O Subsistema Paraíba - Piraí foi construído sob o conceito de transposição de água entre duas bacias hidrográficas, executando duas elevações em série por bombeamento e promovendo a geração de energia elétrica em uma usina subterrânea. Esse esquema hidrelétrico historicamente é denominado de Desvio Paraíba-Piraí.
Constituiu-se na alternativa mais adequada, dentro do cenário regulatório então vigente, para ampliação da oferta de energia elétrica ao mercado consumidor da empresa, autorizado pelo Decreto Lei n.º 7.542, de 11 de maio de 1945:
"Art. 1º. Por medida de conveniência pública, fica a Companhia de Carris, Luz e Força do Rio de Janeiro Limitada autorizada a derivar as águas aproveitáveis do ribeirão do Vigário e do Rio Piraí e, até o máximo de 160 metros cúbicos por segundo, as águas do Rio Paraíba, para utilizá-las na ampliação da usina do Ribeirão das Lajes."
A partir de 1952 entraram então em operação, em Barra do Piraí e em Piraí, instalações destinadas ao bombeamento de água através de uma altura total de 50 m que seriam utilizadas na geração de energia elétrica na Usina Fontes Nova, sob queda bruta de 312 m:
Usina Elevatória Santa Cecília - Barra do Piraí - RJ
Usina Elevatória Santa Cecília, incluindo barragem e reservatório no Rio Paraíba do Sul, 4 unidades de bombeamento com 160 m³/s de capacidade máxima, túnel e canal para encaminhamento da água para o reservatório de Santana.
Usina Elevatória Vigário - Piraí - RJ
Barragem e reservatório de Santana, no Rio Piraí, de modo a encaminhar para a Usina Elevatória Vigário às vazões bombeadas provenientes do Rio Paraíba do Sul.
Usina Elevatória Vigário, com 4 unidades de bombeamento com 190 m³/s de capacidade total destinada a elevar as águas provenientes do Rio Paraíba do Sul e as do Rio Piraí para o reservatório de Vigário.
Usina Subterrânea Nilo Peçanha - Piraí - RJ
Reservatório de Vigário destinado a encaminhar as vazões bombeadas pela Usina Elevatória Vigário para a tomada d'água que alimenta as Usinas Hidrelétricas de Nilo Peçanha e Fontes Nova.
A partir de 1953 as águas do Reservatório de Vigário passaram a ser também turbinadas na Usina Nilo Peçanha, subterrânea, dotada de seis unidades que totalizam a capacidade de 380 MW, aproveitando a queda útil de 312 m.
Esquema de aproveitamento hidrelétrico