (ASCE).
O vertedor de Tucuruí é o maior do mundo com sua vazão de projeto calculada para a enchente decamilenar de 110 000 m³/s, pode, no limite dar passagem à vazão de até 120 000 m³/s. Esta vazão só será igualada pelo vertedor da Usina de Três Gargantas na China. Tanto o projeto civil como a construção de Tucuruí e da Usina de Itaipu foram totalmente realizados por firmas brasileiras, entretanto, devido às maiores complexidades o projeto e fabricação dos equipamentos eletromecânicos, responsáveis pela geração de energia, foram realizados por empresas multinacionais.
Tipos Usina hidrelétrica a fio d'água Usina hidrelétrica a fio d’água é aquela que não dispõe de reservatório de água ou têm reservatórios pouco relevantes quando comparados com a vazão. Esse tipo de usina as vezes trabalha em combinação com uma (ou mais) usina de grande reservatório situada no curso superior da bacia hidrográfica (a montante), para garantir uma geração relativamente constante, ou sofre com uma grande variação na geração de energia elétrica durante o ano.
Os custos ambientais, sociais e financeiros necessários para a construção de grandes reservatórios tem elevado a tendência à construção desse tipo de usina hidrelétrica.O que são usinas hidrelétricas “a fio d’água” e quais os custos inerentes à sua construção?, acesso em 10 de maio de 2014.
Complexo hidrelétrico Diz de um conjunto de usinas hidrelétricas que são planejadas e construídas em uma mesma bacia hidrográfica de forma conjunta, para melhor aproveitar o potencial energético dos rios.
Classificação da ANEEL A Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), órgão do governo federal do Brasil, classifica as centrais geradoras de energia elétrica como: Usina termoestática; Central geradora hidrelétrica (CGH); Central geradora undi-elétrica (CGU); Central geradora eolielétrica (EOL); Pequena central hidrelétrica (PCH); Central geradora solar fotovotaica (SOL); Usina hidrelétrica de energia (UHE); Usina termelétrica (UTE); Usina termonuclear (UTN).
Pequena central hidrelétrica Pequenas centrais hidrelétricas, ou PCH, são usinas hidrelétricas de pequeno porte com capacidade instalada maior do que 5 megawatts e menor ou igual a 30 megawatts.
Outro limite da PCH é o tamanho de seu reservatório, que para ser classificada desta forma, não pode ultrapassar os 13 quilômetros quadrados, excluindo-se a calha do leito regular do rio.
As PCH compõem uma importante parte da geração de energia no Brasil. O rito a ser seguido para obtenção de sua outorga de autorização e sua regulamentação esta em revisão pela ANEEL por meio da audiência pública 80/2017
Comparando com as Usinas Hidrelétricas de Energia (UHE), as PCH têm vantagens e desvantagens. Por serem menores, são mais baratas de construir, causam um dano ambiental menor, podem ser construídas em rios com menor vazão e contribuem para a descentralização da geração de eletricidade. Por outro lado, elas geram uma energia mais cara, pois nem sempre haverá fluxo d'água suficiente para fazer girar as turbinas, devido à seca em algumas épocas do ano, o que não acontece nas usinas maiores, onde sempre haverá água no reservatório.
Impactos Ambiente
Por muito tempo as hidrelétricas foram divulgadas como fontes de energia limpa, mas uma quantidade de estudos recentes vem dando uma outra visão do cenário. A formação das bacias de reservatório, especialmente as de grandes dimensões, muitas vezes exige um grande desmatamento, por si um fator de emissão de gases estufa produtores do aquecimento global, além de produzir severos impactos ambientais e sociais paralelos: bloqueia os ciclos de cheia e vazante dos rios; impede os ciclos reprodutivos de peixes migrantes; modifica em larga escala ecossistemas e a distribuição geográfica de espécies; pode prejudicar a oferta de alimentos para muitas espécies aquáticas; afetar negativamente povos ribeirinhos que dependem da pesca e as comunidades indígenas; pode dificultar o acesso à água; pode exigir remoção forçada de populações destruindo comunidades inteiras, e muitas vezes gera importantes conflitos sociais, culturais, políticos, jurídicos e fundiários difíceis de resolver.Cernea, Michael M. Hydropower Dams and Social Impacts: A Sociological Perspective. The World Bank. Environment Department Papers. Social Assessment Series, 1997Fearnside, Philip M. "Environmental and Social Impacts of Hydroelectric Dams in Brazilian Amazonia: Implications for the Aluminum Industry". In: World Development, 2016; 77:48-65International Rivers. The World Commission on Dams Framework - A Brief IntroductionSantos, E. S.; Cunha, A. C.; Cunha, H. F. A. "Hydroelectric Power plant in the Amazon and Socioeconomic Impacts on Fishermen in Ferreira Gomes County - Amapá State". In: Ambiente & Sociedade, 2017; 20 (4)International Union for Conservation of Nature / United Nations Environment Programme / World Commission on Dams [McCartney, M. P.; Sullivan, C.; Acreman, M. C. (eds.)]. Ecosystem Impacts of Large Dams — Executive Summary. Background Paper Nr. 2, 2001, pp. v-vi thumb|O cacique Raoni apresentando uma petição contra a Usina de Belo Monte
A retenção de materiais sólidos e sedimentos aluviais pela barragem afeta a estrutura do próprio rio a jusante, privando-o de materiais para formação de habitats para as espécies e de substâncias químicas essenciais para a fertilização de campos e florestas ribeirinhos abaixo da represa. Paralelamente, os reservatórios coletam grandes quantidades de material orgânico que se deposita e oxida, podendo criar águas ácidas e mal oxigenadas que depois são liberadas rio abaixo. O represamento também eleva a temperatura da água, um fator importante porque os seres aquáticos como peixes e invertebrados mantêm seu metabolismo em estrita dependência da temperatura do meio. De modo geral rios não represados têm uma água de melhor qualidade e com mais biodiversidade. É significativo que desde a década de 1970, quando iniciou uma fase de grande proliferação de usinas em todo o mundo, a biodiversidade dos rios caiu em 80%, e embora a construção de usinas não seja o único causador desse declínio acentuado, é um fator muito relevante. Elas são especialmente perigosas para as espécies endêmicas ou já ameaçadas.
As bacias são altas emissoras de gases estufa, especialmente se localizadas em zonas tropicais e se a área inundada é vasta, devido à decomposição de matéria orgânica residual (troncos, folhas e material no solo) após a inundação. Bacias que não são limpas adequadamente antes da inundação emitem mais gases por longos períodos do que plantas produtoras de energia equivalente baseadas em combustíveis fósseis.Faria, Felipe A M de et al. "Estimating greenhouse gas emissions from future Amazonian hydroelectric reservoirs". In: Environmental Research Letters, 2015; 10 (12) Fearnside, Philip M. & Pueyo, Salvador. "Greenhouse-gas emissions from tropical dams". In: Nature Climate Change, 2012, 2 Um estudo recente calculou que as usinas de todo o mundo podem emitir até 1 bilhão de toneladas de gases estufa a cada ano, principalmente na forma de metano, o que equivale a mais do que toda a emissão anual do Canadá. Parshley, Lois. "The Costs and Benefits of Hydropower". Smithsonian Magazine, 05/2/2018 Projetos mal planejados também significam baixa eficiência e altos custos. É um exemplo clássico a Usina de Balbina, no estado do Amazonas. Implantada em uma região de planície, alagou 2 360 km2 de floresta tropical para produzir apenas 112,2 MW de energia. A floresta não foi removida antes do alagamento, perdendo-se uma vasta quantidade de madeira aproveitável, e sua decomposição acidificou e desoxigenou a água do reservatório, corroendo as turbinas, além de emitir desde sua construção dez vezes mais gases estufa do que uma usina termelétrica de potência equivalente, num total de 3 milhões de toneladas de carbono por ano. Pela escassa declividade do terreno, foram formadas várias áreas de água permanentemente estagnada. Um terço da população existente da etnia indígena Waimiri-Atroari, que ali vivia, teve de ser realocada.Fearnside, Philip M. Brazil's "Balbina Dam: Environment versus the legacy of the Pharaohs in Amazonia". In: Environmental Management, 1989; 13 (4):401–423Lourenço, Luana. "Usina de Balbina é dez vezes pior para efeito estufa que termelétrica, estima pesquisador". Agência Brasil, 02/11/2007
A construção de múltiplas usinas em uma mesma bacia hidrográfica, como é o caso da Amazônia, onde 142 usinas já operam e está prevista a construção de mais 160, produz um impacto negativo de grande escala não apenas nos níveis ambientais, sociais e culturais, mas também em nível geográfico e geomorfológico, modificando a própria paisagem, devido principalmente às interferências nos processos de distribuição de sedimentos e de formação de meandros, planícies e terras alagadas. Em toda a Amazônia Andina, uma região de alta concentração de espécies raras e endêmicas, que são as mais afetadas pelos projetos, apenas um dos oito grandes rios regionais em 2018 ainda não havia sido interrompido por usinas. Essa alta proliferação de usinas na Bacia Amazônica foi identificada como uma das 15 principais ameaças ambientais do mundo, e os seus impactos têm sido sistematicamente subestimados pelas instâncias oficiais.Anderson, Elizabeth P. et al. "Fragmentation of Andes-to-Amazon connectivity by hydropower dams". In: Science Advances, 2018; 4 (10) O mesmo problema de multiplicação de usinas afeta as bacias dos rios Congo e Mekong, que juntos com a Bacia Amazônica reúnem a maior biodiversidade aquática do mundo.Winemille, K. O. et al. "Balancing hydropower and biodiversity in the Amazon, Congo, and Mekong". In: Science, 2016; 351 (6269):128-129